LAPORAN TETAP KIMIA FISIKACAMPURAN BINER I
DISUSUN OLEH
Andari Yuta Palwa0613 3040 0314Hafifa Marza0613 3040 0317Intan
Meidita Wulandari0613 3040 0318Lia Fitri Fujiarsi0613 3040 0319Lian
Elvani0613 3040 0320Lindra Ayu Puspadewi0613 3040 0321Mega
Shinthia0613 3040 0322
Kelas : 2 KB
Instruktur:Endang Supratiah, S.T., M.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG2014CAMPURAN BINER I
I. TUJUAN
1. Untuk mengetahui dan membuktikan bahwa campuran dua buah atau
lebih zat cair yang saling melarut dapat membentuk azeotropik dan
zeotropik.2. Dapat membuat digram fase dua komponen.3. Dapat
menentukan indeks bias suatu zat atau campuran dengan menggunakan
refraktometer4. Mengikuti penerapannya pengetahuan ini di beberapa
industri kimia (pabrik arak dan spiritus).
II. ALAT DAN BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN
a. Alat yang digunakan:1. Seperangkat refaktometer2. Erlenmeyer
100 ml3. Gelas ukur 100 ml4. Seperangkat alat destilasi5. Gelas
kimia 250 ml6. Pipet ukur 10 ml, 25 ml7. Bola karet
b. Bahan yang digunakan:1. Toluena2. Ethanol3. Benzena4.
Aquadest
III. DASAR TEORIBila campuran dua buah zat cair yang saling
melarut dengan baik, dipanaskan sambil tekanan uap diusahakan
konstan, maka titik didih dan komposisi uapnya tergantung dari
komposisi campuran zat cairnya. Hubungan antara titik didih pada
komposisi tertentu dari campuran zat cair itu dengan komposisi
uapnya dapat dilukiskan dalam sebuah gambar kurva sebagai
berikut:
1. Campuran ZeotropikBila garis kurva itu tidak menunjukkan
titik maksimum ataupun minimun pada titik didih campuran zat cair
maka titik didih campuran zat cair terletak antara titik didih
zat-zat cair murninya. Campuran ini di sebut campuran zeotropik
pada penyulingan zat cair semacam ini, komposisi destilatnya lebih
banyak mengandung zat cair yang bertekanan uap lebih besar
dibandingkan dengan komposisi campuran zat cair yang sedang
disuling itu. Oleh karena itu campuran zat cair dapat dipisahkan
menjadi zat-zat cair murninya melalui penyulingan berkali-kali.2.
Campuran Azeotropika. Bila titik didih campuran dua zat cair yang
saling melarut menunjukkan adanya titik maksimum, maka campuran ini
disebut cairan azeotropik. Pada titik dimana garis-garis titik
didih mencapai maksimum, garis titik-titik tekanan uapnya pun
mencapai titik itu. Pada titik ini campuran zat cair ini akan
mendidih secara konstan. Dengan demikian campuran zat cair semacam
ini tidak dapat dipisahkan kedalam zat murninya secara
menyulingnya. Titik azeotropik campuran ini terletak lebih tinggi
daripada titik-titik didih murninya.
b. Dalam hal dimana titik-titik didih campuran dua zat cair yang
saling melarut menunjukkan adanya titik minimum, terjadi gejala
yang sebaliknya dengan apa yang terjadi pada campuran zat cair yang
menunjukkan adanya titik maksimum. Campuran zat cair semacam ini
yang juga disebut campuran azoetropik, tidak dapat dipisahkan
kedalam zat murninya secara penyulingan.
c. Campuran Zeotropik biner1) Benzena (titik didih 80,2oC) dan
toluena (titik didih 110,6oC)2) Benzena (t.d. 80,2oC) dan heksana
(t.d. 69,0oC)
d. Campuran azeotropik biner dengan titik didih maksimum:1)
Khloroform (t.d. 61,2oC) dan aseton (t.d. 856,4oC) titik didih
azeotropik 64,5oC pada 65,5 mol % kholoroform.2) Air (t.d. 100oC)
dan asam formiat (t.d. 99,9oC) titik didih azeotropik 107,1oC pada
43,5 mol % air.
e. Campuran azeotropik biner dengan titik didih minimum:1)
Isopropil alcohol (t.d. 82,5oC) dan benzena dengan titik didih
80,2oC, titik dimana azeotropik 71,9oC pada 39,3 mol % isopropyl
alcohol.2) Karbon tetra klorida (t.d. 76,8oC) dan methanol (t.d.
64,7oC) titik didih azeotropik 55,7oC pada 44,5 mol % karbon tetra
klorida.3) Methanol (t.d. 64,7oC) dan benzena (t.d. 60,2oC) titik
didih azeotropik 58,3oC pada 61,4oC mol % methanol.
Distilasi adalah suatu metode pemisahanbahan kimia berdasarkan
perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) suatu
bahan.Dalam destilasi, campuran zat dididihkan sehingga menguap,
dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan.
Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih
dulu.Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis
perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa
pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik
didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan
Hukum Dalton.Distilasi yang dilakukanpada praktikum kali ini adalah
distilasi campuran biner, dimana zat yang digunakan adalah campuran
kloroform dan aseton dengan komposisi yang variasi.Suatu larutan
dikatakan sebagai larutan ideal bila :1. Homogen pada seluruh
system mulai dari mol fraksi 0-12. Tidak ada entalpi pencampuran
pada waktu komponen-komponen di campur membentuk larutan (H
pencampuran= 0)3. Tidak ada volume pencampuran artinya volume
larutan= jumlah volume komponen yang dicampurkan( vpencampuran)4.
Memenuhi hokum roultP1= x1PoP1= tekananuaplarutanP2=
tekananuappelarutmurniX1=molfraksilarutanDalam larutan ideal sifat
komponen yang satu akan mempengaruhi sifat komponen yang lain.
Sehingga sifat larutan yang dihasilkan terletak diantara kedua
sifat komponennya.Contoh system benzene-toluena, sedangkan larutan
non ideal adalah larutan yang tidak memiliki sifat-sifat
diatas.Larutan ini dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu :a.
Larutan non ideal deviasipositif yang mempunyai volume ekspansi.
Dimana akan menghasilkan titik didih maksimum pada system campuran
itu.Contoh: system aseton-karbondisulfide dan system HCl-airb.
Larutan non ideal deviasi negative yang mempunyai volume kontruksi.
Dimana akan menghasilkan titik didih minimum pada system
campuran.Aseton chloroformAzeotrop merupakan campuran 2 atau lebih
komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak
bias berubah hanya melalui distilasi biasa.Ketika campuran azeotrop
dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama
dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga
constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap
jika campuran tersebut dididihkan.Untuk lebih jelasnya, perhatikan
ilustrasi berikut :Titik A pada kurva merupakan boiling point
campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop.Campuran kemudian
dididihkan dan uapnya dipisahkan dari system kesetimbangan uap cair
(titik B).Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik
C).Kondensor kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya
hingga mencapai titik azeotrop.Pada titik azeotrop, proses tidak
dapatditeruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada
gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara
kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis
vertical putus-putus).Umpan campuran biner (2-propanol dan ethyl
acetate) hendak dimurnikan dengan cara distilasi dan kedua aliran
produk pemisahan diharapkan memiliki kemurnian 99,8%-mol. Umpan
tersedia pada kondisi tekanan atmosferik dan temperatur ambien.
Terdengar familiar di telinga anda? Setidaknya Anda tidak boleh
lupa bahwa 2-propanol dan etyhl acetate ialah campuran azeotrop.
Bila Anda lupa atau bahkan belum mengerti tentang campuran
azeotrop, mungkin penjelasan singkat ini bisa sedikit membantu.Apa
itu azeotrop? Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen
pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa
berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika campuran azeotrop
dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama
dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga
constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap
jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan
ilustrasi berikut :
Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada
kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan
uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap
ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat
kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai
titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan
karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas,
titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated
vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal
putus-putus)Bagaimana? Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil
distilasi biasa tidak akan pernah bisa melebihi komposisi
azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang dapat
dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan
membahas contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl
acetate.
PFD Diagram: Simulasi distilasi biner campuran azeotrop
propanol-ethyl acetate dengan menggunakan HYSYS.Dalam pemisahan
campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure swing
distillation. Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada
tekanan yang berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan
berbeda pula. Berdasarkan prinsip tersebut, distilasi dilakukan
bertahap menggunakan 2 kolom distilasi yang beroperasi pada tekanan
yang berbeda. Kolom distilasi pertama memiliki tekanan operasi yang
lebih tinggi dari kolom distilasi kedua. Produk bawah kolom pertama
menghasilkan ethyl acetate murni sedangkan produk atasnya ialah
campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati
komposisi azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian
didistilasi kembali pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom
kedua). Produk bawah kolom kedua menghasilkan propanol murni
sedangkan produk atasnya merupakan campuran propanol-ethyl acetate
yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Berikut ini
gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate
pada tekanan tinggi dan rendah.
Dari gambar pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada
temperatur 108,2 C dengan komposisi propanol 0,33. Pada kolom
pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop yaitu sebesar 0,5 sehingga
distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut sedangkan
bottom yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.
Untuk memperoleh propanol murni, distilat kemudian didistilasi
lagi pada kolom kedua (P=1,25 atm). Distilat ini memasuki kolom
kedua pada temperatur 82,6 C. Komposisi azeotrop pada kolom kedua
yaitu 0,38 sehingga kandungan propanol pada distilat berkisar pada
nilai tersebut. Bottom yang diperoleh pada kolom kedua ini berupa
propanol murni. Bila Anda perhatikan, titik azeotrop campuran
bergeser dari 0,5%-mol propanol menjadi 0,38%-mol propanol.
IV. LANGKAH KERJA
1. Menentukan masing-masing indeks bias dari benzana dan toluena
dengan refaktometer pada suhu tertentu.2. Membuat campuran cairan
benzena/toluena dengan komposisi 10-20-40-60-80 dan 90 mol %
masing-masing sebanyak 80 ml.3. Menentukan masing-masing indeks
bias dari campuran-campuran cairan itu dengan refraktometer pada
suhu tertentu.4. Membuat grafik (dengan skala agak besar) hubungan
antara komposisi cairan dan dengan indeks biasnya.5. Menentukan
masing-masing titik didih dari benzena dan toluena (sebagai
koreksinya)6. Menentukan masing-masing titik didih
campuran-campuran pada point 2 dengan menggunakan modifikasi labu
didih Claisein seperti pada gambar (III)7. Bila suhu campuran
cairan yang didihkan itu mulai tetap (konstan) mengambil dstilatnya
0,5-1 ml dengan diketahui beratnya.8. Menentukan indeks bias
cuplikan pada kondisi yang sama seperti pengamatan pada point 3.9.
Membandingkan hasil pengamatan pada point dan dengan grafik yang
dibuat point 4.10. Membuat grafik titik didih campuran benzena dan
toluena.
V. DATA PENGAMATAN
% Volume% MolIndeks Biascampuran
Etanol (ml)Air (ml)Etanol (ml)Air (ml)CampuranDestilasiTitik
Didih (oC)Titik Uap (oC)
80 %20 %55 %45 %1,33731,33417071
60 %40 %32 %68 %1,3451,33737674
40 %60 %17 %83 %1,3831,33948276
20 %80 %8 %92 %1,33511,3459189
VI. PERHITUNGAN
1. % Etanol= 80 %etanol = 80 ml% Air= 20 %air= 20 ml% Volume=
100 %
etanol= m= etanol . volume= 0,78 . 80 ml= 62,4 gr
air= m= air . volume= 1 . 20 ml= 20 gr
mol C2H5OH= mol C2H5OH== 1,36 mol
mol H2O= mol H2O== 1,11 mol
% mol C2H5OH= = = 55 %
% mol H2O= (1 0,55) x 100 %= 45 %
2. % Etanol= 60 %etanol = 60 ml% Air= 40 %air= 40 ml% Volume=
100 %
etanol= m= etanol . volume= 0,78 . 60 ml= 46,8 gr
air= m= air . volume= 1 . 40 ml= 40 gr
mol C2H5OH= mol C2H5OH== 1,02 mol
mol H2O= mol H2O== 2,22 mol
% mol C2H5OH= = = 31,48 % = 32 %
% mol H2O= (1 - 0,32) x 100 %= 68 %
3. % Etanol= 40 %etanol = 40 ml% Air= 60 %air= 60 ml% Volume=
100 %
etanol= m= etanol . volume= 0,78 . 40 ml= 31,2 gr
air= m= air . volume= 1 . 60 ml= 60 gr
mol C2H5OH= mol C2H5OH== 0,69 mol
mol H2O= mol H2O== 3,33 mol
% mol C2H5OH= = = 17,16 %
% mol H2O= (1 0,1716) x 100 %= 82,84 %
4. % Etanol= 20 %etanol = 20 ml% Air= 80 %air= 80 ml% Volume=
100 %
etanol= m= etanol . volume= 0,78 . 20 ml= 15,6 gr
air= m= air . volume= 1 . 80 ml= 80 gr
mol C2H5OH= mol C2H5OH== 0,34 mol
mol H2O= mol H2O== 4,44 mol
% mol C2H5OH= = = 7,11 %
% mol H2O= (1 0,711) x 100 %= 92,89 %
VII. ANALISA PERCOBAAN
Pada praktikum kali ini telah dilakukan percobaan campuran biner
1. Campuran biner adalah campuran dua buah zat atau lebih yang
saling melarut dan dapat membentuk kurva azeotropik dan zeotropik.
Bahan yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah etanol dengan
air dimana untuk menentukan indeks bias dapat menggunakan alat
refraktometer, sehingga didapat indeks bias untuk masing-masing
pengenceran pada etanol.Dalam penentuan kurva azeotropik dan
zeotropik, maka langkah yang dilakukan adalah membuat campuran
etanol dan air dengan komposisi % mol adalah 80 % - 20 %, 60 % - 40
% , 40 % - 60 %, 20 % - 80 %, yang masing-masing akan ditentukan
kembali indeks biasnya dari campuran tersebut dan didapat indeks
bias untuk campuran 80 % - 20 % = 1,3373 , 60 % - 40 % = 1,345 , 40
% - 60 % = 1,383 , 20 % - 80 % = 1,3351.Setelah melakukan destilasi
maka masing-masing komponen yang telah terpisah maka ditentukan
kembali indeks biasnya, maka didapat indeks biasnya untuk fase gas
(vapour) untuk 80 % - 20 % = 1,3341 , 60 % - 40 % = 1,3373 , 40 % -
60 % = 1,3394 , 20 % - 80 % = 1,345.Terjadinya penguapan pada
etanol 20 % membutuhkan waktu yang lebih lama karena kandungan air
yang lebih banyak dari etanol 40 % , 60% , dan 80 %. Sedangkan
etanol 80 % lebih banyak mengandung etanol daripada air sehingga
penguapan lebih cepat terjadi di karenakan titik uap dan titik
didih yang dimiliki etanol lebih rendah.Bila garis kurva itu tidak
menunjukkan titik maksimum ataupun minimun pada titik didih
campuran zat cair maka titik didih campuran zat cair terletak
antara titik didih zat-zat cair murninya. Campuran ini di sebut
campuran zeotropik pada penyulingan zat cair semacam ini, komposisi
destilatnya lebih banyak mengandung zat cair yang bertekanan uap
lebih besar dibandingkan dengan komposisi campuran zat cair yang
sedang disuling itu. Oleh karena itu campuran zat cair dapat
dipisahkan menjadi zat-zat cair murninya melalui penyulingan
berkali-kali.
VIII. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan, yaitu
sebagai berikut:
1. Campuran biner adalah dua buah zat cair atau lebih yang
saling melarut dengan baik.2. Indeks bias yang didapat untuk
campuran etanol dan air dengan komposisi:80 % - 20 % = 1,337360 % -
40 % = 1,34540 % - 60 % = 1,38320 % - 80 % = 1,33513. Indeks bias
yang didapat setelah destilasi etanol dan air dengan komposisi:80 %
- 20 % = 1,334160 % - 40 % = 1,337340 % - 60 % = 1,339420 % - 80 %
= 1,345
DAFTAR PUSTAKATim lab, jobsheet penuntun pratikum kimia fisika.
Politeknik Negeri Sriwijaya.
2014;Palembang.http://majarimagazine.com/2007/11/proses-distilasi-campuran-biner/
LAMPIRAN
Refraktometer
Rangkaian indeks bias
Erlenmeyer
Botol aquades