Kelarutan
sebagai Fungsi Temperatur
Latar belakang :
Pada
kelarutan jenuh terjadi kesetimbangan antara zat terlarutdalam larutan dan zat
yang tidak terlarut. Dalam kesetimbangan ini kecepatan melarut sama dengan
kecepatan mengendapnya. Artinya konsentrasi zat dalam larutan akan selalu
tetap.
Jika
kesetimbangan diganggu misalnya dengan mengubah temperatur, maka konsentrasi
larutannya akan berubah. Bila zat padat dilarutkan dalam cairan,maka molekul-molekul
zat tersebut cenderung pergi ke cairan. Pada suhu dan tekanan tertentu akan
dicapai kesetimbangan dua fase yaitu padat dan cair. Artinya kecepatan
molekul-molekul zat padat yang meninggalkan fasenya pergi ke larutan sama
dengan kecepatan molekul-molekul solute larutan pergi ke padatannya.
Kesetimbangan semacan ini umumnya kesetimbangan heterogen disebut kesetimbangan
dinamis.
Kesetimbangan
ini pada suhu dan tekanan uap. Konsentrasi larutan tetap dan disebut larutan
jenuh. Panas kelarutan suatu zat dalam keadaan jenuh dihitung dari persamaan
Van’t Hoff.
=
...........(1)
Dimana ΔH = Panas pelarutan (perubahan entalpi standar) dalam Ka/mol
K
= Konstanta kesetimbangan dalam larutan jenuh
R = Konstanta gas umum
T = Suhu dalam kelvin
Konstanta
kesetimbangan dalam larutan jenuh dapat dinyatkan :
K = ...................(2)
Dimana ai = Keaktifan solute dalam larutan jenuh
ai* = Keaktifan solute dalam
keadaan padat murni
Apabila
untuk solute murni pada suhu dan tekanan standart
ai* = 1 sehingga persamaan (2) menjadi
K = a2 ......................
(3)
Kelarutannya
solute dalam larutan jenuh (a2) pada keadaan tertentu = Ms ialah molaritas
jenuh, maka persamaan menjadi
K = Ms ......................(4)
Sehingga
persamaan menjadi
[ ]p = ..........................(5)
= dT
lnMs = - + C
logMs = - + C
logMs = - T + C
................................(6)
Dari
persamaan (6) ini apabila dibuat grafik , logMs VS maka didapatkan kurva grafik lurus dimana
Slope kurva :
Intersept :
C
Pada umumnya
proses pelarutan adalah positif sehingga menurut Van’t Hoff makin tinggi
temperatur maka akan makin tinggi zat yang larut ( panas pelarutan positif /
endotermis). Sedangkan untuk zat-zat yang panas temperaturnya negatif (eksoterm)
makin tinggi temperatur maka makin berkurang zat yangh dapat larut.
Tujuan percobaan
Menentukan
pengaruh temperatur terhadap kelarutan suatu zat dan menghitung panas kelarutan
IV. ALAT DAN
BAHAN
1.
ALAT
|
No.
|
Nama Alat
|
Gambar
|
Jumlah
|
|
1.
|
Erlenmeyer
|
||
|
2.
|
Buret asam
|
||
|
3.
|
Pipet tetes
|
||
|
4.
|
Thermometer
|
||
|
5.
|
Gelas beker
|
||
|
6.
|
Gelas ukur
|
||
|
7.
|
Thermostat
|
||
|
8.
|
Corong kaca
|
||
|
9.
|
tissue
|
||
|
10.
|
Klem dan statif
|
2.
Bahan
|
No.
|
Nama bahan
|
Jumlah
|
|
1.
|
Asam oksalat jenuh
|
50 ml
|
|
2.
|
NaOH 0,5 M
|
Secukupnya
|
|
3.
|
Es batu
|
Secukupnya
|
|
4.
|
Garam dapur
|
Secukupnya
|
|
5
|
Aquades
|
secukupnya
|
|
6.
|
Indicator PP
|
±30 tetes (secukupnya)
|
V. CARA KERJA
1. Memasukkan
50 ml asam oksalat jenuh ke dalam test tube dengan menggunakan gelas ukur
2. Memasukkan
butiran-butiran es batu, sebelumnya pengaduk dimasukkan terlebih dahulu,
setelah es batu dimasukkan ditambahkan dengan garam dan aquades secukupnya.
Agar menurunkan suhunya tidak terlalu cepat maka untuk mencapai suhu tersebut
maka pengaturan perbandingan dengan es sebaik mungkin.
3. Memasukkan
test tube menutup dengan penutupnya ke dalam thermostat. Di atas thermostat
dikasih thermometer.
4. Mengaduk
dengan pengaduk yang ada di dalam thermostat hingga suhu menjadi 25, 20, 15,
10, 5 oC.
5. Mengambil 10
ml asam oksalat jenuh dari test tube setiap suhu 25, 20, 15, 10, 5 oC.
6. Membagi
larutan asam oksalat jenuh menjadi 2 dengan volume masing-masing 5 ml.
selanjutnya menitrasi larutan tersebut dengan larutan NaOH 0,5 M dan sebelumnya
ditambahnkan 3 tetes indicator PP sampai terbentuk warna merah muda.
7. Mencatat
volume NaOH yang diperlukan dalam titrasi.
8. Menentukan
kelarutan asam oksalat dalam aquades.
VI. DATA PENGAMATAN
|
No.
|
Suhu (0C)
|
Volume H2SO4
|
Volume NaOH I
|
Volume NaOH II
|
|
1
|
250C
|
5 ml
|
30 ml
|
34 ml
|
|
2
|
200C
|
5 ml
|
20 ml
|
22 ml
|
|
3
|
150C
|
5 ml
|
19 ml
|
19,6 ml
|
|
4
|
100C
|
5 ml
|
12,8 ml
|
14,8 ml
|
|
5
|
50C
|
5 ml
|
20 ml
|
19 ml
|
VII. ANALISA
DATA
w Analisa Kuantitatif
Reaksi yang
terjadi pada titrasi antara H2C2O4 dengan NaOH
, yaitu sebagai berikut :
H2C2O4(aq) + 2NaOH(aq)
à Na2C2O4(aq)
+ 2H2O(aq)
1 mol 2 mol 1
mol 2 mol
1.
Menentukan
Kelarutan H2C2O4
Keterangan :
M1 = Kelarutan H2C2O4
M2 = Kelarutan NaOH 0,5 M
V1 = Volume H2C2O4 = 5 ml
V2 = Volume NaOH (rata-rata dari V1 dan V2 à )
Tabel :
|
No.
|
Suhu (0C)
|
Volume H2SO4
|
Volume NaOH rata-rata
|
|
1
|
250C
|
5 ml
|
32 ml
|
|
2
|
200C
|
5 ml
|
21 ml
|
|
3
|
150C
|
5 ml
|
19,3 ml
|
|
4
|
100C
|
5 ml
|
13,8 ml
|
|
5
|
50C
|
5 ml
|
19,5 ml
|
ŸT = 250C
ŸT = 200C
ŸT = 150C
ŸT = 100C
ŸT = 50C
2.
Menentukan
kelarutan H2C2O4 dalam mol/gram pelarut
Mj = ½ mol NaOH
Dimana :
H2C2O4 = 1
gram/ml
[NaOH] = 0,5 M
ŸT = 250C
ŸT = 200C
ŸT = 150C
ŸT = 100C
ŸT = 50C
3.
Menentukan harga 1/T
|
No.
|
Suhu (0C)
|
Suhu (0K)
|
1/T (0K)
|
|
1
|
250C
|
2980K
|
3,355704698.10-3
|
|
2
|
200C
|
2930K
|
3,412969283.10-3
|
|
3
|
150C
|
2880K
|
3,472222222.10-3
|
|
4
|
100C
|
2830K
|
3,5335668905.10-3
|
|
5
|
50C
|
2780K
|
3,597122302.10-3
|
4. Menentukan Panas Kelarutan
Harga Slope (M) dicari
dengan cara regresi linier
Log Mj = - . + C
|
No
|
X
|
Y
|
XY
|
X2
|
|
1
2
3
4
5
|
3, 355704698 x 10-3
3,412969283 x 10-3
3,472222222 x 10-3
3,533566891 x 10-3
3,597122302 x 10-3
|
0,204119982
0,021189299
- 0,015472686
- 0,161150909
- 0,010995384
|
6,849663826 x 10-4
7,231842662 x 10-5
-5,372460417 x 10-5
- 5,69437841 x 10-4
-3,955174101 x 10-5
|
1,126075402 x 10-5
1,164835933 x 10-5
1,205633716 x 10-5
1,24861092 x 10-5
1,293928886 x 10-5
|
|
Σ
|
17,3715854 x 10-3
|
0,037690302
|
9,460495395 x 10-5
|
6,039083857 x 10-5
|
N . ΣXY – ΣX . ΣY
m
=
N . ΣX2 – (ΣX)2
5(9,460495395 x 10-5)
– (17,3715854 x 10-3).(0,037690302)
=
5(6,039083857 x 10-5)
– (17,3715854 x 10-3)2
4,730247698 x 10-4 –
6,547402999 x 10-4
=
3,019541929 x 10-4
– 3,017719793 x 10-4
- 1,817155301 x 10-4
=
1,822136 x 10-7
=
- 0.997266656 x 103
=
- 997,3
∆Ho = - m
(4,567)
= - (- 997,3) (4,567)
= 4554,6691 kal/mol
= 4,555 kkal/mol
5. Menentukan harga
intersept(C)
(ΣY) .( ΣX2) –( ΣX) .(
ΣXY)
C =
N .( ΣX2) –
(ΣX)2
0,037690302(6,039083857 x 10-5)
– (17,3715854 x 10-3). (9,460495395 x 10-5)
=
5(6,039083857
x 10-5) – (3,01771979 x 10-4)
2,276148944 x 10-6 –
1,643438037 x 10-6
=
1,822136 x 10-7
0,632710907 x 10-6
=
1,822136 x 10-7
=
3,47
Persamaan : Y= mx +C
= - 997,3 x + 3,47
6. Membuat grafik
hubungan antara Log Mj dan 1/T
Dari Grafik:
∆Y
m =
∆X
0,15 x 10-1
=
0,02 x 10-3
=
- 750
∆H = - m (4,567)
= - (- 750 x 4,567)
= 3425,25 kal/mol
= 3,425 kkal/mol
Persamaan : Y= mx +C
= - 750 x + 3,47
2. Analisa Kualitatif
Percobaan ini bertujuan untuk menentukan
pengaruh temperatur terhadap kelarutan suatu zat dan menghitung panas
kelarutannya.Semua zat mempunyai kelarutan yang berbeda – beda. Kelarutan suatu
zat dalam pelarut air berbeda dengan kelarutan suatu zat tersebut dalam pelarut
lain. Dalam percobaan ini, langkah pertama yang dilakukan adalah memasukkan
larutan asam oksalat jenuh ke dalam termostad atau tepatnya testtube. Selanjutnya
memasukkan pengaduk ke dalam termostat setelah itu memasukkan butiran – butiran
es batu ditambah dengan garam dapur dan aquades secukupnya. Agar suhunya tidak
turun terlalu cepat maka untuk mencapai tersebut maka perbandingan es harus di
atur dengan baik. Setelah itu memasukkan testtube yang berisi asam oksalat
jenuh ke dalam termostat, menutup dengan penutupnya dan di atas penutup
dipasang termometer. Mengaduk es batu dan campuran lain dengan pengaduk yang
ada di dalam termostat. Mengambil 10 ml asam oksalat jenuh dari testtube setiap
suhu 25oC, 20oC, 15oC, 10oC, dan 5oC.
Kemudian membagi larutan asam oksalat jenuh menjadi dua bagian dengan volume
masing – masing 5 ml. Menambahkan 3 tetes indikator PP selanjutnya menitrasi
larutan dengan larutan NaOH 0,5 M hingga terbentuk warna merah muda.
Dalam percobaan ini, kelarutan berbanding
lurus dengan suhu kelarutan. Zat ini akan bertambah dengan adanya kenaikan suhu
apabila suhu dinaikkan maka kelarutan zat akan bertambah besar. Dalam percobaan
ini air dan asam oksalat adalah pelarut. Hal ini karena asam oksalat larut
dalam air pada suhu tertentu serta tekanan tertentu dapat mencapai
kesetimbangan dua fasa yaitu fasa padat dan fasa cair.
Larutan asam oksalat jenuh (H2C2O4)
di ukur kelarutannya pada suhu yang berbeda – beda. Larutan asam oksalat jenuh
yang ditambah dengan indikator PP, maka terjadi perubahan warna menjadi merah
muda. Titrasi yang dilakukan berfungsi sebagai pendeteksi banyaknya H2C2O4
yang larut dalam air. Saat terjadi perubahan warna, maka dapat diketahui
banyaknya zat yang larut dilihat dari NaOH yang dibutuhkan hingga terjadi titik
ekivalen yang ditandai dengan larutan asam oksalat berubah menjadi merah muda.
Reaksi yang terjadi:
H2C2O4(aq)
+ 2 NaOH(aq) → Na2C2O4(aq)
+ 2H2O(l)
Dari data pengamatan dan analisa
kuantitatif dapat dicari harga ∆H. Apabila ∆H positif dapat dikatakan bersifat
reaksi endoterm. Reaksi ini membutuhkan energi untuk memindahkan suhu dari
lingkungan ke sistem. Kelarutan H2C2O4 ini
mengakibatkan H2C2O4 dalam keadaan jenuh.
Dalam percobaan ini penurunan suhu larutan
dilakukan dengan memasukkan testtube yang berisi larutan H2C2O4
ke dalam termostat yang berisi es ditambah dengan garam dapur. Garam dapur
berfungsi untuk menjaga agar es tetap dingin dan tidak mudah mencair sehingga
penurunan suhu dapat berjalan dengan teratur. Pengadukan pada es dimaksudkan
untuk membuat suhu menjadi homogen. Pada termostat dan test tube dipasang
penangas udara yang berfungsi untuk menjaga agar tekanan udara konstan.
Setelah melakukan percobaan, terlihat bahwa
semakin tinggi suhu, maka semakin banyak volume NaOH yang diperlukan untuk
menitrasi H2C2O4. Setelah melakukan analisa
kuantitatif diperoleh harga ∆Ho dengan menggunakan dua metode, yaitu
metode perhitungan dan metode grafik dengan hasil :
a.
Metode perhitungan : ∆Ho
= 4,555 kkal / mol
b.
Metode grafik : ∆Ho = 3,4252 kkal /mol
Ternyata dapat diketahui bahwa kelarutan
asam oksalat sebanding dengan kenaikan suhu, semakin tinggi suhunya, maka makin
besar kelarutannya. Sesuai dengan persamaan Vant Hoff:
Log Mj = -
. + C
Dari hasil perhitungan maupun grafik,
ternyata diperoleh nilai ∆Ho yang berbeda cukup jauh. Faktor –
faktor yang mempengaruhi kelarutan sesuai dalam percobaan antara lain adalah
suhu, tekanan, sifat koligatif, sifat zat terlarut, dan pelarut semakin tinggi
suhu maka semakin tinggi tingkat kelarutannya.
VIII. KESIMPULAN
1. Kelarutan dan suhu
berbanding lurus yaitu semakin tinggi suhu maka kelarutan H2C2O4
juga semakin besar.
2. Pengaruh suhu terhadap
kelarutan dapat dinyatakan sebagai persamaan Vant Hoff,yaitu:
Ln S = - . + C
3. Semakin rendah suhu,
maka:
a.
Volume NaOH yang
diperlukan untuk titrasi semakin sedikit
b.
Molaritas H2C2O4
relatif turun
c.
Kelarutan H2C2O4
menurun seiring penurunan suhu
4. Besarnya panas
pelarutan H2C2O4 jenuh, yaitu:
a.
Metode perhitungan : ∆Ho
= 4,555 kkal / mol
b.
Metode grafik : ∆Ho = 3,4252 kkal /mol
5. Kelarutan H2C2O4
berdasarkan penurunan suhu (percobaan), yaitu:
a.
25o C = 1,6
M
b.
20o C = 1,05
M
c.
15o C =
0,965 M
d.
10o C = 0,69
M
e.
5o C = 0,975
M
6. Reaksi yang terjadi
dalam percobaan:
H2C2O4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2C2O4(aq)
+ 2H2O(l)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar