campuran biner i

LAPORAN TETAP KIMIA FISIKACAMPURAN BINER I

DISUSUN OLEH

Andari Yuta Palwa0613 3040 0314Hafifa Marza0613 3040 0317Intan Meidita Wulandari0613 3040 0318Lia Fitri Fujiarsi0613 3040 0319Lian Elvani0613 3040 0320Lindra Ayu Puspadewi0613 3040 0321Mega Shinthia0613 3040 0322

Kelas : 2 KB

Instruktur:Endang Supratiah, S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG2014CAMPURAN BINER I

I. TUJUAN

1. Untuk mengetahui dan membuktikan bahwa campuran dua buah atau lebih zat cair yang saling melarut dapat membentuk azeotropik dan zeotropik.2. Dapat membuat digram fase dua komponen.3. Dapat menentukan indeks bias suatu zat atau campuran dengan menggunakan refraktometer4. Mengikuti penerapannya pengetahuan ini di beberapa industri kimia (pabrik arak dan spiritus).

II. ALAT DAN BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN

a. Alat yang digunakan:1. Seperangkat refaktometer2. Erlenmeyer 100 ml3. Gelas ukur 100 ml4. Seperangkat alat destilasi5. Gelas kimia 250 ml6. Pipet ukur 10 ml, 25 ml7. Bola karet

b. Bahan yang digunakan:1. Toluena2. Ethanol3. Benzena4. Aquadest

III. DASAR TEORIBila campuran dua buah zat cair yang saling melarut dengan baik, dipanaskan sambil tekanan uap diusahakan konstan, maka titik didih dan komposisi uapnya tergantung dari komposisi campuran zat cairnya. Hubungan antara titik didih pada komposisi tertentu dari campuran zat cair itu dengan komposisi uapnya dapat dilukiskan dalam sebuah gambar kurva sebagai berikut:

1. Campuran ZeotropikBila garis kurva itu tidak menunjukkan titik maksimum ataupun minimun pada titik didih campuran zat cair maka titik didih campuran zat cair terletak antara titik didih zat-zat cair murninya. Campuran ini di sebut campuran zeotropik pada penyulingan zat cair semacam ini, komposisi destilatnya lebih banyak mengandung zat cair yang bertekanan uap lebih besar dibandingkan dengan komposisi campuran zat cair yang sedang disuling itu. Oleh karena itu campuran zat cair dapat dipisahkan menjadi zat-zat cair murninya melalui penyulingan berkali-kali.2. Campuran Azeotropika. Bila titik didih campuran dua zat cair yang saling melarut menunjukkan adanya titik maksimum, maka campuran ini disebut cairan azeotropik. Pada titik dimana garis-garis titik didih mencapai maksimum, garis titik-titik tekanan uapnya pun mencapai titik itu. Pada titik ini campuran zat cair ini akan mendidih secara konstan. Dengan demikian campuran zat cair semacam ini tidak dapat dipisahkan kedalam zat murninya secara menyulingnya. Titik azeotropik campuran ini terletak lebih tinggi daripada titik-titik didih murninya.

b. Dalam hal dimana titik-titik didih campuran dua zat cair yang saling melarut menunjukkan adanya titik minimum, terjadi gejala yang sebaliknya dengan apa yang terjadi pada campuran zat cair yang menunjukkan adanya titik maksimum. Campuran zat cair semacam ini yang juga disebut campuran azoetropik, tidak dapat dipisahkan kedalam zat murninya secara penyulingan.

c. Campuran Zeotropik biner1) Benzena (titik didih 80,2oC) dan toluena (titik didih 110,6oC)2) Benzena (t.d. 80,2oC) dan heksana (t.d. 69,0oC)

d. Campuran azeotropik biner dengan titik didih maksimum:1) Khloroform (t.d. 61,2oC) dan aseton (t.d. 856,4oC) titik didih azeotropik 64,5oC pada 65,5 mol % kholoroform.2) Air (t.d. 100oC) dan asam formiat (t.d. 99,9oC) titik didih azeotropik 107,1oC pada 43,5 mol % air.

e. Campuran azeotropik biner dengan titik didih minimum:1) Isopropil alcohol (t.d. 82,5oC) dan benzena dengan titik didih 80,2oC, titik dimana azeotropik 71,9oC pada 39,3 mol % isopropyl alcohol.2) Karbon tetra klorida (t.d. 76,8oC) dan methanol (t.d. 64,7oC) titik didih azeotropik 55,7oC pada 44,5 mol % karbon tetra klorida.3) Methanol (t.d. 64,7oC) dan benzena (t.d. 60,2oC) titik didih azeotropik 58,3oC pada 61,4oC mol % methanol.

Distilasi adalah suatu metode pemisahanbahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) suatu bahan.Dalam destilasi, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.Distilasi yang dilakukanpada praktikum kali ini adalah distilasi campuran biner, dimana zat yang digunakan adalah campuran kloroform dan aseton dengan komposisi yang variasi.Suatu larutan dikatakan sebagai larutan ideal bila :1. Homogen pada seluruh system mulai dari mol fraksi 0-12. Tidak ada entalpi pencampuran pada waktu komponen-komponen di campur membentuk larutan (H pencampuran= 0)3. Tidak ada volume pencampuran artinya volume larutan= jumlah volume komponen yang dicampurkan( vpencampuran)4. Memenuhi hokum roultP1= x1PoP1= tekananuaplarutanP2= tekananuappelarutmurniX1=molfraksilarutanDalam larutan ideal sifat komponen yang satu akan mempengaruhi sifat komponen yang lain. Sehingga sifat larutan yang dihasilkan terletak diantara kedua sifat komponennya.Contoh system benzene-toluena, sedangkan larutan non ideal adalah larutan yang tidak memiliki sifat-sifat diatas.Larutan ini dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu :a. Larutan non ideal deviasipositif yang mempunyai volume ekspansi. Dimana akan menghasilkan titik didih maksimum pada system campuran itu.Contoh: system aseton-karbondisulfide dan system HCl-airb. Larutan non ideal deviasi negative yang mempunyai volume kontruksi. Dimana akan menghasilkan titik didih minimum pada system campuran.Aseton chloroformAzeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bias berubah hanya melalui distilasi biasa.Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan.Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :Titik A pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop.Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari system kesetimbangan uap cair (titik B).Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C).Kondensor kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop.Pada titik azeotrop, proses tidak dapatditeruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertical putus-putus).Umpan campuran biner (2-propanol dan ethyl acetate) hendak dimurnikan dengan cara distilasi dan kedua aliran produk pemisahan diharapkan memiliki kemurnian 99,8%-mol. Umpan tersedia pada kondisi tekanan atmosferik dan temperatur ambien. Terdengar familiar di telinga anda? Setidaknya Anda tidak boleh lupa bahwa 2-propanol dan etyhl acetate ialah campuran azeotrop. Bila Anda lupa atau bahkan belum mengerti tentang campuran azeotrop, mungkin penjelasan singkat ini bisa sedikit membantu.Apa itu azeotrop? Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)Bagaimana? Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil distilasi biasa tidak akan pernah bisa melebihi komposisi azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang dapat dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan membahas contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl acetate.

PFD Diagram: Simulasi distilasi biner campuran azeotrop propanol-ethyl acetate dengan menggunakan HYSYS.Dalam pemisahan campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure swing distillation. Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada tekanan yang berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan berbeda pula. Berdasarkan prinsip tersebut, distilasi dilakukan bertahap menggunakan 2 kolom distilasi yang beroperasi pada tekanan yang berbeda. Kolom distilasi pertama memiliki tekanan operasi yang lebih tinggi dari kolom distilasi kedua. Produk bawah kolom pertama menghasilkan ethyl acetate murni sedangkan produk atasnya ialah campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian didistilasi kembali pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom kedua). Produk bawah kolom kedua menghasilkan propanol murni sedangkan produk atasnya merupakan campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Berikut ini gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate pada tekanan tinggi dan rendah.

Dari gambar pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada temperatur 108,2 C dengan komposisi propanol 0,33. Pada kolom pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop yaitu sebesar 0,5 sehingga distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut sedangkan bottom yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.

Untuk memperoleh propanol murni, distilat kemudian didistilasi lagi pada kolom kedua (P=1,25 atm). Distilat ini memasuki kolom kedua pada temperatur 82,6 C. Komposisi azeotrop pada kolom kedua yaitu 0,38 sehingga kandungan propanol pada distilat berkisar pada nilai tersebut. Bottom yang diperoleh pada kolom kedua ini berupa propanol murni. Bila Anda perhatikan, titik azeotrop campuran bergeser dari 0,5%-mol propanol menjadi 0,38%-mol propanol.

IV. LANGKAH KERJA

1. Menentukan masing-masing indeks bias dari benzana dan toluena dengan refaktometer pada suhu tertentu.2. Membuat campuran cairan benzena/toluena dengan komposisi 10-20-40-60-80 dan 90 mol % masing-masing sebanyak 80 ml.3. Menentukan masing-masing indeks bias dari campuran-campuran cairan itu dengan refraktometer pada suhu tertentu.4. Membuat grafik (dengan skala agak besar) hubungan antara komposisi cairan dan dengan indeks biasnya.5. Menentukan masing-masing titik didih dari benzena dan toluena (sebagai koreksinya)6. Menentukan masing-masing titik didih campuran-campuran pada point 2 dengan menggunakan modifikasi labu didih Claisein seperti pada gambar (III)7. Bila suhu campuran cairan yang didihkan itu mulai tetap (konstan) mengambil dstilatnya 0,5-1 ml dengan diketahui beratnya.8. Menentukan indeks bias cuplikan pada kondisi yang sama seperti pengamatan pada point 3.9. Membandingkan hasil pengamatan pada point dan dengan grafik yang dibuat point 4.10. Membuat grafik titik didih campuran benzena dan toluena.

V. DATA PENGAMATAN

% Volume% MolIndeks Biascampuran

Etanol (ml)Air (ml)Etanol (ml)Air (ml)CampuranDestilasiTitik Didih (oC)Titik Uap (oC)

80 %20 %55 %45 %1,33731,33417071

60 %40 %32 %68 %1,3451,33737674

40 %60 %17 %83 %1,3831,33948276

20 %80 %8 %92 %1,33511,3459189

VI. PERHITUNGAN

1. % Etanol= 80 %etanol = 80 ml% Air= 20 %air= 20 ml% Volume= 100 %

etanol= m= etanol . volume= 0,78 . 80 ml= 62,4 gr

air= m= air . volume= 1 . 20 ml= 20 gr

mol C2H5OH= mol C2H5OH== 1,36 mol

mol H2O= mol H2O== 1,11 mol

% mol C2H5OH= = = 55 %

% mol H2O= (1 0,55) x 100 %= 45 %






% mol C2H5OH= = = 31,48 % = 32 %

% mol H2O= (1 - 0,32) x 100 %= 68 %






% mol C2H5OH= = = 17,16 %

% mol H2O= (1 0,1716) x 100 %= 82,84 %






% mol C2H5OH= = = 7,11 %

% mol H2O= (1 0,711) x 100 %= 92,89 %

VII. ANALISA PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini telah dilakukan percobaan campuran biner 1. Campuran biner adalah campuran dua buah zat atau lebih yang saling melarut dan dapat membentuk kurva azeotropik dan zeotropik. Bahan yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah etanol dengan air dimana untuk menentukan indeks bias dapat menggunakan alat refraktometer, sehingga didapat indeks bias untuk masing-masing pengenceran pada etanol.Dalam penentuan kurva azeotropik dan zeotropik, maka langkah yang dilakukan adalah membuat campuran etanol dan air dengan komposisi % mol adalah 80 % - 20 %, 60 % - 40 % , 40 % - 60 %, 20 % - 80 %, yang masing-masing akan ditentukan kembali indeks biasnya dari campuran tersebut dan didapat indeks bias untuk campuran 80 % - 20 % = 1,3373 , 60 % - 40 % = 1,345 , 40 % - 60 % = 1,383 , 20 % - 80 % = 1,3351.Setelah melakukan destilasi maka masing-masing komponen yang telah terpisah maka ditentukan kembali indeks biasnya, maka didapat indeks biasnya untuk fase gas (vapour) untuk 80 % - 20 % = 1,3341 , 60 % - 40 % = 1,3373 , 40 % - 60 % = 1,3394 , 20 % - 80 % = 1,345.Terjadinya penguapan pada etanol 20 % membutuhkan waktu yang lebih lama karena kandungan air yang lebih banyak dari etanol 40 % , 60% , dan 80 %. Sedangkan etanol 80 % lebih banyak mengandung etanol daripada air sehingga penguapan lebih cepat terjadi di karenakan titik uap dan titik didih yang dimiliki etanol lebih rendah.Bila garis kurva itu tidak menunjukkan titik maksimum ataupun minimun pada titik didih campuran zat cair maka titik didih campuran zat cair terletak antara titik didih zat-zat cair murninya. Campuran ini di sebut campuran zeotropik pada penyulingan zat cair semacam ini, komposisi destilatnya lebih banyak mengandung zat cair yang bertekanan uap lebih besar dibandingkan dengan komposisi campuran zat cair yang sedang disuling itu. Oleh karena itu campuran zat cair dapat dipisahkan menjadi zat-zat cair murninya melalui penyulingan berkali-kali.

VIII. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan, yaitu sebagai berikut:

1. Campuran biner adalah dua buah zat cair atau lebih yang saling melarut dengan baik.2. Indeks bias yang didapat untuk campuran etanol dan air dengan komposisi:80 % - 20 % = 1,337360 % - 40 % = 1,34540 % - 60 % = 1,38320 % - 80 % = 1,33513. Indeks bias yang didapat setelah destilasi etanol dan air dengan komposisi:80 % - 20 % = 1,334160 % - 40 % = 1,337340 % - 60 % = 1,339420 % - 80 % = 1,345

DAFTAR PUSTAKATim lab, jobsheet penuntun pratikum kimia fisika. Politeknik Negeri Sriwijaya. 2014;Palembang.http://majarimagazine.com/2007/11/proses-distilasi-campuran-biner/

LAMPIRAN

Refraktometer

Rangkaian indeks bias

Erlenmeyer

Botol aquades

campuran biner i

Documents