BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangCampuran merupakan gabungan dari dua atau lebih komponen yang berbeda dalam jenis atau sifat fisik dan kimianya. Campuran yang terdiri atas dua atau lebih komponen penyusun secara umum disebut sebagai campuran multikomponen. Campuran multikomponen dapat berupa fasa gas atau cair. Campuran multikomponen dapat bersifat ideal jika mengikuti Hukum Raoult sebaliknya bersifat non-ideal.Campuran multikomponen fasa cair merupakan campuran yang terdiri dari dua atau lebih cairan. Keidealan campuran multikomponen fasa cair dapat diketahui dengan mengamati sifat fisiknya. Sifat-sifat fisik yang diamati berupa densitas campuran, viskositas campuran, dan titik didih campuran. Sifat-sifat fisik tersebut akan dibangingkan dengan model ideal dari campuran tersebut berdasarkan Hukum Raoult.

1.2Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan karakteristik sifat fisik campuran biner methanol-air dan etanol-air.1.3Sasaran PercobaanSasaran dari percobaan ini adalah:1. Menentukan densitas sampel campuran methanol-air dan etanol-air.2. Menentukan viskositas sampel campuran methanol-air dan etanol-air.3. Menentukan titik didih sampel campuran methanol-air dan etanol-air.4. Menentukan hubungan densitas, viskositas, dan titik didih campuran methanol-air dan etanol-air terhadap konsentrasi komponen penyusunnya.5. Menentukan keidealan campuran methanol-air dan etanol-air fasa cairBAB IIMETODOLOGI PERCOBAAN2.1 Skema Alat2.1.1 Penentuan Densitas dan Viskositas

Gambar 2.1.1 PiknometerGambar 2.1.2 Viskometer Ostwald2.1.2 Penentuan Titik Didih

Gambar 2.1.3 Skema Alat Distilasi

2.2 Alat dan Bahan2.2.1 Alat

1. Botol sampel

2. Pipet Volum 10 mL

3. Filler

4. Pipet tetes

5. Labu distilasi

6. Piknometer 5 mL

7. Viskometer Ostwald8. Statif dan klem

9. Cooling Bath10. Thermometer

11. Timbangan12. Stopwatch2.2.2 Bahan

1. Aqua dm

2. Etanol 95% w/w

3. Metanol 100% w/w4. Aseton5. Es batu

2.3 Prosedur Kerja2.3.1 Kalibrasi PiknometerKalibrasi piknometer dilakukan dengan cara menimbang piknometer kosong. Kemudian piknometer diisi dengan aqua dm hingga penuh. Tumpahan dari aqua dm kemudian dilap menggunakan kertas hisap dan aseton. Piknometer yang berisis aqua dm kemudian ditimbang. Densitas aqua dm pada temperatur tersebut dapat dilihat pada literatur. Volume piknometer ditentukan berdasarkan massa aqua dm yang ditimbang dibagi dengan densitas aqua dm pada literatur.2.3.2 Kalibrasi ViskometerKalibrasi viskometer dimulai dengan membilas bagian dalam viskometer dengan aqua dm. Setelah dibilas, aqua dm dimasukkan ke dalam viskometer melalui lubang yang lebih besar hingga bagian cembung pada viskometer. Aqua dm kemudian dihisap menggunakan filler hingga diatas bagian batas atas pada viskometer. Filler dilepaskan dan catat waktu yang dibutuhkan oleh aqua dm untuk turun dari batas atas hingga batas bawah dengan stopwatch.2.3.3 Pembuatan CampuranCampuran yang digunakan pada percobaan kali ini adalah campuran biner methanol-air dan etanol-air. Variasi yang digunakan dibuat berdasarkan perbandingan volumenya adalah 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; dan 0,9. Perbandingan tersebut merupakan perbandingan volume methanol atau etanol terhadap air. Volume total campuran ini dibuat secara tetap yakni 100 mL. Campuran yang telah dibuat ditempatkan pada botol sampel yang tertutup.

2.3.4 Penentuan Densitas CampuranPiknometer diisi dengan campuran yang akan diukur hingga penuh. Tumpahan campuran dibersihkan dengan menggunakan aseton kemudian ditimbang dan dicatat massanya. Densitas campuran dapat ditentukan berdasarkan data massa dan volume campuran yang sama dengan volume piknometer yang telah dikalibrasi. 2.3.5 Penentuan Viskositas CampuranPenentuan viskositas dimulai dengan membilas bagian dalam viskometer dengan campuran yang ingin diukur. Setelah dibilas, cairan yang ingin diukur dimasukkan ke dalam viskometer melalui lubang yang lebih besar hingga bagian cembung pada viskometer. Cairan kemudian dihisap menggunakan filler hingga diatas bagian batas atas pada viskometer. Filler dilepaskan dan catat waktu yang dibutuhkan oleh cairan untuk turun dari batas atas hingga batas bawah dengan stopwatch. Viskositas cairan dapat ditentukan dengan membandingkan data waktu tempuh aqua dm dan waktu tempuh cairan.2.3.6 Penentuan Titik Didih CampuranPenentuan titik didih campuran dapat dilakukan dengan alat distilasi.. Campuran yang ingin ditentukan titik didihnya dimasukkan ke dalam labu distilasi.. Pemanas kemudian dinyalakan hingga skala setengah dari skala maksimum. Tunggu hingga terjadi tetesan pertama terbentuk. Catat temperatur ketika tetesan pertama tersebut terjadi. BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan Sifat Fisik Campuran Multikomponen, sifat fisik dari campuran methanol-air dan etanol-air dianalisis untuk menyatakan keidealan berdasarkan densitas, viskositas,dan titik didih. Berdasarkan sifat fisik tersebut, campuran methanol-air dan etanol-air dapat dinyatakan suatu larutan bersifat ideal apabila volum campuran merupakan fungsi linear dari volum cairan komposisi penyusunnya sehingga hal tersebut menjadi korelasi yang mendasari sifat fisik seperti, densitas, viskositas, dan titik didih dari suatu campuran multikomponen yang ideal.3.1 Penentuan Densitas Campuran

Densitas merupakan salah satu sifat fisik yang digunakan untuk menyatakan keidealan suatu campuran. Densitas campuran methanol-air dan etanol air diukur menggunakan piknometer. Mula-mula piknometer dikalibrasi terlebih dahulu dengan aqua dm untuk menentukan volume piknometer. Kalibrasi bertujuan untuk menghitung volume piknometer apabila suhu ruang berbeda dengan suhu aqua dm karena perbedaan suhu tersebut akan menyebabkan volume yang tertera pada piknometer berbeda dengan volume pada suhu ruang. Volume piknometer untuk mengukur campuran methanol air adalah 7,14 mL sedangkan volume etanol-air adalah 6,36 mL.Pada percobaan ini, campuran methanol-air atau etanol-air yang dibuat dalam berbagai fraksi volum diukur dan dibandingkan dengan densitas campuran ideal campuran. Densitas campuran ideal memenuhi persamaan yang diturunkan dari Hukum Raoult sebagai berikut,

Persamaan 3.1dengan x1 menyatakan fraksi massa methanol atau etanol terhadap massa total campuran, 1 adalah densitas komponen 1, 2 adalah densitas komponen 2 dan m adalah densitas campuran. Persamaan tersebut diperoleh berdasarkan syarat campuran ideal yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa volume campuran merupakan penjumlahan volume larutan dari metanol/etanol dengan volume air (Vcampuran = Vkomponen1 + Vkomponen2). Hal tersebut disebabkan pada campuran ideal, tidak ada komponen yang bereaksi satu sama lain sehingga volume campuran tidak meghalami penyusutan atau penambahan volume. Kemudian dari persamaan 3.1 dapat disimpulkan bahwa densitas campuran ideal memiliki nilai yang berada di antara densitas komponen murni penyusunnya.

Gambar 3.1 Kurva Hubungan Densitas Campuran Metanol-air terhadap Fraksi Mol Metanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Gambar 3.2 Kurva Hubungan Densitas Campuran Etanol-air terhadap Fraksi Mol Etanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Berdasarkan hasil percobaan, densitas campuran metanol-air dan etanol-air dalam berbagai variasi fraksi mol ditunjukkan pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2. Dalam Gambar 3.1 dan 3.2, densitas campuran ideal dialurkan pula dalam berbagai komposisi untuk dibandingkan dengan densitas hasil percobaan. Densitas campuran ideal dihitung dengan persamaan 3.1.

Berdasarkan kurva yang ditunjukkan pada Gambar 3.1 dan 3.2, perbandingan densitas hasil percobaan dan densitas campuran ideal tidak memiliki perbedaan nilai yang signifikan. Penyimpangan densitas campuran hasil percobaan terhadap campuran ideal ditunjukkan pada Tabel 3.1 dan 3.2 sebagai berikut.Tabel 3.1 Data Densitas Campuran Metanol-Air Berdasarkan Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Campuran Metanol-Air

KomposisiDensitas Hasil Percobaan (g/mL)Densitas Campuran Ideal (g/mL)Penyimpangan Densitas

Run 1Run 2Run 1Run 2

0,11.04971.04800.97600.0736250.071944243

0,31.02121.01810.93280.0884550.085373139

0,50.98620.98580.88880.0974070.096986915

0,70.93760.92390.84410.0934950.07976675

0,90.88280.88110.79870.0841610.08247999

Tabel 3.2 Data Densitas Campuran Etanol-Air Berdasarkan Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Campuran Etanol-Air

KomposisiDensitas Hasil Percobaan (g/mL)Densitas Campuran Ideal (g/mL)Galat Densitas

Run 1Run 2Run 1Run 2

0,10.98550.98560.97970.0058070.005963955

0,30.96350.96220.94370.0197370.01848004

0,50.92860.92940.90720.0213710.022156892

0,70.88550.88410.87010.0154380.014024177

0,90.83560.83480.83240.0032080.002422923

Berdasarkan Tabel 3.1 dan 3.2, dapat diketahui bahwa nilai penyimpangan densitas yang diperoleh tidak terlalu besar dan kecenderungan tren kurva yang sama terhadap densitas campuran ideal. Selain itu, pada Tabel 3.1 dan 3.2 diketahui bahwa penyimpangan densitas campuran baik metanol-air maupun etanol air terhadap campuran ideal memiliki nilai positif. Hal tersebut menyatakan bahwa densitas campuran hasil percobaan lebih besar dibandingkan campuran ideal.Penyimpangan positif menunjukkan adanya interaksi antarmolekul komponen penyusun campuran. Penyimpangan tersebut disebabkan interaksi antara molekul yang sejenis lebih lemah dibandingkan molekul yang tidak sejenis (Smith : 2001). Secara molecular, terdapat dua macam gaya interaksi intermolekul. Gaya intermolekul yang disebabkan oleh molekul yang tidak sejenis disebabkan gaya adhesi sedangkan gaya intermolekul yang disebabkan oleh molekul yang sejenis disebut gaya adhesi. Akibat adanya gaya interaksi tersebut, terjadi penyusutan volume campuran. Volume berbanding terbalik dengan densitas sehingga densitas campuran akan lebih besar, seperti yang ditunjukkan hasil percobaan. Hal tersebut menyatakan pula sifat alkohol yang mudah larut dalam air. Selain itu interaksi antarmolekul yang tidak sejenis memengaruhi penyusutan volume campuran. Semakin besar konsentrasi/fraksi metanol atau etanol maka interaksi intermolekul akan semakin intens dan menyebabkan penyusutan volum dan peningkatan densitas. Kemudian, campuran alkohol-air yang memiliki gugus fungsi -OH dapat berinteraksi dengan gugus -OH pada air, hal ini menyebabkan interaksi antarmolekul menjadi semakin kuat. Kepolaran gugus alkohol terhadap air juga menyebabkan campuran lebih mudah melarut dan membentuk kerapatan molekul sehingga membuat volume semakin menyusut.Untuk fasa cair, densitas dipengaruhi oleh temperature dan konsentrasi. Temperatur ruang pada saat percobaan yang berubah-ubah dapat memengaruhi hasil pengukuran densitas. Selain itu, densitas merupakan fungsi dari konsentrasi. Densitas metanol (0,792 g/mL) dan etanol (0,790 g/mL) lebih kecil dibandingkan densitas air (1,000 g/mL) sehingga semakin besar fraksi atau konsentrasi metanol/etanol pada campuran maka densitas campuran akan semakin kecil. Hal tersebut yang menyebabkan tren kurva pada Gambar 3.1 dan 3.2 turun atau memiliki kemiringan garis berharga negatif.Dengan membandingkan penyimpangan campuran metanol-air dan etanol-air pada Tabel 3.1 dan 3.2 diketahui bahwa penyimpangan campuran metanol-air lebih besar dibandingkan etanol-air. Hal ini disebabkan kepolaran metanol dalam air lebih besar dibandingkan etanol dalam air sehingga volume metanol-air akan mengalami penyusutan yang lebih signifikandensitas semakin besar sehingga penyimpangannya terhadap densitas campuran ideal lebih besar. Selain itu, interaksi tarik-menarik antarmolekul (adhesi) pada campuran methanol-air lebih kuat dibandingkan interaksi antarmolekul sejenis etanol-air sehingga volume campuran metanol-air menjadi lebih kecil. Selain itu, walaupun baik etanol maupun metanol dapat membentuk ikatan hydrogen, namun ikatan hydrogen yang dibangun oleh metanol akan lebih kuat dibandingkan etanol, karena tingkat kepolaran dan rantai karbon (nonpolar) yang dimiliki metanol lebih sedikit dibandingkan etanol.

3.2 Penentuan Viskositas Campuran

Viskositas adalah hambatan yang dialami suatu fluida untuk mengalir dalam media alirnya akibat gesekan antara molekul molekul antara satu dengan yang lain. Viskositas campuran metanol-air dan etanol-air pada percobaan ini diukur menggunakan viskometer Ostwald. Penentuan viskositas campuran diukur dengan membandingkannya viskositas aqua dm pada temperature ruang. Hubungan viskositas campuran dengan viskositas air mengikuti persamaan berikut.

Persamaan 3.2Berdasarkan persamaan 3.2 diketahui bahwa viskositas dipengaruhi densitas dan waktu tempuh campuran melalui batas atas hingga batas bawah viskometer. Sinnot (2005) menyatakan bahwa viskositas untuk suatu campuran ideal dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.. Persamaan 3.3dengan 1, 2 adalah viskositas komponen murni dan x1,x2 adalah fraksi mol komponen penyusun campuran. Dari persamaan 3.3 dapat disimpulkan bahwa viskositas campuran akan memiliki nilai yang berada di antara viskositas komponen murni penyusunnya.

Berdasarkan hasil percobaan, viskositas campuran metanol-air dan etanol-air menunjukkan kurva seperti yang ditunjukkan Gambar 3.3 dan 3.4 berikut ini.

Gambar 3.3 Kurva Hubungan Viskositas Campuran Metanol-air terhadap Fraksi Mol Metanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Gambar 3.4 Kurva Hubungan Viskositas Campuran Etanol-air terhadap Fraksi Mol Etanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Dari Gambar 3.3 dan 3.4, dapat dilihat bahwa campuran metanol-air dan etanol air memiliki kecenderungan/tren kurva yang mirip. Pada fraksi metanol/etanol yang kecil, viskositas cenderung meningkat seiring bertambahnya konsentrasi sedangkan pada fraksi metanol/etanol yang besar, viskositas cenderung menurun seiring kenaikan fraksi mol. Kedua kurva memiliki titik puncak yang berada pada rentang 0,2-0,4. Penyimpangan campuran metanol-air dan etanol-air cenderung bernilai positif, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.3 dan 3.4 sebagai berikut.Gambar 3.3 Data Viskositas Campuran Metanol-Air Berdasarkan Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Campuran Metanol-Air

KomposisiViskositas Hasil PercobaanViskositas Campuran IdealGalat Viskositas

Run 1Run 2Run 1Run 2

0,11.09981.20740.87080.2289930.336607

0,31.48431.46530.78960.6946720.675721

0,51.64161.61410.71520.9264360.898914

0,71.32691.30940.64680.6801870.662634

0,90.95400.93860.58360.3704410.355027

Gambar 3.4 Data Viskositas Campuran Etanol-Air Berdasarkan Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Campuran Etanol-Air

KomposisiViskositas Hasil PercobaanViskositas Campuran IdealGalat Viskositas

Run 1Run 2Run 1Run 2

0,11.13261.19040.93190.2007120.258531

0,31.83701.82880.97200.8649820.856725

0,51.96892.14491.02030.9485721.124608

0,71.93871.96151.07940.8593440.8821

0,91.41401.39131.15340.2605970.237909

Penyimpangan positif antara viskositas campuran ideal dengan hasil percobaan lebih dipengaruhi oleh sifat kimia campuran metanol-air dan etanol-air. Metanol maupun etanol memiliki rantai karbon (mengandung atom C) yang bersifat nonpolar sedangkan air bersifat polar. Saat dicampur dengan air, gugus OH pada rantai karbon metanol/etanol akan menyebabkan interaksi intermolekul dengan air membentuk ikatan hydrogen. Interaksi tersebut akan meningkat seiring komposisi metanol/etanol sehingga menyebabkan gaya interaksi yang bekerja intermolekul membuat campuran semakin terhambat/bergesekan secara intens dengan media alirnya. Oleh sebab itu viskositas campuran semakin tinggi pada fraksi metanol/etanol. Selain ikatan hydrogen, campuran metanol-air atau etanol-air juga memiliki rantai karbon yang bersifat nonpolar. Apabila air yang bersifat polar mengikat gugus -OH pada metanol/etanol, maka gugus karbon yang bersifat nonpolar akan ditolak air. Hal ini berdasarkan prinsip dissolve like dissolve, senyawa polar akan larut pada pelarut polar dan sebaliknya. Oleh sebab itu, kelarutan metanol dan etanol bergantung pada kedua gaya tersebut. Pada saat komposisi metanol/etanol semakin banyak dalam campuran, maka gugus karbon yang terkandung pada campuran akan semakin banyak. Dalam komposisi air yang lebih sedikit, gugus OH akan lebih sedikit membentuk ikatan hydrogen dengan air sedangkan gugus karbon semakin banyak dan tidak berinteraksi dengan air. Semakin berkurangnya interksi intermolekul membuat tahanan fluida untuk mengalir semakin kecil sehingga gesekan antar molekul semakin berkurang dan viskositas semakin menurun.Pada rentang 0,2-0,4 terdapat viskositas maksimum yang terjadi antara metanol-air dan etanol-air. Hal ini menunjukkan interaksi intermolekul antara air dan metanol/etanol mencapai titik optimumnya. Pada titik ini pula pembentukan ikatan hidrogen menjadi maksimum. Hubungan viskositas dengan gaya gesekan molekul akibat adanya interaksi intermolekul merupakan hubungan yang sebanding, semakin intens gaya gesekan maka semakin besar viskositasnya, dan sebaliknya. Hubungan tersebut dinyatakan dalam Hukum Newton untuk viskositas sebagai berikut,

Persamaan 3.4Interaksi intermolecular meliputi gaya interaksi yang bekerja intermolekul dan juga gaya seret antara suatu komponen dengan media alirnya. Pada titik puncak kurva yang merupakan viskositas maksimum campuran, memiliki gaya gesek intermolekul dengan media alirnya maksimum. Gaya gesekan molekul merupakan gaya adhesi, sedangkan gaya intermolekul sejenis adalah kohesi. Kedua gaya ini menentukan besarnya viskositas suatu campuran. Pada campuran dengan konsentrasi tertentu, interaksi adhesi (lawan jenis) lebih besar, sehingga, yang menyebabkan adanya keseimbangan antara gaya yang bekerja di molekul metanol/etanol dan air. Gugus alkil yang hidrofobik juga dapat menyebabkan kohesi antar partikel larutan lebih kecil dibandingkan adhesi antara partikel larutan dengan media alirnya. Gaya kohesi akan memiliki tahanan yang lebih kecil dibanding dengan gaya adhesi karena kohesi yang merupakan interaksi antar molekul yang sejenis (metanol/etanol-air, air-air dan metanol/etanol- metanol/etanol), memiliki interaksi yang lemah dibanding interaksi intermolekul seperti ikatan hydrogen. Hal tersebut menjadi penyebab viskositas yang menurun pada komposisi metanol/etanol yang banyakgugus hidrofobik semakin banyak.Berdasarkan Tabel 3.3 dan 3.4, penyimpangan campuran etanol-air lebih tinggi dibandingkan campuran metanol-air karena pada etanol memiliki gugus karbon nonpolar yang lebih banyak dibandingkan metanol yang akan berpengaruh pada gaya interaksi antar molekul atau ikatan molekul yang terbentuk. Oleh karena itu, perbedaan jumlah gugus polar dan non-polar akan menyebabkan penyimpangan seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.3.3 Penentuan Titik Didih Campuran

Penentuan titik didih campuran ditentukan melalui distilasi sederhana. Titik didih campuran merupakan temperature yang ditunjukkan thermometer pada tetesan pertama hasil distilasi terbentuk. Titik didih untuk tiap komposisi/fraksi campuran dibandingkan dengan titik didih campuran ideal yang ditentukan melalui Hukum Raoult dan menggunakan persamaan Antoine (Perhitugan BUBL T). Perhitungan titik didih campuran ideal ditunjukkan pada Lampiran B.Perbandingan hasil dari titik didih hasil percobaan dengan campuran ideal untuk campuran Metanol-Air dan Etanol-air ditunjukkan oleh Gambar 3.5 dan 3.6. Penyimpangan campuran metanol-air dan etanol-air cenderung bernilai negatif, yang menyatakan bahwa titik didih campuran hasil percobaan lebih rendah daripada campuran ideal. Titik didih hasil percobaan dan campuran ideal ditunjukkan pada Tabel 3.5 dan 3.6 sebagai berikut.

Gambar 3.5 Kurva Hubungan Titik Didih Campuran Metanol-air terhadap Fraksi Mol Metanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Gambar 3.6 Kurva Hubungan Titik Didih Campuran Etanol-air terhadap Fraksi Mol Etanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Tabel 3.6 Data Titik Didih Campuran Metanol-air terhadap Fraksi Mol Metanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Campuran Metanol-Air

KomposisiTitik Didih Hasil PercobaanTitik Didih Campuran IdealGalat Titik Didih

Run 1Run 2Run 1Run 2

0,189.378587.299994.7227-5.344148-7.422718

0,376.907178.985788.5321-11.62503-9.546459

0,572.749970.671481.9241-9.174192-11.25276

0,766.514268.592874.7679-8.253661-6.175091

0,964.435765.475066.8410-2.405317-1.366032

Tabel 3.7 Data Titik Didih Campuran Etanol-air terhadap Fraksi Mol Etanol Berdasarkan Data Hasil Percobaan dan Campuran Ideal pada Suhu dan Tekanan Ruang

Campuran Etanol-Air

KomposisiTitik Didih Hasil PercobaanTitik Didih Campuran IdealGalat Titik Didih

Run 1Run 2Run 1Run 2

0,185.221486.260796.5886-11.36723-10.32794

0,378.985777.946494.0030-15.01736-16.05665

0,575.867875.867890.7199-14.85213-14.85213

0,774.828574.828586.3858-11.55732-11.55732

0,974.828574.828580.3243-5.495761-5.495761

Berdasarkan Gambar 4.5 dan 4.6, kurva campuran memiliki kemiringan garis yang negative seiring bertambahnya fraksi etanol dalam air. Peningkatan fraksi mol menyebabkan penurunan titik didih dari campuran metanol-air atau etanol air. Hal ini disebabkan perbedaan titik didih metanol murni (64,7oC) dan etanol (78,4oC) yang lebih rendah dibandingkan titik didih air (100oC). Oleh karena itu, semakin banyak komposisi metanol/etanol maka titik didih campuran akan semakin menurun dan mendekati titik didih metanol/etanol murni.Berdasarkan Tabel 3.5 dan 3.6, penyimpangan titik didih campuran metanol-air dan etanolair menyimpang cukup besar terhadap campuran ideal sesuai hukum Raoult sehingga dapat dikatakan bahwa campuran tidak ideal ditinjau dari titik didihnya. Selain itu, penyimpangan titik didih campuran etanol-air lebih besar dibandingkan campuran metanol-air. Penyimpangan negative dari kedua campuran disebabkan oleh beberapa faktor seperti adanya interaksi intermolekul pada campuran seperti yang telah dijelaskan pada subbab 3.1 dan 3.2. Pada dasarnya, larutan dapat dianggap ideal, jika dapat bercampur sempurna. Kemungkinan tidak sempurnanya pencampuran dapat menyebabkan titik didih campuran menjadi lebih kecil yang mengakibatkan energy kalor diterima campuran metanol/etanol yang memiliki titik didih lebih rendah untuk mengubah fasa cair menjadi uap sehingga tetesan pertama yang dihasilkan lebih cepat terbentuk pada temperature yang lebih rendah. Hal tersebut menjelaskan pula tren kurva yang semakin turun seiring bertambahnya metanol/etanol dalam campuran. Penyimpangan titik didih etanol-air yang lebih besar dibandingkan metanol-air disebabkan jumlah gugus karbon lebih banyak pada etanol sehingga kepolaran ethanol lebih rendah dibandingkan metanol, walau keduanya memiliki gugus-OH. Perbedaan kepolaran antara metanol/etanol terhadap kepolaran air mengakibatkan gaya interaksi intermolekul ethanol dengan air lebih rendah dibandingkan gaya intermolekul antar masing-masing molekul etanol dan air. Oleh karena itu, pada saat distilasi, energy kalor membuat interaksi pada komponen dapat terpisah lebih cepat dan lebih mudah menguap.

Dengan mengetahui titik didih campuran tiap komposisi, maka keidealan campuran dapat diketahui dengan menentukan koefisien aktivitasnya. Kooefisien aktivitas dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut,

Persamaan 3.4dengan x adalah fraksi mol metanol/etanol, T adalah titik didih campuran hasil percobaan, T0 merupakan titik didih etanol murni pada percobaan, Hvap adalah perubahan entalpi penguapan campuran, dan j adalah koefisien aktivitas campuran. Koefisien aktivitas dapat diketahui denga mengalurkan ln x terhadap selisih perbandingan temperature sehingga diperoleh kurva pada Gambar 3.7 dan 3.8 sebagai berikut.

Gambar 3.7 Kurva Hubungan ln x terhadap ( ) Campuran Metanol-air Berdasarkan Data Hasil Percobaan pada Suhu dan Tekanan Ruang

Gambar 3.8 Kurva Hubungan ln x terhadap ( ) Campuran Etanol-air Berdasarkan Data Hasil Percobaan pada Suhu dan Tekanan Ruang

Nilai koefisien aktivitas merupakan eksponensial intersep garis pada kurva (j = exp(ln|x|)). Berdasarkan perhitungan diketahui bahwa koefisien aktivitas untuk metanol-air pada run 1 dan run 2 berturut-turut adalah 0,9114 dan 1,0928 dengan nilai rata-ratanya 1,0021 sedangkan koefisien aktivitas untuk etanol-air pada run 1 dan run 2 berturut-turut adalah 0,5382 dan 0,4842 dengan nilai rata-ratanya 0,5112. Koefisien aktivitas untuk campuran ideal adalah 1. Oleh sebab itu, dapat disimpulkan bahwa campuran metanol-air memiliki sifat yang mendekati campuran ideal dibandingkan campuran etanol-air.3.4 Analisis Keidealan Campuran

Berdasarkan analisis yang telah dijelaskan pada subbab 3.1, 3.2, dan 3.3 dapat disimpulkan bahwa berdasarkan densitas, campuran etanol-air memiliki sifat yang mendekati campuran ideal sedangkan berdasarkan viskositas, titik didih dan koefisien aktivitas hasil percobaan, campuran metanol-air mendekati sifat campuran ideal.Penyimpangan hasil percobaan pada campuran metanol-air dan etanol-air disebabkan oleh beberapa faktor yang telah dijelaskan pada subbab sebelumnya, antara lain adanya perbedaan struktur molekul, interaksi antarmolekul, perbedaan kepolaran molekul, konsentrasi, dan gaya gesekan molekul.

BAB 4

KESIMPULAN DAN SARAN4.1Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan Sifat Fisik Campuran Multikomponen dapat diketahui hal-hal sebagai berikut.

1. Densitas campuran metanol-air berada pada rentang 0,8816 1,0483 gr/cm3 sedangkan densitas campuran etanol-air adalah 0,8348 0,9851 gr/cm3.2. Viskositas campuran metanol-air adalah 0,9096 1,5647 cP sedangkan viskositas campuran etanol-air adalah 1,1164 1,977 cP.3. Titik didih campuran metanol-air adalah 64,95 88,34oC sedangkan densitas campuran etanol-air adalah 74,83 85,74oC . Koefisien aktivitas campuran metanol-air adalah 1,0002 dan koefisien aktivitas campuran metanol-air adalah 0,5112.4. Semakin besar konsentrasi campuran metanol-air dan etanol air maka densitas dan titik didihnya semakin kecil. Viskositas campuran semakin besar pada konsentrasi sebelum titik optimum dan sebaliknya.

5. Campuran metanol-air memiliki sifat mendekati campuran ideal, sedangkan campuran etanol tidak sifat mendekati campuran ideal.

4.2 Saran

1. Sebaiknya tetesan pertama hasil distilasi diperiksa komposisinya supaya dapat diketahui komponen yang dominan lebih mudah menguap dalam campuran.

2. Pengambilan komposisi lebih ditambah untuk melihat lebih jelas sifat fisik campuran multikomponen tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, C.J. 2003. Transport Process and Unit Operation 4tg Ed. New Jersey : Prentice-Hall International, Inc.

http://infohost.nmt.edu/~jaltig/SolubilityAlcohols.pdf Diakses hari Rabu tanggal 4 Maret 2015 pukul 12.11 WIB

http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927062. Diakses hari Rabu tanggal 4 Maret 2015 pukul 13.12 WIB

http://www.solubilityofthings.com/water/alcohols. Diakses hari Rabu tanggal 4 Maret 2015 pukul 12.09 WIB

Sinnott, R. K. 2005. Coulson & Richardsons Chemical Engineering, Volume 6, FourthEdition : Chemical Engineering.

Smith, J.M.; Van Ness, H.C.; Abbott, M.M. 2001. Introduction to ChemicalEngineering Thermodynamics 6th Ed. Singapore : McGraw-Hill.

LAMPIRAN A

Data dari Literatur

A.1Tabel Densitas Air pada Berbagai SuhuTabel A.1 Data Literatur Densitas Air pada berbagai Temperatur (Geankoplis, 2003).

A.2Tabel Viskositas Air pada Berbagai SuhuTabel A.2 Data Literatur Viskositas Air pada berbagai Temperatur (Geankoplis, 2003).

A.3Parameter Persamaan AntoineTabel A.3 Parameter Persamaan Antoine (Smith dkk., 2001).

LAMPIRAN B

Contoh Perhitungan

B.1Kalibrasi Termometer

Pembacaan temperatur yang diperoleh dengan thermometer adalah:

Titik didih Air = 97,5 oC dan Titik beku Es = 2 oC.

Data teoritik pada Patm = 695,667 mmHg, Titik didih Air = 97,688 C dan Titik beku Es = 0 oC, maka perlu dibuat persamaan pembacaan termometer dengan mengalurkan pembacaan termometer terhadap data teoritik.

Gambar B.1 Kurva Kalibrasi Termometer.

B.2Perhitungan Fraksi Massa Komponen

Diambil contoh perhitungan 100 mL Metanol (96%) 10% v/v.

Massa metanol = kadar x x v

= 0,96 x 0,7756 x 10 = 7,446 gram

Massa air = x v

= 0,9974 x 90 = 89,766 gram

Massa total = Massa metanol + Massa air

= 7,446 + 89,766 = 97,212 gram

Fraksi massa metanol= = 0,0766.

B.3Perhitungan Fraksi Mol Komponen

Diambil contoh perhitungan 100 mL Metanol (96%) 10% v/v

Mol Metanol= Mol Air= Mol Total= Mol Metanol + Mol Air= 0,233 + 4,987 = 5,22 mol

Fraksi mol metanol = B.4Perhitungan Densitas Data percobaan diambil pada temperatur 24CMassa piknometer kosong : 12,697 gram

Massa piknometer + aqua dm : 19,817 gram

Densitas aqua dm pada 24C = 0,9974 Massa aqua dm dalam piknometer = 19,817 gram 12,697 gram = 7,12 gram

Volume piknometer = = = 7,138 cm3Massa Metanol 96% dalam piknometer = 18,234 gram 12,697 gram = 5,537 gram.Densitas Metanol 96% = = = 0,7756 B.5Perhitungan Densitas Campuran Ideal

Diambil contoh untuk perhitungan larutan metanol 10% v/v.

Dimana adalah densitas metanol, adalah densitas air, adalah fraksi massa metanol, dan adalah fraksi massa air.

B.6Perhitungan Viskositas Data percobaan diambil pada temperatur 24oCViskositas air pada 24oC = 0,9142 cPWaktu tempuh aqua dm = 22,57 sWaktu tempuh metanol = 17,58 sViskositas metanol =

= = 0,5538 cP.B.7Perhitungan Viskositas Campuran Ideal

Diambil contoh untuk perhitungan larutan metanol 10% v/v.

Dimana adalah viskositas metanol, adalah viskositas air, adalah fraksi massa metanol, dan adalah fraksi massa air.

B.8Perhitungan Titik Didih Campuran Ideal (BUBL T)

Contoh perhitungan untuk larutan metanol (96%) 10% v/v.

Tekanan (P) = 695,667 mmHg = 92,74795 kPa.Hukum Raoult untuk larutan ideal adalah

P = Nilai Psat masing-masing komponen diperoleh melalui persamaan Antoine berikut:

Dimana A, B, dan C merupakan parameter persamaan Antoine yang disajikan pada Tabel A.3 dan x adalah fraksi massa. Hukum Raoult di atas dapat ditulis menjadi:

P = Temperatur didih campuran ideal (T) diperoleh menggunakan Goal Seek dengan menetapkan nilai P sebagai tekanan rata-rata laboratorium sebesar 92,74795 kPa.

B.9Penentuan Penyimpangan Percobaan

Penentuan penyimpangan percobaan diperoleh melalui persamaan

=

Berikut adalah contoh penentuan penyimpangan titik didih pada campuran metanol (96%) 10% v/v:T didih percobaan= 89,378 C

T didih ideal

= 94,723 C

Penyimpangan percobaan yang terjadi adalah sebesar

= = 5,344 C.LAMPIRAN C

HASIL ANTARAC.1 Perhitungan Fraksi MassaTabel C.1.1 Data perhitungan fraksi massa metanol.%VolumeVmetanol mmetanolmairmtotalxmetanol

0,1107,446289,76697,21220,0766

0,33022,338669,81892,15660,2424

0,55037,231049,8787,10100,4274

0,77052,123529,92282,04550,6353

0,99067,01599,97476,98990,8705

Tabel C.1.2 Data perhitungan fraksi massa etanol.%VolumeVetanol metanolmairmtotalxetanol

0,1107,807589,76697,57350,0800

0,33023,422669,81893,24060,2512

0,55039,037649,8788,90760,4391

0,77054,652729,92284,57470,6462

0,99070,26779,97480,24170,8757

C.2 Perhitungan Fraksi Mol

Tabel C.2 Data perhitungan fraksi massa metanol dan etanol.metanolmairmtotalxetanolmetanolmairmtotalxetanol

0,23274,9875,21970,04460,16974,9875,15670,0329

0,69813,87884,57690,15250,50923,87884,3880,116

1,16352,77063,9340,29570,84862,77063,61920,2345

1,62891,66233,29120,49491,18811,66232,85040,4168

2,09420,55412,64840,79081,52760,55412,08170,7338

C.3 Perhitungan Densitas Campuran

Tabel C.3.1 Data perhitungan densitas campuran metanol-air.

% Volumempikno+sampelmpikno+sampelDensitas run 1Densitas run 2

0,120,1920,1781,04971,0480

0,319,98719,9651,02121,0181

0,519,73719,7340,98620,9858

0,719,3919,2920,93760,9239

0,918,99918,9870,88280,8811

Tabel C.3.2 Data perhitungan densitas campuran etanol-air.

% Volumempikno+sampelmpikno+sampelDensitas run 1Densitas run 2

0,115,2815,2810,98550,9856

0,315,1415,1320,96350,9622

0,514,91814,9230,92860,9294

0,714,64414,6350,88550,8841

0,914,32614,3210,83560,8348

C.4 Perhitungan Densitas Campuran Ideal dan Penyimpangannya

Tabel C.4 Data Perhitungan densitas campuran ideal. run1 run2 run1 run2

0,97600,07360,07190,97970,00580,0060

0,93280,08850,08540,94370,01970,0185

0,88880,09740,09700,90720,02140,0222

0,84410,09350,07980,87010,01540,0140

0,79870,08420,08250,83240,00320,0024

C.5 Perhitungan Viskositas Campuran

Tabel C.5.1 Data perhitungan viskositas metanol-air.%Volumet run 1t run 2viskositas run 1viskositas run 2

0,125,828,371,09981,2074

0,335,7935,441,48431,4653

0,540,9940,321,64161,6141

0,734,8534,91,32691,3094

0,926,6126,230,95400,9386

Tabel C.5.2 Data perhitungan viskositas etanol-air.%Volumet run 1t run 2viskositas run 1viskositas run 2

0,128,329,741,13261,1904

0,346,9546,81,83701,8288

0,552,2156,831,96892,1449

0,753,9154,631,93871,9615

0,941,6741,041,41401,3913

C.6 Perhitungan Viskositas Campuran Ideal dan Penyimpangannya

Tabel C.6 Data Perhitungan viskositas campuran ideal dan penyimpangannya. run1 run2 run1 run2

0,87080,22900,33660,93190,20070,2585

0,78960,69470,67570,97200,86500,8567

0,71520,92640,89891,02030,94861,1246

0,64680,68020,66261,07940,85930,8821

0,58360,37040,35501,15340,26060,2379

C.7 Perhitungan Titik Didih Campuran Ideal

Tabel C.7.1 Data perhitungan titik didih ideal metanol-air.x1x2P1 sat (kPa)P2 sat (kPa)P (kPa)T sat (K)T sat (C)

0,04460,9554296,954483,219692,7479367,722794,7227

0,15250,8475241,759065,929792,7480361,532188,5321

0,29570,7043192,423850,889992,7479354,924181,9241

0,49490,5051148,665737,956392,7479347,767974,7679

0,79080,2092110,150726,974992,7480339,841066,8410

Tabel C.7.2 Data perhitungan titik didih ideal etanol-air.x1x2P1 sat (kPa)P2 sat (kPa)P (kPa)T sat (K)T sat (C)

0,03290,9671199,486289,115292,7480369,588696,5886

0,11600,8840181,977381,034392,7479367,003094,0030

0,23450,7655161,592571,660392,7480363,719990,7199

0,41680,5832137,609560,684792,7480359,385886,3858

0,73380,2662109,083247,717592,7485353,324380,3243

C.8 Perhitungan Penyimpangan Percobaan Titik Didih Campuran

Tabel C.8 Data Perhitungan Penyimpangan Percobaan Titik Didih.Metanol-airEtanol-air

T sat (C)T run 1T run 2 run1 run2T sat (C)T run 1T run 2 run1 run2

94,72389,37987,3005,3447,42396,58985,22186,26111,36710,328

88,53276,90778,98611,6259,54794,00378,98677,94615,01716,057

81,92472,75070,6719,17411,25390,72075,86875,86814,85214,852

74,76866,51468,5938,2546,17586,38674,82974,82911,55711,557

66,84164,43665,4752,4051,36680,32474,82974,8295,4965,496

Halaman 29 dari 29