KELARUTAN
TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL AIR
Lab.Kimia
Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang
Gedung
D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia
gupitachemist@gmail.com,
085640634695
50225
Abstrak
Percobaan kelarutan timbal balik
sistem biner fenol air bertujuan untuk menentukan temperatur kritis fenol air
melalui kurva parabola yang menyatakan hubungan antara temperatur dengan
komposisi fenol dalam air. Metode yang digunakan melalui metode titrasi.
Langkah-langkah dalam percobaan ini ada yaitu: 1) fenol disiapkan dengan
menimbang fenol sejumlah yang akan digunakan lalu dimasukkan dalam tabung
reaksi yang telah disusun dengan pengaduk dan termometer, 2) air ditambahkan
melalui buret ke dalam tabung yang berisi fenol sampai keruh, 3) campuran fenol
air dipanaskan dalam penangas bersuhu kurang lebih 90oC sampai
jernih, ketika diperoleh campuran yang jernih maka disebut sebagai temperatur
awal (T1), 4) campuran dipanaskan terus sampai (T1+4) ºC
kemudian dikeluarkan dari penangas dan didinginkan, pada saat terjadi kekeruhan
kembali maka temperatur yang dihitung adalah temperatur akhir (T2).
Hasil percobaan menunjukkan data pengamatan yang dihitung menunjukkan komposisi
fenol dalam air dapat membentuk kurva parabola pada temperatur kritis 77oC.
Sehingga pada percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa sebelum dan sesudah
temperatur kritis terbentuk dua fasa antara fasa padat fenol dan fasa cair air.
Sebagian fenol larut dalam air. Sementara pada temperatur kritis terbentuk satu
fasa yang merupakan fasa homogen dimana
fenol dapat bercampur dengan air.
Kata kunci: Kelarutan fenol air;
Kurva parabola; Temperatur kritis.
Abstract
Mutual solubility experiments
phenol water binary system aims to determine the critical temperature of water
by phenol parabolic curve expressing the relation between the temperature of
the composition of phenol in water . The method used by titration methods . The
steps in this experiment there are: 1 ) phenol phenol was prepared by weighing
the amount that will be used and then put in a test tube that has been prepared
with a stirrer and a thermometer , 2 ) water is added through a burette into a
tube containing phenol until turbid , 3 ) phenol mixture was heated in a water
bath temperature of approximately 90oC until crisp , clear mixture is obtained
when it is called as the initial temperature ( T1 ) , 4 ) continued until the
mixture is heated ( T1 +4 ) º C and then removed from the bath and cooled , in
the event of turbidity back then the calculated temperature is the final
temperature ( T2 ) . The experimental results show that observational data
calculated the composition of phenol in water to form a parabolic curve at the
critical temperature of 77oC . So that the experiment can be concluded that the
critical temperature before and after the two- phase formed between solid phase
and liquid phase phenol water . Most phenol soluble in water . While the critical
temperature formed a homogeneous phase is the phase in which phenol can be
mixed with water .
Keywords : critical temperature ; parabolic
curve ; water solubility of phenol.
Pendahuluan
Latar belakang percobaan kelarutan
timbal balik sistem biner fenol air untuk membuktikan bahwa kelarutan suatu zat
kimia di dalam air berbeda-beda, termasuk kelarutan fenol dalam air. Campuran
antara fenol dan air membentuk dua fasa yang dapat berubah pada kondisi
tertentu. Fase pertama merupakan fase homogennya yang disebut sebagai
submakroskopik dimana suatu zat benar-benar terpisah dari zat lain dengan batas
yang jelas. Hal ini dijelaskan oleh Dogra dalam buku kimia fisiknya.
Pada sistem biner fenol air akan
membentuk 2 fasa. Suatu fase merupakan fasa seragam atau homogeny yang
menjelaskan tentang submakroskopiknya yakni suatu sistem zat terpisah dari
system lainnya. Sedangkan campuran yang satunya berupa campuran padatan atau
cairan yang tidak akan saling bercampur sehingga dapat membentuk fasa terpisah.
Sedangkan jika campurannya gas maka akan membentuk satu fasa pada sistemnya
karena membentuk homogen (Dogra SK dan Dogra S, 2008)
Kelarutan timbal balik sistem biner
fenol air menjelaskan sifat kelarutan fenol di dalam air pada suhu tertentu.
Kelarutan yang dimaksutkan diartikan sejumlah zat terlarut yang dapat larut
dalam sejumlah pelarut. Kelarutan fenol di dalam air semakin bertambah dengan
penambahan air sampai mencapai temperatur kritis. Pada temperatur kritis akan
terjadi pencampuran secara homogeny antara fenol dengan air membentuk satu
fasa. Namun fasa ini hanya berlangsung pada suhu tertentu saja. Setelah fasa
pada temperatur kritis (Tc) berakhir maka akan terbentuk dua fasa lagi dimana
hanya sebagian dari fenol yang larut dalam air.
Temperatur kritis pada kelarutan timbal
balik fenol air membentuk campuran yang homogen. Suatu campuran hanya akan
bercampur sebagian apabila terdapat dibawah temperatur kritis dan melebihi
temperatur kritis. System biner timbale balik fenol air membentuk kurva
parabola berdasarkan bertambahnya % fenol dalam setiap perubahan temperatur
dibawah temperatur kritis. Komposisi fenol dalam air akan berubah apabila suhu
naik diatas 50oC. Campuran akan homogen pada temperatur diatas 76oC.
pada temperatur tersebut disebut sebagai temperatur kritis pada kelarutan fenol
dalam air. Kurva parabola yang terbentuk pada sistem biner fenol air akan
terlihat daerah dengan satu fasa dan daerah dengan mempunyai dua fasa yaitu
padat dan cair. Sehingga membentuk kurva hubungan antara temperatur dengan
komposisi penyusunnya yaitu fenol dalam air dapat dilihat pada Gambar 1 (BS,
2006)
Pada kelarutan timbale balik fenol air
disebut sebagai system biner karena dapat memperlihatkan jumlah komponen
terdiri dari dua zat yaitu fenol dan air. Kelarutan salah satu zat tersebut
akan berubah apabila ditambahkan dengan salah satu zat penyusunnya. Baik
ditambahkan fenol ataupun air pada temperatur tertentu sampai pada temperatur
kritis.
Temperatur kritis dijadikan sebagai
batas kelarutan suatu zat di dalam zat lain. Pada temperatur kritis (Tc)
terjadi homogenitas suatu campuran zat kimia dimana kedua komponen benar-benar
tercampur. Apabila gerakan termal pada campuran ini lebih besar maka akan
menghasilkan kemampuan campuran yang lebih besar pula pada kedua zat tersebut (
Rohman, 2004)
Permasalah dalam percobaan kelarutan
timbal balik sistem biner fenol air adalah bagaimana menentukan komposisi fenol
dalam air untuk membuat kurva parabola hubungan antara temperatur dengan fraksi
mol fenol dalam air. Permasalahan yang kedua penentuan temperatur kritis (Tc)
pada percobaan tersebut. berdasarkan permasalahan tersebut tujuan dari percobaan
kelarutan timbal balik sistem biner fenol air adalah untuk menentukan
temperatur kritis fenol air melalui kurva parabola.
Metode
Metode yang digunakan pada percobaan
kelarutan timbal balik sistem biner fenol air dengan pengukuran temperatur
untuk menentukan temperatur kritis
setelah penambahan air melalui metode titrasi. Langkah-langkah dalam
percobaan ini ada yaitu: 1) fenol disiapkan dengan menimbang fenol sejumlah
yang akan digunakan lalu dimasukkan dalam tabung reaksi yang telah disusun
dengan pengaduk dan termometer, 2) air ditambahkan melalui buret ke dalam
tabung yang berisi fenol sampai keruh, 3) campuran fenol air dipanaskan dalam
penangas bersuhu kurang lebih 90oC sampai jernih, ketika diperoleh
campuran yang jernih maka disebut sebagai temperatur awal (T1), 4)
campuran dipanaskan terus sampai (T1+4) ºC kemudian dikeluarkan dari
penangas dan didinginkan, pada saat terjadi kekeruhan kembali maka temperatur
yang dihitung adalah temperatur akhir (T2). Temperatur rata-rata
diperoleh dari setengah penjumlahkan T1 dan T2.
Bahan yang digunakan adalah sebagai
berikut. C6H5OH for
syn dari Merck dan aquades. Demikian juga alat yang digunakan sebagai
berikut. Beaker gelas pyrex 100 dan 250 ml, tabung reaksi pyrex diameter 4 cm,
corong pyrex 60oC, termometer skala 100oC, buret AS 25
ml, spatula, pengaduk, penjepit tabung, statif, dan penangas air.
Untuk mendapatkan kelarutan timbal
balik sistem biner fenol air, data yang diperoleh dikelola dengan menggunakan
metode kuantitatif untuk menentukan fraksi mol fenol dalam air dan metode kualitatif
pada pembuatan grafik polynomial untuk mendapatkan hubungan temperatur dan
fraksi mol fenol dalam air. Berdasarkan grafik tersebut dapat diketahui
temperatur kritis (Tc) dimana terbentuknya satu fasa homogenitas campuran fenol
dengan air. Selain grafik polynomial, data yang diperoleh juga dianalisis
dengan menggunakan grafik regresi linier untuk melihat hubungan massa air
dengan kadar fenol dalam air.
Hasil
dan Pembahasan
Hasil perhitungan massa air yang
ditambahkan dengan temperatur rata-rata setiap penambahan air dapat dilihat
pada tabel 1. Hal ini dilakukan pada suhu kamar 26oC.
Tabel 1. Data pengamatan perhitungan
massa air dan temperatur rata-rata setiap penambahan air
|
Aquades (ml)
|
Massa (gram)
|
Temperatur
 (oC) |
|||
|
C6H5OH
|
Air
|
T1
|
T2
|
 |
|
|
3.5
|
5.0019
|
7.0000
|
61
|
63
|
62
|
|
3.5
|
5.0019
|
10.5000
|
74
|
76
|
75
|
|
3.5
|
5.0019
|
14.0000
|
76
|
78
|
77
|
|
3.5
|
5.0019
|
17.5000
|
73
|
75
|
74
|
|
3.5
|
5.0019
|
21.0000
|
69
|
71
|
70
|
|
3.5
|
5.0019
|
24.5000
|
64
|
70
|
67
|
|
3.5
|
5.0019
|
27.0000
|
63
|
67
|
65
|
|
3.5
|
5.0019
|
30.5000
|
62
|
64
|
63
|
|
3.5
|
5.0019
|
34.0000
|
60
|
62
|
60
|
|
3.5
|
5.0019
|
37.5000
|
56
|
60
|
58
|
|
3.5
|
5.0019
|
40.5000
|
54
|
58
|
56
|
|
3.5
|
5.0019
|
43.5000
|
50
|
56
|
53
|
|
3.5
|
5.0019
|
47.0000
|
48
|
50
|
49
|
|
3.5
|
5.0019
|
50.5000
|
47
|
49
|
48
|
Tabel diatas meperlihatkan bahwa
temperatur perlahan-lahan naik sampai temperatur paling tinggi yaitu 77oC
pada penambahan air sebesar 14.0000 gram. Setelah itu temperatur menjadi
berkurang. Hal tersebut menyatakan komposisi fenol dalam air. Di bawah
temperatur kritis masih terbentuk dua fasa yaitu fasa padat fenol dan fasa cair
air. Setelah fasa itu kembali membentuk dua fasa kembali yang sama (Wahyuni, 2003)
Berdasarkan data pada tabel 1. Dapat
digunakan untuk menghitung kadar fenol dalam air dan kadar air dalam fenol.
Pada perhitungan kadar massa fenol diperoleh melalui massa fenol dan massa air
dengan persamaan
,
sementara kadar air
dapat diperoleh dengan persamaan
Hasil perhitungan yang diperoleh dapat dilihat
pada tabel 2.
Tabel
2. Massa air dan % massa C6H5OH
|
Massa (gram)
|
% massa
|
||
 |
air
|
|
air
|
|
5.0019
|
7.0000
|
41.67
|
58.33
|
|
5.0019
|
10.5000
|
32.27
|
67.73
|
|
5.0019
|
14.0000
|
26.32
|
73.68
|
|
5.0019
|
17.5000
|
22.32
|
77.77
|
|
5.0019
|
21.0000
|
19.24
|
80.76
|
|
5.0019
|
24.5000
|
16.95
|
83.05
|
|
5.0019
|
27.0000
|
15.63
|
84.37
|
|
5.0019
|
30.5000
|
14.09
|
85.91
|
|
5.0019
|
34.0000
|
12.82
|
87.18
|
|
5.0019
|
37.5000
|
11.77
|
88.23
|
|
5.0019
|
40.5000
|
10.99
|
89.01
|
|
5.0019
|
43.5000
|
10.37
|
89.69
|
|
5.0019
|
47.0000
|
9.62
|
90.38
|
|
5.0019
|
50.5000
|
9.01
|
90.99
|
Pada tabel 2 dapat dilihat %fenol
berkurang pada setiap penambahan air. Dari hasil perhitungan dapat diamati
bahwa semakin besar volume air yang
ditambahkan, maka semakin kecil kadar massa fenol di dalam air. Hal tersebut
dikarenakan bertambahnya volume air akan menaikkan massa air yang menyebabkan
fenol larut dalam air bertambah besar sehingga kadar massa fenol dalam air
berkurang. Ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa kelarutan fenol dalam
air akan ada sebagian fenol yang dapat larut dalam air.
Dari tabel 2. Dapat diketahui
grafik hubungan antara massa air dengan kadar fenol dalam air yang dapat
dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Grafik
hubungan massa air vs % C6H5OH
Berdasarkan kadar fenol yang telah
dihitung pada tabel 2. Dapat digunakan untuk menentukan fraksi mol fenol di
dalam air. Fraksi mol fenol diperoleh dengan menggunakan persamaan matematis
Penentuan fraksi mol fenol ini
untuk mengetahui hubungan antara perubahan temperatur dengan fraksi mol fenol
dalam air. Temperatur akan menunjukkan temperatur kritis (Tc) yaitu temperatur
yang menunjukkan terjadinya satu fasa. Fasa ini merupakan fasa dimana fenol
homogen dengan air.
Hasil perhitungan fraksi mol fenol
dalam air dapat dilihat pada tabel 3.
|
Mol
|
X C6H5OH
|
T (oC)
|
|
|
C6H5OH
|
Air
|
||
|
0.527
|
0.389
|
0.575
|
62
|
|
0.527
|
0.583
|
0.475
|
75
|
|
0.527
|
0.778
|
0.404
|
77
|
|
0.527
|
0.972
|
0.352
|
74
|
|
0.527
|
1.167
|
0.311
|
70
|
|
0.527
|
1.361
|
0.279
|
67
|
|
0.527
|
1.500
|
0.259
|
65
|
|
0.527
|
1.694
|
0.237
|
63
|
|
0.527
|
1.889
|
0.218
|
60
|
|
0.527
|
2.083
|
0.202
|
58
|
|
0.527
|
2.250
|
0.189
|
56
|
|
0.527
|
2.417
|
0.179
|
53
|
|
0.527
|
2.611
|
0.168
|
49
|
|
0.527
|
2.806
|
0.158
|
48
|
Pada tabel 3. Dapat dilihat
hubungan antara fraksi mol fenol dengan temperatur. Berdasarkan data tersebut
dapat dinyatakan bahwa temperatur pada awal penambahan air terus meningkat
sampai pada temperatur kritis 77oC. Kemudian temperatur kembali
turun. Naik turunnya temperatur diikuti dengan menurunnya komposisi fenol dalam
air. Komposisi sempurna bercampurnya fenol dengan air pada 0.527 mol dengan
komposisi 0.404. Hubungan tersebut dapat diperjelas dengan grafik yang
menyatakan hubungan antara fraksi mol fenol dengan perubahan temperatur yang
dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Temperatur vs
X fenol
Pada Gambar 3. Dapat dilihat bahwa
sebelum temperatur kritis campuran terdiri dari dua fasa yaitu fasa fenol dan
air. Namun pada temperatur kritis (Tc) terjadi campuran yang homogen antara
keduanya. Campuran ini membentuk kembali dua fasa setelah melalui temperatur
kritis.
Beberapa sistem kelarutan suatu zat
akan memperlihatkan temperatur kritisnya (Tc). Dibawah Tc kedua komponen
bercampur sebagian dengan membentuk dua fasa. Salah satunya fenol-air dan
air-trietilamina. Pada temperatur rendah kedua komponen membentuk kompleks yang
kuat sehingga kompleks terurai membentuk dua komponen sehingga sulit bercampur.
Sementara pada temperatur tinggi kompleks yang terbentuk sangat lemah sehingga
mudah bercampur membentuk satu fasa. Temperatur tinggi ini yang disebut sebagai
temperatur kritis (Tc) ( Atkins, 1999)
Kesimpulan
Kurva
yang menyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi fenol dalam air dapat
diperoleh dengan menghitung fraksi mol fenol dalam air. Persamaan yang
digunakan yaitu sehingga diperoleh grafik T vs fraksi mol fenol. T ditempatkan pada
ordinat dan fraksi mol C6H5OH ditempatkan pada absis.
Sedangkan temperatur kritis pada percobaan ini pada temperatur 77oC.
Temperatur ini sesuai dengan teori bahwa pada temperatur diatas 76oC
campuran fenol air akan membentuk satu fasa (fasa homogen). Pada campuran fenol
air bercampur pada suhu tinggi karena kompleksnya sangat lemah sehingga fenol
dapat bercampur sempurna dengan air pada 0.527 mol pada komposisi fenol 0.404.
sehingga diperoleh grafik T vs fraksi mol fenol. T ditempatkan pada
ordinat dan fraksi mol C6H5OH ditempatkan pada absis.
Sedangkan temperatur kritis pada percobaan ini pada temperatur 77oC.
Temperatur ini sesuai dengan teori bahwa pada temperatur diatas 76oC
campuran fenol air akan membentuk satu fasa (fasa homogen). Pada campuran fenol
air bercampur pada suhu tinggi karena kompleksnya sangat lemah sehingga fenol
dapat bercampur sempurna dengan air pada 0.527 mol pada komposisi fenol 0.404.
Daftar Pustaka
Atkins,
PW. , 1999, Kimia Fisika, Jakarta:
Erlangga.
BS,
Nurwachid., 2006, Kimia Fisika II,
Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES.
Dogran
S dan Dogra SK., 2008, Kimia Fisik dan
Soal-soal, Jakarta: UI Press.
Rohman,
Ijang., 2004, Kimia Fisika I,
Bandung: UPI.
Wahyuni,
Sri., 2003, Buku Ajar Kimia Fisika 2,
Semarang: UNNES.
KELARUTAN
TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL AIR
Lab.Kimia
Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang
Gedung
D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia
gupitachemist@gmail.com,
085640634695
50225
Abstrak
Percobaan kelarutan timbal balik
sistem biner fenol air bertujuan untuk menentukan temperatur kritis fenol air
melalui kurva parabola yang menyatakan hubungan antara temperatur dengan
komposisi fenol dalam air. Metode yang digunakan melalui metode titrasi.
Langkah-langkah dalam percobaan ini ada yaitu: 1) fenol disiapkan dengan
menimbang fenol sejumlah yang akan digunakan lalu dimasukkan dalam tabung
reaksi yang telah disusun dengan pengaduk dan termometer, 2) air ditambahkan
melalui buret ke dalam tabung yang berisi fenol sampai keruh, 3) campuran fenol
air dipanaskan dalam penangas bersuhu kurang lebih 90oC sampai
jernih, ketika diperoleh campuran yang jernih maka disebut sebagai temperatur
awal (T1), 4) campuran dipanaskan terus sampai (T1+4) ºC
kemudian dikeluarkan dari penangas dan didinginkan, pada saat terjadi kekeruhan
kembali maka temperatur yang dihitung adalah temperatur akhir (T2).
Hasil percobaan menunjukkan data pengamatan yang dihitung menunjukkan komposisi
fenol dalam air dapat membentuk kurva parabola pada temperatur kritis 77oC.
Sehingga pada percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa sebelum dan sesudah
temperatur kritis terbentuk dua fasa antara fasa padat fenol dan fasa cair air.
Sebagian fenol larut dalam air. Sementara pada temperatur kritis terbentuk satu
fasa yang merupakan fasa homogen dimana
fenol dapat bercampur dengan air.
Kata kunci: Kelarutan fenol air;
Kurva parabola; Temperatur kritis.
Abstract
Mutual solubility experiments
phenol water binary system aims to determine the critical temperature of water
by phenol parabolic curve expressing the relation between the temperature of
the composition of phenol in water . The method used by titration methods . The
steps in this experiment there are: 1 ) phenol phenol was prepared by weighing
the amount that will be used and then put in a test tube that has been prepared
with a stirrer and a thermometer , 2 ) water is added through a burette into a
tube containing phenol until turbid , 3 ) phenol mixture was heated in a water
bath temperature of approximately 90oC until crisp , clear mixture is obtained
when it is called as the initial temperature ( T1 ) , 4 ) continued until the
mixture is heated ( T1 +4 ) º C and then removed from the bath and cooled , in
the event of turbidity back then the calculated temperature is the final
temperature ( T2 ) . The experimental results show that observational data
calculated the composition of phenol in water to form a parabolic curve at the
critical temperature of 77oC . So that the experiment can be concluded that the
critical temperature before and after the two- phase formed between solid phase
and liquid phase phenol water . Most phenol soluble in water . While the critical
temperature formed a homogeneous phase is the phase in which phenol can be
mixed with water .
Keywords : critical temperature ; parabolic
curve ; water solubility of phenol.
Pendahuluan
Latar belakang percobaan kelarutan
timbal balik sistem biner fenol air untuk membuktikan bahwa kelarutan suatu zat
kimia di dalam air berbeda-beda, termasuk kelarutan fenol dalam air. Campuran
antara fenol dan air membentuk dua fasa yang dapat berubah pada kondisi
tertentu. Fase pertama merupakan fase homogennya yang disebut sebagai
submakroskopik dimana suatu zat benar-benar terpisah dari zat lain dengan batas
yang jelas. Hal ini dijelaskan oleh Dogra dalam buku kimia fisiknya.
Pada sistem biner fenol air akan
membentuk 2 fasa. Suatu fase merupakan fasa seragam atau homogeny yang
menjelaskan tentang submakroskopiknya yakni suatu sistem zat terpisah dari
system lainnya. Sedangkan campuran yang satunya berupa campuran padatan atau
cairan yang tidak akan saling bercampur sehingga dapat membentuk fasa terpisah.
Sedangkan jika campurannya gas maka akan membentuk satu fasa pada sistemnya
karena membentuk homogen (Dogra SK dan Dogra S, 2008)
Kelarutan timbal balik sistem biner
fenol air menjelaskan sifat kelarutan fenol di dalam air pada suhu tertentu.
Kelarutan yang dimaksutkan diartikan sejumlah zat terlarut yang dapat larut
dalam sejumlah pelarut. Kelarutan fenol di dalam air semakin bertambah dengan
penambahan air sampai mencapai temperatur kritis. Pada temperatur kritis akan
terjadi pencampuran secara homogeny antara fenol dengan air membentuk satu
fasa. Namun fasa ini hanya berlangsung pada suhu tertentu saja. Setelah fasa
pada temperatur kritis (Tc) berakhir maka akan terbentuk dua fasa lagi dimana
hanya sebagian dari fenol yang larut dalam air.
Temperatur kritis pada kelarutan timbal
balik fenol air membentuk campuran yang homogen. Suatu campuran hanya akan
bercampur sebagian apabila terdapat dibawah temperatur kritis dan melebihi
temperatur kritis. System biner timbale balik fenol air membentuk kurva
parabola berdasarkan bertambahnya % fenol dalam setiap perubahan temperatur
dibawah temperatur kritis. Komposisi fenol dalam air akan berubah apabila suhu
naik diatas 50oC. Campuran akan homogen pada temperatur diatas 76oC.
pada temperatur tersebut disebut sebagai temperatur kritis pada kelarutan fenol
dalam air. Kurva parabola yang terbentuk pada sistem biner fenol air akan
terlihat daerah dengan satu fasa dan daerah dengan mempunyai dua fasa yaitu
padat dan cair. Sehingga membentuk kurva hubungan antara temperatur dengan
komposisi penyusunnya yaitu fenol dalam air dapat dilihat pada Gambar 1 (BS,
2006)
Pada kelarutan timbale balik fenol air
disebut sebagai system biner karena dapat memperlihatkan jumlah komponen
terdiri dari dua zat yaitu fenol dan air. Kelarutan salah satu zat tersebut
akan berubah apabila ditambahkan dengan salah satu zat penyusunnya. Baik
ditambahkan fenol ataupun air pada temperatur tertentu sampai pada temperatur
kritis.
Temperatur kritis dijadikan sebagai
batas kelarutan suatu zat di dalam zat lain. Pada temperatur kritis (Tc)
terjadi homogenitas suatu campuran zat kimia dimana kedua komponen benar-benar
tercampur. Apabila gerakan termal pada campuran ini lebih besar maka akan
menghasilkan kemampuan campuran yang lebih besar pula pada kedua zat tersebut (
Rohman, 2004)
Permasalah dalam percobaan kelarutan
timbal balik sistem biner fenol air adalah bagaimana menentukan komposisi fenol
dalam air untuk membuat kurva parabola hubungan antara temperatur dengan fraksi
mol fenol dalam air. Permasalahan yang kedua penentuan temperatur kritis (Tc)
pada percobaan tersebut. berdasarkan permasalahan tersebut tujuan dari percobaan
kelarutan timbal balik sistem biner fenol air adalah untuk menentukan
temperatur kritis fenol air melalui kurva parabola.
Metode
Metode yang digunakan pada percobaan
kelarutan timbal balik sistem biner fenol air dengan pengukuran temperatur
untuk menentukan temperatur kritis
setelah penambahan air melalui metode titrasi. Langkah-langkah dalam
percobaan ini ada yaitu: 1) fenol disiapkan dengan menimbang fenol sejumlah
yang akan digunakan lalu dimasukkan dalam tabung reaksi yang telah disusun
dengan pengaduk dan termometer, 2) air ditambahkan melalui buret ke dalam
tabung yang berisi fenol sampai keruh, 3) campuran fenol air dipanaskan dalam
penangas bersuhu kurang lebih 90oC sampai jernih, ketika diperoleh
campuran yang jernih maka disebut sebagai temperatur awal (T1), 4)
campuran dipanaskan terus sampai (T1+4) ºC kemudian dikeluarkan dari
penangas dan didinginkan, pada saat terjadi kekeruhan kembali maka temperatur
yang dihitung adalah temperatur akhir (T2). Temperatur rata-rata
diperoleh dari setengah penjumlahkan T1 dan T2.
Bahan yang digunakan adalah sebagai
berikut. C6H5OH for
syn dari Merck dan aquades. Demikian juga alat yang digunakan sebagai
berikut. Beaker gelas pyrex 100 dan 250 ml, tabung reaksi pyrex diameter 4 cm,
corong pyrex 60oC, termometer skala 100oC, buret AS 25
ml, spatula, pengaduk, penjepit tabung, statif, dan penangas air.
Untuk mendapatkan kelarutan timbal
balik sistem biner fenol air, data yang diperoleh dikelola dengan menggunakan
metode kuantitatif untuk menentukan fraksi mol fenol dalam air dan metode kualitatif
pada pembuatan grafik polynomial untuk mendapatkan hubungan temperatur dan
fraksi mol fenol dalam air. Berdasarkan grafik tersebut dapat diketahui
temperatur kritis (Tc) dimana terbentuknya satu fasa homogenitas campuran fenol
dengan air. Selain grafik polynomial, data yang diperoleh juga dianalisis
dengan menggunakan grafik regresi linier untuk melihat hubungan massa air
dengan kadar fenol dalam air.
Hasil
dan Pembahasan
Hasil perhitungan massa air yang
ditambahkan dengan temperatur rata-rata setiap penambahan air dapat dilihat
pada tabel 1. Hal ini dilakukan pada suhu kamar 26oC.
Tabel 1. Data pengamatan perhitungan
massa air dan temperatur rata-rata setiap penambahan air
|
Aquades (ml)
|
Massa (gram)
|
Temperatur
(oC) |
|||
|
C6H5OH
|
Air
|
T1
|
T2
|
|
|
|
3.5
|
5.0019
|
7.0000
|
61
|
63
|
62
|
|
3.5
|
5.0019
|
10.5000
|
74
|
76
|
75
|
|
3.5
|
5.0019
|
14.0000
|
76
|
78
|
77
|
|
3.5
|
5.0019
|
17.5000
|
73
|
75
|
74
|
|
3.5
|
5.0019
|
21.0000
|
69
|
71
|
70
|
|
3.5
|
5.0019
|
24.5000
|
64
|
70
|
67
|
|
3.5
|
5.0019
|
27.0000
|
63
|
67
|
65
|
|
3.5
|
5.0019
|
30.5000
|
62
|
64
|
63
|
|
3.5
|
5.0019
|
34.0000
|
60
|
62
|
60
|
|
3.5
|
5.0019
|
37.5000
|
56
|
60
|
58
|
|
3.5
|
5.0019
|
40.5000
|
54
|
58
|
56
|
|
3.5
|
5.0019
|
43.5000
|
50
|
56
|
53
|
|
3.5
|
5.0019
|
47.0000
|
48
|
50
|
49
|
|
3.5
|
5.0019
|
50.5000
|
47
|
49
|
48
|
Tabel diatas meperlihatkan bahwa
temperatur perlahan-lahan naik sampai temperatur paling tinggi yaitu 77oC
pada penambahan air sebesar 14.0000 gram. Setelah itu temperatur menjadi
berkurang. Hal tersebut menyatakan komposisi fenol dalam air. Di bawah
temperatur kritis masih terbentuk dua fasa yaitu fasa padat fenol dan fasa cair
air. Setelah fasa itu kembali membentuk dua fasa kembali yang sama (Wahyuni, 2003)
Berdasarkan data pada tabel 1. Dapat
digunakan untuk menghitung kadar fenol dalam air dan kadar air dalam fenol.
Pada perhitungan kadar massa fenol diperoleh melalui massa fenol dan massa air
dengan persamaan
,
sementara kadar air
dapat diperoleh dengan persamaan
Hasil perhitungan yang diperoleh dapat dilihat
pada tabel 2.
Tabel
2. Massa air dan % massa C6H5OH
|
Massa (gram)
|
% massa
|
||
|
|
air
|
|
air
|
|
5.0019
|
7.0000
|
41.67
|
58.33
|
|
5.0019
|
10.5000
|
32.27
|
67.73
|
|
5.0019
|
14.0000
|
26.32
|
73.68
|
|
5.0019
|
17.5000
|
22.32
|
77.77
|
|
5.0019
|
21.0000
|
19.24
|
80.76
|
|
5.0019
|
24.5000
|
16.95
|
83.05
|
|
5.0019
|
27.0000
|
15.63
|
84.37
|
|
5.0019
|
30.5000
|
14.09
|
85.91
|
|
5.0019
|
34.0000
|
12.82
|
87.18
|
|
5.0019
|
37.5000
|
11.77
|
88.23
|
|
5.0019
|
40.5000
|
10.99
|
89.01
|
|
5.0019
|
43.5000
|
10.37
|
89.69
|
|
5.0019
|
47.0000
|
9.62
|
90.38
|
|
5.0019
|
50.5000
|
9.01
|
90.99
|
Pada tabel 2 dapat dilihat %fenol
berkurang pada setiap penambahan air. Dari hasil perhitungan dapat diamati
bahwa semakin besar volume air yang
ditambahkan, maka semakin kecil kadar massa fenol di dalam air. Hal tersebut
dikarenakan bertambahnya volume air akan menaikkan massa air yang menyebabkan
fenol larut dalam air bertambah besar sehingga kadar massa fenol dalam air
berkurang. Ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa kelarutan fenol dalam
air akan ada sebagian fenol yang dapat larut dalam air.
Dari tabel 2. Dapat diketahui
grafik hubungan antara massa air dengan kadar fenol dalam air yang dapat
dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Grafik
hubungan massa air vs % C6H5OH
Berdasarkan kadar fenol yang telah
dihitung pada tabel 2. Dapat digunakan untuk menentukan fraksi mol fenol di
dalam air. Fraksi mol fenol diperoleh dengan menggunakan persamaan matematis
Penentuan fraksi mol fenol ini
untuk mengetahui hubungan antara perubahan temperatur dengan fraksi mol fenol
dalam air. Temperatur akan menunjukkan temperatur kritis (Tc) yaitu temperatur
yang menunjukkan terjadinya satu fasa. Fasa ini merupakan fasa dimana fenol
homogen dengan air.
Hasil perhitungan fraksi mol fenol
dalam air dapat dilihat pada tabel 3.
|
Mol
|
X C6H5OH
|
T (oC)
|
|
|
C6H5OH
|
Air
|
||
|
0.527
|
0.389
|
0.575
|
62
|
|
0.527
|
0.583
|
0.475
|
75
|
|
0.527
|
0.778
|
0.404
|
77
|
|
0.527
|
0.972
|
0.352
|
74
|
|
0.527
|
1.167
|
0.311
|
70
|
|
0.527
|
1.361
|
0.279
|
67
|
|
0.527
|
1.500
|
0.259
|
65
|
|
0.527
|
1.694
|
0.237
|
63
|
|
0.527
|
1.889
|
0.218
|
60
|
|
0.527
|
2.083
|
0.202
|
58
|
|
0.527
|
2.250
|
0.189
|
56
|
|
0.527
|
2.417
|
0.179
|
53
|
|
0.527
|
2.611
|
0.168
|
49
|
|
0.527
|
2.806
|
0.158
|
48
|
Pada tabel 3. Dapat dilihat
hubungan antara fraksi mol fenol dengan temperatur. Berdasarkan data tersebut
dapat dinyatakan bahwa temperatur pada awal penambahan air terus meningkat
sampai pada temperatur kritis 77oC. Kemudian temperatur kembali
turun. Naik turunnya temperatur diikuti dengan menurunnya komposisi fenol dalam
air. Komposisi sempurna bercampurnya fenol dengan air pada 0.527 mol dengan
komposisi 0.404. Hubungan tersebut dapat diperjelas dengan grafik yang
menyatakan hubungan antara fraksi mol fenol dengan perubahan temperatur yang
dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Temperatur vs
X fenol
Pada Gambar 3. Dapat dilihat bahwa
sebelum temperatur kritis campuran terdiri dari dua fasa yaitu fasa fenol dan
air. Namun pada temperatur kritis (Tc) terjadi campuran yang homogen antara
keduanya. Campuran ini membentuk kembali dua fasa setelah melalui temperatur
kritis.
Beberapa sistem kelarutan suatu zat
akan memperlihatkan temperatur kritisnya (Tc). Dibawah Tc kedua komponen
bercampur sebagian dengan membentuk dua fasa. Salah satunya fenol-air dan
air-trietilamina. Pada temperatur rendah kedua komponen membentuk kompleks yang
kuat sehingga kompleks terurai membentuk dua komponen sehingga sulit bercampur.
Sementara pada temperatur tinggi kompleks yang terbentuk sangat lemah sehingga
mudah bercampur membentuk satu fasa. Temperatur tinggi ini yang disebut sebagai
temperatur kritis (Tc) ( Atkins, 1999)
Kesimpulan
Kurva
yang menyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi fenol dalam air dapat
diperoleh dengan menghitung fraksi mol fenol dalam air. Persamaan yang
digunakan yaitu sehingga diperoleh grafik T vs fraksi mol fenol. T ditempatkan pada
ordinat dan fraksi mol C6H5OH ditempatkan pada absis.
Sedangkan temperatur kritis pada percobaan ini pada temperatur 77oC.
Temperatur ini sesuai dengan teori bahwa pada temperatur diatas 76oC
campuran fenol air akan membentuk satu fasa (fasa homogen). Pada campuran fenol
air bercampur pada suhu tinggi karena kompleksnya sangat lemah sehingga fenol
dapat bercampur sempurna dengan air pada 0.527 mol pada komposisi fenol 0.404.
sehingga diperoleh grafik T vs fraksi mol fenol. T ditempatkan pada
ordinat dan fraksi mol C6H5OH ditempatkan pada absis.
Sedangkan temperatur kritis pada percobaan ini pada temperatur 77oC.
Temperatur ini sesuai dengan teori bahwa pada temperatur diatas 76oC
campuran fenol air akan membentuk satu fasa (fasa homogen). Pada campuran fenol
air bercampur pada suhu tinggi karena kompleksnya sangat lemah sehingga fenol
dapat bercampur sempurna dengan air pada 0.527 mol pada komposisi fenol 0.404.
Daftar Pustaka
Atkins,
PW. , 1999, Kimia Fisika, Jakarta:
Erlangga.
BS,
Nurwachid., 2006, Kimia Fisika II,
Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES.
Dogran
S dan Dogra SK., 2008, Kimia Fisik dan
Soal-soal, Jakarta: UI Press.
Rohman,
Ijang., 2004, Kimia Fisika I,
Bandung: UPI.
Wahyuni,
Sri., 2003, Buku Ajar Kimia Fisika 2,
Semarang: UNNES.
