Kelarutan Timbal Balik Sistem Biner Fenol Air

KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL AIR

Ishri Arju Syafangah, Siti Fatimah

Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia

ishriarju@gmail.com, 085747319610

50225

Abstrak

Tujuan percobaan ini adalah memperoleh hubungan sistem fenol-air terhadap temperatur pada tekanan tetap dan untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air. Metode yang digunakan yaitu menghubungkan plot komposisi air terhadap temperatur pada tekanan tetap, sehingga diperoleh suhu minimal agar fenol dan air dapat saling melarutkan. Komposisi campuran fenol-air merupakan variabel bebas, temperatur merupakan variabel terikat, dan tekanan dijadikan variabel kontrol. Kurva yang diperoleh berbentuk parabola dengan titik puncak yang merupakan temperatur kritis (temperatur minimal agar fenol dan air berada dalam satu fasa). Di atas temperatur kritis, fenol dan air berada dalam satu fasa tetapi di bawah temperatur kritis, fenol dan air berada dalam dua fasa. Fenol dan air yang berada dalam dua fasa dapat larut homogen dalam satu fasa apabila temperatur dinaikkan mencapai titik balik atau melewati titik baliknya. Hasil percobaan menunjukkan bahwa temperatur kritis yang diperoleh yaitu sebesar 64.5°C dengan komposisi air dan fenol berturut-turut adalah 0.05 dan 0.95. Hasil yang diperoleh kurang sesuai dengan teori karena kesalahan prosedur percobaan, begitu juga dengan kurva fraksi mol air-temperatur yang kurang membentuk parabola.

Kata kunci: fenol-air; kelarutan; temperatur kritis.

Abstract

The purpose of this experiment is to obtain the relationship phenol-water system with temperature at a constant pressure and to determine the critical temperature reciprocal solubility of phenol-water system. The method used is to connect the water composition versus temperature plots at constant pressure, in order to obtain a minimum temperature of phenol and water can dissolve each other. Composition of the phenol-water mixture is the independent variable, temperature is the dependent variable, and control variables used pressure. Parabolic curves obtained with the culmination of which is the critical temperature (the temperature minimum order of phenol and water are in one phase). Above the critical temperature, phenol and water are in one phase but below the critical temperature, phenol and water are in two phases. Phenol and water are in two phaes homogeneous soluble in one phase when the temperature was increased to reach a turning point or pass the point behind it. The experimental results show that the critical temperature is obtained tha is equal to 64.5°C with a composition of water and phenol respectively 0.05 and 0.95. the results obtained in accordance with the theory because it is less error experimental procedure, as well as the mole fraction of water-temperature curve less parabolic shape.

Keywords: critical temperature; phenol-water; solubility.

Pendahuluan

Kelarutan (solubility) adalah kemampuan jumlah maksimum zat terlarut (solute) yang dapat larut dalam suatu zat pelarut (solvent) pada kesetimbangan tertentu. Zat-zat tersebut dapat larut dengan komposisi tertentu pada suatu pelarut atau disebut miscible. Zat-zat yang bersifat homogen seperti gas-gas pada umumnya merupakan satu fasa. Sedangkan padatan dengan padatan atau cairan dengan cairan dapat membentuk dua fasa apabila tidak saling bercampur (Dogra & Dogra, 2008).

Jika terdapat dua zat cair dicampurkan, terdapat beberapa kemungkinan campuran yang terjadi. Kemungkinan pertama adalah kedua cairan tersebut dapat larut dan saling melarutkan membentuk satu fasa atau disebut miscible. Kemungkinan kedua adalah kedua cairan tersebut tidak saling bercampur dan membentuk dua fasa atau disebut immiscible. Sedangkan kemungkinan yang ketiga yaitu kedua cairan tersebut membentuk satu fasa pada awalnya tetapi setelah penambahan salah satu cairan pada campuran tersebut akan membentuk dua fasa atau disebut larutan non ideal (Castellan, 1983).

Pada sistem biner fenol-air, terdapat dua komponen, yaitu fenol dan air. Antara fenol dan air dapat saling larut dan melarutkan tergantung pada temperatur tertentu dan sehingga membentuk satu fasa. Setiap komponen pada campuran tersebut mempunyai suhu minimal untuk membentuk satu fasa atau dapat saling larut dan melarutkan.

Fenol dan air apabila dicampurkan akan memiliki kelarutan timbal balik, yaitu larut sebagian apabila temperaturnya kurang dari temperatur kritis, larut sempurna apabila mencapai temperatur kritis, dan akan larut sebagian kembali apabila melewati temperatur kritis tersebut. Temperatur kritis adalah temperatur minimum yang dibutuhkan kedua zat tersebut untuk bercampur secara homogen.

Sistem biner fenol-air memperlihatkan kelarutan timbal balik pada temperatur tertentu dan tekanan tetap (Wahyuni, 2013). Sistem ini terdiri dari dua komponen campuran yang berbeda, yaitu fenol dan air, oleh karena itu disebut sistem biner fenol-air. Kelarutan sistem ini akan berubah apabila ditambah dengan salah satu komponen dalam campuran tersebut. Berikut adalah hubungan komposisi campuran fenol-air terhadap temperatur pada tekanan tetap.

Gambar 1. Hubungan Komposisi Fenol-Air terhadap Temperatur

Temperatur kritis atau T_C merupakan batas temperatur terjadinya pemisahan fase. Pada temperatur ini terjadi gerakan termal yang lebih besar yang menyebabkan kedua komponen dapat bercampur menjadi satu fasa (Atkins, 1999). Dengan kata lain, temperatur kritis adalah temperatur yang digunakan oleh kedua komponen dalam campuran untuk larut sempurna menjadi satu fasa.

Uraian-uraian tersebut diatas menunjukkan bahwa permasalahan yang akan diselesaikan adalah bagaimana memperoleh hubungan sistem fenol-air terhadap temperatur pada tekanan tetap dan berapakah temperatur kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air. Tujuan percobaan ini adalah memperoleh hubungan sistem fenol-air terhadap temperatur pada tekanan tetap dan untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air.

Metode

Alat yang digunakan pada percobaan kelarutan timbal balik sistem biner fenol-air ini adalah buret 25 ml beserta statif dan klem, termometer raksa, pengaduk, tabung reaksi pyrex berdiameter 4 cm, gelas kimia 250 ml, dan waterbath. Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah fenol dan aquades (air). Fenol yang telah ditimbang sebanyak 5,0167 gram dimasukkan ke dalam tabung reaksi berdiameter 4 cm. Rangkaian buret yang telah disiapkan diisikan dengan aquades sampai tanda batas. Fenol dalam tabung reaksi diberi aquades melalui buret sampai terjadi kekeruhan untuk yang pertama kali. Volume aquades yang dibutuhkan untuk mengeruhkan fenol pertama kali dicatat pada tabel kerja. Campuran tersebut lalu dipanaskan dalam waterbath sambil diaduk-aduk sampai campuran menjadi jernih dan dicatat temperaturnya sebagai T₁. Campuran fenol-air tersebut dipanaskan kembali sampai temperatur T₁+4°C, lalu didinginkan sampai terjadi kekeruhan lagi. Temperatur pada saat terjadi kekeruhan lagi dicatat sebagai T_2­. Campuran tersebut dibiarkan sampai temperaturnya kembali normal (sama dengan temperatur ruangan) baru kemuadian ditambahkan aquades lagi sejumlah x ml dan dilanjutkan seperti langkah sebelumnya. Penambahan aquades tersebut dilakukan sebanyak n kali untuk memperoleh titik maksimum (temperatur kritis) sehingga akan terbentuk kurva parabola.

Beberapa variabel yang digunakan pada percobaan ini yaitu variabel kontrol, variabel bebas, dan variabel terikat. Variabel kontrol pada percobaan ini adalah tekanan yang dibuat konstan atau tetap. Variabel bebas yang digunakan adalah komposisi fenol-air. Sedangkan variabel terikatnya adalah temperatur minimal campuran tersebut agar dapat larut dan saling melarutkan.

Analisis data yang digunakan pada percobaan ini adalah menghubungkan komposisi fenol-air terhadap temperatur tertentu pada tekanan tetap sehingga diperoleh kurva parabolah dengan titik maksimum yang merupakan temperatur kritis kedua komponen untuk saling melarutkan.

Hasil Dan Pembahasan

Fenol dan air merupakan dua komponen yang apabila dicampurkan akan melarutkan sebagian. Pada penambahan salah satu komponen dari campuran tersebut menjadikan fenol dan air dapat larut sempurna. Namun, apabila penambahan terjadi secara terus menerus, fenol dan air akan kembali berada dalam dua fasa. Penambahan salah satu komponen dari campuran juga dipengaruhi oleh temperatur. Pada temperatur tertentu (T_C), fenol dan air berada dalam satu fasa. Diatas T_C, fenol-air tetap berada dalam satu fasa tetapi dibawah T_C fenol-air akan berada dalam dua fasa. Tabel 1 menunjukkan temperatur minimal fenol-air pada komposisi tertentu berada dalam satu fasa.

Tabel 1. Temperatur minimal fenol air supaya berada dalam satu fasa

Komposisi air	Komposisi fenol	Temperatur (°C)
0.015	0.985	30.5
0.02	0.98	38
0.025	0.975	43.5
0.03	0.97	55.5
0.035	0.965	57
0.04	0.96	62
0.045	0.955	61
0.05	0.95	64.5
0.054	0.946	63.5
0.059	0.941	63.5
0.063	0.937	61.5
0.068	0.932	60
0.072	0.928	59.5

Setiap komponen (fenol dan air) mempunyai suhu minimal untuk dapat saling melarutkan dengan komposisi tertentu. Sistem biner fenol-air memperlihatkan kelarutan timbal balik pada temperatur tertentu dan tekanan tetap (Wahyuni, 2013). Sesuai dengan Tabel 1, penambahan salah satu komponen (air) akan meningkatkan temperatur hingga mencapai titik tertinggi (titik balik) yang merupakan temperatur minimal kedua komponen dapat saling melarutkan. Apabila penambahan air dilakukan kembali, akan diperoleh penurunan temperatur yang menyebabkan kedua komponen tersebut kembali berada dalam dua fasa. Gambar 2 akan memperjelas hubungan fraksi mol komponen (air) terhadap temperatur pada tekanan tetap.

Gambar 2. Hubungan fraksi mol air terhadap temperatur pada tekanan tetap

Terlihat bahwa temperatur kritis menurut Tabel 1 dan Gambar 2 (sesuai hasil percobaan) adalah 64.5°C dengan komposisi air adalah 0.05 dan komposisi fenol adalah 0.95. pada temperatur kritis tersebut, sistem fenol-air berada dalam satu fasa dan saling melarutkan. Di atas temperatur kritis tersebut, campuran fenol dan air tetap berada dala satu fasa. Sedangkan di bawah temperatur kritis tersebut, campuran ini berada dalam dua fasa atau larut sebagian.

Menurut teori, temperatur kritis untuk sistem biner fenol-air adalah 65.85°C dan membentuk kurva parabola. Namun, hasil yang diperoleh dari percobaan yaitu temperatur kritis sebesar 64.5°C dan kurva yang diperoleh belum membentuk parabola tetapi mengalami kenaikan dan penurunan temperatur. Hasil yang diperoleh kurang sesuai dengan teori karena adanya kesalahan pada prosedur percobaan, yaitu setelah mencatat T_2­, campuran fenol-air pada tabung reaksi tidak dibiarkan sampai temperaturnya normal (sama dengan temperatur ruangan) tetapi justru langsung ditambahkan air kembali. Selain itu, kesalahan dalam membaca skala pada buret dan termometer juga mempengaruhi ketidak-akuratan data yang diperoleh.

Kesimpulan

Sesuai dengan hasil percobaan maka dapat disimpulkan dua hal, yaitu: 1) kurva yang diperoleh mendekati kurva parabola dan 2) temperatur kritis yang diperoleh yaitu 64,5°C dengan komposisi fenol dan air berturut-turut adalah 0.95 dan 0.05. Akibat kesalahan prosedur percobaan, hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori sehingga kurva kelarutan timbal balik fenol-air kurang mendekati bentuk parabola.

Daftar Pustaka

Castellan, G. W.. 1983. Physical Chemistry. USA: Addison-Wesley Publishing Company, inc.

Dogra, S dan Dogra S. K.. 2008. Kimia Fisika dan Soal-soal. Jakarta: UI-Press.

Atkins, P. W.. 1999. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES.

Wahyuni, Sri. 2003. Buku Ajar Kimia Fisika 2. Semarang: UNNES.