Laporan Praktikum Panas Pelarutan PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM KESETIMBANGAN KIMIA PANAS PELARUTAN Disusun Oleh NAMA : AHMAD ARIF ZAKY NIM : 20303241047 PRODI/KELAS : PENDIDIKAN KIMIA C TANGGAL PRAKTIKUM : 1 MARET 2021 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYA...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Laporan Praktikum Panas Pelarutan Ahmad Arif Zaky

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI SUHU Dyah Arum Pet unjuk Prakt ikum Kimia Fisika I 1 I. T ERMODINAMIKA Percobaan 1 : Rapat gas Maria Meilani KIMIA FISIKA I Disusun oleh : LABORAT ORIUM KIMIA FISIKA T isna Subagja

LAPORAN PRAKTIKUM

KESETIMBANGAN KIMIA PANAS PELARUTAN

Disusun Oleh

NAMA

: AHMAD ARIF ZAKY

NIM

: 20303241047

PRODI/KELAS

: PENDIDIKAN KIMIA C

TANGGAL PRAKTIKUM

: 1 MARET 2021

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2021

A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan kelarutan asam oksalat dalam air pada suhu 25oC, 35oC, dan 45oC 2. Menentukan panas pelarutan asam oksalat

B. DASAR TEORI 1. Kelarutan Kelarutan adalah sifat dari senyawa kimia baik padat, cair, atau gas yang menujukkan kemampuannya untuk larut dalam pelarut dan membentuk larutan yang homogen antara pelarut dan zat terlarut. Kelarutan zat sangat dipengaruhi oleh jenis pelarut yang digunakan beserta suhu dan tekanan yang diberikan. Besarnya kelarutan suatu zat dalam pelarut yang spesifik dihitung dengan menentukan konsentrasi jenuh suatu zat terlarut yaitu ketika ditambahkan lebih banyak zat terlarut dan konsentrasinya tidak bertambah (Lachman, et. al, 1986). IUPAC mendefinisikan kelarutan sebagai komposisi analitik dari larutan jenuh yang menggambarkan perbandingan antara zat terlarut dan zat pelarut. Kelarutan biasanya diekspresikan dengan satuan konsentrasi seperti molalitas, fraksi mol, molaritas, massa per volume, dan satuan lainnya (Savjani, et. al, 2012). Pelarut pada umumnya berupa cairan, baik itu zat murni maupun campuran. Rentang nilai kelarutan didiefinisikan dari sangat larut seperti etanol dalam air, hingga sangat sukar larut seperti perak klorida dalam air. Pernyataan tidak dapat larut seringkali diberikan untuk senyawa yang sukar atau sangat sukar larut (Clugston dan Fleming, 2000). Sesuai dengan yang dijelaskan Martin et al. (1990), kelarutan dipengaruhi banyak faktor. Semua faktor penentu ini akan memberikan perubahan nilai pada kelarutan suatu zat apabila diberikan beberapa perlakuan. Faktor yang utama adalah suhu, pengadukan, komposisi pelarut, sifat kimia pelarut dan zat terlarut, hingga pengaruh ion senama. Mengenai percobaan ini, akan lebih ditekankan bagaimana kelarutan sebuah zat dipengaruhi oleh suhu. Suhu sangat mempengaruhi kelarutan suatu

zat karena mempengaruhi bagaimana aktivitas kinetik molekul zat terlarut tersebut. Suhu yang bertambah akan meningkatkan probabilitas terjadinya tumbukan antarmolekul sehingga akan membuat zat semakin mudah larut. Dengan demikian, nilai kelarutan akan semakin bertambah (Brady, 1990). Sedangkan untuk hal lain mengenai pengaruh terhadap kelarutan seperti pengadukan, komposisi pelarut, sifat kimia, dan ion senama juga perlu dijadikan tolok ukur pengukuran. Pengadukan artinya sebesar apa intensitas kita membantu semua molekul agar saling menumbukkan sehingga proses pelarutan lebih cepat selesai. Komposisi pelarut juga berpengaruh dan beruhubungan mengenai kejenuhan. Setiap zat memiliki batas jumlahnya yang dapat larut dalam volume tertentu pelarut. Sifat kimia yang dimaksudkan adalah kepolaran, di mana jika kepolaran zat terlarut dan pelarut itu cenderung sama, maka akan semakin mudah zat tersebut melarut. Serta yang terakhir mengenai pengaruh ion senama ini berhubungan dengan asas La Chatelier pada prinsip kesetimbangan. Sejatinya kelarutan adalah proses kesetimbangan. Jika pelarut mengandung ion yang sama dengan yang dimiliki zat terlarut, maka konsentrasi ion tersebut akan bertambah dan mengubah arah kesetimbangan ke arah zat padatan (Brady, 1990). 2. Panas Pelarutan Melarutkan zat padat dengan pelarut cair akan membuat molekul-molekul tersebut segera saling melepaskan ikatannya dan meninggalkan struktur yang membangun bentuk padatnya. Kemudian setelah terlepas, dengan segera akan berinteraksi dengan molekul-molekul dari pelarut membentuk sebuah larutan yang homogen. Peristiwa ini terjadi karena adanya sebuah perlakuan yang telah dijelaskan sebelumnya. Pada saat hal ini terjadi, molekul zat padat segera menyerap kalor untuk dapat larut. Kalor yang diserap ini disebut sebagai kalor pelarutan atau panas pelarutan (Salempa, 2004). Pada bidang termodinamika, kalor pelarutan juga biasa disebut dengan entalpi pelarutan dengan simbol ∆Hs di mana s merupakan simbol untuk solution. Besarnya nilai ∆Hs ini bergantung dari jenis zat padat yang dilarutkan dan juga diekspresikan dalam satuan kJ/mol atau kkal/mol (Atkins, 1990).

Besarnya nilai panas kelarutan suatu zat dibutuhkan oleh beberapa bidang profesi terutama untuk industri kimia dan farmasi. Dalam praktik nyatanya, nilai panas kelarutan dihitung dengan memperkirakan nilai ∆Hs menggunakan cara ektraplorasi pada kurvanya. Kurva yang dibentuk berdasarkan berapa nilai kelarutan zat tersebut pada tiap range suhu yang berbeda-beda. Selain itu, dapat juga dilakukan dengan menghitung diferensiasi logaritmik dari persamaan van’t Hoff berdasarkan suhu yang digunakan (Salempa, 2004). ∂ln S dT

=

ln S =

∆H

RT2 -∆H RT

........................................................................................... (1)

+ C ..................................................................................... (2)

Persamaan (2) merupakan persamaan linear yang dapat dihubungkan melalui grafik dengan nilai ln S (kelarutan) adalah sumbu y dan nilai

1 T

adalah

sumbu x. Sedangkan untuk persamaan dengan data interval dua suhu berbeda dapat digunakan pada persaamaan (3) di mana persamaan ini juga merupakan integrasi persamaan (1) yang hampir mirip dengan jabaran persamaan Clausius Clayperon (Salempa, 2004). S

ln S2 = 1

-∆Hs 1 1 ( - ) R T2 T1

............................................................................ (3)

Pada persamaan ini, T adalah suhu dalam Kelvin (K), S adalah kelarutan dengan satuan molar atau molal, dan R adalah tetapan gas ideal (8,314

J mol.K

).

3. Asam Oksalat Asam oksalat adalah salah satu senyawa organik dengan gugus fungsi asam karboksilat dengan rumus molekul C2H2O4. Senyawa ini memiliki nama lain asam etanadioat karena memiliki gugus karboksilat ganda di kedua sisinya.

Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Asam karboksilat ini tidak berwarna, berbentuk kristal dan pada umumnya didapatkan sebagai senyawa hidrat yang mengikat dua molekul air secara kimia. Asam oksalat tidak berbau, dan memiliki nilai keasaman yang tinggi yaitu sepulu kali lipat pH asam asetat. Semua data tersebut diperoleh dari hasil riset lembaga penyaji informasi bahan kimia Amerika Serikat, National Center of Biotechnology Information. Asam oksalat memiliki kelarutan yang cukup rendah, yaitu 22 gram untuk 100 mL akuades pada suhu kamar. Akan tetapi, dengan bertambah suhunya, kelarutan asam oksalat akan semakin bertambah. Di samping akuades, asam oksalat justru juga dapat sedikit larut dengan pelarut organik, seperti etanol (23,7 gram dalam 100 mL), dan dietil eter (1,4 gram dalam 100 mL; keduanya pada suhu 15oC) (Budavari, 1989). Untuk kaitannya di percobaan ini, asam oksalat memiliki nilai panas pelarutan yang variatif. Hal ini karena banyaknya eksperimen yang dilakukan, dan bergantung apakah yang dianalisis merupakan asam oksalat anhidrat atau asam oksalat dihidrat. Untuk senyawa asam oksalat anhidrat dan dihidrat ini memiliki nilai panas pelarutan yang berbeda.

C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat

2. Bahan

a. Beaker glass

a. Akuades

b. Erlenmeyer

b. Kristal

c. Gelas ukur

padatan

asam

(H2C2O4)

d. Pengaduk

c. Larutan standar NaOH 1 M

e. Buret dan statif

d. Indikator PP

f. Waterbath

oksalat

D. CARA KERJA 1. Dilarutkan 5 gram asam oksalat ke dalam 30 mL akuades pada suhu ruang di beaker glass dan diaduk hingga tidak dapat larut lagi. Kemudian didiamkan 15 menit hingga terjadi keseimbangan.

2. Ditimbang sebuah erlenmeyer sebagai w1

3. Diambil 5 mL larutan asam oksalat dengan tidak mengikutkan kristalnya ke dalam erlenmeyer yang telah ditimbang.

4. Ditimbang erlenmeyer dengan larutan sebagai w2.

5. Ditambahkan akuades sebanyak 15 mL lalu digojok kemudian ditambahkan 2-3 tetes indikator PP.

6. Dilakukan titrasi dengan NaOH 1M hingga titik akhir.

7. Diulangi langkah 2-6 sebanyak dua kali.

8. Diulangi langkah 1-7 dengan suhu yang berbeda yaitu 35oC dan 45oC

E. DATA PENGAMATAN Suhu (oC)

Berat larutan

Volume NaOH

(w2-w1) gram

(mL)

25oC

(135-130) g = 5 g

35oC

(135-130) g = 5 g

45oC

(135-130) g = 5 g

Volume NaOH rata-rata (mL)

2,9 mL

2,5 mL

2,1 mL 2,1 mL

1,8 mL

1,5 mL 2,1 mL

2,05 mL

2,0 mL

F. PERHITUNGAN 1. Jumlah Mol Asam Oksalat Sebelum Diencerkan Jumlah mol asam oksalat sebelum diencerkan dapat diberikan dengan simbol A, di mana A=

VNaOH Rata-rata × MNaOH 2 x 1000

a. Suhu 25oC A=

VNaOH Rata-rata × MNaOH 2 x 1000

A=

2,5 mL × 1 L mL 2 x 1000 L

mol

mol

A = 0,00125 mol b. Suhu 35oC A=

VNaOH Rata-rata × MNaOH 2 x 1000

A=

1,8 mL × 1 L mL 2 x 1000 L

mol

mol

A = 0,0009 mol c. Suhu 45oC A=

VNaOH Rata-rata × MNaOH 2 x 1000

A=

2,05 mL × 1 L mL 2 x 1000 L

mol

A = 0,001025 mol

mol

mol.

2. Jumlah Mol Asam Oksalat dalam 30 mL Akuades Jumlah mol asam oksalat yang dilarutkan dalam 30 mL akuades disimbolkan dengan B, di mana B =

35 g (w2 -w1) g

× A mol.

a. Suhu 25oC B=

35 g (w2 -w1) g

B=

35 g 5g

× A mol

× 0,00125 mol

B = 7 × 0,00125 mol B = 0,00875 mol b. Suhu 35oC B=

35 g (w2 -w1) g

× A mol

35 g

B = 5 g × 0,0009 mol B = 7 × 0,0009 mol B = 0,0063 mol c. Suhu 45oC B=

35 g (w2 -w1) g

B=

35 g 5g

× A mol

× 0,001025 mol

B = 7 × 0,001025 B = 0,007175 mol

3. Kelarutan dalam Molalitas Kelarutan asam oksalat yang dilarutkan dalam 30 mL akuades disimbolkan dengan S dengan menggunakan konsentrasi molalitas yang memiliki satuan m (molal), di mana S = a. Suhu 25oC S=

1000B 30

molal

1000B molal. 30

S= S=

g

1000 kg × 0,00875 mol 30 g

8,75 mol 30 kg

S = 0,2917 molal b. Suhu 35oC S=

1000B 30

S=

1000 kg × 0,0063 mol

S=

molal

g

30 g

6,3 mol 30 kg

S = 0,21 molal c. Suhu 45oC S=

1000B 30

S=

1000 kg × 0,007175 mol

S=

g

molal 30 g

7,175 mol 30 kg

S = 0,2392 molal

4. Perhitungan Panas Pelarutan Menghitung panas pelarutan dapat dilakukan dengan menggunakan metode grafik dengan persamaan isokor vant Hoff dan kemudian mengintergrasikan persamaan (1) agar menemukan persamaan (2) yaitu: ∂ln S dT

=

ln S =

∆H

RT2 -∆H RT

.................................................................................................... (1)

+ C ............................................................................................... (2)

Sesuai persamaan linear y = a + bx, maka dapat ditemukan sesuai data: y = ln S di mana S adalah kelarutan dalam molal; x=

1 T

di mana T adalah suhu pelarutan dalam satuan Kelvin (K);

a = intersep = C;

b = slope =

-∆H R

dengan nilai R = 8,314

J mol.K

.

Kemudian dapat dibuatkan tabel nilai dan grafik linear sebagai berikut: o

Suhu (273,15 + T C) K

Kelarutan (S molal)

1 T

ln S

x

y

298,15 K

0,2917 m

3,354 × 10-3

-1,232

308,15 K

0,21 m

3,245 × 10-3

-1,5606

318,15 K

0,2392 m

3,143 × 10-3

-1,4304

9,742 × 10-3

-4,223

∑

Jumlah Data (n) = 3

No

xy

x2

1

-4,1321 × 10-3

1,1249 × 10-5

2

-5,0641 × 10-3

1,053 × 10-5

3

-4,4957 × 10-3

9,8785 × 10-6

∑

-1,36919 × 10-2

3,16575 × 10-5

0 0.0031 -0.2

0.00315

0.0032

0.00325

0.0033

0.00335

0.0034

-0.4

ln S

-0.6 -0.8 -1 -1.2

-1.232 -1.4304

-1.4

-1.5606

-1.6 -1.8

1/T

Didapatkan persamaan umum y = bx + a, dapat ditemukan nilai engan analisis sebagai berikut:

b = slope =

n ∑ xy- ∑ x ∑ y

n ∑(x2 )- ∑ (x)2

b=

(3 × (-1,36919 × 10-2 )- (9,742 × 10-3 ×(-4,223))

b=

(-4,10748 × 10-2 ) + (4,11405 × 10-2 )

b=

(3×1,6575 × 10-5 ) - (9,742 ×10-3 )

2

(9,49725 × 10-5 ) - (9,49066 ×10-5 )

(6,57 × 10-5 )

(6,59× 10-8 )

b = 996,96 -∆H R

= b; di mana R = 8,314

J mol . K

∆H = -b × R ∆H = -996,96 × 8,314 ∆H = -8288,77

J mol

= -8,29

kJ

mol

G. PEMBAHASAN Pada percobaan ini, panas pelarutan dilakukan dengan melarutkan pada tiga suhu yang berbeda. Tujuannya adalah agar dapat ditentukan nilai ∆H berdasarkan pada grafik. Ketiga nilai kelarutan dan hubunganya dengan suhu dapat digambarkan dengan sebuah persamaan linear. Dari hasil percobaan ini, didapatkan nilai ∆H sebesar -8,29

kJ

mol

. Hal ini berarti

bahwa saat proses pelarutan pada satu mol asam oksalat dalam akuades, dilepaskan kalor atau panas sebanyak 8,01 kiloJoule. Berdasarkan pernyataan ini, berarti pelarutan asam oksalat bersifat eksotermis, panas dari sistem akan keluar ke lingkungan. Dengan demikian, apabila dilarutkan sejumlah gram asam oksalat, maka akan terasa panas pada dinding beaker glass. Nilai ini jika dibandingkan dengan hasil teori yang didapatkan menurut Salempa (2004), akan memberikan perbedaan yang sangat besar. Hal ini disebabkan nilai panas pelarutan yang didapatkan Salempa sebanyak 18,11

kJ

mol

.

Selain perbedaan yang jauh, nilai teori ini memberikan ketimpangan antara hasil percobaan yang menunjukkan bahwa pelarutan asam oksalat mengeluarkan panas, sedangkan percobaan Salempa ini malah memberikan tanda bahwa zat ini menyerap kalor saat proses pelarutannya. Akan tetapi, jika dibandingkan dengan data teori berdasarkan hasil eksperimen oleh Clayton dan Clayton (1981), selisih nilainya tidak terlalu jauh hanya sebesar -9,58

kJ

mol

. Selain itu hasil ini juga

memberikan konsep yang sama bahwa proses pelarutan asam oksalat mengeluarkan panas atau kalor. Perbedaan ini tidak dapat dipungkiri, dan juga tidak dapat diyakinkan benar sebelum ada hasil eksperimen yang baru kembali untuk membuktikan hasil yang mana yang sesuai atau mungkin memberikan hasil yang baru kembali. Akan tetapi, berdasarkan hasil perhitungan di atas, dapat dinyatakan bahwa terdapat ketidaknormalan hasil yang didapatkan. Dari hasil titrasi hingga menentukan kelarutan dengan satuan konsentrasi, didapatkan bahwa kelarutan asam oksalat pada suhu 35oC lebih rendah dibanding suhu 25oC. Hal ini tidak sejalan dengan teori kelarutan yang berlaku mengenai pengaruh suhu terhadap kelarutan. Berdasarkan teori oleh Martin et al. (1990), nilai kelarutan akan meningkat seiring bertambahnya suhu. Alhasil pada proses pemplotan pada grafik, kurva yang diberikan tidak linear, tetapi berbentuk V. Sehingga hasil percobaan ini diragukan kevalidannya dan diperlukan pengulangan kembali.

H. KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan panas pelarutan ini, didapatkan hasil sebagai berikut. 1. Kelarutan asam oksalat pada suhu 25oC, 35oC, dan 45oC adalah masing-masing sebesar 0,2917 m, 0,21 m, dan 0,2392 m. 2. Panas pelarutan asam oksalat yang diperoleh sebesar -8,29

kJ

mol

.

I. PERTANYAAN TUGAS 1. Hitung kelarutan asam oksalat pada suhu 25oC, 35oC, dan 45oC! Jawab: Kelarutan asam oksalat yang dilarutkan dalam 30 mL akuades disimbolkan dengan S dengan menggunakan konsentrasi molalitas yang memiliki satuan m (molal), di mana S = oksalat yang ada pada 30 mL akuades. a. Suhu 25oC S=

1000B 30

S=

1000 kg × 0,00875 mol

S=

molal

g

30 g

8,75 mol 30 kg

S = 0,2917 molal b. Suhu 35oC S=

1000B 30

S=

1000 kg × 0,0063 mol

S=

molal

g

30 g

6,3 mol 30 kg

S = 0,21 molal c. Suhu 45oC S=

1000B 30

S=

1000 kg × 0,007175 mol

S=

g

molal 30 g

7,175 mol kg 30

S = 0,2392 molal

1000B 30

molal dan B adalah mol asam

2. Tentukan besarnya entalpi pelarutan pada interval suhu 25oC-35oC dan 35oC45oC! Jawab: Menghitung panas pelarutan dapat dilakukan dengan menggunakan metode grafik dengan persamaan isokor vant Hoff dan kemudian mengintergrasikan persamaan (1) agar menemukan persamaan (2) dan kemudian dijabarkan pada persamaan (3) yaitu: ∂ln S dT

=

ln S =

∆H

RT2 -∆H RT

S

.................................................................................................... (1)

+ C ............................................................................................... (2)

-∆H 1 1 ( - ) R T2 T1

ln S2 = 1

...................................................................................... (3)

Sesuai persamaan (3), maka dapat ditemukan sesuai data: S1 dan S2 adalah kelarutan dalam molal pada suhu T1 dan T2; ∆H adalah panas pelarutan dalam satuan Kemudian terakhi, nilai R = 8,314

J mol.K

J mol

;

.

Kemudian dapat dibuatkan tabel nilai sebagai berikut: Suhu (oC)

Suhu (273,15 + T oC) K

25oC

298,15 K

0,2917 m

35oC

308,15 K

0,21 m

45oC

318,15 K

0,2392 m

Interval Suhu 25oC dan 35oC ln

0,21 m -∆H = J 0,2917 m 8,314 mol K

ln 0,7071 = -∆H =

-∆H

-0,3466

-

J

8,314 mol K

1,0844 ×10-4