Penentuan Tetapan Kesetimbangan Dalam Fasa cair

 

 

 

JUDUL PERCOBAAN

Penentuan Tetapan Kesetimbangan Dalam Fasa Cair

 

TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan tetapan kesetimbangan Kc esterifikasi asam asetat

 

LANDASAN TEORI

Salah satu contoh dari kesetimbangan dalam fasa cair yakni:

CHCl2COOC5H11 ↔ CHCl2COOH + C2H11

Amil asetat dari asam asam amilen

diklor asetat

x (a-x) (b-x)

kesetimbangan diselidiki dengan mencampur asam amilen pada macam-macam perbandingan dalam tabung dengan temperature tetap 100°C, sampai kesetimbangan tercapai. Tabung diambil dan dengan tiba-tiba didinginkan hingga kesetimabngan beku, kemudian dianalisis ( Sukardjo, 2008: 231).

    Untuk suatu system reaksi dalam fasa cair dengan persamaan reaksi umum:

aA + bB ↔ cC + dD

besarnya energy bebas untuk reaksi tersebut pada suhu dan tekanan tetap dirumuskan secara matematika sebagai berikut:

∆G = ∆G° + RT ln

Dengan ∆G adalah energy bebas reaksi, ∆G° adalah energy bebas standar, R adalah tetapan gas, dan T adalah suatu system, aA, aB, aC, dan aD adalah masing-masing aktivitas zat A,B,C dan D yang dipangkatkan oleh koefisien masing-masing spesinya ( Tim Dosen Kimia Fisik, 2012: 25).

     Sama denga E dan H, tidaklah mungkin untuk menghitung harga mutlak dari energy bebas gibbs dengan bantuan termodinamika, maka perubahan dalam energy bebas dihitung:

∆G = ∆H – ∆(TS)

 

Pada temperature dan tekanan konstan:

∆G = ∆H – T∆S atau

dG = dH – TdS

( Dogra, 2009: 383)

    Dalam system tertutup, di mana tekanandan suhu dijaga, energy bebas Gibbs adalah nol, ∆GT,P = 0. Resin umum dari kesetimabangan:

aA + bB ↔ cC + dD

dan berlaku energy bebas Gibbs, ∆G = 0, di mana:

∆G = ∆G° + RT ln K

∆G° = – RT ln K

( Zulfikar, 2010)

    Harga energy bebas dapat dihitung dengan tiga metode percobaan yang berbeda, yakni:

  1. Perhitungan kalorimetris dari ∆H dan ∆S untuk reaktan dan produk, dan mempergunakan persamaan , ∆G = ∆H- T∆S
  2. Dengan mengetahui konstanta kesetimbangan, kita dapat menghitung ∆G
  3. Jika kita dapat membuat sel e.m.f, ∆G dapat dihitung dari e.m.f sel

    ( Dogra, 2009: 383)

    Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas dalam diagram fasa, di asumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar system. Pemahaman tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hokum fasa Gibbs, hubugan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik amerika, Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1816. Aturan ini menjelaskan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam system tertutup, jumlah variable bebas disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambahkan 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni:

F = C + 2 – P

( Takeuchi, 2008)

    Alkohol adalah suatu senyawa yang mengandung gugus hidroksil-OH. Nama IUPAC alkohol diambil dari nama alkana induknya, tetapi dengan akhiran -ol. Contoh:

CH3OH CH3CH2CH2OH

IUPAC: methanol 1-propanol

Bila lebih dari satu gugus hidroksil, digunakan penandaan di, tri, dan sebagainya, tepat sebelum akhiran –ol ( Rasyid, 2009 : 125).

    Suatu asam karboksilat adalah suatu senyawa organic yang mengandung gugus karboksil, -COOH. Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karbonil dan sebuah gugus hidroksil. Nama IUPAC suatu asam karboksilat alifatik adalah nama alkana induknya, dengan huruf akhir –a diubah dengan imbuhan asam –oat. Karbon karboksil diberi no.1, seperti pada aldehida.

HCOOH HOOCCH2COOH

IUPAC : asam metanoat asam-propadioat

( Fessenden, 1984 : 65)

    Ester dapat dibuat dengan mereaksikan asam karboksilat dan alcohol menggunakan katalisator asam ( HCl atau H2SO4). Biasanya reaksi dikerjakan dengan disertai pemanasan. Reaksinya:

O O

║ ║

R-C-OH + HO- R’ ↔ R-C-OR’ + H2O

Asam alcohol Ester

Reaksi di atas adalah reaksi kesetimbangan ( Rasyid, 2009: 181)

 

ALAT DAN BAHAN

  1. Alat
    1. 1 buah Erlenmeyer 250 ml dan 500 ml
    2. 1 buah Gelas ukur 25mL, 50 ml dan 250 ml
    3. 1 buah Gelas kimia 1000 ml dan 800 mL
    4. 1 buah Pignometer
    5. 2 buah Corong biasa
    6. 3 buah Batang pengaduk
    7. 1 buah Neraca analitik
    8. 3 buah statif dan klem
    9. 1 buah penjepit tabung
    10. 1 buah Oven
    11. 1 buah pipet volume 50 mL
    12. 1 buah ball pipet
    13. 1 buah Corong pisah 250 mL
    14. 2 buah Corong pisah 100 mL
    15. 1 buah Botol semprot
    16. 5 buah Pipet tetes
    17. 1 buah binsen, kaki tiga dan kasa
    18. Bahan
    19. Etanol (etanol) 95%
    20. Larutan H2SO4 pekat (asam sulfat)
    21. Larutan Na2CO3 jenuh ( natrium karbonat)
    22. CuSO4.5 H2O (tembaga(II) silfat pentahidrat)
    23. Larutan CH3COOH glacial (asam asetat)
    24. Kertas saring biasa
    25. Aquadest
    26. Tissue
    27. Aluminium foil
    28. Korek api

       

PROSEDUR KERJA

  1. Mencuci pignometer dan mengeringkannya di dalam oven
  2. Memasukkan pignometer ke dalam eksikator dan menimbang berat kosongnya
  3. Mengisi pignometer dengan etanol hingga penuh dan menimbang lagi berat piknometer akhir
  4. Mengulang prosedur (1), (2), (3) untuk larutan asam asetat glacial
  5. Menghitung massa jenis etanol dan asam asetat glacial dari data yang diperoleh
  6. Memasukkan 2 sendok Kristal CuSO4 anhidrat ke dalam 200 mL etanol, mengaduk dan menyaring larutan yang di buat
  7. Memasukkan 2 sendok Kristal CuSO4 anhidrat ke dalam 250 mL asam asetat glacial pada gelas kimia lain, mengaduk , menyaring larutan yang dibuat
  8. Mencampurrkan kedua larutan ke dalam suatu Erlenmeyer besar
  9. Menambahkan 10 mL H2SO4 ke dalam larutan campuran
  10. Memanaskan Erlenmeyer hingga diperoleh kesetimbangan yakni mulai timbul gelembung
  11. Mengisi tiga corong pisah dengan masing-masing 50 mL larutan campuran
  12. Menambahkan Na2CO3 terus menerus hingga jumlah lapisan tidak lagi terbentuk
  13. Memisahkan kedua fasa tersebut dengan menggunakan corong pisah
  14. Mengukur volume etil asetat pada lapisan atas untuk ketiga corong pisah
  15. Menghitung volume rata-rata etil asetat yang diperoleh
  16. Menghitung massa etil asetat dari massa jenis dan volumenya

     

HASIL PENGAMATAN

  • CuSO4 anhidrat (serbuk biru) dimasukkan dalam 200 mL etanol (bening) → warna biru CuSO4 hilang → larutan putih disaring larutan bening.
  • CuSO4 anhidrat (serbuk biru) dimasukkan dalam 250 mL asam asetat glacial → warna biru CuSO4 hilang → larutan putih disaring larutan bening.
  • Larutan campuran ( CuSO4 dalam etanol + CuSO4 dalam larutan asam asetat glasial) + 10 mL H2SO4 (bening) → larutan bening keadaan setimbang.

     

    Penentuan massa jenis etanol dan asam asetat glacial

  1. Massa jenis etanol

Massa piknometer kosong = 29,94 g

Massa piknometer + larutan = 69,00 g

Massa larutan = 39,06 g

ρ etanol = = = 0,78 g/mL

  1. Massa jenis asam asetat glacial

    Massa piknometer kosong = 29,95 g

    Massa piknometer + larutan = 81,69 g

    Massa larutan = 51,74 g

    ρ etanol = = = 1,03 g/mL

     

    Penentuan massa etil asetat ( lapisan atas)

    V1 = 28 mL, m1 = ρ.v

    = 0,887 g/mL . 28 mL = 24,836 g

    V2 = 25 mL, m2 = ρ.v

    = 0,887 g/mL . 25 mL = 22,175 g

    V3 = 25 m = ρ.v

    = 0,887 g/mL . 25 mL = 22,175 g

    Massa etil asetat rata-rata = (24,836 + 22,175 + 22,175 )g/3

    = 23,062 g

     

    ANALISIS DATA

    Dik: V CH3COOH = 250 mL

    ρ CH3COOH = 1,0348 g/mL

    Mr CH3COOH = 60 g/mL

    V C2H5OH = 200 mL

    ρ C2H5OH = 0,78 g/mL

    Mr C2H5OH = 46 g/mL

    M rata-rata CH3COOC2H5 = 23,062 g

    Mr CH3COOC2H5 = 88 g/mol

    Dit : Kc = …?

    Penyelesaian :

    m CH3COOH = ρ. v

    = 1,0348 g/mL . 250 mL = 258,7 g

    m C2H5OH = ρ. v

    = 0,78 g/mL . 200 mL = 156 g

    n CH3COOH = = (258,7 g)/(60 g/moL) = 4,311 mol

    n C2H5OH = = (156 g)/(46 g/moL) = 3,391 mol

    n CH3COOC2H5 = = (23,062 g)/(88 g/mol) = 0,262 mol

     

    Persamaan reaksi :

    CH3COOH(aq) + CH3CH2OH(aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

    Mula-mula : 4,311 mol 3,391 mol – –

    Reaksi : 0,262 mol 0,262 mol 0,262 mol 0,262 mol

    Sisa : 4,049 mol 3,129 mol 0,262 mol 0,262 mol

     

    Kc = ([CH3COOC2H5])/([CH3COOH][C2H5OH])

    = ((0,262 mol )/0,45 L)/((4,049 mol/(0,45 L))(3,129mol/ 0,45 L))

    = 0,58M/((8,99 M.6,95M))

    = 0,58/(62,48 M)

    Kc = 9,28 x 10-3 M-1

     

    PEMBAHASAN

Percobaan penentuan tetapan kesetimbangan dalam fase cair bertujuan untuk mencari nilai Kc dari ester (etil asetat) yang diperoleh dari pencampuran antara aloihol dan asam karboksilat. Pertama-tama melarutkan Kristal CuSO4 kedalam etanol dan ke dalam asam asetat glacial pada gelas kimi berbeda. Selanjutnya kedua larutan ini disaring dan filtratnya saling dicampurkan agar terjadi reaksi antara alcohol dan asam asetat glacial menghasilkan suatu ester. Larutan campuran ini ditambahkan H2SO4 yang berfungsi sebagai katalis dan pemberi susana asam. Kemudian larutan dipanaskan hingga terjadi kesetimbangan yang ditandai dengan timbulnya gelembung.

Pemanasan tetap dijaga agar tidak mendidih untuk menghindari menguapnya etanol pada larutan, karena jika etanol menguap maka tidak akan terbentuk ester sepertri yang diharapkan.

Adapun persamaan reaksinya:

CH3COOH(aq) + C2H5OH(aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

Fungsi penambahan CuSO4 pada awal percobaan yakni untuk mengikat air yang merupakan hasil samping dari esterifikasi sehingga diharapkan dapat memperoleh ester (etil asetat ) yang benar-benar murni.

Larutan ester yang diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam 3 corong pisah yang berbeda dengan volume yang sama. Larutan ini ditambah Na2CO3(natrium karbonat jenuh) yang berfungsi untuk mengendapkan ester (Kristal etil asetat).

Berdasarkan hasil percobaan tidak diperoleh adanya Kristal. Hal ini disebabkan terlalu banyaknya H2SO4 yang ditambahkan, larutan hanya membentuk 2 lapisan yakni lapisan atas adalah etil asetat sedangkan lapisan bawah adalah air. Hal ini disebabkan massa jenis etil asetat lebih kecil dari massa jenis air yakni 0,887 gr/mL sedangkan air sebesar 1 gr/mL. Volume etil asetat yang terdapat pada ketiga corong pisah diukur dan masing-masing dikalikan dengan massa jenis etil asetat untuk memperoleh nilai massa etil asetat. Massa rata-rata yang diperoleh adalah 23,062 gram. Nilai Kc untuk esterifikasi asam asetat dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini:

CH3COOH(aq) + C2H5OH(aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

Kc = ([CH3COOC2H5])/([CH3COOH][C2H5OH])

Nilai [H2O] tidak dimasukkan dalam perhitungan karena H2O berwujud cair sehingga nilainya dianggap 1. Yang perhitungkan untuk nilai Kc hanya berwujud aq (larutan) dan g (gas).

Nilai [CH3CH2OH] dan [CH3COOH] dapat dicari jika nilai massa jenisnya masing-masing diketahui. Sebab dengan nilai massa jenis dapat mengetahui nilai massanya selanjutnya nilai molnya dan yang terakhir nilai konsentrasinya.

Massa jenis CH3CH2OH dan CH3COOH diketahui dengan menggunakan pignometer. Pignometer dicuci, dikeringkan dalam oven lalu dimasukkan dalam eksikator dan ditimbang berat kosongnya. Fungsi eksikator untuk mengikat panas pada pignometer setelah dari oven. Selanjutnya pignometer diisi dengan etanol lalu ditimbang lagi beratnya. Selisih massanya dibagi dengan 50 mL sebagai volume pignometer.

Hasil percobaan diperoleh massa jenis etanol = 0,78 gr/mL sedangkan massa jenis CH3COOH = 1,038 gr/mL. hasil ini sesuai dengan teori yakni massa jenis etanol sama dengan 0,78 gr/mL sedangkan roh asam asetat = 1,03 gr/mL. selain itu berdasarkan analisis data diperoleh nilai Kc = 9,28 x 10-3 M-1.

 

  1. KESIMPULAN DAN SARAN
  2. Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum diperoleh nilai Kc untuk esterifikasi asam asetat sebesar 9,28 x 10-3 M-1

  1. Saran

Diharapkan kepada para praktikan untuk tidak menambahkan H2SO4 terlalu banyak dan jaga suhu pemanasan agar dapat diperoleh kesetimbangan, sehingga memperoleh Kristal ester (etil asetat).

 

DAFTAR PUSATAKA

 

Dogra, S. 2009. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta : UI Press.

Fessenden, Ralph J dan Joan S. Fessenden. 1984. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga

Rasyid, Muhaidah. 2009. Kimia Organik
I. Makassar : Badan Penerbit UNM

Sukardjo. 2008. Kimia Fisika. Yogyakarta : Rineka Cipta Fasa

Takeuchi, Yoshito. 2008. Kesetimbangan Fasa dan Diagram Fasa. http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 1 mei 2012

Tim Dosen Kimia Fisik. 2012. Penuntun Kimia Fisik I. Makassar : laboratorium Kimia FMIPA UNM

Zulfikar. 2010. Tetapan Kesetimbangan Kimia. http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 1 mei 2012

 

JAWABAN PERTANYAAN

 

 

  1. Kristal CuSO4 anhidrat berfungsi mengikat air yang merupakan hasil samping dari esterifikasi sehingga diperoleh ester yang benar-benar murni.
  2. Na2CO3 berfungsi untuk mengendapkan etil asetat.
  3. Ada cara lain yakni dengan menambahkan garam karbonat ( Na2CO3).
  4. Cara mendapatkan mol asam asetat yakni mencari dahulu massa asam asetat

    Dengan mengalikan massa jenis dan volumenya:

    m = ρ.v

    selanjutnya mol asam asetat dapat diperoleh dengan membagi massa dengan Mr asam asetat

    n =

  5. Factor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan:
    1. Konsentrasi : jika konsentrasi reaktan dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk, begitupun sebaliknya
    2. Tekanan : jika tekanan diperbesar , maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang terkecil begitupun sebaliknya.
    3. Volume : jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang terbesar, begitupun sebaliknya.
    4. Suhu : jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm. Jika suhu diturunkan maka akan bergeser ke arah eksoterm.

       

      1. Pengaruh perubahan total gas adalah:
        1. Jumlah mol gas sebelum dan sesudah reaksi sama, maka tekannya tetap.
    5. Jumlah mol gas sebelum reaksi lebih besar dari pada setelah reaksi, maka tekanan berkurang pada awal reaksi.
    6. Jumlah mol gas sebelum reaksi lebih kecil dar ipada setelah reaksi berarti tekanan diperbesar.


       

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s