KHUSUS DEWASA 1: Kesetimbangan fasa Dua Komponen

KESETIMBANGAN FASA DUA KOMPONEN

A.Tujuan

Menggambarkan fasa dua komponen cair-cair, Menentukan titik kelarutan kritis pada kesetimbangan fasa dua komponen fasa cair-cair dan Menentukan fasa komponen dan derajat kebebasan suatu sistem kesetimbangan fasa dua komponen fasa cair-cair

B.Dasar Teori

Kata fasa berasal dari bahasa Yunani yang berarti pemunculan. Fase(P) adalah keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, bukan hanya dalam komposisi kimianya melainkan juga dalam keadaan fisiknya. Sedangkan komponen (C) adalah spesies yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam larutan biner.

1. Fasa

Fasa adalah bagian yang serba sama dari suatu sisitem, yang dapat dipisahkan secara mekanik , serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat-sifat fisika. Dalam fasa uap kerapatannya serbasama disemua bagian dalam uap tersebut. Dalam fasa cair kerapatannya serbasama disemua bagian dalam cair tersebut, tetapi nilai kerapatannya berbeda dengan di fasa uap. Contoh nya air yang berisi pecahan-pecahan es merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua fasa yang berwujud padat (es) dan fasa yang berwujud cair (air) (Atkins,1999)

Sistem yang hanya terdiri atas campuran wujud gas saja hanya ada satu fasa pada kesetimbangan sebab gas selalu bercampur secara homogen. Dalam sistem yang hanya terdiri atas wujud cairan-cairan pada kesetimbangan bisa terdapat satu fasa atau lebih tergantung pada kelarutannya (Atkins,1999)

2. Komponen

Jumlah komponen dalam suatu sistem merupakan jumlah minimum dari spesi yang secara kimia independen yang diperlukan untuk menyatakan komposisi setiap fasa dalam sistem tersebut. Cara praktis untuk menentukan jumlah komponen adalah dengan menentukan jumlah total spesi kimia dalam system dikurangi dengan jumlah-jumlah reaksi kesetimbangan yang berbeda yang dapat terjadi antara zat-zat yang ada dalam sistem tersebut. Contoh

komponen reaksi diatas dapat dihitung dengan menggunakan rumus

C = S – R = 3 – 1 = 2 (Rohman,2004)

3. Derajat Kebebasan

Dalam membicarakan kesetimbangan fasa, kita tidak akan meninjau variabel ekstensif yang bergantung pada massa dari setiap fasa tetapi meninjau variabel-variabel intensif seperti suhu, tekanan, dan komposisi (fraksi mol). Jumlah variabel intensif independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu system disebut derajat kebebasan dari sistem tersebut (Atkins,1999)

4. Sistem Dua Komponen Cair-Cair

Dua cairan dikatakan misibel sebagian jika A larut dalam jumlah yang terbatas, dan demikian pula dengan B, larut dalam A dalam jumlah yang terbatas. Bentuk yang paling umum dari diagram fasa T-X cair-cair pada tekanan tetap, biasanya 1 atm (seperti gambar diatas). Diagram diatas dapat diperoleh secara eksperimen dengan menambahkan suatu zat cair ke dalam cairan murni lain pada tekanan tertentu dengan variasi suhu (Atkins,1999)

Cairan B murni yang secara bertahap ditambahkan sedikit demi sedikit cairan A pada suhu tetap (T₁). Sistem dimulai dari titik C (murni zat B) dan bergerak kea rah kanan secara horizontal sesuai dengan penambahan zat A. Dari titik C ke titik D diperoleh satu fasa (artinya A yang ditambahkan larut dalam B). Di titik D diperoleh kelarutan maksimum cairan A dalam cairan B pada suhu T_1.(Rohman,2004)

Penambahan A selanjutnya akan menghasilkan sistem dua fasa (dua lapisan), yaitu lapisan pertama (L₁) larutan jenuh A dalam B dengan komposisi X_A,1dan lapisan kedua (L₂) larutan jenuh B dalam A dengan komposisi X_A,2. Kedua lapisan ini disebut sebagai lapisan konyugat ( terdapat bersama-sama di daerah antara D dan F). Komposisi keseluruhan ada diantara titik D dan F. Di titik E komposisi keseluruhan adalah X_A,3. Jumlah relatif kedua fasa dalam kesetimbangan ditentukan dengan aturan lever. Di titik E lapisan pertama lebih banyak dari lapisan kedua. Penambahan A selanjutnya akan mengubah komposisi keseluruhan semakain ke kanan, sementara komposisi kedua lapisan akan tetap X_A,1dan X_A,2 (Rohman,2004)

Perbedaan yang terjadi akibat penambahan A secara terus menerus terletak pada jumlah relative lapisan pertama dan kedua. Semakin ke kanan jumlah relative lapisan pertama akan berkurang sedangkan lapisan kedua akan bertambah. Di titik F cairan A yang ditambahkan cukup untuk melarutkan semua B dalam A membentuk larutan jenuh B dalam A. Dengan demikian sistem di F menjadi satu fasa. Dari F ke G, penambahan A hanya merupakan pengenceran larutan B dalam A. Untuk mencapai titik G di perlukan penambahan jumlah A yang tak terhingga banyaknya atau dengan melakukan percobaan mulai dari zat A murni yang kemudian di tambah zat B sedikit demi sedikit sampai di capai titik F dan seterusnya (Rohman,2004)

Jika percobaan dilakukan pada suhu tinggi akan di peroleh batas kelarutan yang berbeda. Semakin tinggi suhu, kelarutan masing-masing komponen satu sama lain meningkat, sehingga daerah fasa semakin menyempit. Kurva kelarutan pada akhirnya bertemu disuatu titik pada suhu konsolut atas, atau disebut juga suhu kelarutan kritis (T_c). Di atas titik T_c cairan saling melarut sempurna dalam berbagai komposisi (Atkins,1999)

C.Alat dan Bahan

1.Alat

Dalam percobaan ini alat-alat yang di gunakan di antaranya: Tabung reaksi besar,Gelas beker 250 mL Hot plate Gelas ukur 10 mL dan Gelas arloji

2.Bahan

Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah Fenol Akuades dan NaCl

D.Cara Kerja

Di Timbang 2 gram fenol masukkan dalam tabung reaksi besar kemudian diambahkan 1 mL akuadest dan aduk hingga larut,diasukkan dalam air dalam beker glas dan dipanaskan,dicatat suhu dimana fenol menjadi bening.didinginkan kembali dan ulangi percobaan dengan penambahan 1 mL akuadets

Dilakukan percobaan lagi seperti langkah sebeleumnya dengan penambahan 2 gram NaCl

Kemudian dicatat suhu pada saat fenol menjadi bening.

E.Data Pengamatan

Dari hasil pengamatan dapat di sajikan sebagai berikut :

1.Fenol + Air

Fenol		Air			Mol Total	Fraksi Mol Fenol	Temp Larut
Gram	Mol	ml	Gram	Mol	Mol Total	Fraksi Mol Fenol	Temp Larut
2	0.021231	17	16.949	0.936409	0.95764	0.022170562	49
2	0.021231	15	14.955	0.826243	0.847475	0.025052579	53
2	0.021231	13	12.961	0.716077	0.737309	0.028795836	58
2	0.021231	11	10.967	0.605912	0.627143	0.033854195	62
2	0.021231	9	8.973	0.495746	0.516977	0.041068386	69
2	0.021231	7	6.979	0.38558	0.406812	0.052189824	73
2	0.021231	5	4.985	0.275414	0.296646	0.07157163	77
2	0.021231	3	2.991	0.165249	0.18648	0.113853592	71
2	0.021231	1	0.997	0.055083	0.076314	0.278210293	44

2.Fenol + Air + NaCl

Fenol		Air			NaCl		Mol Total	Fraksi Mol Fenol	Temp Larut
Gram	Mol	ml	Gram	Mol	Gram	Mol	Mol Total	Fraksi Mol Fenol	Temp Larut
2	0.021231	17	16.949	0.936409	0.05	0.000854701	0.958495	0.022150792	50
2	0.021231	15	14.955	0.826243	0.05	0.000854701	0.848329	0.025027339	55
2	0.021231	13	12.961	0.716077	0.05	0.000854701	0.738163	0.028762494	65
2	0.021231	11	10.967	0.605912	0.05	0.000854701	0.627998	0.03380812	71
2	0.021231	9	8.973	0.495746	0.05	0.000854701	0.517832	0.041000601	85
2	0.021231	7	6.979	0.38558	0.05	0.000854701	0.407666	0.052080405	89
2	0.021231	5	4.985	0.275414	0.05	0.000854701	0.2975	0.071366009	98
2	0.021231	3	2.991	0.165249	0.05	0.000854701	0.187335	0.113334143	105
2	0.021231	1	0.997	0.055083	0.05	0.000854701	0.077169	0.275128919	110

3.Temperatur larut tanpa NaCl Vs penambahan NaCl

Fraksi Mol Fenol	Temp Larut Tanpa NaCl	Temp Larut + NaCl
Fraksi Mol Fenol	Temp Larut Tanpa NaCl	Temp Larut + NaCl
0.022171	49	50
0.025053	53	55
0.028796	58	65
0.033854	62	71
0.041068	69	85
0.05219	73	89
0.071572	77	98
0.113854	71	105
0.27821	44	110

F.Pembahasan

Percobaan yang berjudul Kesetimbangan Fasa Dua Komponen ini mempunyai tujuan Menggambarkan fasa dua komponen cair-cair, Menentukan titik kelarutan kritis pada kesetimbangan fasa dua komponen fasa cair-cair dan Menentukan fasa komponen dan derajat kebebasan suatu sistem kesetimbangan fasa dua komponen fasa cair-cair. Prinsip kerja dari percobaan ini adalah mengetahui titik kritis suatu larutan dengan melihat kurva kelarutan.Dalam percobaan ini dilakukan dua variasi perlakuan yaitu mencampurkan fenol dengan air dan mencampurkan fenol dengan air ditambah NaCl.

Langkah pertama air dan fenol dicampurkan, diperoleh dua lapisan didalamnya, lapisan atas adalah air dan lapisan bawah adalah fenol. Hal ini disebabkan karena air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari fenol. Namun campuran dapat tercampur sesaat setelah diaduk dengan menjadi sedikit keruh. Dua cairan ini dikatakan misible sebagian karena fenol larut dalam air dalam jumlah yang terbatas dan sebaliknya.Namun saat didinginkan campuran fenol dan air keruh karena kembali dalam keadaan dua fasa.

Semakin tinggi suhu, kelarutan masing-masing komponen satu sama lain meningkat, hal ini ditandai dengan dengan kelarutan yang berubah dari keruh menjadi bening. Ini menandakan bahwa fasenya berubah dari dua menjadi satu dan kelarutan antara fenol dan air meningkat sehingga bercampur menjadi satu menyebabkan warna larutan yang semula keruh menjadi bening. Namun ketika suhu mencapai 77˚C larutan berhenti untuk berubah, ini menandakan bahwa larutan telah mencaipai titik kritis dan tidak akan berubah kembali. Setelah mencapai titik kritis larutan akan berubah ketika suhu yang digunakan diturunkan.

Pada perlakuan yang kedua yaitu campuran fenol dengan air di tambah dengan NaCl,kelarutan kedua larutan ini menurun ketika di tambahkan dengan NaCl dan membutuhkan suhu yang tinggi untuk mencapai keadaan satu fasa yaitu larutan berwarna bening yang sebelumnya berwarna keruh.pada perlakuan ini tidak di temukan titik kritisnya karena suhu yang di butuhkan untuk mencapai keadaan satu fasa sangatlah tinggi.bisa di lihat dari kurva bahwa semakin besar fraksi mol nya maka semakin meningkat suhu nya .

G.Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa campuran fenol dan air dapat larut sempurna dan menjadi satu fasa ketika dipanaskan dan mencapai suhu maksimumnya di masing-masing komposisi. Sedangkan apabila didinginkan campuran berada dalam keadaan dua fasa.Titik kritis pada kesetimbangan fasa dua komponen pada perlakuan yang pertama adalah pada suhu 77⁰C sedangkan pada perlakuan yang kedua tidak di dapatkan titik kritisnya

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika Jilid I Edisi keempat. Jakarta: Erlangga

Rohman, Ijang dan Sri Mulyani. 2004. Kimia Fisika 1. Jakarta: JICA.

Tim Kimia Fisika I. 2007. Kesetimbangan Fasa (LKM 1, 2, 3). Surabaya : Jurusan Kimia