Laporan diagram biner

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ada beberapa istilah yang perlu diketahui sebelum

dibicarakan apa itu fase, yaitu: system, fase, kesetimbangan

sejati, menstabil atau stabil jumlah komponen dan derajat

kebebasan. System adalah suatu zat atau campuran, yang

diisolasikan dari zat-zat lain dalam suatu bejana inert, untuk

diselidiki pengaruh perubahan temperature, tekanan dan

konsentrasi terhadap zat tersebut, misalnya system air, air

dalam garam, gas dan sebagainya. Fase ialah bgian dari system,

yang fisis berbeda dan dapat dipisahkan secara mekanis. Dapat

dipisahkan ssecara mekanis, berarti fase tersebut dapat

dipisahkan secara filtrasi, sedimentasi dekantasi dan

sebagainya.

Sampai saat ini sebagian besar material rekayasa terdiri

dari campuran fasa-fasa, misalnya : Baja, solder, semen

portland, batu gerinda, cat, dan fiber glass. Campuran dari

dua atau lebih fasa dalam satu material memungkinkan

terjadinya interaksi antara fasa. Diagram fase sangat membantu

dalam mengatur dan meringkas eksperimental, data pengamatan

serta dapat digunakan untuk membuat prediksi tentang proses-

proses yang melibatkan reaksi kimia antara fase. Kekuatan

listrik atau medan magnet dapat diterapkan sebagai pengganti

suhu, tekanan, dan komposisi lainnya. Untuk memberikan

informasi tentang struktur dan fasa-fasa kesetimbangan

khususnya pada dua komponen unsur atau temperatur, maka dapat1

digunakan satu jenis plot diagram fase temperatur terhadap

konsentrasi relatif dari dua zat dalam biner  campuran yang

disebut diagram fase biner.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimanakah cara mencari kelarutan kritis system biner

fenol-air?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada pratikum ini terletak pada cara

mencari suhu kelarutan kritis system biner fenol-air.

1.4 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan percobaan ini adalah mencari suhu kelarutan

kritis system biner fenol-air.

1.5 Manfaat Percobaan

Adapun manfaat melakukan percobaan ini adalah praktikan

dapat mencari suhu kelarutan kritis system biner fenol-air.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Menurut Atkins (1999), temperatur kritis adalah

batas atas temperature dimana terjadi pemisahan fasa.Diatas

temperature batas atas, kedua komponen benar benar

bercampur.Temperatur ini ada karena gerakan termal yang lebih

besar menghasilkan kemampuan campur yang lebih besar pada

kedua komponen bercampur dalam segala perbandingan dan di atas

temperature ini kedua komponen membentuk dua fase.Salah satu

contohnya adalah air dalam trietilamina.

Dalam hal ini pada temperature rendah kedua kompnen lebih

dapat campur karena komponen komponen ini membentuk kompleks2

yang lemah, pada temperature lebih tinggi kompleks itu terurai

dan komponen kurang dapat bercampur.

Beberapa system mempunyai temperature kritis atas dan

temperature kritis bawah. Sebabnya, sesudah kompleks yang

lemah terurai, sehingga kedua komponen dapat bercampur

sebagian, pada temperature lebih tinggi, gerakan termal

membuat campuran homogeny kembali, seperti halnya cairan

campur sebagian biasa. Beberapa system memperlihatkan

temperatur kritis  Tlc . dimana dibawah temperature itu kedua

komponen bercampur dalam segala perbandingan dan diatas

temperature itu  kedua komponen membentuk dua fase. Salah satu

contohnya adalah air-trietilamina.

Jika sejumlah kecil fenol ditambahkan ke dalam air maka

fenol akan melarut. Jika fenol ditambhakan terus maka suatu

saat akan terjadi larutan jenuh fenol dalam air. Jika fenol

ditambahkan terus, suatu saat fenol tidak dapat larut lagi dan

setelah keadaan kesetimbangan tercapai maka cairan tersebut

akan membentuk dua lapisan (L1 dan L2). Masing-masing lapisan

mengandung komponen air dan fenol. Untuk lebih jelasnya

perhatikan diagram berikut :

C

T 1 fasa 2 fasa tc

O P Q R t1

L1 : L2

X fenol

Gambar 1.1 diagram fenol-air

3

Menurut Tim Kimia Fisika II (2014), pada suhu rendah

(dibawah tc) , misalnya t1, penambahan sedikit fenol ke dalam

air akan terlihat bahwa fenol akan larut dalam air (sepanjang

o-p). Jika kemudian fenol ditambahkan maka sampai pada titik P

akan terjadi larutan jenuh fenol dalam air. Pada penambahan

fenol lebih lanjut maka fenol tidak larut dan setelah keadaan

kesetimbangan tercapai maka cairan akan memisah menjadi dua

lapisan (L1 dan L2) yang masing-masing lapisan mengandung

komponen air dan fenol (sepanjang p-q).

Jika fenol ditambahkan lagi maka akan tercapai keadaan

terbentuknya larutan jenuh (pada q), dalam hal ini yang

terbentuk adalah larutan jenuh air dalam air. Penambahan fenol

lebih lanjut mengakibatkan terbentuknya suatu larutan satu

fasa yaitu larutan air dalam fenol (sepanjang q-r). Dapat

dilihat bahwa pada suhu tersebut (t1) fenol dapat saling

melarutkan hanya pada komposisi tertentu saja. Jika suhu

dinaikkan, kemampuan saling melarutkan kedua zat tersebut

semakin besar dan pada suhu tertentu akan didapat bahwa fenol

dan air dapat saling melarutkan pada berbagai komposisi. Suhu

disaat tepat terjadinya perubahan dari dua fasa ke satu fasa

untuk berbagai macam komposisi dinamakan suhu kelarutan kritis (tc).

Artinya diatas suhu tersebut kedua zat dapat saling melarutkan

dalam berbagai komposisi.

Menurut Sumardi (2009), diagram fasa yang paling sederhana

adalah diagram tekanan- temperature dari zat tunggal seperti

air. Sumbuh sumbuh diagram berkoresponden dengan tekanan dan

temperature. Diagram fase pada ruang tekanan temperature

menunjukan garis kesetimbangan atau sepadam fase antara tiga

4

fase padat, cair, dangas. Keberadaan titik kritis cair- gas

menunjukkan ambiguitas.ketika dari cair menjadi gas, biasanya

akan melewati sebuah sempadan dengan berjalan menuju fasa

superkritis. Oleh karena itu , fasa cair dan gas dapat

dicampur terus menerus.

Menurut Dogra (1999), cairan dapat membentuk bermacam-

macam jenis campuran dengan campuran lain. Jadi diagram fasa

yang berbeda dapat diperoleh dan diperlihatkan antara lain:

1. Memperlihatkan gambar/diagram fasa untuk cairan cairan yang

bercampur sebagian.

2. Memperlihatkan gambar/diagram fasa cairan yang bercampur

yang membentuk larutan ideal maupun larutan nyata.

3. Memperlihatkan tingkah laku campuran cairan yang larut

sebagian ketika dilakukan destilasi.

Menurut Anonim (2012),Diagram fase biner biasa

disebut  binary isomorphous alloy systems, kedua unsur yang dipadukan

larut sempurna dalam keadaan cair maupun padat. Pada sistem

ini hanya ada satu struktur kristal yang berlaku untuk semua

komposisi, syarat yang berlaku adalah:

1. Struktur kristal kedua unsur harus sama

2. Perbedaan ukuran atom kedua unsur tidak boleh lebih dari

15%.

3. Unsur-unsur tidak boleh membentuk senyawa

4. Unsur-unsur harus mempunyai valensi yang sama

Menurut Sukardjo (2002), Ada beberapa istilah yang perlu

diketahui sebelum dibicarakan apa itu fase, yaitu: system,

fase, kesetimbangan sejati, menstabil atau stabil jumlah

komponen dan derajat kebebasan. System adalah suatu zzat atau

5

campuran, yang diisolasikan dari zat zat lain dalam suatu

bejana inert, untuk diselidiki pengaruh perubahan temperature,

tekanan dan konsentrasi terhadap zat tersebut, misalnya system

air, air dalam garam, gas dan sebagainya. Fase ialah bgian

dari system, yang fisis berbeda dan dapat dipisahkan secara

mekanis.Dapat dipisahkan ssecara mekanis, berarti fase

tersebut dapat dipisahkan secara filtrasi, sedimentasi

dekantasi dan sebagainya.Dalamhal ini tidak termasuk pemisahan

secara penguapan, destilasi, adsrpsi, atau ekstraksi.

Menurut Dogra, (1999), bila suatu zat yang terlarut ke

dalam pelarut pada temperature konstan T, pada pemulnya hanya

membentuk satu fasa. Sesudah titik a, zat terlarut tidak

larut, tetapi membentuk lapisan lain sehingga terbentuk dua

fasa, sampai komposisi b dicapai dan diperleh satu fasa lain.

Dalam daerah antara a dan b ada dua fasa yang disebut larutan

konjugat pada waktu yang bersamaan.Bila temperature

ditingkatkan, kelarutan juga berubah. Kelarutan meningkat

dengan meningkatnya temperature, dan diatas temperature Tc,

cairan cairan dapat larut secara sempurna dan diperleh satu

fasa.Temperature, Tc disebut temperature larutan kritis dan

disebut juga temperature terlarut bagian atas.

Menurut Sukardjo (2002), berdasarkan hukum fase, sistem

dibagi berdasarkan jumlah komponen yang ada, seperti komponen

satu komponen, dua kmponen dan sebagainya. Kesukaran satu

komponen terdapat pada jumlah fasa padat dalam system.Yang

paling sederhana bila jumlah fasa padatnya hanya satu, seperti

system H2O system CO3 dan sebagainya.bila jumlah fasa padatnya

6

berubah, jumlah persamaan juga bertambah dan grafik lebih

sulit.

Menurut Dogra (1999), diagram fasa memperlihatkan variasi

titik didih campuran dengan perubahan kompsisinya.T1 dan

T2adalah titik didih normal dari kompnen murni 1 dan

2.Tmaks yaitu titik didih maksimum dari larutan dan titik ini

disebut Azeotrop komposisi pada titik ini dikenal sebagai

kompsisi azeotrpis. Komposisi fasa cairan dan uap adalah sama.

Dua cairan tidak dapat dipisahkan oleh destilasi, dan titik

didih campuran ini pada satu atmosfer adalah titik didih yang

tepat.

Menurut Takeuchi (2008), selama ini pembentukan perubahan

mutual antara tiga wujud materi difokuskan pada keadaan cair.

Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada perubahan

cairan dan padatan, dan antara cairan dan gas. Dalam membahas

keadaan kritis zat, akan lebih tepat menangani tiga wujud zat

secara simultan, bukan membahas dua dari tiga zat. Diagram

fasa merupakan cara mudah menampilkan wujud zat sebagai fungsi

suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air. Dalam

diagram fasa diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan

baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar system.

Atkins (1996), cairan campur sebagian, yaitu cairan yang

tidak bercampur dalam semua proporsi pada semua

temperature.Contohnya adalah heksana dan nitrobenzene.

Misalkan bila menambahkan sedikit cairan B pada sampel cairan

lain A pada temperature tertentu T’, cairan B larut sempurna

dan system biner tetap satu fasa. Dengan makin banyak

penambahan B, bila satu tahap di mana B tak larut lagi.

7

Sekarang sampel terdiri atas dua fasa yang berada dalam

kesetimbangan satu sama lain. Fasa yang paling banyak

mengandung A dan dijenuhi oleh B. fase lainnya adalah B yang

sedikit dan dijenuhi oleh A. dalam diagram temperature

komposisi yang terlukis. Jika lebih banyak B ditambahkan, A

sedikit larut di dalam komposisi B. komposisi kedua fase dalam

kesetimbangan tetap a’ dan a” , tetapi jenuh kedua bertambah

dengan berkurangnya fase pertama. Suatu kesetimbangan akan

didapat jika B sedemikian rupa banyaknya, sehingga melarutkan

semua A, dan system kembali menjadi berfasa tunggal.

Penambahan B lebih banyak lagi sekarang hanya akan

mengencerkan larutan dan seterusnya larutan itu tetap berfasa

tunggal. Temperature mempengarui komposisi kedua fase pada

kesetimbanganfasa.Untuk kasus heksana dan nitrobenzene,

menaikkan temperature dan menaikkan kemapuan bercampurnya.

Oleh karena itu system dua fase tidak begitu luas karena

setiap fase dalam kesetimbangan lebih kaya salah satu dari

kedua komponen : fase yang banyak mengandung A lebih kaya akan

B dan fasa yang banyak mengandung B lebih kaya akan A. diagram

fase keseluruhan dapat dibuat dengan mengulang pengamatan-

pengamatan dari berbagai temperature dan kemudian

menggambarkan garis yang menghubungkan daerah dua fase.

Menurut Tim Dosen Kimia Fisik (2010), Pasangan cairan yang

bercampur sebagian dapat dibagi dalam empat tipe:

1. Tipe I, campuran dengan temperatur kelarutan kritis

maksimum, misalnya system  air - fenol

2. Tipe II, campuran dengan temperatur kelarutan kritis

minimum, misalnya system air - trimetil amin

8

3. Tipe III, campuran dengan temperatur kelarutan

kritis  maksimum dan  minimum, misalnya system air – nikotin

4. Tipe IV, campuran yang tidak mempunyai  temperatur kelarutan

kritis.

Menurut Atkins (1999), kata fase berasal dari bahasa

Yunani yang berarti pemunculan.Fase adalah keadaan materi yang

seragam di seluruh bagiannya, bukan hanya dalam komposisi

kimianya, melainkan juga dalam keadaan fisiknya.Jadi kita

berbicara mengenai fase padat, fase cair, dan gas suatu

zat.Sedangkan yang dimaksud dengan komponen adalah spesies

yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam

larutan biner.

Menurut Dogra SK dan Dogra S (2008), jumlah komponen dalam

suatu sistem didefenisikan sebagai jumlah minimum dari

variable bebas pilihan yang dibutuhkan untuk menggambar

komposisi tiap fase dari suatu sistem.

Menurut Rahman Ijang dan Mulyani Sri (2004), dua cairan

dikatakn misibel sebagian jika A larut dalam B dalam yang

terbatas dan demikian pula dengan  B, larut dalam A dengan

jumlah yang terbatas . bentuk yang paling umum dari diagram

fase T – X cair – cair pada tekanan tetap , biasanya 1atm.

Diagram ini dapat di peroleh secara eksperimen dengan

menambahkan suatu zat cair ke dalam cairan murni lain pada

tekanan tertentu dengan variasi suhu. Jika percobaan dilakukan

pada suhu yang lebih tinggi akan di peroleh batas kelarutan

yang berbeda. Semakin tinggi suhu , kelarutan masing – masing

komponen satu sama lain meningkat  sehingga daerah dua fase

menyempit. Kurva kelarutan  pada akhirnya bertemu di satu

9

titik pada konsulat atas. Ataubdisebut juga suhu kelarutan

kritis, Tc. Diatas Tc cairan saling melarut sempurna sempurna

dalam berbagai komposisi. Contoh system mengikuti kurva

seperti ini adalah system air – fenol degan Tc = 65,850C

Aturan fase untuk satu system  pada tekanan tetap

adalah  f = C – p + 1 . untuk system dua komponen , f = 3 – p.

didaerah dua fase  = 1 . hanya diperlukan satu variabel saja

untuk menentukan keadaan system. Jika variabel  yang di pilih

adalah suhu, maka titik potong garis dasi dengan kurva

menghasilkan komposisi kedua larutan konyugat. sama halnya

jika variabel yang dipilih adalah komposisi salah satu larutan

konyugat, maka dapat ditentukan suhu dan komposisi larutan

konyugat, maka dapat ditentukan suhu dan komopsisi larutan

konyugat lainnya. Untuk daerah satu fase, f = 2, ada dua

variabel yang di perlukan untuk menyatakan keadaan system.

Jadi suhu dan komponen larutan keduanya harus dinyatakn dengan

jelas.

Menurut Ratnasari (2011), sistem terkonden merupakan

sistem dimana fasa uapnya diabaikan (suhu relative rendah)

sehingga harga derajat kebebasan F = C – P + 1. Diagram fasa

tersebut adalah diagram fasa sistem dua komponen cair-cair

yang melarut sebagian atau sistem terkonden.Fenol ditambahkan

ke dalam air sedikit demi sedikit.Sistem dimulai dari titik a

bergerak ke kanan.Dari titik a ke titik b diperoleh satu fasa

yang artinya fenol ditambahkan melarut dalam air dan membentuk

satu fasa.Yang ditandai dengan warna jernih.Tc merupakan titik

kritis dimana merupakan batas kelarutan (suhu kelarutan

kritis).Diatas, Tc cairan saling melarut sempurna dalam

10

berbagai komposisi. Pada sistem air-fenol memiliki Tc =

65,85oC.

Menurut Sukardjo (1997), untuk sistem dua komponen bagi

fasa tunggal F = 2 – 2 + 3 = 3. Jadi, ada tiga variable yang

harus ditentukan, yaitu temperature, tekanan dan

konsentrasi.Grafik demikian berupa grafik tiga dimensi yang

sukar digambar.Untuk mempermudah, diambil salah satu variable

tetap, biasanya diambil p tetap, hingga diperoleh diagram yang

menyatakan hubungan T-C. Sistem dua komponen juga mempermuda

dengan mengambil kesetimbangan-kesetimbangan secara terpisah

yaitu kesetimbangan:

Cair-gas

Padat-gas

Cair-cair

Padat-cair

Menurut Bird (1993), sistem dua komponen mempunyai derajat

kebebasan F = 4 - P. Jika sistem ada dalam satu fasa, maka F =

3. Hal ini berarti sistem mempunyai tiga varian atau tiga

derajat kebebasan.Keadaan sistem digambarkan dengan tiga

koordinat atau tiga dimensi (diagram ruang).

Diagram ruang sulit dibuat dan dipelajari.Untuk

menyederhanakan maka slah satu variabel ditas dibuat konstan

atau tetap sehingga tingga 2 variabel bebas. Dengan

penyederhanaan ini diagram dapat digambarkan dalam dua

dimensi. Ada tiga kemungkinan bentuk diagram, yaitu:

1. Diagram P-konsentrasi pada T tetap

2. Diagram T- konsentrasi pada P tetap

3. Diagram P-T pada konsentrasi tetap

11

Penyederhanaan selanjutnya dilakukan dengan cara

mempelajari berbagai kesetimbangan yang mungkin terdapat dalam

sistem secara terpisah. Hal ini dapat dilakukan dengan

mengatur tekanan dan temperatur sistem.

Menurut Dogra (2008), sistem biner fenol–air merupakan

sistem yang memperlihatkan sifat solubilitas timbal balik

antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan

tetap. Solubilitas (kelarutan) adalah kemampuan suatu zat

kimia tertentu, zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu

pelarut (solvent). Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum

zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada

kesetimbangan.Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat

tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu

pelarut.Contohnya adalah etanol di dalam air.Sifat ini lebih

dalam bahasa Inggris lebih tepatnya disebut miscible.Pelarut

umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni

ataupun campuran. Campuran terdiri dari beberapa jenis. Di

lihat dari fasenya,  Pada system biner fenol –air, terdapat 2

jenis campuran yang dapat berupah pada kondisi tertentu Suatu

fase didefenisikan sebagai bagian system yang seragam atau

homogeny diantara keadaan submakroskopisnya, tetapi benar-

benar terpisah dari bagian system yang lain oleh batasan yang

jelas dan baik. Campuran padatan atau dua campuran yang tidak

saling bercampur dapat membentuk fase terpisah.Sedangkan

campuran gas-gas adalah suatu fase karena sistemnya yang

homogen.Symbol umum untuk jumlah fase adalah P.

Menurut Anonim (2009), pemisahan dari campuran menjadi

komponen–komponennya adalah salah satu proses terpenting

12

diindustri kimia. Prosedur yang umum untuk melakukan pemisahan

ini  destilasi, sebuah operasi yang berdasar pada fenomena

fisik di mana uap dan cairan berada pada kondisi komposisi

setimbang yang biasanya berbeda. Nyatanya, bagian menguap dari

fase cairnya telah dihasilkan pada pemisah parsial pada awal

pencampuran. Tingkat dari pemisahan akan di tentukan dengan

fase uap dan cairan. Hubungan antar komposisi dari kedua fase

pada kesetimbangan biasanya disajikan dengan diagram

keseimbangan fase. Metode penyajiannya harus tetap dengan

jumlah variabel yang bersangkutan. Gibbs menampilkannya dalam

keadaan setimbang beserta jumlah variabel yang

bersangkutan.Berikut hubungan yang relevan.

F = C + 2 – P

Dimana f adalah jumlah derajat kebebasan, C  adalah jumlah

fase saat ini. Penyajian grafis dari data akan bergantung dari

nilai f dan kita  dapat  memperkirakannya dan plotting akan

meningkatkan lebih kompleks  sebagaimana membesarnya nilai f.

Tafsiran tampilan dari garis biasanya membatasinya pada nilai

f = 2 , itulah sebabnya disebut system biner.

Menurut Atkins (1999), zat yang terlarut dapat berupa gas,

cairan lain, atau padat.Kelarutan bervariasi dari selalu larut

seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak

klorida dalam air.Istilah "tak larut" (insoluble) sering

diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya

hanya ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada

bahan yang terlarut.Dalam beberapa kondisi, titik

kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan

suatu larutan yang disebut lewat jenuh yang metastabil atau

13

mengendap. Kelarutan timbal balik adalah kelarutan dari suatu

larutan yang bercampur sebagian bila temperaturnya di bawah

temperatur kritis. Jika mencapai temperatur kritis, maka

larutan tersebut dapat bercampur sempurna (homogen) dan jika

temperaturnya telah melewati temperatur kritis maka sistem

larutan tersebut akan kembali dalam kondisi bercampur sebagian

lagi.

Salah satu contoh dari temperatur timbal balik adalah

kelarutan fenol dalam air yang membentuk kurva parabola yang

berdasarkan pada bertambahnya % fenol dalam setiap perubahan

temperatur baik di bawah temperatur kritis. Jika temperatur

dari dalam kelarutan fenol aquadest dinaikkan di atas 50°C

maka komposisi larutan dari sistem larutan tersebut akan

berubah. Kandungan fenol dalam air untuk lapisan atas akan

bertambah (lebih dari 11,8 %) dan kandungan fenol dari lapisan

bawah akan berkurang (kurang dari 62,6 %). Pada saat suhu

kelarutan mencapai 66°C maka komposisi sistem larutan tersebut

menjadi seimbang dan keduanya dapat dicampur dengan sempurna.

Sistem biner fenol - air merupakan sistem yang memperlihatkan

sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu

tertentu dan tekanan tetap.

Disebut sistem biner karena jumlah komponen campuran

terdiri dari dua zat yaitu fenol dan air. Fenol dan air

kelarutanya akan berubah apabila dalam campuran itu ditambahan

salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol atau

air.Temperatur mempengaruhi komposisi kedua fase pada

kesetimbangan. Menaikkan temperatur akan menambah kemampuan

bercampurnya.

14

Menurut Anonim (2010), pada perhitngan – perhitungan yang

melibatkan keseimbangan uap cair , sering kali kita diminta

untuk membuat diagram T – xy , dengan diagram tersebut kita

dapat menentukan temperatur Bobble dan dew pada berbagai

komposisi senyawa yang lebih ringan ( mor volatile) dari

campuran tersebut. Pada diagram T – xy, tekanan system sudah

ditentukan terlebih dahulu. Sehingga dengan

demikian  komposisi dan temperature yang akan dihitung.

Menurut Tim Dosen Kimia Fisik (2012), bila campuran 50

gram air dan 50 gram etanol , komposisi campuran adalah

dititik a’. Apabila campuran ini dipanaskan, pada suatu saat

kedua larutan pada zat ini akan membentuk satu fasa, ditandai

dengan larutan menjadi jernih diperoleh denganmembaca

thermometer pada percbaan. Dengan menghubungkan titik ini akan

membentuk diagram fasa system air-fenol. Dari diagram fasa ini

diperkirakan letak titik konsolut, kemudian diplot ke sekala

suhunya (sisi tegaknya). Agar perkiraan dan mnetapkan suhu

kelarutan kritis mendekati harga sebenarnya, dianjurkan untuk

menggambarkan dalam kertas grafik.

Menurut Suardana (2005), pada daerah di dalam kurva

terdapat dua fasa.Titik-titik pasangan komposisi temperatur di

dalam kurva selalu menggambarkan dua fasa.Komposisi tiap fasa

terletak pada kurva.Diluar kurva hanya terdapat satu

fasa.Titik maksimum kurva disebut titik kritis maksimum atau

temperatur konsulat atas.Diatas temperatur titik kritis tidak

mungkin terdapat dua fasa.

15

Menurut Dogra (1998), cairan dapat membentuk bermacam

macam jenis campuran dengan cairan lain. Jadi diagram fasa

yang berbeda dapat diperoleh dan diperlihatkan antara lain:

a) Memperlihatkan gambar/ diagram fasa untuk cairan-cairan yang

bercampursebagian

b) Memperlihatkan gambar/ diagram fasa cairan yang bercampur

yang membentuk larutan ideal maupun larutan nyata

c) Mempelihatkan tingkah laku campuran cairan yang larut

sebagian ketika ilakukan destilasi. Dalam seluruh diagram

fasaperubahan komposisi dari fasa yang berbeda dengan

temperature yang diplotkan, dan tekanan dijaga konstan

Bila suatu zat yang terlarut ke dalam pelarut pada

temperature konstan T, pada pemulnya hanya membentuk satu

fasa. Sesudah titik a, zat terlarut tidak larut, tetapi

membentuk lapisan lain sehingga terbentuk dua fasa, sampai

komposisi b dicapai dan diperleh satu fasa lain. Dalam daerah

antara a dan b ada dua fasa yang disebut larutan konjugat pada

waktu yang bersamaan. Bila temperature ditingkatkan, kelarutan

juga berubah. Kelarutan meningkat dengan meningkatnya

temperature, dan diatas temperature Tc, cairan cairan dapat

larut secara sempurna dan diperleh satu fasa. Temperature, Tc

disebut” temperature larutan kritis” dan disebut juga

“temperature terlarut bagian atas”.

Menurut Sukardjo (2002), berdasarkan hukum fase, sistem

dibagi berdasarkan jumlah kompnen yang ada, seperti kmponen

satu komponen, dua komponen dan sebagainya. Kesukaran satu

komponen terdapat pada jumlah fasa padat dalam system. Yang

paling sederhana bila jumlah fasa padatnya hanya satu, seperti

16

system H2O system CO3 dan sebagainya. bila jumlah fasa

padatnya berubah, jumlah persamaan juga bertambah dan grafik

lebih sulit.

Menurut Syukri (1999), sistem dua komponen mempunyai

derajat kebebasan F = 4 - P. Jika sistem ada dalam satu fasa,

maka F = 3. Hal ini berarti sistem mempunyai tiga varian atau

tiga derajat kebebasan. Keadaan sistem digambarkan dengan tiga

koordinat atau tiga dimensi (diagram ruang).

Diagram ruang sulit dibuat dan dipelajari. Untuk

menyederhanakan maka slah atu variabel ditas dibuat konstan

atau tetap sehingga tingga 2 variabel bebas. Dengan

penyederhanaan ini diagram dapat digambarkan dalam dua

dimensi. Ada tiga kemungkinan bentuk diagram, yaitu:

• Diagram P-konsentrasi pada T tetap

• Diagram T-konsentrasi pada P tetap

• Diagram P-T pada konsentrasi tetap

Penyederhanaan selanjutnya dilakukan dengan cara

mempelajari berbagai kesetimbangan yang mungkin terdapat dalam

sistem secara terpisah. Hal ini dapat dilakukan dengan

mengatur tekanan dan temperatur sistem. Sistem biner fenol air

merupakan sistem yang memperlihatkan sistem kelarutan timbal

balik antara fenol dan air pada suhu dan tekanan tetap.

Menurut Darmaji (2005), sistem biner fenol - air merupakan

sistem yang memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara

fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Disebut

sistem biner karena jumlah komponen campuran terdiri dari dua

zat yaitu fenol dan air. Fenol dan air kelarutanya akan

17

berubah apabila dalam campuran itu ditambahan salah satu

komponen penyusunnya yaitu fenol atau air.

Kelarutan adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat

terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent).

Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang

larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil

disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan

perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah

etanol di dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris

lebih tepatnya disebut miscible. Pelarut umumnya merupakan

suatu cairan yang dapat berupa zat murni ataupun campuran.

Jika komposisi campuran fenol air dilukiskan  terhadap

suhu akan diperoleh kurva yang ditunjukan pada gambar 1. L1

adalah fenol dalam air, L2 adalah air dalam fenol, XA dan XF

masing-masing adalah mol fraksi air dan mol fraksi fenol, XC

adalah mol fraksi komponen pada suhu kritis (Tc). Sistem ini

mempunyai suhu kritis (Tc) pada tekanan tetap, yaitu suhu

minimum pada saat dua zat bercampur secara homogen dengan

komposisi Cc. Pada suhu T1 dengan komposisi di antara A1  dan

B1  atau pada suhu T2 dengan komposisi di antara A2 dan B2,

sistem berada pada dua fase (keruh). Sedangkan di luar daerah 

kurva (atau diatas suhu kritisnya, Tc), sistem berada pada

satu fase (jernih).

Temperatur kritis atas Tuc adalah batas atas temperatur

dimana terjadi pemisahan fase. Di atas temperatur batas atas,

kedua komponen benar-benar bercampur.Temperatur  ini ada

gerakan termal yang lebih besar  menghasilkan kemampuan campur

yang lebih besar pada kedua komponen.

18

Menurut Sukardjo (2003), melarutan timbal balik adalah

kelarutan dari suatu larutan yang bercampur sebagian bila

temperaturnya di bawah temperatur kritis. Jika mencapai

temperatur kritis, maka larutan tersebut dapat bercampur

sempurna (homogen) dan jika temperaturnya telah melewati

temperatur kritis maka sistem larutan tersebut akan kembali

dalam kondisi bercampur sebagian lagi. Salah satu contoh dari

temperatur timbal balik adalah kelarutan fenol dalam air yang

membentuk kurva parabola yang berdasarkan pada bertambahnya %

fenol dalam setiap perubahan temperatur baik di bawah

temperatur kritis.

Menurut Karyadi (2002), jika temperatur dari dalam

kelarutan fenol aquadest dinaikkan di atas 50°C maka komposisi

larutan dari sistem larutan tersebut akan berubah. Kandungan

fenol dalam air untuk lapisan atas akan bertambah (lebih dari

11,8 %) dan kandungan fenol dari lapisan bawah akan berkurang

(kurang dari 62,6 %). Pada saat suhu kelarutan mencapai 66°C

maka komposisi sistem larutan tersebut menjadi seimbang dan

keduanya dapat dicampur dengan sempurna.Temperatur kritis

adalah kenaikan temperatur tertentu dimana akan diperoleh

komposisi larutan yang berada dalam kesetimbangan.

Kata fase berasal dari bahasa Yunani yang berarti

pemunculan. Fase adalah keadaan materi yang seragam di seluruh

bagiannya, bukan hanya dalam komposisi kimianya, melainkan

juga dalam keadaan fisiknya. Jadi kita berbicara mengenai fase

padat, fase cair, dan gas suatu zat. Sedangkan yang dimaksud

dengan komponen adalah spesies yang ada dalam sistem, seperti

zat terlarut dan pelarut dalam larutan biner.

19

Sistem biner fenol – air merupakan sistem yang

memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan

air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Kelarutan adalah

jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu

pelarut. Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat

berupa zat murni ataupun campuran.

Disebut sistem biner karena terdiri atas dua komponen

yaitu fenol dan air. Sistem biner fenol – air tergolong fase

padat – cair, fenol berupa padatan dan air berupa cairan.

Kelarutan sistem ini akan berubah apabila dalam campuran itu

ditambahan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol atau

air. Temperatur mempengaruhi komposisi kedua fase pada

kesetimbangan. Menaikkan temperatur akan menambah kemampuan

bercampurnya.

Menurut Wahyuni (2013), sistem biner fenol-air merupakan

sistem yang memperlihatkan kaelarutan timbal balik antara

fenol dan air pada suhu tertentu dan pada tekanan tetap.

Sistem ini disebut sebagai sistem biner karena komponen

larutan tersebut terdiri atas dua zat, yaitu fenol dan air.

Menurut Sukardjo (2003), temperatur kritis adalah kenaikan

temperatur tertentu dimana akan diperoleh komposisi larutan

yang berada dalam kesetimbangan Suatu larutan akan bercampur

sebagian bila temperaturnya di bawah temperatur kritis.

Kelarutan dari larutan ini disebut kelarutan timbal balik.

Larutan akan bercampur sempurna (homogen) jika mencapai

temperatur kritis. Larutan akan kembali bercampur sebagian

jika telah melewati temperatur kritisnya. Salah satu contoh

20

dari kelarutan timbal balik adalah pada kelarutan fenol dalam

air yang membentuk kurva parabola.

Menurut Atkins (1999), kelarutan fenol-air akan berubah

apabila ke dalam campuran itu ditambah dengan salah satu

komponen penyusunnya, yaitu fenol atau air.

Sistem ini mempunyai temperatur kritis pada tekanan tetap,

yaitu temperatur minimum pada saat dua zat bercampur secara

homogen. Daerah di dalam kurva (di bawah temperatur kritis)

menunjukkan sistem berada pada dua fasa (keruh), sedangkan

daerah di luar kurva (di atas temperatur kritis) menunjukkan

sistem berada pada satu fasa (jernih). Pada temperatur ini

terdapat gerakan termal yang lebih besar sehingga menghasilkan

kemampuan campur yang lebih besar pada kedua komponen.

BAB III

METODELOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

21

a. Buret 50 ml : 1 buah

b. Termometer 1000C : 1 buah

c. Tabung reaksi besar alas datar (buchner) : 1

buah

d. Pengaduk : 1 buah

e. Penangas : 1 buah

f. Batu didih : 1 buah

g. Kaca arloji : 1 buah

h. Gelas ukur 50 ml : 1 buah

i. Gelas piala 100 ml : 2 buah

j. Pipet tetes : 5 buah

k. Spatula : 1 buah

3.1.2 Bahan

a. Fenol 95%

b. Aquades

3.2 Gambar Alat

Gambar 3.1 Buret 50 ml Gambar 3.2 Termometer

1000C

Gambar 3.3 Tabung reaksiGambar 3.4 Pengaduk

22

besar alas datar (buchner)

Gambar 3.5 Penangas Gambar 3.6 Kaca arloji

Gambar 3.7 Gelas Ukur

100 mlGambar 3.8 Gelas piala

100 ml

Gambar 3.9 Pipet tetes Gambar 3.10 Spatula

3.3 Prosedur Kerja

a. Menyediakan buret bersih dan mengisinya dengan aquades.

b. Membersihkan dan mengeringkan tabung reaksi besar yang

mempunyai satu set sumbat lengkap dengan batang pengaduk dan

termometer.

c. Menyiapkan penangas lengkap dengan batu didih.

d. Menimbang tabung reaksi tersebut.

23

e. Mengisi tabung reaksi dengan fenol, menimbang lagi sampai

berat fenol 2,5 gram.

f. Menambahkan 0,2 ml aquades dengan menggunakan buret. Jika

keruh, memanaskan campuran tersebut didalam penangas air.

Tepat disaat larutan keruh menjadi jernih, menctaat suhu

(T1), membiarkan suhu naik ± 40C. Mengeluarkan tabung dari

penangas dan membiarkan menjadi dingin sambil terus diaduk,

saat timbul kekeruhan catat lagi suhunya (T2).

g. Membiarkan suhu tabung mendekati suhu kamar. Menambahkan

lagi aquades sebanyak 0,2 ml dan kembali melakukan langkah

f. Melakukan pekerjaan ini beberapa kali sesuai dengan tabel

pengamatan.

3.4 Diagram Alir Metode Kerja

Dimasukkan kedalam buret

Dibersihkan dan dikeringkan

tabung reaksi besar yang mempunyai

satu set sumbat lengkap dengan

batang pengaduk dan termometer

Disiapkan penangas lengkap dengan

batu didih

Ditimbang tabung reaksi tadi

Dimasukkan

Ditimbang lagi sampai beratnya 2,5

gram

Ditambahkan

24

Aquades

Fenol

0,2 ml

Dipanaskan campuran tersebut

menggunakan penangas air jika

keruh

Dicatat suhu (T1) tepat disaat

larutan keruh menjadi jernih

Dibiarkan suhu naik ± 40C

Dikeluarkan tabung dari penangas

dan dibiarkan menjadi dingin

sambil terus diaduk

Dicatat suhu saat timbul kekeruhan

(T2)

Dibiarkan suhu tabung mendekati

suhu kamar

Ditambahkan lagi dengan

Diulang kembali langkah tadi

sampai beberapa kali

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Tabel 4.1 Pengaruh penambahan volume air pada fenol

25

0,2 ml

Hasil

NoVolum

e air

(ml)

Berat

komponen

(gram)

% Berat Suhu

(oC)

T

(t1+

t2)/2Fenol Air Feno

l

Air t1 t2

1 0,2 2,5 0,2 93 7,4 88 80 84

2 0,2 2,5 0,2 93 7,4 83 67 753 0,2 2,5 0,2 93 7,4 82 67 74,54 0,3 2,5

0,3 8910,

7

72 69 70,5

5 0,3 2,50,3 89

10,

7

69 60 64,5

6 0,4 2,5 0,4 86 13 78 65 71,57 0,6 2,5 0,6 80 19 75 48 61,58 0,8 2,5 0,8 75 24 73 45 599 1,0 2,5 1,0 71 30 68 50 5910 1,5 2,5 1,5 62 37 66 55 60,511 2,5 2,5 2,5 50 50 67 62 64,512 4,0 2,5 4,0 38 61 68 60 6413 6,0 2,5 6,0 29 70 61 49 5514 9,0 2,5 9,0 21 78 48 37 42,515 13,0 2,5 13,0 16 83 - - -

4.2 Pembahasan

Sistem biner fenol - air merupakan sistem yang

memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan

air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Disebut sistem biner

karena jumlah komponen campuran terdiri dari dua zat yaitu

26

fenol dan air. Fenol dan air kelarutanya akan berubah apabila

dalam campuran itu ditambahan salah satu komponen penyusunnya

yaitu fenol atau air.

Kelarutan adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat

terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent).

Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang

larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil

disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan

perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Dalam hal ini

contohnya adalah fenol dan air.

Pada percobaan ini saat 0,2 ml air ditambahkan ke dalam

2,5 gram fenol larutan menjadi keruh, saat dipanaskan larutan

kembali jernih ketika suhu larutan mencapai 880C. Setelah

dihentikan pemanasan larutan kembali menjadi keruh. Perubahan

tersebut diakibatkan karena zat tersebut mengalami perubahan

kelarutan yang dipengaruhi oleh temperatur. Kelarutan akan

meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur. Penambahan

air menyebabkan kenaikan suhu karena semakin luas zat

permukaan yang dipanaskan semakin banyak kalor yang dapat

diserap sehingga suhu larutan timbal balik fenol-air

meningkat.

Setelah air ditambahkan terus menerus sampai 5,5 ml air

yang ditambahkan kedalam fenol larutan menjadi sangat keruh,

seperti putih susu kental, karena terjadi larutan jenuh fenol

dalam air dan ditambahkan lagi 2,5 ml air larutan membentuk 2

lapisan masing – masing mengandung fenol dan air, hal ini

disebabkan karena larutan mengalami peristiwa lewat jenuh

akibat semakin banyaknya penambahan air pada fenol tersebut,

27

namun saat dipanaskan larutan fenol masih kembali menjadi

jernih.

Saat penambahan 9 ml air larutan kembali menjadi keruh

dan membentuk dua lapisan, kemudian dipanaskan larutan kembali

menjadi jernih, namun saat didinginkan larutan tidak kembali

menjadi keruh dan ketika ditambahkan lagi 13 ml air larutan

tidak menjadi keruh lagi hal ini disebabkan karena penambahan

air yang terus menerus dilakukan mengakibatkan terbentuknya

suatu larutan satu fasa yaitu larutan air dalam air.

Dari hasil yang diperoleh diketahui bahwa semakin tinggi

suhu persentase berat fenol dalam larutan semakin menurun

sedangkan persentase berat air semakin meningkat, karena

semakin tinggi suhu kemampuan saling melarutkan kedua zat

tersebut semakin besar dan pada suhu tertentu akan didapat

bahwa fenol dan air dapat saling melarutkan pada berbagai

komposisi. Suhu disaat tepat terjadinya perubahan dari dua

fasa ke satu fasa untuk berbagai macam komposisi dinamakan suhu

kelarutan kritis (tc).

Suhu kelarutan kritis percobaan ini yaitu 37 ˚C, dan

berat fenol yang diperoleh yaitu 21%. Hasil yang diperoleh

tidak sesuai dengan literatur sebab menurut Hougen dalam

Chemical Process Principles halaman 168 temperatur kritis sistem

fenol air adalah 66C dengan komposisi berat fenol 34%.

Ketidaksesuaian hasil yang diperoleh dengan literatur yang ada

dapat disebabkan karena kurang cermatnya praktikan dalam

membaca termometer pada saat larutan berubah dari keruh

menjadi jernih dan dari jernih ke keruh kembali karena

perubahan larutan dari keruh menjadi jernih terjadi dalam

28

waktu yang singkat, praktikan kurang memahami saat terjadinya

kekeruhan alat yang untuk pertama kali sehingga penambahan air

untuk pertama kali terlalu banyak, dan dapat juga disebabkan

karena alat yang digunakan telah kurang layak digunakan.

29

BAB V

KESIMPULANBerdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka

dapat disimpulkan bahwa:

Suhu Kelarutan Kritis (tc) sistem biner fenol – air dapat

ditentukan dengan melihat suhu disaat tepat terjadinya

perubahan dari dua fasa (fenol-air) ke satu fasa (air) untuk

berbagai macam komposisi. Suhu kelarutan kritis pada percobaan

ini yaitu 37˚C, dan berat fenol yang diperoleh yaitu 21%.

30