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

Kelarutan adalah jumlah zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut sampai

membentuk larutan jenuh. Adapun cara menentukan kelarutan suatu zat ialah

dengan mengambil sejumlah tertentu pelarut murni, misalnya 1 liter. Kemudian

memperkirakan jumlah zat yang dapat membentuk larutan lewat jenuh, yang

ditandai dengan masih terdapatnya zat padat yang tidak larut. Setelah dikocok

ataupun diaduk akan terjadi kesetimbangan antara zat yang larut dengan zat yang

tidak larut  (Atkins, 1994).

Yang dimaksud dengan kelarutan dari suatu zat dalam suatu pelarut, adalah

banyaknya suatu zat dapat larut secara maksimum dalam suatu pelarut pada

kondisi tertentu.Biasanya dinyatakan dalam satuan mol/liter. Jadi, bila batas

kelarutan tercapai, maka zat yang dilarutkan itu dalam batas kesetimbangan,

artinya bila zat terlarut ditambah, maka akan terjadi larutan jenuh, bila zat yang

dilarutkan dikurangi,  akan terjadi larutan yang belum jenuh. Dan kesetimbangan

tergantung pada suhu pelarutan (sukardjo, 1997).

Dua komponen dalam larutan adalah solute dan solvent.Solute adalah

substansi yang melarutkan.Contoh sebuah larutan NaCl.NaCl adalah solute dan

air adalah solvent. Dari ketiga materi, padat, cair dan gas, sangat dimungkinkan

untuk memilki Sembilan tipe larutan yang berbeda: padat dalam padat, padat

dalam cairan, padat dalam gas, cair dalam cairan, dan sebagainya. Dari berbagai

macam tipe ini, larutan yang lazim kita kenal adalah padatan dalam cairan, cairan

dalam cairan, gas dalam cairan serta gas dalam gas (sukardjo, 1997).

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 (sukardjo, 1997).

Larutan tak jenuh yaitu larutan yang mengandung solute (zat terlarut) kurang

dari yang diperlukan untuk membuat larutan jenuh atau larutan yang partikel –

partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan pereaksi.

Larutan sangat jenuh, yaitu larutan yang mengandung lebih banyak solute

dari pada yang diperlukan untuk larutan jenuh atau dengan kata lain larutan yang

tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga terjadi endapan didalam larutan.

Suatu larutan jenuh merupakan kesetimbangan dinamis. Kesetimbangan tersebut

akan bergeser bila suhu dinaikan. Pada umumnya kelarutan zat padat dalam

larutan bertambah bila suhu dinaikan (syukri,1999).

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 ∆ H

RT 2

∫ d ln s = ∫ ΔH

RT2dT

ln s = −ΔHRT

+C

log s = −ΔH

2,303R1T

+C

atau ln S2

S1

= ∆ HR [T 2−T 1

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 adalh

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

RT2 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).

Pada larutan jenuh terjadi kesetimbangan antara zat terlarut dalam larutan dan zat

tidak larut. Dalam kesetimbangan ini, kecepatan melarut sama dengan kecepatan

mengendap. Artinya konsentrasi zat dalam larutan akan selalu sama.

C. Alat dan Bahan

Alat : Bahan :

1. Tabung Reaksi Besar 1. Asam Oksalat Jenuh

2. Erlenmeyer 2. Larutan NaOH 0.05 M

3. Termometer 3. Indikator PP

4. Buret 4. Aquades

5. Statif

6. Klem

7. Ball Pipet

8. Beker Glass 1000 ml

9. Beker Glass Kecil

10. Pipet Tetes

11. Corong

12. Pengaduk

13. Pipet Volume 10 ml

14. Labu Takar 100 ml

15. Penangas Air

D. Cara Kerja

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

jenuh

Asam oksalat jenuh dimasukkan dalam beker glass kecil

Tambahkan thermometer ke dalam beker glass kecil

Gambar 1. Diagram kerja kelarutan sebagai fungsi suhu

E. Tabel Pengamatan

Tabel 1. Data pengamatan Titrasi Asam oksalat dan NaOH

No T(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

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

0.0031 0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034 0.00345 0.0035

-1.8000

-1.6000

-1.4000

-1.2000

-1.0000

-0.8000

-0.6000

-0.4000

-0.2000

0.0000

f(x) = − 1023.46015406872 x + 1.91901080919713R² = 0.979771506448638

1/T

ln S

Gambar 2. Grafik ln s vs 1/T

F.Pembahasan

Suatu larutan jenuh merupakan keseimbangan dinamis. Kesetimbangan tersebut

akan dapat bergeser bila suhu dinaikkan. Pada umumnya kelarutan zat padat dalam

larutan bertambah bila suhu dinaikkan, karena umumnya proses pelarutan bersifat

endotermik. Pengaruh kenaikkan suhu pada kelarutan zat berbeda satu dengan yang

lainnya.

Percobaan ini meiliki tujuan agar mahasiswa dapat menentukan pengaruh suhu

terhadap kelarutan suatu zat dan menghitung panas pelarutannya. Zat yang digunakan

pada praktikum ini adalah asam oksalat. Digunakan asam oksalat karena kelarutannya

sangat sensitive terhadap suhu sehingga dengan berubahnya suhu, kelarutan asam

oksalat juga akan berubah selain itu asam oksalat memiliki kelarutan yang kecil bila

dilarutkan dalam air.

Dalam percobaan ini, kristal H2C2O4.2H2O dilarutkan dalam 50 mL aquades yang

besuhu sekitar 600C, pelarutan kristal H2C2O4.2H2O dilakukan hingga membentuk larutan

jenuh yang ditandai dengan terbentuknya endapan larutan yang dibuat kemudian larutan

diperlakukan sehingga suhu larutan sesuai pada kondisi suhu yang telah ditentukan.

Untuk dapat menentukan kelarutan kristal H2C2O4.2H2O pada berbagai temperatur dapat

dilakukan dengan cara mentitrasi larutan jenuh H2C2O4.2H2O dan kemudian menentukan

volume titran yang digunakan dalam titrasi tersebut. Pada percobaan ini digunakan

larutan NaOH 0,2N dan 0,5N sebagai titran. Penggunaan larutan NaOH yang berbeda

konsentrasi bertujuan untuk menentukan kelarutan kristal H2C2O4.2H2O pada titrat dengan

teliti dan tepat.

Reaksi pada saat terjadi kesetimbangan asam oksalat dalam aquades adalah :

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

Pada saat pembuatan larutan jenuh yang perlu diperhatikan adalah larutan jangan sampai

lewat jenuh, sehingga endapat yang dihasilkan tidak terlalu banyak. 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. Tetapi apabila

kesetimbangan diganggu misalnya dengan cara suhunya dirubah, maka konsentrasi

larutan akan berubah.

Setelah larutan jenuh selesai dibuat, langkah selanjutnya yaitu larutan asam oksalat

jenuh dimasukkan dalam tabung reaksi besar dengan suhu yang bervariasi yaitu 45oC ;

35oC ; 25oC ; dan 15oC. Selanjutnya dilakukan titrasi pada tiap – tiap sampel yang telah

diencerkan dengan aquades dengan suhunya masing-masing. Untuk larutan jenuh

dengan suhu 450C kemudian dipipet 10 ml untuk dititrasi dengan NaOH 0,5 N. dipipet 25

ml untuk dititrasi dengan NaOH dan ditambahkan indicator pp 2-3 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, 25, dan 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.

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

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−T 1

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. 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

0.0031 0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034 0.00345 0.0035

-1.8000

-1.6000

-1.4000

-1.2000

-1.0000

-0.8000

-0.6000

-0.4000

-0.2000

0.0000

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

1/T

ln S

Gambar 3. Grafik ln s vs 1/T

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.

Setelah digunakan 2 cara yang berbeda untuk menghitung panas pelarutan maka

didapatkan hasil yang sedikit berbeda, tetapi hasilnya sama-sama positif. Hal ini

menunjukan bahea 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.

G. 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. Kelarutan asam oksalat dalam aquades pada berbagai suhu adalah

T (oK) s (M)

318 0,271

308 0,251

298 0,214

288 0,197

4. Panas pelarutan dari percobaan diperoleh :

4315,8240 J/mol

H. 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, karena biasanya praktikan yang melakukan titrasi kurang jeli

dalam melihat perubahan warna.

3. Pada saat pengambilan 10 ml asam oksalat yang telah jenuh menggunakan pipet

volume sebaiknya ujung pipet volume diberi pipa silikon yang telah diisi dengan kapas

atau glasswool untuk menghidari partikel – partikel kecil yang belum mengendap ikut

masuk dalam pipet volume sehingga mengganggu hasil konsentrasi asam oksalat

yang diperoleh pada suhu tertentu.

I. 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

Sukardjo, Pr. 1997. Kimia Fisika. Rineka Cipta : Yogyakarta

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 2. Bandung: ITB

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

Laboratorium Kimia Universitas Negeri Semarang

Semarang, 3 December 2012

Dosen Pengampu, Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni M.Si Siti Nursiami

4301410002

J. Lampiran dan Analisis data

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−T 1

T2 .T 1]

Ln 0,2710,251

= ∆ H

8,314 J /mol [ 308−318308.318 ] [ 0K

0K 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 = 1590

x 1000

50

= 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

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 = 1590

x 1000

50

= 3,33 M

3. Menentukan panas pelarutan Asam oksalat dengan perhitungan

Untuk T1 = 308 oK, T2 = 318 oK

Ln S2

S1

= ∆ HR [T 2−T 1

T2 .T 1]

Ln 0,2170,251

= ∆ H

8,314 J /mol [ 308−318308.318 ] [ 0K

0K 2]

-0,145 = ∆ H

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

∆H =- 11807.44 J/mol.

Untuk T1 = 308 oK, T2 = 298 oK

Ln S2

S1

= ∆ HR [T 2−T 1

T2 .T 1]

Ln 0,2140,251

= ∆ H

8,314 J /mol [ 298−308298 .308 ] [ 0K

0K 2]

-0,15947 = ∆ H . ( -1,31045.10-5)

∆H = 12169J/mol

Untuk T1 = 298 oK, T2 = 288 oK

Ln S2

S1

= ∆ HR [T 2−T 1

T2 .T 1]

Ln 0,1970,214

= ∆ H

8,314 J /mol [ 288−298288 .298 ] [ 0K

0K 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