Maret 31, 2013
Panas Pelarutan
Oleh Yuri Melantika Azizah.
FMIPA Kimia UNY
Tujuan
1. Menentukan
kelarutan asam borat pada suhu kamar dan 400C
2. Menentukan
panas pelarutan asam burat
Dasar Teori. Larutan merupakan campuran homogen dari atom, molekul, ataupun ion
dari dua zat ataupun lebih. Larutan dapat dibedakan menjadi larutan jenuh dan
larutan tak jenuh.
Larutan jenuh didefinisikan sebagai larutan yang mengandung
zat terlarut dalam jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara zat
terlarut yang larut dan tidak larut.
Pembentukan
larutan jenuh dapat dipercepat dengan pengadukan dan penambahan zat terlarut
yang berlebih. Banyaknya zat terlarut yang melarutkan dalam pelarut dalam
jumlah tertentu untuk menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan zat
terlarut. Dimanabiasanya dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 gram
pelarut pada temperatur tertentu. Zat padat dapat dimurnikan sengan
memanfaatkan perbedaan kelarutan pada temperatur yang berlainan.
Adapun
faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan zat padat antara lain :
1. Temperatur
Umumnya
kelarutan akan naik seiring dengan naiknya suhu. Dalam beberapa hal perubahan
kelarutan dengan berubahnya suhu dapat menjadi dasar pemisahan.
2. Pelarut
Garam
anorganik kebanyakan lebih dapat larut dalam air murni dari pada pelarut
organik.
3. Ion
sekutu atau sejenis
Adanya
ion sekutu dalam jumlah yang berlebihan akan menyebabkan kelarutan suatu
endapan berkurang.
4. Ion
asing
Denagan
adanya ion asing maka kelarutan akan bertambah.
5. pH
6. Konsentrasi
Bila
konsentrasi lebih kecil dari pada kelarutan, zat padat akan terlarut dan
sebaliknya, bila konsentrasi melebihi kelarutan maka akan terjadi pengendapan.
Proses
pelarutan umumnya melibatkan atau kehilangan sejumlah entalpi, kelaruttan sangat
bergantung pada suhu. Hal ini telah dijelaskan oleh faktor van't Hoff
(1)
Dengan
metoda integrasi, Persamaan (1) dapat diubah menjadi persamaan (2).
··································· (2)
Dengan S1 dan
S2 adalah kelarutan zat
pada suhu T1 dan T2 dalam suatu mol/1000 gram
pelarut atau molal, adalah panas pelarutan untuk 1 mol zat dalam
larutan jenuhnya. Jika kelarutan zat pada suhu T1 dan T2 dapat
ditentukan, maka berdasarkan persamaan (2) panas pelarutan zat itu dapat
ditentukan.
Perubahan
entalpi pelarutan atau panas pelarutan adalah kalor yang menyertai proses
penambahan sejumlah tertentu zat terlarut terhadap zat pelarut pada suhu dan
tekanan tetap. Panas pelarutan adalah panas yang menyertai reaksi kimia pada
pelarutan mol zat solute dalam n mol zat solute dalam n mol solvent pada
tekanan dan temperature yang sama. Hal ini disebabkan adanya ikatan kimia dari
atom - atom. Penetuan panas pelarutan dengan kalorimeter ditentukan dengan cara
penentuan tetapan kalorimeter dan penuruna panas pelarutan zat yang diselidiki
Terdapat dua macam entalpi pelarutan yaitu entalpi pelarutan integral dan
entalpi pelarutan diferensial. Entalpi pelarutan integral adalah perubahan entalpi
jika satu mol zat terlarut dilarutkan ke dalam n mol pelarut. Jika pelarut yang
digunakan adalah air, maka persamaan reaksi pelarutnya dituliskan sebagai
berikut:
X + nH2O
→ X.nH2O
Walaupun air bukan pelarut yang universal (pelarut yang dapat
melarutkan semua zat), tetai dapat melarutkan banyak macam senyawa ionik,
senyawa organik dan anorganik yang polar dan bahkan dapat melarutkan
senyawa-senyawa yang polaritasnya rendah tetapi berinteraksi khusus dengan air.
Salah satu sebab mengapa air itu dapat melarutkan zat-zat ionik
ialah karena kemampuannya menstabilkan ion dalam larutan hingga ion-ion itu
dapat terpisah antara satu dengan lainnya. Kemampuan ini disebabkan oleh
besarnya tetapan dielektrika yang dimiliki air. Tetapan dielektrik adalah suatu
tetapan yang menunjukkan kemampuan molekul mempolarisasikan dirinya atau
kemampuan mengatur muatan listrik yang tedapat dalam molekulnya sendiri
sedemikian rupa sehingga dapat mengarah pada menetralkan muatan-muatan listrik
yang terdapat di sekitarnya. Dalam hal ini, kekuatan tarik menarik muatan yang
belawanan akan sangat diperkecil bila medianya mempunyai tetapan dielektrik
besar.
C. Alat
dan bahan
1. Alat
· Gelas
beker 100ml
· Erlenmeyer
50ml
· Gelas
ukur 10ml
· Pengaduk
· Penangas
air
· Buret
dan statif
· Termometer
2. Bahan
· Akuades
· Kristal
asam borat
· Larutan
standar NaOH 1M
· Indikator
phenol-phtalein (pp)
Rangkaian
alat titrasi :
atau
D. Cara
kerja
E. Data
pengamatan
|
Suhu
|
W1
(gram)
|
W2
(gram)
|
Berat larutan
(w2-w1)(gram)
|
Volum NaOH
( mL)
|
Volum rata-rata
NaOH (mL)
|
Kelarutan sam borat
(molal)
|
|
300C
|
65,74
|
70,51
|
4,77
|
2
|
1,75
|
0,138
|
|
65,74
|
70,82
|
5,08
|
1,5
|
|||
|
400C
|
65,74
|
71,05
|
5,31
|
1,7
|
1,6
|
0,116
|
|
65,74
|
71,15
|
5,41
|
1,5
|
Keterangan:
W2 –
W1 = (Berat erlenmeyer + Berat larutan) – (Berat erlenmeyer
kosong)
F. Perhitungan
1. Suhu
300C
· Jumlah
mol asam borat sebelum diencerkan
· Jumlah
mol asam borat yang larut dalam 30 mL akuades
· Kelarutan
2. Suhu
400C
· Jumlah
mol asam borat sebelum diencerkan
· Jumlah
mol asam borat yang larut dalam 30 mL akuades
· Kelarutan
3. Penentuan
∆H pelarutan
Keterangan:
S1 = 0.138 molal
S2 = 0.116 molal
R = 8.314 Jmol-1K-1
T2 = 400C
+ 273 = 313 K
T1 = 300C
+ 273 = 303 K
4. Penentuan
∆H pelarutan secara grafik
Jika:
maka
Maka
persamaan (1) identik dengan persamaan (2) berikut:
Persamaan
(2) dapat diperoleh dengan meregresikan grafik dengan sumbu y= logS dan sehingga akan
diperoleh hubungan
Diketahui:
Log S1 =
log 0.138 = - 0.8601
Log S2 =
log 0.116 = - 0.9355 dan
|
X
|
Y
|
|
0.0033
|
-0.8601
|
|
0.003195
|
-0.9355
|
Persamaan
reaksi adalah :
H3BO3 (aq)
+ 3NaOH (aq) à Na3BO3 (aq) + H2O
(l)
G. Pembahasan
Percobaan
ini berjudul panas pelarutan yang bertujuan untuk menentukan panas pelarutan
asam borat pada suhu kamar dan suhu 400C. Panas
pelarutan adalah panas yang dilepaskan atau diserap ketika satu mol senyawa
dilarutkan dalam sejumlah pelarut. Secara teoritis panas pelarutan suatu senyawa
harus diukur pada proses pelarutan tak berhingga, tetapi dalam prakteknya
pelarut yang ditambahkan jumlahnya terbatas, yaitu sampai tidak lagi timbul
perubahan panas ketika ditambahkan lebih banyak pelarut. Dengan kata lain senyawa
tersebut telah larut pada suhu itu. Karena Proses pelarutan umumnya melibatkan
atau kehilangan sejumlah entalpi, ΔH. Kelarutan sangat bergantung pada
suhu dan pelarut yang digunakan.
Seperti
halnya dalam percobaan ini, senyawa yang digunakan adalah asam borat yang
dilarutkan dalam pelarut air. Perlakuan yang membedakan untuk penentuan panas
pelarutan adalah dengan cara memberikan suhu yang berbeda pada asam borat yang
dilarutkan dalam sejumlah pelarut yang sama, suhunya adalah suhu kamar dan 400C.
Pengaruh suhu ini akan memberikan perbedaan pada kalor yang dilepas ataupun
kalor yang diserap.
Asam
borat yang dilarutkan dalam akuades ini memiliki suhu kamar sebesar 300C
dan pada suhu 400C. Asam borat dilarutkan hingga kiranya pelarut tak
mampu lagi melarutkan asam borat. Larutan asam borat diambil 5mL tanpa ada
residu atau zat yang tak terlarut ikut serta yang kemudian larutan ini
ditimbang agar diketahui massanya yang selanjutnya ditambahkan akuades 15mL .
perbedaan suhu ini dimaksudkan agar dapat diketahui yang dapat terlarut
dalam suhu kamar ataupun pada suhu 400C. Suhu 400C
dilakukan pemanasan hingga suhu yang diinginkan. Penambahan akuades dan
indikator dilakukan pada saat setelah pemanasan. Pada saat
pelarutan asam borat pada suhu tertentu, akan terjadi suatu reaksi yang
melibatkan Kalor reaksi ditentukan dengan jalan mengukur banyaknya seluruh
energi yang diserap oleh lingkungannya dan kalor itu telepas ataupun
diterima oleh lingkungan. Adanya kalor ini akan mempengauhi kelarutan suatu zat
pada suhu, energi dan kalor yang ada pada saat itu. Untuk mengetahui berapa
kemampuan zat yang dapat terlarut dalam pelarutan maka dilakukan titrasi
dengan menggunakan larutan standar NaOH. Sedangkan untuk indikator yang
digunakan adalah indikator PP. Maksud dari penggunaan indikator PP ini
adalah karena larutan sendiri berada dalam kedaan asam lemah, sedangkan
titrannya adalah basa kuat, sehingga larutan pada saat ekuivalen akan
berada pada trayek basa aitu pH sekitar >8. Maka pada saat pH medekati titik
ekuivalen maka akan ditandai dengan adanya perubahan warna yang tidak terlalu
signifikan. Larutan berada pada titik ekuivalen berubah dari warna ungu
pengaruh PP menjadi warna jingga keorange-nan. Volume hasil titrasi inilah yang
akan digunakan sebagai perhitungan untuk menentukan besarnya kelarutan asam
borat pada suhu 300C melalui jumlah mol yang akan diketahui.
Persamaan
reaksi adalah :
H3BO3 (aq)
+ 3NaOH (aq) à Na3BO3 (aq) + H2O
(l)
Rumus
yang digunakan adalah :
· Jumlah
mol asam borat sebelum diencerkan
· Jumlah
mol asam borat yang larut dalam 30 mL akuades
· Kelarutan
Kelarutan
asam borat pada suhu 300C adalah 0,138 molal, sedangkan kelarutan
pada suhu 400C adalah 0,116 molal. Maka dapat dilihat bahwa
kelarutan asam borat pada suhu 300C terlihat lebih besar
kelarutannya pada suhu 300C, hal ini dikarenakan larutan yang
diambil pada asam borat tercampur oleh kristal asam borat yang tidak dapat
larut. Sehingga dari hal itu akan tampak kelarutan pada suhu 400C
akan lebih sedikit. Sedangkan pada teori, adanya kenaikan suhu dapat
menyebabkan kelarutan suatu zat lebih tinggi. Pada hukum pertama
Termodinamika dinyatakan kalor yang menyertai perubahan fisik atau reaksi
kimia. Perubahan fisik ini menyangkut tentang kelarutan zat itu karena adanya
pengaruh kalor dan secara tidak langsung akan berpengaruh pada suhu. Kerja
yang terjadi karena turunnya beban, mengakibatkan kenaikan energi-dalam dari
air atau larutan lain yang digunakan, dan sebagai hasilnya terdapat peningkatan
suhu cairan. Kenaikan suhu yang sama dihasilkan oleh perpindahan energi melalui
kalor jumlah joule kerja yang dibutuhkan.
Kelarutan
asam borat pada kedua suhu ini akan mempengaruhi entalpi pada bekerja pada asam
borat ini.
Penentuan
∆H pelarutan :
Entalpi
yang diperoleh berdasarkan perhitungan data adalah sebesar . Hal ini berarti bahwa
dalam proses reaksi terjadi pelepasan kalor dai sistem ke lingkungan, artinya
pada pelarutan asam borat ini terjadi reaksi eksoterm. Hal ini ditandai dengan
nilai dari entalphi adalah negatif. Seperti yang dikatakan sebelumnya bahwa Proses
pelarutan umumnya melibatkan atau kehilangan sejumlah entalpi. Walaupun terjadi
kesesuaian pada hasil kelarutan. Sementara pada pehitungan
menggunakan grafik regesi yang merupakan hubungan dari Log S (kelarutan) dan
1/T (K) atau suhu yang ditranformasikan melalui persamaan y = bx+a, yang
identik dengan persamaan
Maka
didapatkan entalphi reaksi ini sebesar . hasil ini tidak begitu
memiliki perbedaan yang cukup signifikan jika dibandingkan hasil perhitungan
entalphi menggunakan rumus yang telah ada. Perbedaan ini dikarenakan
akibat kekurang telitian dalam praktikum ataupun dari perhitungan.
Perbedaan
antara hasil praktikun dengan teori terutama pada hasil kelarutan terjadi
karena beberapa faktor :
· Ketidak
tepatan Penimbangan asam borat
· Larutan
yang diambil masih diikuti dengan asam oksalat yang tidak larut
· Larutan
belum dalam keadaan setimbang, sehingga larutan yang dibutuhkan belum dalam
keadaan homogen.
· Kesalahan
dalam titrasi terutama pada saat berhentinya titrasi (titik ekuivalen)
H. Kesimpulan
Kelarutan
asam borat pada suhu :
· 300C
= 0.138 molal
· 400C
=0.116 molal
Panas pelarutan asam borat :
· Secara
perhitungan =
· Secara
regresi =
I. Jawaban
tugas
1. Hitung
kelarutan asam borat pada suhu 270C dan 400C.
Jawab
:
Karena
dalam percobaan kami suhu yang didapatkan pada suhu kama adalah 300C
maka data yang kami peroleh adalah pada suhu tersebut.
a. Suhu
300C
· jumlah
mol asam borat sebelum diencerkan
· jumlah
mol asam borat yang larut dalam 30 mL akuades
· Kelarutan
b. Suhu
400C
· Jumlah
mol asam borat sebelum diencerkan
· Jumlah
mol asam borat yang larut dalam 30 mL akuades
· Kelarutan
2. Buat
grafik hubungan antara 1/T terhadap kelarutan , kemudian tentukan besarnya
entalphi pelarutan.
Jawab
Jika:
maka
Maka
persamaan (1) identik dengan persamaan (2) berikut:
Persamaan
(2) dapat diperoleh dengan meregresikan grafik dengan sumbu y= logS dan sehingga akan
diperoleh hubungan
Diketahui:
Log S1 =
log 0.138 = - 0.8601
Log S2 =
log 0.116 = - 0.9355 dan
|
X
|
Y
|
|
0.0033
|
-0.8601
|
|
0.003195
|
-0.9355
|
J. Pertanyaan
1. Persamaan
(3)
Angka 3
berasal dari hasil reaksi antara asam borat dan NaOH
↓ ↓ ↓
3H
2H
1H
Dari persamaan reaksi diatas, dari atom H dalam asam borat
hanya 1 atom H yang terurai membentuk. Dengan jumlah atom H
terurai hanyabagian. angka 100 merupakan
hasil konversi dari milimol ke mol yaitu dibagi 1000.
2. Persamaan
(4)
Angka 35
merupakan berat asam borat didalam 30 ml akuades
V
akuades
= 30 ml
Massa jenis akuades = 1 gram/ml
Massa akuades
Dengan demikian 30 gram + 5 gram asam borat = 35 gram
K. Daftar
pustaka
Atkins,PN.1996. Kimia
Fisika. Jakarta: Erlangga.
Chang,
Raymond. 2004. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 2.
Jakarta: Erlangga.
Dogra,SK.
1990. Kimia Fisika dan Soal-Soal. Jaarta:UI press.
Ijang,rohmad,dkk.2004. Kimia
Fisika I. Bandung :UPI.
Widjayanti,
endang. 2012. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika I. Yogyakata :
FMIPA UNY.
Langganan:
Posting Komentar
(Atom)
0 komentar:
Posting Komentar