LAPORAN

PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA

KESETIMBANGAN FASA

DISUSUN OLEH:

KELOMPOK 2

NAMA NIM

1. UMMI KALSUM 1209065038

2. ARIF ALWANATHA DENTA 1209065041

LABORATORIUM REKAYASA LINGKUNGAN

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MULAWARMAN

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seperti pada kesetimbangan umumnya, kesetimbangan uap cair dapat ditentukan ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada suatu waktu tertentu. Saat kesetimbangan model ini, kecepatan antara molekul-molekul campuran yang membentuk fase uap sama dengan kecepatan molekul-molekulnya membentuk cairan kembali. Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukan dalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom distilasi. Contoh nyata penggunaan data termodinamika kesetimbangan uap-cair dalam berbagai metoda perancangan kolom distilasi packed column dan try column. Percobaan langsung yang betul-betul lengkap baru dapat diperoleh dari serangkaian metoda pengukuran, selain itu percobaan langsung seperti itu memerlukan waktu yang banyak dan biaya yang besar. Sehingga cara yang umum ditempuh adalah mengukur data tersebut pada beberapa kondisi kemudian meringkasnya dalam bentuk model-model matematik yang relatif mudah diterapkan dalam perhitungan-perhitungan komputer.

Salah satu contoh aplikasi dari percobaan kesetimbangan uap cair ini adalah pembuatan tabung gas LPG. Proses pembuatan tabung gas LPG ini menggunakan prinsip distilasi, yaitu tekanan uap dalam tabung bila semakin besar akan mengubah gas di dalam tabung menjadi cair. Prinsip distilasi yang digunakan sangat penting dipelajari oleh mahasiswa. Karena dengan begitu praktikan akan memperoleh nilai dari densitas dan fraksi mol dari larutan biner dan pengaruhnya antar satu sama lain.

1.2 Tujuan1. Mengetahui Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan uap cair2. Mengetahui diagram temperatur versus komposisi pada suatu larutan biner.3. Membuat kurva kesetimbangan dari komponen dalam fase uap dan komponen dalam fase

cair

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Reaksi kimia adalah perubahan spontan pereaksi menjadi hasil reaksi menuju kesetimbangan. Suatu kesetimbangan kimia mempunyai konstanta kesetimbangan ynag nilainya bergantung pada suhu dan jenis kesetimbangan. Kesetimbangan kimia adalah kesetimbangan dinamis, karena dalam sistem terjadi perubahan zat pereaksi menjadi hasil reaksi, dan sebaliknya. Sebagai contoh:

AB + CD ==> AC + BD

Dalam kesetimbangan ini terjadi reaksi AB dan CD menjadi AC dan BD, dan pada saat yang sama, AC dan BD bereaksi menjadi AB dan CD. Akibatnya, keempat zat dalam sistem tu jumlahnya mendekati konstan (Reza,2013).

Perubahan kimia reversibel membentuk peroduk-produk yang dapat bertindak untuk menghasilkan (kembali) pereaksi aslinya. Suatu keadaan kesetimbangan kimia terjadi dalam suatu sistem reversibel bila reaksi maju dan balik berlangsung pada laju yang sama. Jika kecenderungan salah satu reaksi yang berlawanan untuk terjadi sangat dominan pada suatu temperatur, maka reaksi keseluruhan dikatakan sempurna dalam arah itu (Reza,2013).

Kesetimbangan kimia terbagi menjadi dua yaitu, kesetimbangan Heterogen dan kesetimbangan Homogen. Kesetimbangan Homogen adalah Kesetimbangan yang Semua spesi kimianya berada dalam fasa yang sama. Salah satu contoh kesetimbangan homogen fasa gas adalah sistem kesetimbangan N2O4/NO2. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

N2O4(g) <——> 2 NO2(g)

Kc =   [NO2]2 / [N2O4]

Konsentrasi reaktan dan produk dalam reaksi gas dapat dinyatakan dalam bentuk tekanan parsial masing-masing gas (ingat persamaan gas ideal, PV=nRT). Dengan demikian, satuan konsentrasi yang diganti dengan tekanan parsial gas akan mengubah persamaan Kc menjadi Kp

sebagai berikut :

Kp =   (PNO2)2 / (PN2O4)

PNO2 dan PN2O4 adalah tekanan parsial masing-masing gas pada saat kesetimbangan tercapai. Nilai Kp menunjukkan konstanta kesetimbangan yang dinyatakan dalam satuan tekanan (atm). Kp hanya dimiliki oleh sistem kesetimbangan yang melibatkan fasa gas saja.

Secara umum, nilai Kc tidak sama dengan nilai Kp, sebab besarnya konsentrasi reaktan dan produk tidak sama dengan tekanan parsial masing-masing gas saat kesetimbangan. Dengan

demikian, terdapat hubungan sederhana antara Kc dan Kp yang dapat dinyatakan dalam persamaan matematis berikut :

Kp =  Kc (RT)∆n

Kp =  konstanta kesetimbangan tekanan parsial gas

Kc =  konstanta kesetimbangan konsentrasi gas

R  =  konstanta universal gas ideal (0,0821 L.atm/mol.K)

T  =  temperatur reaksi (K)

∆n  =  Σ koefisien gas produk -  Σ koefisien gas reaktan

Selain kesetimbangan homogen fasa gas, terdapat pula sejumlah kesetimbangan homogen fasa larutan. Salah satu contoh kesetimbangan homogen fasa larutan adalah kesetimbangan ionisasi asam asetat (asam cuka) dalam air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

CH3COOH(aq) <——>  CH3COO-(aq) +  H+

(aq)

Kc =   [CH3COO-] [H+] / [CH3COOH]

Kesetimbangan Homogen, Kesetimbangan ini melibatkan reaktan dan produk dalam fasa yang berbeda. Sebagai contoh, saat padatan kalsium karbonat dipanaskan dalam wadah tertutup, akan terjadi reaksi berikut :

CaCO3(s) <——>  CaO(s) +  CO2(g)

Dalam reaksi penguraian padatan kalsium karbonat, terdapat tiga fasa yang berbeda, yaitu padatan kalsium karbonat, padatan kalsium oksida, dan gas karbon dioksida. Dalam kesetimbangan kimia, konsentrasi padatan dan cairan relatif konstan, sehingga tidak disertakan dalam persamaan konstanta kesetimbangan kimia. Dengan demikian, persamaan konstanta kesetimbangan reaksi penguraian padatan kalsium karbonat menjadi sebagai berikut :

Kc =  [CO2] Kp =  PCO2

Baik nilai Kc maupun Kp tidak dipengaruhi oleh jumlah CaCO3 dan CaO (jumlah padatan). Kesetimbangan kimia dapat diganggu oleh beberapa faktor eksternal. Sebagai contoh, pada pembahasan proses Haber sebelumnya, telah diketahui bahwa nilai Kc pada proses Haber adalah 3,5.108 pada suhu kamar. Nilai yang besar ini menunjukkan bahwa pada kesetimbangan, terdapat banyak gas amonia yang dihasilkan dari gas nitrogen dan gas hidrogen. Akan tetapi, masih ada gas nitrogen dan gas hidrogen yang tersisa pada kesetimbangan. Dengan menerapkan prinsip ekonomi dalam dunia industri, diharapkan sebanyak mungkin reaktan diubah menjadi produk dan reaksi tersebut berlangsung sempurna.

Untuk mendapatkan produk dalam jumlah yang lebih banyak, kesetimbangan dapat dimanipulasi dengan menggunakan prinsip Le Chatelier (Syukron,2011).

Seorang kimiawan berkebangsaan Perancis, Henri Le Chatelier, menemukan bahwa jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima aksi dari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru dengan suatu pergeseran tertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima (melakukan reaksi sebagai respon terhadap perubahan yang diterima). Hal ini disebut Prinsip Le Chatelier.

Hukum Fasa Gibbs, Josiah Willard Gibbs menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas disebut derajat kebebasan (F) yang sama dengan jumlah komponen (C) ditambah 2 dikurangi jumlah fasa (P), yakni:

F = C + 2 – P

Destilasi  adalah cara pemisahan zat cair dari campurannya berdasarkan perbedaan  titik didih

atau berdasarkan kemapuan zat untuk menguap. Dimana zat cair dipanaskan hingga titik

didihnya, serta mengalirkan uap ke dalam alat pendingin (kondensor) dan mengumpulkan

hasil pengembunan sebagai zat cair. Pada kondensor digunakan air yang mengalir sebagai

pendingin. Air pada kondensor dialirkan dari bawah ke atas, hal ini bertujuan supaya air

tersebut dapat mengisi seluruh bagian pada kondensor sehingga akan dihasilkan proses

pendinginan yang sempurna. Saat suhu dipanaskan, cairan yang titik didihnya lebih rendah

akan menguap terlebih dahulu. Uap ini akan dialirkan dan kemudian didinginkan sehingga

kembali menjadi cairan yang ditampung pada wadah terpisah. Zat yang titik didihnya lebih

tinggi masih tertinggal pada wadah semula, Zat yang menguap pada proses destilasi disebut

destilat, sedangkan zat yang tertinggal dibawah dan tidak menguap disebut residu

(Syukron,2011).

Prinsip dari destilasi adalah penguapan dan pengembunan kembali uapnya dari tekanan dan

suhu tertentu. Tujuan dari destilasi adalah pemurnian zat cair pada titik didihnya dan

memisahkan cairan dari zat padat. Uap yang dikeluarkan dari campuran disebut sebagai uap

bebas. Kondensat yang jatuh sebagai destilat dan bagian cair yang tidak menguap sebagai

residu. Apabila yang diinginkan adalah bagian bagian campurannya yang tidak teruapkan dan

bukan destilatnya maka proses tersebut dinamakan pengentalan dengan evaporasi

(Reza,2013).

Destilasi adalah sebuah aplikasi yang mengikuti prinsip-prinsip ”Jika suatu zat dalam larutan

tidak sama-sama menguap, maka uap larutan akan mempunyai komponen yang berbeda

dengan larutanaslinya”. Jika salah satu zat menguap dan yang lain tidak, pemisahan dapat

terjadi sempurna. Tetapi jika kedua zat menguap tetapi tidak sama, maka pemisahnya hanya

akan terjadi sebagian, akan tetapi destilat atau produk akan menjadi kaya pada suatu

komponen dari pada larutan aslinya. Destilasi dapat dibedakan menjadi beberapa macam,

yaitu:

1. Destilasi biasa, umumnya dengan menaikkan suhu. Tekanan uapnya diatas cairan atau

tekanan atmosfer (titik didih normal)

2. Destilasi vakum, cairan diuapkan pada tekanan rendah, jauh dibawah titik didih dan mudah

terurai.

3. Destilasi bertingkat atau destilasi terfraksi yaitu proses yang komponen-komponennya

secara bertingkat diuapkan dan diembunkan.

Azeotrop merupakan campuran dari dua atau lebih larutan (kimia) dengan perbandingan tertentu , dimana komposisi ini tetap / tidak bisa diubah lagi dengan cara destilasi sederhana. Kondisi ini terjadi karena ketika azeotrop di didihkan, uap yang dihasilkan juga memiliki perbandingan konsentrasi yang sama dengan larutannya semula akibat ikatan antar molekul pada kedua larutannya (Supriyono,2010).

Dalam kimia, hukum perbandingan berganda adalah salah satu hukum dasar stoikiometri. Hukum ini juga kadang-kadang disebut hukum Dalton (diambil dari nama kimiawan Inggris John Dalton), tapi biasanya hukum Dalton merujuk kepada hukum tekanan parsial. Hukum ini menyatakan bahwa apabila dua unsur bereaksi membentuk dua atau lebih senyawa, maka perbandingan berat salah satu unsur yang bereaksi dengan berat tertentu dari unsur yang lain pada kedua senyawa selalu merupakan perbandingan bilangan bulat sederhana (Syukron,2010).

Hukum Raoult adalah hukum yang dicetuskan oleh Francois M. van Raoult (1830-1901) untuk mempelajari sifat-sifat tekanan uap larutan yang mengandung zat pelarut yang bersifat nonvolatil, serta membahas mengenai aktivitas air. Bunyi dari hukum Raoult adalah: “tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut” (Diana,2015).

Hukum Henry adalah hukum yang menyatakan, pada temperatur konstan, jumlah gas yang terlarut dalam suatu larutan akan berbanding lurus dengan tekanan parsial gas yang berada dalam kesetimbangan larutan. Atau dapat juga dinyatakan kelarutan gas dalam cairan berbanding lurus terhadap tekanan parsial gas diluar cairan. Prinsip ini dapat digunakan dalam menjelaskan proses dekompresi dan penyakit dekompresi pada penyelam (Diana,2015).

Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Ia merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada "keadaan atmosfer" ia berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol). metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri. Memiliki rumus molekul CH3OH, massa molar 32.04 g/mol, tidak berwarna, densitasnya 0.7918 g/cm3, liquid, titik leburnya -970 c, dan titik didihnya 64,70 C, keasaman 15,5, viskositasnya 0.59 mPa.s pada suhu 20o c (Auliani,2011).

Aquades adalah air hasil destilasi / penyulingan sama dengan air murni atau H2O, kerena H2O hampir tidak mengandung mineral. Sedangkan air mineral adalah pelarut yang universal. Oleh karena itu air dengan mudah menyerap atau melarutkan berbagai partikel yang ditemuinya dan dengan mudah menjadi tercemar. Dalam siklusnya di dalam tanah, air terus bertemu dan melarutkan berbagai mineral anorganik, logam berat dan mikroorganisme. Jadi, air mineral bukan aquades (H2O) karena mengandung banyak mineral. Wujudnya cairan, tidak berwarna dan berbau, titik didihnya 100oC dan titik bekunya 0oC, rumus kimianya H2O, Massa molarnya 18,0153 g/mol, Kalor Jenis : 4184 J/(kg.K) (cairan pada 20oC) (Auliani,2011).

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat

1. Labu leher 32. Termometer3. Pemanas lidrik4. Refraktometer5. Pendingin6. Picnometer7. Beaker glass8. Corong kaca9. Pipet tetes10. Statif dan klem11. Neraca analitik12. Gelas ukur 250 ml13. Gelas ukur 50 ml14. Pompa

3.2 Bahan1. Etanol2. Aquades

3.3 Cara kerja1. Dipasang rangkaian alat percobaan2. Dimasukkan alkohol 200 ml kedalam labu leher tiga pada rangkaian alat destilasi3. Dinyalakan pemanas listrik4. Ditunggu hingga suhu termometer bertambah dan terlihat umpan mendidih dan

termometer menunjukkan suhu konstan5. Setelah kesetimbangan tercapai, diambil destilat yang tertampung dan diukur indeks

biasnya6. Diambil sample residu dan diukur indeks biasnya7. Ditimbang sample residu yang berada didalam picnometer8. Ditambahkan aquades dalam larutan umpan sebanyak 30 ml 9. Diulangi langkah 4 sampai 7 dengan variasi penambahan aquades 30 ml, 60 ml, 120

ml, 150 ml, dan 180 ml

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

Data Percobaan:

Massa piknometer kosong : 17,78 gram

Massa piknometer + akuades : 26,96 gram

Massa piknometer + etanol : 25,17 gram

Massa akuades : 9,18 gram

Suhu akuades : 30 °C

Suhu penimbangan : 30 °C

Tabel 4.1 Data Kesetimbangan pada Berbagai Variasi Campuran Etanol-Akuades

Volume Akuades

(mL)

Volume Etanol

(mL)

Suhu Kesetimbangan

(oC)

Massa

(gram)

Distilat Residu

0 200 78,5 25,17 25,17

30 200 81 25,3612 25,6836

60 200 82 25,4411 26,0953

90 200 83 25,512 26,3274

120 200 84 25,517 26,3813

150 200 85 25,5447 26,4405

180 200 86 25,5452 26,5931

4.2 Perhitungan

4.2.1 Menghitung densitas (ρ) etanol

maquadest = mpicnometer+aquadest – mpicnometer kosong

= ( 26,96 – 17,78 ) gram

= 9,18 gram

ρ aquadest (30 oC) = 0,995647 g/cm3 (Tabel 2-30 hal 2-96, Perry 2008)

Vaquadest =

maquadest

ρaquadest

=

9,18 gram

0,995647 gram/cm3

= 9,22 cm3

Vpicnometer = Vaquadest = 9,22 cm3

4.2.2 Menghitung persentase larutan etanol

a. Distilat

Massa distilat = mpicnometer+etanol - mpicnometer kosong

= ( 25,17 – 17,78 ) gram

= 7,39 gram

Vpicnometer = 9,22 cm3

ρdistilat =

mdistilat

V picnometer

=

7,39 gram

9,22 cm3

= 0,80152 gram/cm3

Dari tabel 2-112 (densitas etanol dalam air) hal 2-117 (Perry, 2008)

%wt Etanol 30 oC

92 0,80384

K 0,80152

93 0,80111

Pada suhu 30 oC dan ρ = 0,80152 gram/cm3, komposisi etanol adalah

0,80152 - 0,80384 0,80111 - 0,80384 =

k - 92 93 - 92

k = 92,85 %

Analog dengan perhitungan di atas diperoleh,

Tabel - 2 Data Perhitungan Persentase Distilat

Volume (ml) Suhu

(oC)

Densitas

(gram/cm3)

Persentase

(%)Aquadest Etanol

0 200 78,5 0,80152 0,9285

30 200 81 0,82226 0,8498

60 200 82 0,83092 0,8153

90 200 83 0,83861 0,7843

120 200 84 0,83915 0,7821

150 200 85 0,84216 0,7698

180 200 86 0,84221 0,7696

b. Residu

Massa residu = mpicnometer+etanol - mpicnometer kosong

= ( 25,17 – 17,78 ) gram

= 7,39 gram

Vpicnometer = 9,22 cm3

ρresidu =

mresidu

V picnometer

=

7,39 gram

9,22 cm3

= 0,80152 gram/cm3

Dari table 2-112 (densitas etanol dalam air) hal 2-117 (Perry, 2008)

%wt Etanol 30 oC

92 0,80384

K 0,80152

93 0,80111

Pada suhu 30 oC dan ρ = 0,80152 gram/cm3, komposisi etanol adalah

0,80152 - 0,80384 0,80111 - 0,80384 =

k - 92 93 - 92

k = 92,85 %

Analog dengan perhitungan di atas diperoleh,

Tabel - 3 Data Perhitungan Persentase Residu

Volume (ml) Suhu

(oC)

Densitas

(gram/cm3)

Persentase

(%)Aquadest Etanol

0 200 78,5 0,80152 0,9285

30 200 81 0,85722 0,7077

60 200 82 0,90188 0,5172

90 200 83 0,92705 0,4031

120 200 84 0,93290 0,3749

150 200 85 0,93932 0,3427

180 200 86 0,95641 0,2479

4.2.3 Menghitung fraksi mol larutan etanol

BM aquadest = 18 gram/mol

BM etanol = 46 gram/mol

a. Distilat

ya =

mol etanolmol etanol + mol aquadest

ya =

(% distilatBM etanol )

(% distilatBM etanol )+(1 - % distilat

BM aquadest )

ya =

(0,9285

46 gram/cm3 )(0,9285

46 gram/cm3 )+(1 - 0,9285

18 gram/cm3 )

ya =

0 ,020

0,020 + 3,972 x 10-3

= 0,836

Analog dengan perhitungan di atas diperoleh,

Tabel - 4 Data Fraksi Mol Distilat

Volume (ml) Densitas

(gram/cm3)

Persentase

(%)

Fraksi Mol

(ya)Aquadest Etanol

0 200 0,80152 0,9285 0,836

30 200 0,82226 0,8498 0,689

60 200 0,83092 0,8153 0,633

90 200 0,83861 0,7843 0,587

120 200 0,83915 0,7821 0,584

150 200 0,84216 0,7698 0,567

180 200 0,84221 0,7696 0,566

b. Residu

xa =

mol etanolmol etanol + mol aquadest

xa =

(% residuBM etanol )

(% residuBM etanol )+(1 - % residu

BM aquadest )

xa =

(0,9285

46 gram/cm3 )(0,9285

46 gram/cm3 )+(1 - 0,9285

18 gram/cm3 )

xa =

0 ,020

0,020 + 3,972 x 10-3

= 0,836

Analog dengan perhitungan di atas diperoleh,

Tabel - 5 Data Fraksi Mol Residu

Volume (ml) Densitas

(gram/cm3)

Persentase

(%)

Fraksi Mol

(xa)Aquadest Etanol

0 200 0,80152 0,9285 0,836

30 200 0,85722 0,7077 0,486

60 200 0,90188 0,5172 0,295

90 200 0,92705 0,4031 0,209

120 200 0,93290 0,3749 0,190

150 200 0,93932 0,3427 0,169

180 200 0,95641 0,2479 0,114

4.2.4 Menghitung koefisien α ab

α ab =

ya (1−xa)xa (1− ya)

Pada suhu kesetimbangan 78,5 °C

α ab =

0,836 (1− 0,836 ) 0,836 ( 1− 0,836 )

= 1

Analog dengan perhitungan di atas maka untuk suhu kesetimbangan yang lain didapat :

Tabel - 6 Data α ab dari F raksi M ol D istilat (y a) dan F raksi M ol R esidu (x a)

T ( oC ) ya xaα ab

78,5 0,836 0,836 1

81 0,689 0,486 2,343

82 0,633 0,295 4,122

83 0,587 0,209 5,739

84 0,584 0,190 5,985

85 0,567 0,169 6,439

86 0,566 0,114 10,136

4.3 Grafik

4.3.1 Grafik mol etanol fase cair (xa) dan mol etanol fase uap (ya)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Fraksi Mol Etanol Fase Cair (xa)

Frak

si M

ol E

tano

l Fas

e Ua

p (y

a)

4.3.2 Grafik Suhu terhadap Fraksi mol Etano Fase cair (xa) dan Fraksi mol Etano

Fase Uap (ya)

4.3.3 Grafik koefisien αab dan suhu kesetimbangan

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 175

80

85

90

95

100

xa, ya

Suhu

(oC)

1 2 3 4 5 6 776

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

αab

Suhu

(oC)

4.4 Pembahasan

Kesetimbangan uap cair dipengaruhi oleh suhu dan komposisi dari larutan tersebut.

Dalam percobaan ini larutan yang digunakan adalah akuades dan etanol 96%, dimana

titik didih etanol lebih rendah dibandingkan dengan akuades. Sehingga apabila komposisi

etanol dalam suatu larutan semakin besar, maka titik didih larutan akan menjadi semakin

rendah.

Akuades merupakan pelarut murni dengan rumus kimia H2O. Akuades bersifat tidak

berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar. Titik didih air berada pada

1000C atau 373 K. Akuades berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan

padat dibawah tekanan dan temperatur standar. Etanol merupakan cairan yang mudah

menguap, mudah terbakar, tak berwarna dan merupakan alkohol yang paling sering

digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Etanol memiliki titik didih 78,40C atau 351,4 K.

Campuran etanol dengan akuades akan membentuk azeotrop. Azeotrop merupakan

campuran zat cair yang fase uap dan fase cairnya mempunyai komposisi yang persis

sama. Perbandingannya kiri-kira 89 mol % etanol dan11 mol % akuades. Perbandingan

ini juga dapat dinyatakan sebagai 96% volume etanol dan 4% volume akuades pada

tekanan normal dan T = 351,4 K. Campuran etanol dan akuades memiliki sifat berbeda

sesuai dengan konsentrasi kedua bahan tersebut.

Untuk mengetahui kesetimbangan uap cair antara akuades dan etanol, dilakukan proses

distilasi. Adapun prinsip kerja dari percobaan ini adalah perbedaan tekanan uap dan titik

didih serta berat jenis suatu pelarut/zat yang dimana saat titik didih terjadi, akan dapat

kembali menjadi cair setelah menguap serta ketetapan saat larutan itu menguap sama

dengan kecepatan pada saat zat/larutan itu kembali ke fase cairan. Campuran yang telah

dipanaskan, diuapkan kembali dialirkan ke dalam kondensor untuk diembunkan menjadi

cairan dan ditimbang dalam labu distilat setelah melewati kolom vigreaux. Uap kembali

menjadi cairan karena melewati proses pendinginan pada kondensor (fase uap akan

berubah menjadi fase cair) karena perbedaan titik didih larutan campuran. Proses distilasi

dihentikan bila campuran tersebut sudah mencapai suhu kesetimbangan saat cairan yang

berada di dalam labu leher tiga mendidih untuk pertama kali. Ketika tetesan pertama

jatuh, diberi waktu 5 menit sampai tetesan berhenti yang artinya larutan campuran

berubah dari uap menjadi cair. Hal ini terjadi bila campuran tersebut telah mencapai titik

didih pada saat gelembung pertama muncul. Cairan yang jatuh dalam labu distilat pada

saat proses distilasi disebut distilat yang berupa larutan etanol karena memiliki titik didih

yang lebih rendah dibandingkan akuades. Sedangkan cairan yang masih tertinggal di

dalam labu leher tiga dinamakan residu yang berupa akuades.

Ditinjau dari sifatnya, campuran yang hampir ideal sebab saat dicampur, akuades dan

etanol akan membentuk ikatan hidrogen. Ikatan yang terbentuk ini akan saling

mempengaruhi sehingga terbentuklah larutan yang homogen. Apabila fungsi keadaan

tekanan dianggap nol (isobarik) dan yang menjadi variabel bebasnya adalah temperatur

(A) dan V(x),maka secara teoritis saat T naik hingga menyebabkan campuran mendidih

maka molekul larutan A dan larutan n (untuk larutan biner) akan melepaskan molekul

yang sama besar.

Besarnya nilai densitas juga dipengaruhi oleh titik didih campuran. Namun densitas juga

sangat dipengaruhi oleh komposisi komponen tertentu. Pada campuran antara akuades

dan etanol misalnya, jika komposisi etanol semakin kecil maka titik didihnya semakin

besar dan densitasnya akan semakin kecil. Begitu pula sebaliknya.

Pada kenyataanya komponen yang lebih atsiri akan lebih mudah menguap dan pada titk

didih tersebut komponen-komponenya akan membentuk suatu kesetimbangan uap cair.

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan membuat larutan etanol dan akuades

masing-masing dengan perbandingan 15:0 ; 12:3 ; 9:6 ; 6:9 ; 3:12 ; 0:15. Hasil

pengamatan menunjukkan semakin besar kadar akuades dalam campuran tersebut maka

semakin besar pula titik didih larutannya. Ini disebabkan etanol merupakan senyawa

alkohol dengan titik didih yang lebih rendah dibandingkan denagn akuades.

Nilai densitas yang diperoleh juga akan mempengaruhi fraksi mol setiap komponen.

Selain itu, fraksi mol tiap komponen juga dipengaruhi oleh komposisi tiap larutan

tersebut, maka didapatkan nilai fraksi mol etanol adalah 1 ; 0,01602 ; 0,01560 ; 0,01422 ;

0,01318 ; dan 0. Nilai densitas etanol pada titik didih 79 ; 79,5 ; 80 ; 81 ; 82 ; dan 840C

masing-masing sebesar 0,75023 ; 0,74980 ; 0,74920 ; 0,74849 ; 0,747626 ; dan 0 gr/mL.

Jika komposisi suatu komponen semakin besar maka fraksi molnya juga akan semakin

besar. Dengan memasukkan nilai diatas dapat dibuat grafik hubungan antara fraksi mol

dan densitas dari etanol. Hal ini dapat dilihat dari grafik berikut :

Gambar 2.2 Grafik Hubungan antara Fraksi Mol dengan Densitas Etanol

Dari Gambar 2.2 terlihat bahwa fraksi mol etanol berbanding lurus dengan densitas

etanol. Artinya, kenaikan nilai fraksi mol akan meningkatkan nilai densitas etanol.

Densitas etanol meningkat seiring dengan menurunnya titik didih, dengan kata lain fraksi

mol etanol yang lebih besar akan menurunkan titik didih. Hal ini terjadi karena komposisi

etanol yang lebih besar dapat menurunkan titik didih akibat titik didih etanol yang lebih

rendah dibandingkan dengan akuades. Hal yang sama juga terjadi pada densitas dari

akuades seperti yang terlihat dari grafik berikut ini :

Gambar 2.3 Grafik Hubungan antara Fraksi Mol dengan Densitas Akuades

Dari Gambar 2.3 terlihat bahwa meningkatnya nilai fraksi mol juga meningkatkan nilai

densitas dari akuades itu sendiri. Hal ini dikarenakan penambahan volume akuades ke

dalam campuran yang semakin besar sehingga nilai dari densitas akuades itu akan

meningkat seiring pertambahan volume akuades ke dalam campuran. Dari hasil

perhitungan didapatkan nilai densitas akuades masing-masing adalah 0 ; 0,99205 ;

0,99200 ; 0,99190 ; 0,99180 ; dan 0,99160 gr/mL dan nilai fraksi mol akuades masing-

masing sebesar 0 ; 0,98398 ; 0,98440 ; 0,98578 ; 0,98682 ; dan 1.

Titik didih juga sangat berpengaruh terhadap fraksi mol tiap komponen dalam suatu

larutan. Dengan adanya titik didih, maka dapat juga menunjukkan besarnya komposisi

tiap komponen dalam larutan. Semakin besar atau tinggi titik didihnya, maka komposisi

akuades dalam larutan itu akan menjadi semakin besar sehingga fraksi molnya juga akan

bertambah besar. Sebaliknya, jika titik didih larutan tersebut tinggi maka komposisi

etanol dalam larutan itu akan menjadi semakin kecil dibandingkan dengan akuades.

Karena titik didih etanol lebih rendah dibandingkan dengan akuades sehingga fraksi

molnya juga akan bertambah kecil. Hal ini dapat terlihat dalam grafik berikut ini :

Gambar 2.4 Grafik Hubungan antara Fraksi Mol dan Titik Didih antara Etanol dan

Akuades

Dari Gambar 2.4 terlihat bahwa fraksi mol etanol berbanding terbalik dengan titik didih

dan fraksi mol akuades berbanding lurus dengan titik didih. Pada akuades, ikatan molekul

dalam pencampuran menjadi lebih kuat dengan penambahan fraksi mol komposisi

akuades dalam larutan. Hal ini akan menyebabkan molekul lebih sukar untuk berpindah

dari fase cair menjadi fase uap, sehingga tekanan uap murninya menurun. Dengan

demikian campuran memerlukan suhu yang lebih tinggi dan kalor yang dibutuhkan lebih

banyak untuk mencapai titik didih larutan. Sedangkan pada etanol, penambahan

komposisi etanol ke dalam campuran akan menyebabkan gaya tarik menarik antar

molekul dalam campuran menjadi berkurang, sehingga larutan lebih mudah untuk

mencapai titik didih karena molekul-molekul dalam campuran lebih mudah untuk

berpindah dari fase cair menjadi fase uap.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan uap cair adalah suhu (titik

didih), densitas, dan komposisi zat dalam larutan.

5.2 Saran

Sebaiknya mahasiswa harus teliti dalam mengukur massa piknometer

DAFTAR PUSTAKA

Auliani. 2011. Penuntun Praktikum DDPA. Gorontalo. Winda.

Bahti. 1998. Teknik Pemisahan Kimia dan Fisika. Universitas Padjajaran. Bandung.

Christy, Diana. “Efek Nitrogen pada penyelam”. 27 April 2015. https://dinachristy.wordpress.com/tag/hukum-henry/.

Reza, Gusti. “Pengertian Destilasi dan macam-macam destilasi”. 27 April 2015. http://gustireza2906.blogspot.com/2013/10/pengertian-destilasi-dan-macam-macam.html

Soebagio. 2003. Kimia Analitik II. Jakarta : IMSTEP.

Supriyono. “Mengenal sekilas Azeotrop”. 27 April 2015. http://saintis-muslim.blogspot.com/2011/09/mengenal-sekilas-azeotrop.html

Syukron, Ahmad. “Fase, komponen, dan hukum gibbs”. 27 April 2015. http://conkembon.blogspot.com/2011/03/fase-komponen-dan-hukum-fase-gibbs.html.

Zulfi, Winda. “Analisa campuran 3 komponen”. 27 April 2015. http://winchemistry.blogspot.com/2012/04/refraktometri.html.