KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR

I. Tujuan Percobaan Memahami pengertian larutan jenuh Menentukan harga kelarutan dan penentuan pengaruh temperatur terhadap

kelarutan suatu zat Menghitung panas pelarutan suatu zat

II. Dasar Teoria. Larutan Jenuh

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).

Larutan jenuh didefinisikan sebagai larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara zat larut dan zat tak larut. Pembentukan larutan jenuh dapat dipercepat dengan pengadukan yang kuat dari zat terlarut yang berlebih. Banyaknya zat terlarut yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu, untuk menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan zat terlarut. Lazimnya kelarutan dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 cm3 atau 100 gram pelarut pada temperatur yang sudah ditentukan (Keenan, 1991).

b. Panas PelarutanPanas pelarutan adalah panas yang menyertai reaksi kimia pada pelarutan mol

zat solute dalam mol solvent pada tekanan dan temperatur yang sama. Panas pelarutan didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang terjadi bila dua zat atau lebih zat murni dalam keadaan standar dicampur pada tekanan dan temperatur tetap untuk membuat larutan. Hal ini disebabkan adanya ikatan kimia dari atom - atom. Panas pelarutan dibagi menjadi dua yaitu panas pelarutan integral dan panas pelarutan diferensial. Pada tekanan dan temperatur tetap, panas pelarutan disebabkan karena pembentukan ikatan kimia baru dari asam- asam pelarutan, perubahan gaya antara molekul tak sejenis dengan molekul sejenis. 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 (Alberty, 1983).

Pengaruh temperatur tergantung dari panas pelarutan. Bila panas pelarutan (∆H) negatif, daya larut turun dengan naiknya temperatur. Bila panas pelarutan (∆H) positif, daya larut naik dengan naiknya temperatur. Tekanan tidak begitu berpengaruh terhadap daya larut zat padat dan cair, tetapi berpengaruh pada daya larut gas (Sukardjo, 1997).

c. Ketergantungan Kelarutan pada Temperatur.......................................................................................................(Dogra, 1984)

III. Alat dan Bahana. Alat dan skema alat

Pada percobaan ‘Kelarutan Sebagai Fungsi Temperatur’ dibutuhkan beberapa alat seperti seperti labu erlenmeyer 250 mL, gelas beker250 mL, termostat, thermometer -10 – 50 OC, pipet tetes 5 mL dan 10 mL, pump pipet, corong gelas, buret 50 mL dan tabung reaksi.

b. BahanDalam percobaan ini bahan-bahan yang diperlukan meliputi larutan NaOH

0,5 M, asam oksalat jenuh, indikator PP, es batu, akuades dan garam dapur.

IV. Cara kerjaPercobaan ‘Kelarutan Sebagai Fungsi Temperatur’ terbagi menjadi 2

percobaan yaitu penurunan suhu dan kenaikan suhu. Percobaan diawali dengan dimasukkan asam oksalat jenuh ke dalam tabung reaksi hingga hampir penuh. Kemudian tabung reaksi dimasukan ke dalam termostat yang berisi air, es, dan garam sampai semua bagian H2C2O4 tercelup. Larutan diaduk hingga temperaturnya homogen dan suhu yang diinginkan atau suhu kesetimbangan tercapai. Pada percobaan kenaikan suhu, diawali dengan suhu 5, 10, 15, 20, dan 25 oC sedangkan pada percobaan penurunan suhu, diawali dengan suhu 25, 20, 15, 10, dan 5 oC. Selanjutnya larutan H2C2O4 yang berada dalam temperatur setimbang diambil sebanyak 5 mL dan dimasukan ke dalam erlenmeyer. Pengambilan larutan H2C2O4 tanpa disertai kristal/padatan. Lalu Larutan H2C2O4 tersebut ditambah dengan indikator PP dan dititrasi dengan larutan NaOH 0,5 M. Titrasi dilakukan sebanyak 2 kali untuk setiap sampel.

V. Hasil dan Pembahasan

a. Hasil Percobaan Kenaikan Suhu

t (oC) V NaOH (mL) V H2C2O4 (mL) S (mol/1000 g)5 8,2 5 0,8200110 8,65 5 0,8652315 8,7 5 0,8707620 9,45 5 0,9466725 10,15 5 1,01798

∆ H = 7,168 kJ/mol Penurunan Suhu

t (oC) VNaOH (mL) V H2C2O4 (mL) S (mol/1000 g)25 17,55 5 1,7601520 17,00 5 1,7030115 17,00 5 1,7014810 12,45 5 1,245335 8,8 5 0,88001

∆ H = 23,630 kJ/mol

b. Pembahasan Percobaan ‘sintesis dibenzalaseton dilakukan bertujuan untuk memahami pengertian

larutan jenuh, menentukan harga kelarutan dan penentuan pengaruh temperatur terhadap kelarutan suatu zat dan menghitung panas pelarutan suatu zat. Kelarutan merupakan jumlah zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut sampai membentuk larutan jenuh. Larutan jenuh merupakan larutan yang mengandung jumlah maksimum zat terlarut dalam pelarut pada suhu tertentu. Pada larutan jenuh terjadi keseimbangan antara zat terlarut dengan zat yang tidak terlarut. Dalam percobaan ini bahan yang

digunakan / diukur panas pelarutannya yaitu asam oksalat (H2C2O4) pekat. Percobaan dibagi menjadi 2 percobaan yaitu kenaikan suhu dan penurunan suhu.

Percobaan diawali dengan memasukan larutan asam oksalat jenuh ke dalam tabung reaksi. Asam oksalat( H2C2O4) mempunyai kelarutan yang sangat sensitif terhadap temperatur dan kelarutannya kecil bila dilarutkan dalam air. Kemudian tabung reaksi dimasukan ke dalam termostat yang berisi air, es, dan garam sampai semua bagian H2C2O4

tercelup. Air dan es berpenran sebagai media untuk mengatur suhu keseimbangan yang akan dicapai. Garam yang ditambahkan berfungsi sebagai penurun titik beku air, air yang awalnya berupa es akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan titik beku air murni. Fungsi garam bukan agar air tetap menjadi es, tetapi es akan mencair namun suhu yang dimiliki lebih rendah. Selanjutnya larutan dalam termostat diaduk atau dikocok agar temperaturnya menjadi homogen dan suhu yang diinginkan atau suhu kesetimbangan tercapai. Kesetimbangan tercapai jika kecepatan antara melarut sama dengan kecepatan mengendap. Hal ini berarti konsentrasi zat dalam larutan akan selalu tetap.

Pada percobaan kenaikan suhu, variasi suhu dimulai dari suhu 5, 10, 15, 20, dan 25 oC sedangkan pada percobaan penurunan suhu, variasi suhunya diawali dengan suhu 25, 20, 15, 10, dan 5 oC. Saat proses untuk mencapai suhu setimbang, larutan H2C2O4 mengalami pengendapan dengan terbentuknya kristal putih pada dasar tabung reaksi. Semakin rendah temperatur larutan H2C2O4 maka jumlah kristal H2C2O4 yang mengendap semakin banyak. Pada larutan H2C2O4 pada temperatur 25oC hampir tidak ada endapan yang terbentuk. Ketika diturunkan menjadi 20oC maka endapan mulai terbentuk. Seiring dengan penurunan suhu, endapan kristal akan semakin banyak. Pada suhu 5oC dihasilkan paling banyak endapan kristal asam oksalat di bagian dasar tabung reaksi.

Selanjutnya larutan H2C2O4 yang berada dalam temperatur setimbang diambil sebanyak 5 mL dan dimasukan ke dalam erlenmeyer. Pengambilan larutan H2C2O4 tanpa disertai kristal. Apabila kristal atau endapan yang terbentuk ikut terambil maka akan mempengaruhi konsentrasi dari larutan H2C2O4. Kristal tersebut akan merubah konsentrasi larutan H2C2O4 yang telah berada pada keseimbangan. Ketika kesetimbangan tercapai jumlah antara zat terlarut sama dengan zat yang tidak terlarut sehingga apabila kristal ikut terambil akan menyebabkan larutan asam oksalat tidak berada pada keadaan jenuh saat akan ditritrasi karena jumlah antara zat terlarut dan zat yang tidak terlarutnya berbeda. Hal ini akan berpengaruh terhadap volume hasil titrasi.

Lalu Larutan H2C2O4 tersebut ditambah dengan PP dan dititrasi dengan larutan NaOH 0,5 M. Phenolphaelin (PP) berperan sebagai indikator dalam titrasi yang berfungsi berfungsi untuk mengetahui titik akhir titrasi dengan terjadinya perubahan warna. Indikator PP merupakan suatu asam atau basa organik lemah yang dapat berubah warna apabila pH dilingkungannya berubah. Indikator asam dinyatakan dengan rumus HIn dan indicator basa dinyatakan dengan rumus In OH. Indikator memberikan warna tertentu ketika ion H+ dari larutan asam terikat pada molekul HIn dan berbeda warna ketika ion H+ dilepaskan dari molekul HIn menjadi In-.

HIn(aq) ⇄ H+(aq) + In–(aq)InOH ⇄ In+ + OH-

Pada indicator PP tidak berwarna dalam bentuk HIn- (asam) dan berwarna merah jambu dalam bentuk In2– (basa). Asam lemah tidak berwarna dan ion-nya berwarna merah muda terang. Penambahan ion hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri, dan mengubah indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion hidroksida menghilangkan ion hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke kanan untuk menggantikannya – mengubah indikator menjadi merah muda.

Indikator PP memiliki trayek kerja antara pH 8-10. Larutan H2C2O4 termasuk dalam asam kuat sedangkan NaOH termasuk dalam basa kuat sehingga kemungkinan titik ekivalen terjadi pada diatas pH 7. pH pada titik ekivalen ini menentukan indikator yang digunakan. Pemilihan indikator harus sesuai agar titik ekivalennya dapat diketahui atau diamati. Jika indikator yang digunakan tidak sesuai akan berpengaruh terhadap volume titrant.

Titrasi dilakukan untuk mengetahui banyaknya asam oksalat yang dapat larut pada temperatur tertentu. Melalui proses titrasi akan diperoleh volume larutan NaOH yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan asam oksalat. Titrasi dihentikan ketika larutan mengalami perubahan warna dari bening menjadi merah muda. Titrasi dilakukan sebanyak 2 kali untuk setiap sampel. Pengulangan ini berfungsi untuk mendapatkan volume NaOH yang akurat sehingga meminimalkan kesalahan. Berikut reaksi antara asam oksalat dengan NaOH.

H2C2O4 (aq) + 2NaOH (aq) Na2C2O4 (aq) + 2H2O (l)

Pada percobaan kenaikan suhu diperoleh beberapa data sebagai berikut t=5 oC VNaOH = t=10 oC VNaOH = t=15 oC VNaOH = t=20 oC VNaOH = t=25 oC VNaOH =Pada percobaan penurunan suhu diperoleh beberapa data sebagai berikut t=25 oC VNaOH = t=20 oC VNaOH = t=15 oC VNaOH = t=10 oC VNaOH = t= 5 oC VNaOH =

Berdasarkan data yang diperoleh menunjukan bahwa VNaOH bertambah besar seiring dengan meningkatnya temperatur. Volume NaOH yang dibutuhkan sebanding dengan banyaknya asam oksalat yang dapat larut. Banyaknya partikel yang larut akan berpengaruh pada konsentrasi larutan. Oleh sebab itu, ketika konsentrasi larutan tinggi maka volume titran yang dibutuhkan untuk mentitrasi asam oksalat juga semakin banyak. Dari data yang diperoleh maka harga kelarutan (S) larutan H2C2O4 dapat dihitung sehingga pada percobaan kenaikan suhu diperoleh saat t= 5 oC maka S sebesar 0,82001 mol/1000 g, saat t= 10 oC maka S sebesar 0,86523 mol/1000 g, saat t= 15 oC maka S sebesar 0,87076 mol/1000 g, saat t= 20 oC maka S sebesar 0,94667 mol/1000 g, dan saat t= 25 oC maka S sebesar 1,01798 mol/1000 g. Pada percobaan penurunan suhu diperoleh saat t= 5 oC maka S sebesar 0,88001 mol/1000 g, saat t= 10 oC maka S sebesar 1,24533 mol/1000 g, saat t= 15 oC maka S sebesar 1,70148 mol/1000 g, saat t= 20 oC maka S sebesar 1,70301 mol/1000 g, dan saat t= 25 oC maka S sebesar 1,76015 mol/1000 g.

Berdasarkan data tersebut dapat diketahui panas pelarutan dari asam oksalat dengan membuat grafik ln S Vs 1/T dimana T adalah waktu dalam satuan Kelvin. Pada percobaan kenaikan suhu diperoleh persamaan garis y = -862,18x + 2,8918 dengan nilai R² sebesar 0,933. Pada percobaan penurunan suhu diperoleh persamaan garis y = -2842,2x +

10,219 dengan nilai R² sebesar R² = 0,8224. Dari kedua persamaan garis tersebut dapat dihitung panas kelarutannya sehingga diperoleh pada kenaikan suhu ∆ H sebesar 7,168 kJ/mol dan pada penurunan suhu ∆ H sebesar 23,630 kJ/mol. Hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori yang ada dimana nilai ∆ H H2C2O4 pada kenaikan suhu dan penurunan suhu seharusnya menunjukan nilai yang sama yaitu sebesar ........... J/mol.

Perbedaan hasil ini dapat disebabkan karena suhu larutan yang terpengaruh dengan suhu ruangan, sehingga tidak berada tepat pada suhu keseimbangan. Adanya jeda waktu yang cukup lama saat larutan asam oksalat diambil pada suhu suhu setimbang untuk ditambah indikator PP dan menunggu dititrasi memungkinkan suhu larutan oksalat tidak stabil berada dalam suhu keseimbangan. Selain itu dapat disebabkan bercampurnya larutan H2C2O4 dengan kristal endapan sehingga menyebabkan konsentrasi larutannya berubah. Panas pelarutan (∆ H ) asam oksalat bernilai positif sehingga reaksinya termasuk reaksi endotermis. Hal ini ditunjukan dengan meningkatnya temperatur maka akan meningkatkan jumlah zat yang terlarut.

VI. Kesimpulan Larutan jenuh merupakan larutan yang mengandung jumlah maksimum zat terlarut

dalam pelarut pada suhu tertentu. Pada larutan jenuh terjadi keseimbangan antara zat terlarut dengan zat yang tidak terlarut.

Panas kelarutan asam oksalat bernilai positif (reaksi endotermis) sehingga kenaikan temperatur akan meningkatkan jumlah zat yang terlarut.

Pada kenaikan suhu ∆ H sebesar 7,168 kJ/mol dan pada penurunan suhu ∆ H sebesar 23,630 kJ/mol.

VII. Daftar PustakaAlberty, Robert A and Robert J.Silbey, 1996, Physical Chemistry 2nd edition, John Wiley and

sons inc., USA.Atkins, P.W., 1999, Kimia Fsika Jilid II , Elangga, Jakarta.Dogra, S.K., 1984, Kimia Fisika dan Soal – Soal, UI Press, Jakarta.Keenan, C.W., 1991, Ilmu Kimia Untuk Universitas , Elangga, Jakarta.Sukardjo, Pr., 1997, Kimia Fisika, Rineka Cipta, Yogyakarta.