KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI SUHU

A. Tujuan

1. Mahasiswa dapat memahami apa itu larutan jenuh

2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap kelarutan asam oksalat

3. Mahasiswa dapat menentukan harga kelarutan asam oksalat pada berbagai suhu, yang

kemudian dihitung panas pelarutan asam oksalat tersebut.

B. Dasar Teori

Jika kelarutan suhu suatu sistem kimia dalam keseimbangan dengan padatan,

cairan atau gas yang lain pada suhu tertentu maka larutan disebut jenuh. Larutan jenuh

adalah larutan yang kandungan solutnya sudah mencapai maksimal sehingga

penambahan solut lebih lanjut tidak dapat larut. Konsentrasi solut dalam larutan jenuh

disebut kelarutan. Untuk solut padat maka larutan jenuhnya terjadi keseimbangan dimana

molekul fase padat meninggalkan fasenya dan masuk ke fase cairan dengan kecepatan

sama dengan molekul-molekul ion dari fase cair yang mengkristal menjadi fase padat.

Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat. Kelarutan bervariasi

dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak klorida dalam

air. Istilah "tak larut" (insoluble) sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun

sebenarnya hanya ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang

terlarut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk

menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh yang metastabil atau mengendap.

Dalam larutan jenuh terjadi keseimbangan antara molekul zat yang larut dan yang

tidak larut.keseimbangan itu dapat dituliskan sebagai berikut :

A(p) A(l)

Dimana :

A (l) : molekul zat terlarut

A (p) : molekul zat yang tidak larut

Tetapan kesimbangan proses pelarutan tersebut :

K = az

az¿=¿ az

1¿

Dimana :

az : keaktifan zat yang larut

az : keaktifan zat yang tidak larut, yang mengambil harga satu untuk zat padat dalam keadaan standar

yz : koefisien keaktifan zat yang larut

mz : kemolalan zat yang larut yang karena larutan jenuh disebut kelarutan

(Tim Kimia Fisika, 2011)

Hubungan antara keseimbangan tetap dan temperature subsolut atau kelarutan

dengan temperature dirumuskan van’t hoff :

dln sdT =

d ∆ HRT2

∫ d ln s = ∫ ΔHRT2 dT

ln s = −ΔHRT

+C

log s = −ΔH2,303R

1T

+C

atau ln S2

S1 = ∆HR [T 2−T1

T2 .T 1]

Dimana :

ΔH = panas pelarutan zat per mol (kal/g mol)

R = konstanta gas ideal (1,987 kal/g mol K)

T = suhu (K)

s = kelarutan per 1000 gr solut

Panas pelarutan yang dihitung ini adalah panas yang diserap jika 1 mol padatan

dilarutkan dalam larutan yang sudah dalam keadaan jenuh. Hal ini berbeda dengan panas

pelarutan untuk larutan encer yang biasa terdapat dalam table panas pelarutan. Pada

umumnya panas pelarutan bernilai (+), sehingga menurut van’t hoff kenaikan suhu akan

meningkatkan jumlah zat terlarut (panas pelarutan (+)) = endotermis. Sedangkan untuk

zat – zat yang panas pelarutannya (-) adalh eksotermis. Kenaikan suhu akan menurunkan

jumlah zat yang terlarut, (Tim Kimia Fisika: 2011).

Proses apa saja yang bersifat endotermis dalam satu arah adalah eksoterm dalam

arah yang lain. Karena proses pembentukan larutan dalam proses pengkristalan

berlangsung dengan laju dalam proses pengkristalan berlangsung dengan laju yang sama

dengan kesetimbangan maka perubahan energy netto adalah nol. Tetapi jika suhu

dinaikkan maka proses akan menyerap kalor. Dalam hal ini pembentukan larutan lebih

disukai. Segera setelah sushu dinaikkan tidak berada pada kesetimbangan karena ada

lagi zat yang melarut. Suatu zat yang menyerap kalor ketika melarut cenderung lebih

mudah larut pada suhu tinggi, (Kleinfelter: 1996).

Kelarutan zat menurut suhu sangat berbeda – beda. Pada suhu tertentu larutan

jenuh yang bersentuhan dengan zat terlarut yang tidak larut dalam larutan itu adalah

sebuah contoh mengenai kesetimbangan dinamik. Karena dihadapkan dengan sistem

kesetimbangn, dapat menggunakan prinsip le chatelier. Untuk menganalisis bagaimana

gangguan itu pada sistem akan mempengaruhi kedudukan kesetimbangan. Gangguan ini

antara lain perubahan pada suhu ini cenderung menggeser kesetimbangan kea rah

penyerap kalor.

Jike pelarut dari zat terlarut lebih banyak merupakan peristiwa endoterm, seperti

dinyatakan dalam persamaan :

Kalor + zat terlarut + larutan (l1) larutan (l2)

Dengan larutan (l2) lebih pekat daripada larutan(l1) maka kenaikan suhu akan

meningkatkan kelarutan. Dengan kata lain, kesetimbangan bergeser ke kanan karena

meningkatnya suhu. Untuk kebanyakan padatan dan cairan yang dilakukan dalam pelarut

cairan, biasaarutannya kelarutan meningkat dengan kenaikan suhu.

Untuk gas, pembentukan larutan dalam cairan hapir selalu eksoterm, sehingga

ketimbangan dapat dinyatakan dengan :

Gas + larutan (1) larutan (2) + kalor

Untuk kesetimabngan ini, peningkatan suhu malah akan mengusir gas dan larutan

sebeb pergeseran ini ke kiri adalah endoterm. Karena itu gas hamppir selalu menjadi

kurang larut dalam cairan jika suhunya dinaikkan, (Atkins: 1994).

Pengaruh temperatur dalam kesetimbangan kimia ditentukan dengan ΔH o dengan

persamaan :[ ∂ lnK∂T ] p =

Δr H o

RT 2 yang disebut persamaan van’t hoff. Pada reaksi endoterm

konstanta kesetimbangan akan naik seiring dengan naiknya termperatur. Pada reaksi

eksoterm konstanta kesetimbangan akan turun dengan naiknya temperature, (Robert A

Alberty Silbey: 1996)

C. Alat dan Bahan

Alat :

1. Tabung reaksi besar

2. Erlenmeyer

3. Termometer

4. Buret

5. Statif

6. Klem

7. beaker glas 1000 ml

8. beaker glass kecil

9. pipet tetes

10. corong

11. pengaduk

12. pipet volume 10 ml

13. labu takar 100 ml dan penangas air.

Bahan:

1. Asam oksalat jenuh

2. Larutan NaOH 0,05 M

3. Indikator PP

4. aquades

D. Cara kerja

E. Tabel Pengamatan

Tabel 1. Data pengamatan Titrasi Asam oksalat dan NaOH

NoT(0C)

asam oksalat

V NaOH 0,05 M (ml)

V1 V2 V rata-rata

1 45 13,5 13,6 13,55

2 35 12,5 12,5 12,55

3 25 10,8 10,6 10,7

4 25 9,8 9,9 9,85

Kristal asam okasalat dilarutkan dalam aquades 50 ml pada suhu 60 OC sampai

jenuh

Beker glass kecil masuk ke beker glass besar yang sudah diisi garam dan es batu

Larutan diaduk, bila suhu turun sampai 40 OC larutan diambil 10 ml lalu diencerkan

sampai 100 ml

Larutan yang diencerkan diambil 10 ml ditambah indicator pp 3 tetes untuk

dititrasi dengan NaOH 0,5 N

Dilakukan hal yang sama untuk penurunan suhu 30,20,10OC

Volume NaOH yang dibutuhkan dicatat dalam tabel pengamatan

F.Analisis Data

1. Kelarutan Asam oksalat

a. Pada suhu 45 ℃V1 = V NaOH = 13,55 ml N1 = N NaOH = 0,5N V2 = V asam oksalat = 25 ml

Setelah pengenceran Sebelum Pengenceran

V1xN1 = V2xN2 V1xM1 = V2xM2

13,55x 0,5= 25xN2 10xM = 10x0,271

N2 = 0,271 N M = 0,271 M

Jadi kelarutan H2C2O4 = 0,0271 M. Analisis selanjutnya ada di lampiran.

Tabel 2. Tabel Kelarutan Asam oksalat dalam berbagai suhu

T (oK) s (M)

318 0,271

308 0,251

298 0,214

288 0,197

2. Menentukan panas pelarutan Asam oksalat dengan perhitungan

Untuk T1 = 318 oK, T2 = 313 oK

Ln S2

S1 = ∆ HR [T 2−T1

T2 .T 1]

Ln 0,2710,251 =

∆ H8,314 J /mol [ 308−318

308.318 ] [ 0K0K 2 ]

0,053 = ∆ H

8,314 J /mol. ( -1,0209.10-4)

∆H =- 4315,8240 J/mol. Analisis selanjutnya ada di lampiran.

3. Kosentrasi asam oksalat sebelum dititrasi

M = 1590x

100050

= 3,33 M

4. Menentukan panas pelarutan Asam oksalat dengan Grafik ln s vs 1/T

Tabel 3. Tabel Ln s dan 1/T

T (0 K) 1/T (K-1) s Ln s

318 0.003145 0,271 -1,3056

308 0,003247 0,251 -1,3823

298 0,003356 0,214 -1,5417

288 0,003472 0,197 -1,6245

0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035

-1.8000-1.6000-1.4000-1.2000-1.0000-0.8000-0.6000-0.4000-0.20000.0000

f(x) = − 1023.46015406873 x + 1.91901080919715R² = 0.979771506448631

grafik ln S vs 1/T

Series2Linear (Series2)

1/T

ln S

Gambar 1. Grafik ln s vs 1/T

G. Pembahasan

Praktikum ini bertujuan untuk menentukan pengaruh suhu terhadap kelarutan suatu

zat dan menghitung panas pelarutannya. Zat yang digunakan pada praktikum ini adalah

asam oksalat karena kelarutannya sangat sensitif terhadap suhu sehingga dengan

berubahnya suhu, kelarutan asam oksalat juga akan berubah selain itu asam oksalat

memiliki kelarutan yang kecil jika dilarutkan dalam air.

Langkah pertama melarutkan Kristal asam oksalat ke dalam 50 ml aquades pada

suhu 60 0C. Asam oksalat dilarutkan sedikit demi sedikit hingga asam oksalatnya tidak

dapat larut lagi dalam aquades tersebut atau sampai jenuh. Reaksi pada saat terjadi

kesetimbangan asam oksalat dalam aquades adalah :

H2C2O4(S) + H2O(l) H2C2O4 (aq)

Untuk larutan jenuh, setelah terjadi kesetimbangan antara zat terlarut dalam larutan

dan zat yang tidak larut maka dalam kesetimbangan tersebut kecepatan melarut sama

dengan kecepatan mengendap yang artinya konsentrasi zat dalam larutan akan selalu

tetap. Pada saat pembuatan larutan jenuh yang perlu diperhatikan adalah larutan jangan

sampai lewat jenuh, sehingga endapan yang dihasilkan tidak terlalu banyak. Tetapi

apabila kesetimbangan diganggu misalnya dengan cara suhunya dirubah, maka

konsentrasi larutan akan berubah.

Setelah larutan jenuh selesai dibuat, lalu larutan asam oksalat jenuh dimasukkan

dalam tabung reaksi besar yang suhunya selalu diamati dengan thermometer.

Selanjutnya suhu diturunkan sampai 450C kemudian dipipet 10 ml untuk dititrasi dengan

NaOH 0,5 N. Sebelum dititrasi, larutan diencerkan sebanyak 100 ml selanjutnya dipipet 25

ml untuk dititrasi dengan NaOH dan ditambahkan indicator pp 3 tetes. Titrasi dilakukan

secara duplo (2 kali pengulangan). Untuk membuktikan bahwa bila suhu diturunkan,

kelarutan zat juga turun sehingga dilakukan perlakuan yang sama untuk penurunan suhu

sebesar 35, 35, 15 0C.

Dari hasil titrasi diperoleh volume NaOH. Volume NaOH tersebut digunakan untuk

menghitung kelarutan asam oksalat. Kelarutan asam oksalat dapat dicari dengan rumus

V1.M1 sehingga kelarutannya dapat diketahui. Molaritas zat yang larut disebut kelarutan

karena larutan tersebut larutan yang jenuh.

Berdasarkan harga kelarutan pada tabel 2, maka dapat dihitung panas

pelarutannya dengan menggunakan persamaan Van’t Hoff sebagai berikut:

Ln S2

S1 =

∆HR [T 2−T1

T2 .T 1]

Dari persamaan diatas maka didapatkan 5 ∆H, kemudian dihitung harga rata-rata

∆H sebesar 4315,8240 J/mol. Selain menggunakan persamaan Van’t Hoff. Dari hasil

perhitungan pada tabel 2 dapat disimpulkan bahwa apabila kelarutan semakin rendah

maka volume NaOH yang diperlukan juga semakin kecil. Besarnya kelarutan dipengaruhi

oleh faktor :

- Jenis pelarut dan zat terlarut : bila zat pelarut sesuai dengan zat terlarut maka

kelarutannya semakin besar.

- Pengadukan : semakin besar frekuensi pengadukan maka semakin banyak zat yang

terlarut

- Temperatur : semakin tinggi temperatur maka akan semakin besar kelarutannya

Panas pelarutan Asam oksalat dapat dihitung menggunakan regresi linier.

Sebelumnya dibuat grafik ln s vs 1/T seperti pada grafik 1. Sumbu x adalah 1/T

sedangkan sumbu y adalah ln s. Maka grafik tersebut akan diperoleh persamaan

y = a + bx

Dimana

Ln s = −∆HR

. 1T

+C

↓ ↓ ↓ ↓

Y b x a

Dari regresi linear dapat diperoleh slope, dimana slope adalah b = −∆ HR , sehingga

harga ∆H dapat ditentukan. Harga ∆ H berdasarkan grafik 1. adalah sebesar 4315,8240

J/mol.

Walaupun hasil dari kedua perhitungan berbeda namun hasilnya sama-sama positif.

Reaksi tersebut bersifat endoterm atau menyerap panas, sehingga terjadi perpindahan

panas dari lingkungan ke sistem. Pada reaksi endotermis , semakin tinggi suhu maka

semakin banyak zat yang larut.

H. Simpulan

Dari praktikum yang telah dilaksanakan dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Larutan jenuh merupakan suatu larutan sudah tidak dapat melarutkan lagi zat

terlarutnya.

2. Semakin tinggi suhu maka semakin besar kelarutan suatu zat.

3. Panas pelarutan dari percobaan diperoleh 4315,8240 J/mol.

I. Saran

Saran yang dapat diberikan dalam praktikum kali ini adalah

1. Dalam membuat larutan jenuh harus diperhatikan benar – benar apakah larutan

tersebut sudah mengendap atau belum sehingga larutan nantinya tidak kelewat jenuh.

2. Pada titrasi sebaiknya dilakukan duplo atau triplo bila data yang diperoleh memiliki

selisih yang cukup jauh.

3. Pada saat titrasi praktikan harus jeli dalam melihat perubahan warna.

J. Daftar Pustaka

Alberty, Robert A and Robert J.Silbey. 1996. Physical Chemistry 2nd edition. USA: John

Wiley and sons inc.

Atkins, PW. 1994. Kimia Fsika. Jakarta: Elangga

Kleinfelter, Keenan. 1996. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga

Tim Dosen Kimia Fisik. 2011. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang :

Laboratorium Kimia Universitas Negeri Semarang

Mengetahui,                                                          Semarang, 2 Desember 2012

Dosen Pengampu                                                  Praktikan

Ir. Sri Wahyuni, M.Si                                            Eny Atminiati

NIP.                                                                     NIM. 4301410007

K. Lampiran

1. Menghitung kelarutan asam oksalat

b. Pada suhu 35 ℃V1 = V NaOH = 12,55 ml

N1 = N NaOH = 0,5 N

V2 = V asam oksalat = 25ml

Setelah pengenceran Sebelum Pengenceran

V1xN1 = V2xN2 V1xM1 = V2xM2

12,55x0,5 = 25xN2 25 x = 25 x0,251

N2 = 0,251 N M = 0,251 M

Jadi kelarutan kelarutan asam oksalat = 0,251 M

c. Pada suhu 25 ℃V1 = V NaOH = 10,7 ml

N1 = N NaOH = 0,5 N

V2 = V asam oksalat = 25 ml

Setelah pengenceran Sebelum Pengenceran

V1xN1 = V2xN2 V1xM1 = V2xM2

10,7 x0,5 = 25xN2 25xM = 25x0,214

N2 = 0,214 N M = 0,214 M

Jadi kelarutan kelarutan asam oksalat = 0,214M

d. Pada suhu 15 ℃V1 = V NaOH = 9,85 ml

N1 = N NaOH = 0,5 N

V2 = V asam oksalat = 25 ml

Setelah pengenceran Sebelum Pengenceran

V1xN1 = V2xN2 V1xM1 = V2 xM2

9,85x0,5 = 25xN2 25xM = 25 x0,197

N2 = 0,197 N M = 0,197 M

Jadi kelarutan kelarutan asam oksalat = 0,197 M

2. Kosentrasi asam oksalat sebelum dititrasi

M = 1590x

100050

= 3,33 M

3. Menentukan panas pelarutan Asam oksalat dengan perhitungan

Untuk T1 = 308 oK, T2 = 318 oK

Ln S2

S1 = ∆HR [T 2−T1

T2 .T 1]

Ln 0,2170,251 =

∆H8,314 J /mol [ 308−318

308.318 ] [ 0K0K 2 ]

-0,145 = ∆ H

8,314J /mol. ( -1,0209.10-4)

∆H =- 11807.44 J/mol.

Untuk T1 = 308 oK, T2 = 298 oK

Ln S2

S1 = ∆HR [T 2−T1

T2 .T 1]

Ln 0,2140,251 =

∆ H8,314 J /mol [ 298−308

298 .308 ] [ 0K0K 2 ]

-0,15947 = ∆H . ( -1,31045.10-5)

∆H = 12169J/mol

Untuk T1 = 298 oK, T2 = 288 oK

Ln S2

S1 = ∆HR [T 2−T1

T2 .T 1]

Ln 0,1970,214 =

∆ H8,314 J /mol [ 288−298

288 .298 ] [ 0K0K 2 ]

-0,0827 = ∆H . ( -1,40146.10-5)

∆H = 5900.98 J/mol

∆H rata-rata = ∆H 1+∆H 2+∆H 3

3

= 11807.44+12169+5900.98

3 J/mol

= 9959.14 J/mol

4. Menentukan panas pelarutan Asam oksalat dengan Grafik ln s vs 1/T

T (0 K) 1/T (K-1) s Ln s

318 0.003145 0,271 -1,3056

308 0,003247 0,251 -1,3823

298 0,003356 0,214 -1,5417

288 0,003472 0,197 -1,6245