PEMISAHAN DAN PEMURNIAN ZAT CAIR Distilasi dan Titik Didih I. Tujuan 1.1 Mengetahui prinsip destilasi dan pengertian campuran azeotrop 1.2 Dapat mengkalibrasi thermometer dan dapat merangkai peralatan destilasi 1.3 Dapat terampil melakukan destilasi 1.4 Melakukan destilasi untuk pemisahan dan pemurnian 1.5 Melakukan analisis kemurnian cairan dengan indeks bias. II. Prinsip Pemisahan dan pemurnian komponen campuran zat cair berdasarkan perbedaan titik didih cairan pada tekanan tertentu yang melibatkan penguapan campuran dan diikuti dengan proses pendinginan. III. Teori Dasar A. Distilasi 1. Pengertian Distilasi Distilasi adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan titik didih atau kemudahan menguap volatilitas bahan dengan
22
Embed
Laporan Pemisahan Dan Campuran Zat Cair Destilasi Dan Indeks Bias
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PEMISAHAN DAN PEMURNIAN ZAT CAIR
Distilasi dan Titik Didih
I. Tujuan
1.1 Mengetahui prinsip destilasi dan pengertian campuran azeotrop
1.2 Dapat mengkalibrasi thermometer dan dapat merangkai peralatan destilasi
1.3 Dapat terampil melakukan destilasi
1.4 Melakukan destilasi untuk pemisahan dan pemurnian
1.5 Melakukan analisis kemurnian cairan dengan indeks bias.
II. Prinsip
Pemisahan dan pemurnian komponen campuran zat cair berdasarkan
perbedaan titik didih cairan pada tekanan tertentu yang melibatkan penguapan
campuran dan diikuti dengan proses pendinginan.
III. Teori Dasar
A. Distilasi
1. Pengertian Distilasi
Distilasi adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan
perbedaan titik didih atau kemudahan menguap volatilitas bahan dengan
menggunakan panas sebagai pemisahan dalam distilasi, 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 dahulu.
Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis pemindahan
massa. Penerapan proses ini didasarakan pada teori, bahwa pada suatu
larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.
Model ideal pada distilasi didasarkan pada Hukum Roult, yaitu : PA =
PA° . XA, dan Hukum Dalton, yaitu :
XA = PA
(PA + PB + …)
kombinasi kedua hukum ini menunjukkan bahwa untuk campuran ideal
fraksi mol dalam uap lebih tinggi daripada dalam larutan.
Konsep pemisahan dengan cara distilasi merupakan sintesa
pengetahuan dan peristiwa-peristiwa:
a. kesetimbangan fasa
b. perpindahan massa
c. perpindahan panas
d. perubahan fasa akibat pemanasan (penguapan)
e. perpindahan momentum
Distilasi adalah sistem perpindahan yang memanfaatkan perpindahan
massa. Masalah perpindahan massa dapat diselesaikan dengan dua cara
yang berbeda. Pertama dengan menggunakan konsep tahapan
kesetimbangan (equilibrium stage) dan kedua atas dasar proses laju difusi
(difusional forces). Distilasi dilaksanakan dengan rangakaian alat berupa
kolom/menara yang terdiri dari piring (plate tower/tray) sehingga dengan
pemanasan komponen dapat menguap, terkondensasi, dan dipisahkan
secara bertahap berdasarkan tekanan uap/titik didihnya. Proses ini
memerlukan perhitungan tahap kesetimbangan.
Ketika sistem berada dalam kesetimbangan, karena banyak molekul zat
cair yang memasuki fasa uap dan kemudian kembali lagi dari fasa uap
menjadi cair, maka dapat terukur tekanan uapnya. Jika sistem tetap
bertahan dalam kesetimbangan, bahkan ketika energinya dinaikkan,
banyak molekul dalam fasa cair akan memiliki energi yang mencukupi
untuk berubah menjadi fasa uap. Walaupun banyak molekul yang juga
kembali dari fasa uap ke dalam fasa cair, namun jumlah molekul dalam
fasa uap bertambah dan tekanan uap akan naik. Jumlah molekul dalam
fasa uap sangat bergantung pada suhu, tekanan dan kekuatan gaya tarik
antarmolekul di dalam fasa cair dan volume sistem.
2. Pengaruh Zat Pengotor
Pengaruh zat pengotor pada titik didih sangat bergantung pada sifat zat
pengotor, sehingga akan dijumpai pengaruh yang besar bila residu yang
volatile masih tetap ada. Umumnya, sejumlah kecil zat pengotor akan
memberikan pengaruh yang kecil pada titik didih jika dibandingkan
pengaruhnya terhadap titik leleh. Dengan demikian, titik didih tidak
memberikan arti yang sama seperti titik leleh untuk karakterisasi bahan-
bahan dan kemurniannya.
3. Azeotrop
Larutan non-ideal dapat menunjukan perilaku yang lebih rumit.
Campuran yang menunjukan penyimpangan relatif besar dari hukum
Raoult (yaitu jika gaya tarik zat terlarut-pelarut sangat kuat) akan memiliki
titik didih maksimum.
Larutan pada maksimum ini disebut azeotrop didih-maksimum;
contohnya adalah larutan yang terbentuk oleh sistem H2O/HCl. Maksimum
titik didih dalam hal ini terjadi pada 108,8oC dan tekanan 1 atm untuk
komposisi 20,22% HCl berdasarkan massa.
Campuran yamg memperlihatkan penyimpangan positif besar dari
perilaku ideal dapat menunjukan titik didih minimum.
Etil alkohol dan air membentuk azeotrop seperti ini dengan titik didih
normal 78,17oC dan komposisi 4% air berdasar massa. Dalam hal ini, gaya
tarik antara sesama molekul etil alkohol dan antara sesama molekul air
lebih kuat daripada gaya tarik antara etil alkohol dan air, sehingga larutan
mendidih pada suhu yang lebih rendah dari komponen murninya.
4. Macam-macam Distilasi
a. Distilasi Sederhana
Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan
titik didih yang jauh atau dengan salah satu komponen bersifat volatil.
Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih
rendah akan menguap lebih dahulu. Selain per bedaan titik didih, juga
perbedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substensi untuk
menjadi gas. Distilasi ini digunakan pada tekanan atmosfer satu.
Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan campuran
air dan alkohol.
b. Distilasi Fraksionisasi
Fungsi distilasi fraksionisasi adalah memisahkan komponen-
komponen cair, dua atau lebih dari suatu larutan berdasrakan
perbedaan titik didihnya namun perbedaan titik didih antar zatnya
hampir sama. Sewaktu campuran dipanaskan, kedua zat cair akan
menguap. Akan teteapi dengan titik didih lebih tinggi akan
terkondensasi sewaktu melewati kolom atas. Uap etanol akan
didinginkan akan diperoleh etanol murni. Metode ini menghasilkan
tingkat kemurnian yang lebih tinggi.
c. Distilasi Uap
Distilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang
memiliki titik didih mencapai 200° C atau lebih. Sifat yang
fundamental dan distilasi uap adalah dapat mendistilasi campuran
senyawa di bawah titik didih dan masing-masing senyawa
campurannya. Selain itu distilasi uap dapat digunakan untuk campuran
yang tidak larut dalam air di semua temperatur tetapi dapat didistilasi
dengan air. Aplikasi dari distilasi uap adalah untuk mengekstrak
beberapa produk alam seperti minyak eucalyptus dari pohon
eucalyptus, minyak sitrus dari lemon, dan untuk ekstraki minyak
parfum dari tumbuhan.
d. Distilasi Vakum
Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin
didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi
sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang meiliki titik
didih di atas 150° C. Metode distilasi ini tidak dapat digunakan pada
pelarut dengan titik didih yang rendah jika kondensornya
menggunakan air dingin karena komponen yang menguap tidak dapat
dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi tekanan digunakan pompa
vakum atau aspirator. Aspirator berfungsi sebagai penurun tekanan
pada destilasi ini.
B. Kalibrasi Termometer
1. Definisi Kalibrasi
Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary
of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang
membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrument ukur
atau sistem pengukuran ,atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan
nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur
dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk
menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukan alat ukur dan bahan
ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang sudah
memenuhi standar nasional maupun internasional.
2. Tujuan dan Manfaat Kalibrasi
Tujuan Kalibrasi adalah:
a. Menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai dengan standar nasional
maupun internasional.
b. Untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil pengukuran dapat
dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti (standar
primer nasional dan internasional), melalui rangkaian perbandingan
yang tak terputus.
Manfaat kalibrasi adalah :
a. Menjaga kondisi instrumen ukur dan bahan ukur agar tetap sesuai
dengan spesifikasinya.
b. Untuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industri
pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki.
3. Kalibrasi termometer
Kalibrasi termometer adalah suatu kegiatan untuk menetapkan skala
termometer dengan menggunakan tanda serta acuan tertentu. Terdapat
empat langkah untuk melakukan kalibrasi termometer :
a. Menentukan titik tetap bawah, disebut juga titik suhu terendah. Suhu
yang digunakan biasanya adalah suhu pada saat air membeku atau titik
lebur es untuk air murni, pada tekanan 1 atm. Contoh untuk
termometer Celsius adalah 00C sedangkan suhu yang lebih rendah dari
00 dinamakan suhu minus atau suhu dibawah titik beku.
b. Menentukan titik tetap atas, titik tetap atas digunakan pada saat air
murni mendidih untuk tekanan 1 atm. Dan ditetapkan sebagai titik
acuan tinggi termometer tersebut sebagai contoh adalah untuk skala
termometer Celsius adalah 100 0C untuk titik didih air.
c. Membagi sama rata untuk tiap-tiap bagian termometer jarak antara titik
bawah sampai titik atas.
d. Memperluas jangkauan termometer caranya dengan menambah skala
lebih rendah dari titik bawah dan juga menambah sakala lebih tinggi
dari titik atas.
C. Titik Leleh
Titik leleh adalah temperatur dimana zat padat berubah wujud menjadi zat cair
pada tekanan satu atmosfer. Dengan kata lain, titik leleh merupakan suhu
ketika fase padat dan cair sama-sama berada dalam kesetimbangan. Perubahan
tekanan tidak mempengaruhi titik leleh suatuzat mengalami perubahan yang
berarti. Pengaruh ikatan hidrogen terhadap titik leleh tidak begitu besar karena
pada wujud padat jarak antarmolekul cukup berdekatan dan yang paling
berperan terhadap titik leleh adalah berat molekul zat dan bentuk simetris
molekul. Titik leleh senyawa organik mudah untuk diamati sebab temperatur
dimana pelelehan mulai terjadi hampir sama dengan temperatur dimana zat
telah habis meleleh semuanya.
Dalam menentukan titik leleh suatu zat, adapun faktor-faktor yang
mempengaruhi cepat atau lambatnya zat tersebut meleleh adalah :
1. Ukuran kristal
Ukuran Kristal sangat berpengaruh dalam menentukan titik leleh suatu
zat. Apabila semakin besar ukuran partikel yang digunakan, maka
semakin sulit terjadinya pelelehan.
2. Banyaknya sampel
Banyaknya sampel suatu zat juga dapat mempengaruhi cepat
lambatnya proses pelelehan. Hal ini dikarenakan, apabila semakin
sedikit sampel yang digunakan maka semakin cepat proses
pelelehannya, begitu pula sebaliknya jika semakin banyak sampel yang
digunakan maka semakin lama proses pelelehannya.
3. Pengemasan dalam kapiler
a. Pemanasan dalam suatu pemanas harus menggunakan bara api
atau panas yang bertahan.
b. Adanya senyawa lain dapat mempengaruhi range titik leleh.
IV. Alat dan Bahan
1. Alat : Gelas kimia 500 mL, Thermometer, Alat destilasi lengkap, Batu
didih, Refraktrometer.
2. Bahan :
- Bongkahan kecil es
Pemerian : Cairan, Jernih tidak berwarna, tidak mempunyai
rasa, dan tidak berbau.
- Aquadest
Pemerian : Cairan, Jernih tidak berwarna, tidak mempunyai
rasa, dan tidak berbau.
Titik didih : 1000C
Bobot Jenis : 1 gr/cm3 atau 1 gr/ml
pH larutan : 7
Stabilitas : Stabil diudara
Kegunaan : Sebagai pelarut, media distribusi
- Metanol
Pemerian : Cairan tidak berwarna, gliserin, bau khas
RM/BM : CH3OH/34,00
Kelarutan : Dapat bercampur dengan air, membentuk cairan
jernih tidak berwarna
Penyimpanan : Dalam wadah tertutup
Kegunaan : Sebagai pereaksi
V. Prosedur
V.1Distilasi Biasa
Peralatan distilasi sederhana telah dipasang. Lalu dimasukan 400
mL campuran metanol : air (1:1) dimasukan ke dalam labu distilasi
(jumlah maksimun setengah volume labu) Beberapa batu didih
dimasukan ke dalam labu dan mulai dilakukan pemanasan dengan api
yang diatur perlahan naik sampai mendidih. Atur pemanasan gar
supaya destilat menetes secara teratur dengan kecepatan satu tetes per
detik, amati dan catat suhu dimana tetesan pertama mulai jatuh.
Penampung diganti dengan yang bersih, kering dan beri label untuk
penampung setilat murni, yaitu destilat yang suhunya sudah mendekati
suhu didih sebenarnya sampai suhunya kosntan. Dicatat suhu dan
volume distilat secara teratur setiap selang jumlah penampungan
destilat tetentu, misalnya setiap 5 mL penampungan destilat sampai
sisa yang didistilasi tinggal sedikt ( jangan sampai kering).