Laporan Praktikum Kimia Dasar Percobaan III (Sifat Koligatif Larutan Penurunan Titik Beku) PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR I JUDUL PERCOBAAN : SIFAT KOLIGATIF LARUTAN (PENURUNAN TITIK BEKU) Disusun Oleh : Prastyo Abi WIdyananto (26020112130079) JURUSAN ILMU KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014 PERCOOBAAN III SIFAT KOLIGATIF LARUTAN : PENURUNAN T...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR I

JUDUL PERCOBAAN : SIFAT KOLIGATIF LARUTAN (PENURUNAN TITIK BEKU) Disusun Oleh : Prastyo Abi WIdyananto (26020112130079)

JURUSAN ILMU KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014

PERCOOBAAN III SIFAT KOLIGATIF LARUTAN : PENURUNAN TITIK BEKU

I. TUJUAN PERCOBAAN 1.1. Mampu menjelaskan pengaruh zat terlarut pada sifat fisik pelarut murni. 1.2. Mampu menentukan konstanta kenaikan titik didih. 1.3. Mampu menentukan berat molekul suatu senyawa.

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Larutan Larutan adalah campuran homogen dari molekul atom maupun ion dari dua zat atau lebih. Suatu larutan disebut suatu campuran karena susunannya berubah-ubah. Larutan disebut homogen karena susunannya seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagianbagian yang berikatan bahkan dengan mikroskop sekalipun. Dalam campuran heterogen, permukaan-permukaan tertentu dapat dideteksi antara bagian-bagian dan fase-fase terpisah. Biasanya larutan berada dalam keadaan cair. Lazimnya salah satu campuran (penyusun) larutan campuran itu dibuat. Cairan ini disebut medium pelarut komponen dan yang dapat berbentuk gas. Cairan maupun zat padat dibayangkan sebagai terlarut kedalam komponen pertama disebut zat pelarut / terlarut (Solut) terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa polar untuk larutan ke dalam pelarut polar. Solvasi adalah interaksi molekulmolekul pelarut dengan partikel-partikel zat pelarut dengan partikel-partikel zat terlarut untuk membentuk gugusan. (Keenan, 1991) Bila dua atau lebih zat yang tidak bereaksi dicampur, campuran yang terjadi ada tiga kemungkinan, a. Campuran, contoh : campuran tanah dengan pasir, campuarn gula dengan campuran garam. b. Dispersi koloid, contoh : larutan tanah liat dan air. c. Larutan sejati, contoh : larutan gula dalam air, larutan garam, larutan jenuh bila larutan dapat melakukan lebih banyak zat terlarut dan jika kurang dari itu disebut larutan tidak jenuh. Jika lebih dari itu disebut dengan larutan yang lewat jenuh (contoh : natrium biosulfat).

2

Faktor-faktor yang mempengaruhi daya larut : a. Jenis zat pelarut b. Temperatur c. Jenis zat terlarut. Pengaruh temperatur tergantung dari panas pelarutan. Bila panas pelarut (ΔH) negatif, daya larut turun dengan naiknya temperatur. Bila panas pelarut (ΔH) positif, daya larut dengan naiknya temperatur. Tekanan tidak berpengaruh pada daya larut gas. (Keenan, 1991)

2.2. Macam-macam Larutan Larutan elektrolit adalah zat–zat yang menghantarkan arus listrik. Yang termasuk larutan elektrolit dengan beberapa pengecualian, semua zat–zat anorganik (asam, basa, dan garam). Larutan non elektrolit adalah bahan–bahan yang bila dilarutkan dalam air tidak menghantarkan listrik dan tetap tak berubah. Dan contohnya adalah bahan–bahan organik seperti gula, tebu, manosa, glukosa, gliserin, etanol, dan urea. Perlu di perhatikan bahwa suatu zat yang berperilaku sebagai elektrolit dalam air, misalnya NaCl, mungkin tak menghasilkan larutan yang menghantarkan listrik dalam pelarut lain seperti eter atau heksana. Dalam keadaan lebur, kebanyakan elektrolit akan menghantarkan listrik. (Vogel, 1985)

2.3. Molalitas ( m ) dan Fraksi Mol ( x ) Kemolalan (molalitas) menyatakan jumlah mol (n) zat terlarut dalam 1000 gram pelarut. Dirumuskan : gr × 1000 Mr p

M=

Atau M=

n P (kg)

Keterangan : Mr = massa molekul relatif zat terlarut p = massa pelarut n = jumlah mol terlarut (Petrucci, 1992)

3

Fraksi mol adalah perbandingan jumlah mol terlarut terhadap jumlah mol seluruh zat dalam larutan. Jika dalam larutan terdapat zat A dan zat B maka : XA = nA nB + nA

dan

XB = nB nB + nA

jumlah total fraksi mol = 1 XA + XB = 1 keterangan : XA = fraksi mol zat terlarut XB = fraksi mol pelarut

nA = mol zat terlarut nB = mol zat pelarut (Petrucci, 1992)

2.4 Pengertian Sifat Koligatif Larutan Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah partikel zat terlarut. Sifat koligatif ini terdiri dari 4 macam, 1. Penurunan tekanan uap (Δp) 2. Penurunan titik beku larutan (ΔTf) 3. Kenaikan titik didih (ΔTb) 4. Tekanan osmosis larutan (π) (Miller, 1987)

Larutan-larutan yang mengandung jumlah partikel zat terlarut yang akan memperlihatkan harga keempat jenis sifat koligatif larutan yang sama (meskipun jenis zat dilarutkan pada masing-masing larutan itu berbeda). Semakin banyak jumlah partikel zat terlarut, semakin besar pula harga keempat sifat koligatif larutan. Hukum-hukum sifat koligatif menyatakan bahwa selisih tekanan uap, titik beku dan titik didih suatu larutan dengan tekanan uap, titik beku dan titik didih pelarut murni berbanding langsung dengan konsentrasi molal zat terlarut. (Keenan , 1991)

2.5. Sifat-sifat Koligatif Larutan 2.51. Penurunan Tekanan Uap (Δp) Tekanan uap (vapor pressure) adalah ukuran kecenderungan molekul-molekul suatu cairan untuk lolos menguap. Makin besar tekanan uap suatu cairan dan mudah molekul-molekul cairan itu berubah menjadi uap. Dalam suatu larutan partikel-partikel zat terlarut menghalangi gerak molekul-molekul untuk berubah bentuk cair menjadi uap. Sehingga tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari pada tekanan uap jenuh 4

larutan murni. Menurut Roult dalam percobaanya, bahwa melarutkan suatu zat terlarut mempunyai penurunan tekanan uap pelarut. Rumus besarnya penurunan tekanan uap : Δp = Xt . P0 Keterangan :

Δp = penurunan tekanan uap Xt = fraksi mol zat terlarut P0 = tekanan uap pelarut murni (Petrucci, 1992)

2.5.2. Kenaikan Titik Didih (ΔTb) Jika suatu cairan didiamkan dalam suatu bejana tertutup, cairan itu akan menguap dan penguapan ini akan berhenti pada tekanan tertentu yang hanya tergantung pada suhu. Keadaan ini disebut sebagai uap jenuh. Jika tekanan pada permukaan diperkecil, misalnya dengan menghubungkan bejana yang mengandung cairan itu suatu pompa, titik didih akan menurun. Selain itu, tekanan uap cairan naik seiring dengan naiknya suhu. Tekanan uap larut merupakan salah satu sifat-sifat yang mempengaruhi atau dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut. Jika suatu larutan non volatic atau volatil (tidak cenderung menguap) dilarutkan dalam suatu cairan, maka tekanan uap larutan itu dikatakan rendah. Jika kita tidak memperhatikan zat terlarut, yang dapat berdisosiasi dalam pelarut, maka tekanan keseimbangan yang ditimbulkan oleh adanya pelarut berbanding lurus dengn fraksi mol dalam larutan. Menurut Hukum Roult, besarnya tekanan uap P ≈ P0 ≈ XP Dengan : P = tekanan uap larutan P0 = tekanan uap murni Xp = fraksi mol zat terlarut Besarnya penurunan tekanan uap dalam larutan adalah : Rumus : Xp + Xt = 1 ∆H = P° + P Dengan : ∆H = penurunan tekanan uap pelarut P° = tekanan uap pelarut murni Xt = fraksi ml zat terlarut

(Keenan, 1991) 5

Apabila air sebagai pelarut murni pada suhu 1000C air akan mendidih dan tekanan uap menjadi sebesar 1 atm. Jika kemudian kedalam air di tambah zat terlarut dan dipanaskan dengan suhu 1000C, tenyata larutan belum mendidih. Tekanan uap permukaannya harus pada 1 atm, yang dicapai dengan menaikan suhu larutan. Harga titik didih larutan lebih besar daripada pelarut murni 1000C. Sehingga naiknya titik didih larutan dari titik didih pelarutnya disebut kenaikan titik didih. Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada diagram berikut : tekanan (atm) a 1 atm

c cair b

= garis didih pelarut

padat

= garis didih larutan gas 1000C (Suhu 0C)

∆Tb

Dengan : ∆Tb = kenaikan titik didih Keterangan : a = titik didih dimana air mendidih pada suhu 1000C dan tekanan uap 1 atm b = larutan belum mendidih, titik pada suhu 1000C, P> 1000C Menurut Roult, kenaikan titik didih larutan berbanding lurus dengan kenaikan titik didih molalnya, sehingga persamaannya : ∆Tb = m . Kb ∆Tb =

gram . 1000 . Kb Mr p

Keterangan : m = molalitas p

= massa zat pelarut

Kb = konstanta kenaikan titik didih (Rosenberg, 1996)

6

2.5.3. Penurunan Titik Beku Larutan (ΔTf) Suatu larutan jika jumlah partikel zat terlarut semakin banyak, maka larutan tersebut titik bekunya akan turun. Zat terlarut dalam hal ini adalah zat yang tidak pernah menguap. Bila kebanyakan larutan biner didinginkan, pelarut murni terkristalisasi terlebih duhulu sebelum ada zat terlarut yang mengkristalisasi. Suhu dimana kristal-kristal pertama berada dalam kesetimbangan dengan larutan disebut titik beku larutan. Titk beku larutan demikian selalu lebih rendah dari titk beku pelarut murni. Dalam pelarut encer, penurunan titik beku berbanding lurus dengan banyaknya molekul zat terlarut didalam massa tertentu pelarut. Jadi penurunan titik beku : ΔTf = titik beku pelarut - titik beku larutan ∆Tf = m . Kf Dimana m adalah molalitas larutan. Jika persaman itu berlaku sampai konsentrasi 1 molal, penurunan titik beku larutan 1 molal setiap non elektrolit terlarut di dalam perlarut itu ialah Kf yang karena itu dinamakan tetapan titik beku molal (molal freezing point constant) pelarut itu. Nilai numerik Kf adalah khas pelarut itu masing–masing. (Rosenberg, 1996)

2.5.4. Penurunan Titik Beku Larutan Non-Elektrolit Titik beku dari suatu cairan adalah suhu atau temperatur pada saat tekanan uap cairan atau larutan sama dengan tekanan uap pelarut padat murni. Suatu larutan jika jumlah partikel terlarut semakin banyak, maka larutan tersebut titik bekunya akan turun.

P

1 atm air murni

A larutan a

b ∆Tf

c

d ∆Tb

7

Suhu

Keterangan : A = titik triple larutan a = titik beku larutan b = titik beku air c = titik didih air d = titik didih larutan Titik beku normal merupakan suhu dimana garis kesetimbangan padatan cairannya berpotongan dengan garis tekanan 1 atm. Karena titik tripel baru untuk larutan terletak disebelah kiri dari titik tripel pelarut murni, maka titik beku larutan lebih rendah dibanding titik beku pelarut. Menurut hukum Roult, besarnya penurunan titik beku sebanding dengan perkalian konstanta titik beku dengan molalitas larutan. Rumus : ∆Tf = Tf pelarut – Tf larutan ∆Tf = m . Kf ∆Tf = gram . 1000 . Kf Mr p Keterangan : ∆Tf = penurunan titik beku (0C) Tf

= titik beku (0C)

Kf

= konstanta penurunan titik beku (0C/mol)

gram = massa zat terlarut (gram) p

= massa pelarut (gram)

Harga K f berbeda bagi pelarut yang berbeda. Apabila berat molekul senyawa diketahui, seperti pada persamaan diatas dapat digunakan untuk menentukan konstanta titik beku pelarut, dengan menggunakan konstanta titik beku, berat molekul senyawa yang belum diketahui dapat ditentukan. Dalam percobaan, penurunan titik beku diukur dengan mengamati titik leleh senyawa tersebut. Titik leleh adalah temperatur saat terjadinya perubahan fasa padat menjadi fasa cair. Sedangkan titik beku adalah temperatur saat terjadi perubahan fasa cair menjadi fasa padat. Titik leleh dapat diukur dengan lebih akurat dari pada titik beku. Hal ini disebabkan karena pada pengukuran titik beku dapat terjadi ” super cooling ”. (Brady, 1994)

Super cooling adalah pendinginan cairan dibawah titik bekunya tanpa mengubah wujud cair menjadi padat. Ini merupakan keadaan metastabil, sebab partikel cairan kekurangan energi, tetapi tidak berubah kedalam kisi dari kristal padat. Jika cairan ini diberi benih, biasanya kristalisasi berlangsung dan cairan kembali pada tiitk beku normalnya. (Daintith, 1994) 8

2.5.5. Penurunan Titik Beku Larutan Elektrolit Zat elektrolit dalam air akan terurai dan terionisasi menjadi ion. Penguraian tersebut mengakibatkan penambahan jumlah partikel, sehingga sifat koligatif larutan elektrolit lebih besar dari pada sifat koligatif larutan non-elektrolit dengan molaritas yang sama. Untuk larutan elektrolit berlaku persamaan : ∆Tf = m . Kf . ί ί dirumuskan dengan : ί = 1 + (n+1) α dengan

Σ mol zat yang terionisasi α= Σ mol zat yang dilarutkan

Keterangan :

∆Tf = penurunan titik beku larutan m = molalitas zat terlarut Kf = tetapan penurunan titik beku α

= derajat disosiasi

n

= bilangan total ion jika terdapat disosiasi sempurna

ί

= faktor Van’t hoff

Tabel beberapa pelarut dan tetapannya Pelarut

Titik Beku

Kf

00C

1.86

Etanol (C2H5OH)

-1150C

2.0

Kloroform (CHCl3)

-640C

4.8

Karbon tetra klorida (CCl4)

-220C

3.0

0

5.0

Air (H2O)

5C

Benzena (C6H6)

(Petrucci, 1992)

2.5.6. Tekanan Osmosis (π) Tekanan osmosis adalah proses lewatnya pelarut dalam larutan encer menuju kelarutan yang lebih pekat melalui lapisan tipis yang selektif dalam melewatkan pelarut, tetapi tidak melewatkan zat terlarut. Lapisan tipis tersebut disebut membran semi permeabel, biasanya terbuat dari bahan-bahan organik. Untuk lapisan encer, tekanan osmotik berbanding lurus dengan molaritas (M) zat terlarut, sehingga persamaannya : Maka : π = M . R . T Keterangan :

π = tekanan osmosis (π) R = tetapan Roult = 0,082 (atm/mol . K) T = suhu mutlak (0K) M = molaritas larutan (mol / L) (Keenan, 1989) 9

2.6. Larutan Zat Terlarut dan Pelarut Larutan adalah suatu campuran yang homogen yang komponennnya dapat berbeda. Misal sejumlah garam larut dalam air. Pada suatu larutan yang mengandung air, maka air selalu dianggap sebagai solven, meskipun jumlahnya sedikit. Oleh karena itu, air dikenal sebagai pelarut universal. Sedangkan solut atau zat terlarut adalah zat yang berada pada larutan yang umumnya dalam jumlah kecil. Larutan pekat adalah solut yang konsentrasinya relatif tinggi. (Brady, 1994) 2.7. Pengaruh zat terlarut dalam larut Pelarut adalah gaya tarik-menarik intermolekul antara pelarut dan zat terlarut. Apabila pelarutnya air disebut hidrasi. Suatu larutan dimana terjadi titik kesetimbangan antara zat-zat terlarut dan zat-zat yang tidak terlarut disebut dengan kejenuhan larutan. Pada saat titik ini tercapai jumlah partikel zat terlarut dalam larutan akan konstan. Karena tiap partikel zat terlarut yang bisa larut ditempati oleh rekristalisasi zat yang terlarut. Faktor-faktor yang mempengaruhi pelarutan : a. Sifat-sifat pelarut b. Sifat-sifat zat terlarut c. Tekanan d. Suhu Faktor-faktor yang mempengaruhi banyak tidaknya zat terlarut : a. Pengadukan b. Kenaikan suhu c. Besar kecilnya partikel zat terlarut ( Miller. 1987 )

2.8. Massa Molekul Relatif (Mr) Massa molekul relatif (Mr) adalah bilangan yang menyatakan harga perbandingan massa satu molekul suatu senyawa dengan 1/12 massa satu atom karbon -12. Mr sama dengan jumlah massa atom relatif (Ar) dari semua atom penyusun. (Miller, 1987) 2.9. Perubahan Fasa Zat Bila zat padat dipanaskan, mula-mula pada suhu sedikit dibawah titik lelehnya kemudian suhunya mulai naik ketika titik lelehnya tercapai suhunya akan tetap sampai seluruh bagian zat meleleh. Demikian juga dengan proses pembekuan, suhunya akan konstan sampai tercapai titik beku tersebut. 10

1. diagram pemanasan

suhu

2. diagram pendinginan

suhu

3. diagram supercooling

suhu

perubahan panas (Brady, 1994) 2.10. Analisis bahan 2.10.1. Asam Stearat (CH3(CH2)10COOH) Sifat fisik : Berbentuk padat, berwujud kristal putih, tidak berwarna, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol, kloroform Sifat kimia : Memiliki rumus molekul (CH3(CH2)10COOH), titik didih 2250C, titik leleh 440C, berat jenis 0,8. (Daintith, 1994) 2.10.2. Asam Benzoat (C6H 5COOH) Sifat fisik : Berwujud kristal putih, sedikit larut dalam air Sifat kimia : Memiliki rumus molekul (C6H 5COOH), titik didih 2490C, titik leleh 122,40C, berat jenis 1,27 (Daintith, 1994) 11

2.10.3. Aquades (H2O) Sifat fisik : Tidak berwarna, berbentuk cair Sifat kimia : Mempunyai rumus molekul H2O, titik leleh 0,0000C, titik didih 1000C, titik beku 00C, berat jenis 1,000 (40C) (Daintith, 1994)

12

III. METODE PERCOBAAN 3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat 3.1.1.1. Neraca ohaus 3.1.1.2. Gelas Beker 3.1.1.3. Pemanas Spirtus 3.1.1.4. Pipa Kapiler 3.1.1.5. Termometer 3.1.1.6. Statif dan Klem 3.1.1.7. Pengaduk 3.1.1.8. Tabung reaksi 3.1.1.9. Kaca arloji 3.1.1.10. Kaki tiga (tripot) 3.1.1.11. Lumpang 3.1.1.12. Mortal 3.1.1.13. Kasa asbes 3.1.1.14. Isolasi / selotip 3.1.2. Bahan a. Asam Stearat (CH3(CH2)10COOH) b. Asam Benzoat (C6H 5COOH) c. Aquades (H2O)

3.2. Gambar Alat

Neraca ohaus

Tabung reaksi

Pengaduk

Gelas beker

tripot

Pipa kapiler

13

Termometer

Kaca arloji

Statif dan penjepit

Bunsen

3.3. Skema Alat 1 2 3 9 8 5 4 7 6

Keterangan : 1. Penjepit

6. Pemanas Spiritus

2. Statif

7. Air

3. Termometer

8. Pipa kapiler

4. Tabung Reaksi

9. Isolasi / selotip

5. Gelas Beker

3.4. Skema Kerja 3.4.1. Preparasi sampel 3 gram asam stearat Gelas Beker Penimbangan asam benzoat 0,2 gram Pemanasan asam stearat diatas pemanas spirtus Penambahan asam benzoat Pengadukan Pendinginan Penghalusan Hasil

14

3 gram asam stearat Gelas Beker Penimbangan asam benzoat 0,4 gram Pemanasan asam stearat diatas pemanas spirtus Penambahan asam benzoat Pengadukan Pendinginan Penghalusan Hasil

3 gram asam stearat Gelas Beker Penimbangan asam benzoat 0,6 gram Pemanasan asam stearat diatas pemanas spirtus Penambahan asam benzoat pada gelas beker Pengadukan Pendinginan Penghalusan Hasil

15

3.4.2. Pengukuran Titik Leleh

0,6 asam benzoat Pipa Kapiler Pengisian pipa kapiler Pengikatan pipa kapiler pada termometer dengan isolasi Pengukuran titik leleh reaksi Pengamatan dan pencatatan saat terjadinya pelelehan Hasil

0,4 asam benzoat Pipa Kapiler Pengisian pipa kapiler Pengikatan pipa kapiler pada termometer dengan isolasi Pengukuran titik leleh reaksi Pengamatan dan pencatatan saat terjadinya pelelehan Hasil

0,2 asam benzoat Pipa Kapiler Pengisian pipa kapiler Pengikatan pipa kapiler pada termometer dengan isolasi Pengukuran titik leleh reaksi Pengamatan dan pencatatan saat terjadinya pelelehan Hasil

16

IV. DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN 4.1. Data Pengamatan No. Perlakuan 1.

Hasil

Preparasi Sampel a. 3 gram asam stearat + pemanasan (500C)

Asam stearat ketika dipanaskan

+ asam benzoat 0,2 gram + pengadukan +

menjadi larut. Setelah ditambah asam

pendinginan + penghalusan

benzoat kemudian dipanaskan menjadi

b. 3 gram asam stearat + pemanasan (500C)

tercampur dan larut. Ketika didinginkan

+ asam benzoat 0,4gram + pengadukan +

campuran larutan menjadi mengkristal,

pendinginan + penghalusan

dan berubah menjadi seperti lilin

c. 3 gram asam stearat + pemanasan (500C) + asam benzoat 0,6 gram + pengadukan +

berwarna putih ayang keras. Kemudian ditumbuk atau dihaluskan sampai halus.

pendinginan + penghalusan 2.

Pengukuran Titik Leleh a. sampel dalam pipa kapiler diikat pada

Air dalam gelas beker lama kelamaan

termometer, dimasukkan kedalam tabung

terasa panas, sampel menyusut dan

reaksi yang berisi air.

timbul gelembung. Sampai meleleh, sebagian menjadi

b. gelas beker berisi airpanas

transparan

Wasam stearat (gram)

Wasam benzoat (gram)

Titik Leleh (0C)

1.

3

0,2