panpel-ksft

PANAS PELARUTAN DAN KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI SUHU

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Panas pelarutan adalah perubahan 1 mol zat dilarutkan dalam n mol solvent

pada tekanan dan suhu yang konstan, hal ini disebabkan adanya ikatan kimia baru dari

atom-atom.

Secara teoritis, panas pelarutan (∆Hs) untuk senyawa KCl sebesar -4.404

kcal/mol, CuSO4.5H2O sebesar -2,85 kcal/mol sedangkan untuk NaOH sebesar

+10,18 kcal/mol. Tanda positif (+) pada data ∆Hs menunjukkan bahwa reaksi bersifat

eksotermis atau reaksi menghasilkan panas dari sistem ke lingkungan. Sedangkan

tanda negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi bersifat endotermis atau reaksi menyerap

panas dari lingkungan ke sistem.

Salah satu faktor yang mempengaruhi panas pelarutan adalah jenis solute.

Solute standar adalah solute yang telah diketahui panas pelarutannya, yang dijadikan

dasar untuk mencari besarnya tetapan kalorimeter. Sedangkan solute variabel adalah

solute yang akan dicari besar panas pelarutannya.

Dengan mengetahui panas pelarutan suatu zat, karakteristik zat tersebut juga

dapat diketahui, sehingga di dalam industri kimia kerusakan reaktor pada kondisi

thermal dapat dihindari. Selain itu, dengan mengetahui panas pelarutan suatu zat, kita

dapat memilih tungku sesuai panas pelarutan zat tersebut dan juga dalam pemilihan

bahan bakar yang menimbulkan panas seefisien mungkin.

I.2 Tujuan Praktikum

1. Menentukan panas pelarutan dari suatu zat

2. Mencari hubungan antara panas pelarutan dengan molaritas dan suhu larutan

3. Mencari hubungan antara suhu dengan waktu terhadap panas pelarutan

I.3 Manfaat Praktikum

1. Praktikan mampu menentukan panas pelarutan dari suatu zat

2. Praktikan mengetahui hubungan antara panas pelarutan dengan molaritas dan suhu

larutan

3. Praktikan mengetahui hubungan antara suhu dengan waktu terhadap panas

pelarutan.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pengertian kelarutan

Panas pencampuran didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang terjadi bila dua

atau lebih zat murni dicampur membentuk suatu larutan pada temperatur konstan dan

tekanan 1 atm. Panas pelarutan didefinisikan sebagai perubahan panas 1 mol zat

dilarutkan dalam n mol solvent pada temperatur dan tekanan yang sama, hal ini

disebabkan adanya ikatan kimia baru dari atom-atom. Demikian juga pada peristiwa

pelarutan, kadang-kadang terjadi perubahan energi, hal ini disebabkan adanya perbedaan

gaya tarik-menarik antara molekul sejenis. Gaya ini jauh lebih kecil daripada gaya tarik

pada ikatan kimia, sehingga panas pelarutan biasanya jauh lebih kecil daripada panas

reaksi.

II.2 Panas Pelarutan Integral dan Differensial

Panas pelarutan integral adalah panas yang diserap atau dilepas bila satu mol zat

solute dilarutkan dalam jumlah tertentu solvent, sehingga membentuk larutan dengan

konsentrasi tertentu. Sedangkan panas pelarutan differensial adalah panas yang

menyertai pada penambahan satu mol solute ke dalam sejumlah larutan dengan

konsentrasi tertentu, sampai penambahan solute tersebut tidak mempengaruhi larutan.

Jika penambahan mol solute terjadi pada sejumlah tertentu larutan menghasilkan

efek panas pada temperatur dan tekanan konstan. Panas pelarutan differensial tidak dapat

ditentukan secara langsung, tetapi secara tidak langsung dari panas pelarutan dapat

ditulis:

d (∆ H )d n2

=[ d ( ∆ H f )d n2

]T , P , n....................(1)

Dimana d(∆H) = ∆Hs, adalah perubahan entalpi untuk larutan n2 mol dalam n mol

solvent. Pada T, P, dan n konstan, perubahan n2 dianggap 0. Karena n berbanding lurus

terhadap konentrasi m (molal), pada T dan P konstan penambahan mol solute dalam

larutan dengan konsentrasi m molal menimbulkan entalpi sebesar d(m.∆Hs) dan panas

pelarutan differensial dapat dinyatakan dengan persamaan 2 :

[ d ( ∆ H s )d n2

]T , P , n=[ d ( m. ∆ H s )dm ]T , P ......(2)


II.3 Penentuan Tetapan Kalorimeter

Tetapan kalorimeter adalah banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

kalorimeter beserta isinya 10C. Salah satu cara kalibrasi yang dapat dilakukan adalah

dengan memasukan sejumlah solute tertentu yang telah diketahui panas pelarutan ke

dalam kalorimeter yang telah diisi solvent lalu perubahan suhu yang terjadi dicatat

berdasarkan Asas Black dan dapat dinyatakan sebagai persamaan 3 atau 4

m. ∆H = C. ∆T………………..(3)

C=m. ∆ H∆ T

…………................(4)

Dimana ; C = tetapan kalorimeter

m = jumlah mol solute

∆H = panas pelarutan

∆T = perubahan suhu yang terjadi

III.4 Penentuan Kadar Pelarutan Zat yang Akan Diselidiki

Dalam penentuan ini diusahakan agar volume solvent sama dengan volume solvent

yang akan dikalibrasi. Berdasarkan Asas Black maka panas pelarutan suatu zat di

rumuskan sebagai berikut :

∆ H=M C ∆ TW

−∫T1

T2

Cp dT

Dimana : ∆H = panas pelarutan

W = berat solute

M = berat molekul

∆T = suhu konstan 1- suhu konstan 2

T1 = suhu solute sebelum dilarutkan

T2 = suhu akhir kalorimeter

Cp = panas jenis solute

II.5 Efek Panas pada Proses Pencampuran

Efek panas yang timbul pada proses pencampuran atau proses pelarutan dapat

dinyatakan dengan entalpi. Reaksi kimia kebanyakan dilaksanakan pada tekanan sistem

tetap yang sama dengan tekanan luar, sehingga didapat :


∆E = dQ - P.dV ; P = tekanan sistem

E2 - E1 = Q - P1.(V2 – V1)

E2 - E1 = Q - P.V2 + P.V1

Karena P1 = P2 = P maka :

E2 - E1 = Q - P2.V2 + P1.V1

(E2 + P2.V2) = (E1 + P1.V1) + Q

Karena E, P, dan V adalah fungsi keadaan maka E + PV juga merupakan fungsi

keadaan. Fungsi ini disebut entalpi (H), dimana H = E + PV sehingga persamaan diatas

menjadi :

H2 – H1 = Q

∆H = Q

∆H = H2 – H1

Pencampuran dapat dilakukan dalam konsep entalpi :

∆E = Q – W1

= Q – P.(V2-V1)

E2+P .V 2

H 2

−E1+P .V 1

H 1

=Q . P

∆H = H2 – H1 = Q.P

Saat substrat dicampur membentuk suatu larutan biasanya disertai efek panas

dalam proses pencampuran pada tekanan tetap. Efek panas sesuai dengan perubahan

entalpi total. Begitu juga dengan reaksi steady state yaitu perubahan entalpi kinetik dan

potensial dapat diabaikan karena hal ini sudah umum dalam proses pencampuran dapat

disamakan dengan efek panas.

II.6 Kapasitas Panas dan Enthalpi

Kapasitas panas adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

zat (benda) sebesar jumlah tertentu (missal 1oC) pada tekanan tetap. Panas jenis adalah

kapasitas bahan tiap massa.

n.I = m.C

I=m.Cn

; M=mn

I = M.C

Dimana : C = panas jenis


M = berat molekul

m = massa

n = jumlah mol

Entalpi didefinisikan sebagai :

H = U + PV

∆H = H2-H1 = Q.P

Dimana : H = Entalpi

U = Enegi dalam

Q = Panas yang diserap pada P konstan

Jadi perubahan entalpi adalah panas yang diserap pada tekanan konstan, jadi

harganya tergantung pada M untuk mencapai kondisi akhir.

II.7 Kegunaan Panas Pelarutan dalam Industri

1. Dapat panas bahan bakar yang semaksimal mungkin, misal suatu zat diketahui

kelarutannya 4000oC maka bahan bakar yang memberi panas 4000oC, sehingga keper-

luan bahan bakar dapat ditekan semaksimal mungkin.

2. Dalam pembuatan reaktor kimia, bila panas pelarutannya diketahui dengan demikian

perancangan reaktor disesuaikan dengan panas pelarutan zat, hal ini untuk menghin-

dari kerusakan pada reaktor karena kondisi thermal tertentu dengan kelarutan reaktor

tersebut.

Data Kapasitas Panas (Cp) dan Panas Pelarutan (∆Hs) dari Beberapa Senyawa

Beberapa data senyawa dengan kapasitas panas dan panas pelarutannya dapat dilihat

pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Kapasitas Panas (Cp) dan Panas Pelarutan (∆Hs)

Senyawa Kapasitas Panas (cal/mol K) Panas Pelarutan (cal/mol)

KCl 10,3+0,00376T -4.404

MgSO4.7H2O 89 -3.180

MgCl2. 6H2O 77,1 3.400

CuSO4.5H2O 67,2 -2.850

BaCl2.2H2O 37,3 -4.500

Sumber : Perry,R.H..1984.Chemical Engineering Hand Book


Tanda positif (+) pada data ∆Hs menunjukkan bahwa reaksi bersifat eksotermis

atau reaksi menghasilkan panas dari sistem ke lingkungan. Sedangkan tanda negatif (-)

menunjukkan bahwa reaksi bersifat endotermis atau reaksi menyerap panas dari

lingkungan ke sistem.


BAB III

METODA PRAKTIKUM

III.1 Bahan dan Alat yang Digunakan

Bahan

1. Aquades 70O C 80 ml

2. Solute standar : KCl 3 gram

3. Solute variabel :

Na2SO4.5H2O 1,1;2,2;3,3;4,4 gram

NaOH 1,1;2,2;3,3;4,4 gram

CuSO4.5H2O 1,1;2,2;3,3;4,4 gram

Alat

1. Thermometer

2. Gelas ukur

3. Kalorimeter

4. Beaker glass

5. Pipet tetes

6. Pipet volume

7. Kompor listrik

III.2 Gambar Alat Utama

Keterangan :

a = Kalorimeter

b = Thermometer

III. 3 Variabel Operasi

1. Variabel Tetap

a. Solute standar 3 gram

b. Aquades

a

b


2. Variabel Bebas

a. Solute variabel 1,1;2,2;3,3;4,4 gram

b. ∆t = 2,2 menit

III.4 Cara Kerja

Penentuan Tetapan Kalorimeter

1. Panaskan 80 ml aquades pada T = 70oC.

2. Masukan ke kalorimeter lalu catat suhu tiap 2,2 menit sampai 3× konstan.

3. Panaskan lagi 80 ml aquades pada T = 70oC.

4. Timbang 3 gram solute standar yang telah diketahui panas pelarutannya.

5. Masukkan aquades yang sudah dipanaskan ke kalorimeter beserta solute standar

yang telah ditimbang.

6. Mencatat suhunya tiap 2,2 menit sampai 3× konstan.

Penentuan Panas Pelarutan Solute Variabel

1. Panaskan x ml aquades T = 70oC

2. Timbang 3 gram solute variabel.

3. Masukan aquades yang sudah dipanaskan ke kalorimeter beserta variabel

berubahnya.

4. Mencatat suhunya tiap 2,2 menit sampai 3× konstan.

DAFTAR PUSTAKA


Badger,W.Z. and Bachero,J.F..Introduction to Chemial Engineering.International

Student edition.Mc Graw Hill Book Co.Kogakusha.Tokyo.

Daniel F.1962.Experimental Physical Chemistry.6th ed.International Student edition.Mc

Graw Hill Book Co.Inc New York.Kogakusha Co.Ltd.Tokyo.

Perry,R.H..1984.Chemical Engineering Hand Book.6th ed. Mc Graw Hill Book

Co.Kogakusha Co.Ltd.Tokyo.

R.A. Day Jr, A.L. Underwood.1983.Analisa Kimia Kuantitatif.edisi 4 diterjemahkan Drs.

R.Gendon.Erlangga.Jakarta.

BAB I

PENDAHULUAN


I.1 Latar Belakang

Larutan jenuh adalah larutan yang kandungan solutenya sudah mencapai

maksimal sehingga penambahan solute lebih lanjut tidak dapat larut lagi. Konsentrasi

solute dalam larutan jenuh disebut kelarutan. Untuk solute 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.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan yaitu suhu, jika suhu dinaikkan,

kelarutan menjadi semakin besar. Besar partikel, semakin besar luas permukaan,

partikel akan mudah larut. Pengadukan, dengan pengadukan, tumbukan antara

molekul-molekul solvent makin cepat sehingga semakin cepat larut atau kelarutannya

besar. Tekanan dan volume, jika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, gerakan

partikel semakin cepat, hal ini berpengaruh besar terhadap fase gas sedang pada zat

cair hal ini tidak berpengaruh.

Beberapa contoh kegunaan metode kelarutan sebagai fungsi suhu ini dalam

industri antara lain, pada pembuatan reaktor kimia. Selain itu kegunaan lainnya adalah

pada proses pemisahan dengan cara pengkristalan. Dan digunakan juga sebagai dasar

proses pembuatan granal-granal pada industri baja.

Sebagai seorang sarjana teknik kimia yang pada umumnya bekerja di bidang

industri patutlah mengetahui dan memahami kelarutan sebagai fungsi suhu. Seperti

yang telah disebutkan di atas bahwa banyak manfaat yang didapatkan dengan

mengetahui kelarutan suatu zat. Oleh karena itu, sebagai mahasiswa teknik kimia

praktikum panas pelarutan ini menjadi sangat penting untuk dilakukan.

I.2 Tujuan Praktikum

1. Mengetahui kelarutan suatu zat

2. Mengetahui pengaruh suhu terhadap kecepatan kelarutan

I.3 Manfaat Praktikum

1. Praktikan mengetahui kelarutan dari suatu zat

2. Praktikan mengetahui suhu terhadap kecepatan kelarutan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA


II.1 Pengertian kelarutan

Jika kelarutan 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 solutenya sudah mencapai maksimal sehingga penambahan solute lebih

lanjut tidak dapat larut lagi. Konsentrasi solute dalam larutan jenuh disebut kelarutan.

Untuk solute 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.

II.2 Pembuktian Rumus

Hubungan antara keseimbangan tetap dan temperature subsolute atau kelarutan

dengan temperatur dirumuskan Van’t Hoff :

d ln SdT

= ∆ H

R T 2

∫ d ln S=∫ ∆ H

R T 2dT

ln S=−∆ HRT

+C

log S= −∆ H2,303 R

.1T

+C

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 solute

Penurunan rumus Van’t Hoff :

G=H−TS

∆ S=−d ∆ Go

dT

∆ Go=∆ H−T ∆ S

−d ∆ Go

dT=−∆ H o

T−∆ Go

T

Dimana : ∆ G=−Rt ln K

−∆ G=Rt ln K


−d ∆ Go

dT=∆ H o−∆ Go

T

∆ H o−∆ G o=Rt ln K+R T2 d ln KdT

II.3 Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan

1. Suhu

log s= −∆ H2,303 RT

+C

Pada reaksi endoterm ΔH (+) maka −∆ H

2,303 RT berharga (-) sehingga¿10

−∆H2,303 RT . Dengan

demikian jika suhu dinaikkan, pangkat dari 10 menjadi kecil sehingga S menjadi

semakin besar. Dan pada reaksi eksoterm ΔH (-) maka∆ H

2.303 RTberharga (+). Juga

apabila suhu diperbesar maka S semakin besar dan sebaliknya.

2. Besar Partikel

Semakin besar luas permukaan, partikel akan mudah larut.

3. Pengadukan

Dengan pengadukan, tumbukan antara molekul-molekul solvent makin cepat sehingga

semakin cepat larut (kelarutannya besar).

4. Tekanan dan Volume

Jika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, gerakan partikel semakin cepat.Hal ini

berpengaruh besar terhadap fase gas sedang pada zat cair hal ini tidak berpengaruh.


BAB III

METODA PRAKTIKUM

III.1 Bahan dan Alat yang Digunakan

Bahan

1. Larutan Asam boraks Jenuh 86 OC 82 ml 22,736 gr/100 ml

2. NaOH 0,8 N 140 ml 4,48 gram

3. Aquades

Alat

1. Tabung reaksi besar

2. Erlenmeyer

3. Thermometer

4. Buret, statif, klem

5. Beaker glass

6. Pipet tetes

7. Corong

8. Pengaduk

9. Toples kaca

III.2 Gambar Alat

d

c

Keterangan:

a a : Toples kaca

b : Es batu

b c : Tabung reaksi

d : Thermometer

III.3 Variabel Operasi

1. Variabel Tetap

Volume asam boraks untuk dititrasi = 3 ml


2. Variabel Bebas

∆T Asam boraks = 8 oC

III.4 Cara Kerja

1. Membuat larutan asam boraks jenuh 86oC 82ml

2. Larutan asam boraks jenuh dimasukkan ke dalam tabung reaksi besar.

3. Tabung reaksi dimasukkan dalam toples kaca berisi es batu dan garam lalu mas-

ukkan thermometer ke dalam tabung reaksi.

4. Larutan jenuh diambil 3 ml tiap penurunan suhu 8oC.

5. Beri indikator PP 3 tetes. Titrasi dengan NaOH 0,8 N, sampai warna merah ham-

pir hilang.

6. Mencatat kebutuhan NaOH

7. Tabung reaksi dikeluarkan pada saat suhu terendah lalu diambil 3 ml lagi setiap

kenaikan suhu 8oC.

8. Beri indikator PP 3 tetes. Titrasi dengan NaOH 0,8 N, sampai warna merah ham-

pir hilang.

9. Mencatat kebutuhan NaOH


DAFTAR PUSTAKA

DANIEL f . 1962. “Experimental Phisycal Chemistry”. 6thed .International Student

Edition. Mc Graw Hill Book Co, Inc. New York. Kogakusha Co. Ltd. Tokyo.

RA. Day Jr, AL Underwood. 1983. “Analisa Kimia Kuantitatif”. Edisi 4 diterjemahkan

Drs. R. Soendon.Erlangga. Jakarta.

panpel-ksft

Documents