Diagram Biner

diagram biner

A.   JUDUL PERCOBAAN

“Diagram Biner “

B.   TUJUAN PERCOBAAN

Menetapkan (mencari ) suhu kelarutan kritis (titik konsulat) system biner air-phenol

C.   LANDASAN TEORI

Suatu fase didefenisikan sebagai bagian system yang seragam atau homogeny diantara keadaan submakroskopiknya, tetapi benar – benar terpisah dari bagian system yang lain oleh batasan yang jelas dan baik. Campuran padatan atau dua cairan yang tidak saling bercampur dapat membentuk  fase terpisah. Sedangkan campuran gas-gas adalah satu fase karena sistemnya yang homogen. Symbol umum untuk jumlah fase adalah P, (Dogra SK & Dogra S, 2008 ).

Jumlah komponen dalam suatu sistem   di defenisikan  sebagai jumlah minimum dari “variable bebas pilihan “ yang dibutuhkan untuk menggambarkan komposisi tiap fase dari suatu system, , (Dogra SK & Dogra S, 2008 ).

Temperature kritis atas Tuc adalah batas atas temperature dimana nterjadi pemisahan fase.Diatas 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, (Atkins PW, 1999).

Beberapa system memperlihatkan temperatur kritis  T_lc . 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. Dalam hal ini pada temperature rendah kedua komponen lebih dapat campur karena komponen-komponen itu membentuk kompleks yang lemah, pada temperature lebih lebih tinggi kompleks itu terurai dan kedua komponen kurang dapat bercampur, ( Atkins PW ,1999).

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.

3.       Tipe III , campuran dengan temperatur kelarutan kritis  maksimum dan  minimum, misalnya system air – nikotin.

4.       Tipe IV , campuran yang tidak mempunyai  temperatur kelarrutan kritis.

 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 , ( Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2004 ).

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 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 , (Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2004 ).

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, (Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2004 ).

Pemisahan dari campuran menjadi komponen – komponennya adalah salah satu proses terpenting 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 sebabnyadisebut system biner , ( Anonim a . 2009 ).

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 ( Anonim b.2010 ).

D.   ALAT DAN BAHAN

1.    Alat

a.    Tabung reaksi besar 8 buah.

b.    Thermometer  110⁰C 8 buah .

c.    Statif dan klem.

d.    Gelas piala 1000 mL 1 buah .

e.    Kompor .

f.      Rak tabung reaksi 2 buah .

g.    Penjepit tabung reaksi .

2.    Bahan

a.    phenol.

b.    Larutan NaCl  1 %.

c.    Metanol .

d.    Air.

e.    Tissue.

E.   PROSEDUR KERJA

 1. menyimpan campuran air dengan phenol di dalam 8 buah tabung reaksi besar dengan        komposisi masing-masing sebagai berikut.

diagram biner

A.   JUDUL PERCOBAAN

“Diagram Biner “

B.   TUJUAN PERCOBAAN

Menetapkan (mencari ) suhu kelarutan kritis (titik konsulat) system biner air-phenol

C.   LANDASAN TEORI

Suatu fase didefenisikan sebagai bagian system yang seragam atau homogeny diantara keadaan submakroskopiknya, tetapi benar – benar terpisah dari bagian system yang lain oleh batasan yang jelas dan baik. Campuran padatan atau dua cairan yang tidak saling bercampur dapat membentuk  fase terpisah. Sedangkan campuran gas-gas adalah satu fase karena sistemnya yang homogen. Symbol umum untuk jumlah fase adalah P, (Dogra SK & Dogra S, 2008 ).

Jumlah komponen dalam suatu sistem   di defenisikan  sebagai jumlah minimum dari “variable bebas pilihan “ yang dibutuhkan untuk menggambarkan komposisi tiap fase dari suatu system, , (Dogra SK & Dogra S, 2008 ).

Temperature kritis atas Tuc adalah batas atas temperature dimana nterjadi pemisahan fase.Diatas 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, (Atkins PW, 1999).

Beberapa system memperlihatkan temperatur kritis  T_lc . 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. Dalam hal ini pada temperature rendah kedua komponen lebih dapat campur karena komponen-komponen itu membentuk kompleks yang lemah, pada temperature lebih lebih tinggi kompleks itu terurai dan kedua komponen kurang dapat bercampur, ( Atkins PW ,1999).

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.

3.       Tipe III , campuran dengan temperatur kelarutan kritis  maksimum dan  minimum, misalnya system air – nikotin.

4.       Tipe IV , campuran yang tidak mempunyai  temperatur kelarrutan kritis.

 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 , ( Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2004 ).

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 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 , (Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2004 ).

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, (Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2004 ).

Pemisahan dari campuran menjadi komponen – komponennya adalah salah satu proses terpenting 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 sebabnyadisebut system biner , ( Anonim a . 2009 ).

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 ( Anonim b.2010 ).

D.   ALAT DAN BAHAN

1.    Alat

a.    Tabung reaksi besar 8 buah.

b.    Thermometer  110⁰C 8 buah .

c.    Statif dan klem.

d.    Gelas piala 1000 mL 1 buah .

e.    Kompor .

f.      Rak tabung reaksi 2 buah .

g.    Penjepit tabung reaksi .

2.    Bahan

a.    phenol.

b.    Larutan NaCl  1 %.

c.    Metanol .

d.    Air.

e.    Tissue.

E.   PROSEDUR KERJA

 1. menyimpan campuran air dengan phenol di dalam 8 buah tabung reaksi besar dengan        komposisi masing-masing sebagai berikut. 

No tabung	1	2	3	4	5	6	7	8
Phenol/gram	4	4	4	4	4	2	2	2
Air/gram	4	5	6	8	10	6,5	8,5	10

2.   Memanaskan tiap campuran mulai tabung I – II dalam penangas air

3.    Megaduk campuran perlahan – lahan, dan mencatat suhu pada saat campuran berubah dari keruh menjadi jernih.

4.    Mengeluarkan tabung reaksi dari penangas  (kompor) , dan mencatat suhunya saat larutan menjadi keruh lagi.

5.    Untuk mengetahui pengaruh penambahan larutan NaCl  atau penambahan CH3OH pada temperatur kelarutan kritis ( titik konsulat ), di lakukan :

a.    Dalam tabung bersih mencampurkan 4 gram phenol dan 6 gram air ( seperti komposisi pada tabung III ) kemudian menambahkan 6 mL larutan NaCl 1 %. Memanaskan  dan  mencatat temperatur pada saat campuran menjadi jernih dan sebaliknya pada saat menjadi keruh kembali. Membandingkan dengan tabung ke 3.

b.    Melakukan hal yang sama seperti (a) tetapi yang di tambahkan adalah 6 mL CH3OH 1 %.

G.HASIL PENGAMATAN 

No tabung	1	2	3	4	5	6	7	8
T saat menjadi jernih	62	70	63	72	79	80	52	75
T saat menjadi keruh	46,5	34,5	44,5	41,5	51,5	60	37	46
T rata –rata	54,25	52,25	53,75	56,75	65,25	70	44,15	60,5

saat menjadi jernih

Ø  NaCl 1% = 67 ⁰C

Ø  CH₃OH 1% = 51 ⁰C

T saat menjadi keruh

Ø  NaCl 1% = 54,5 ⁰C

Ø  CH₃OH 1% = 37 ⁰C

G. ANALISIS DATA

Diketahui  :  Mr H₂O         = 18

                         Mr Fenol       = 94

                         Mr NaCl        = 58,5

                         Mr methanol   = 32

Ditanyakan  : Fraksi mol =   ?

1.       Tabung I ( 4 : 4 )

Massa fenol   = 4 gram

Massa H₂O     = 4 gram

Mol fenol     = 

Mol H₂O    = 

X fenol         =

X H₂O         =

2.       Tabung II ( 4 : 5 )

Massa fenol   = 4 gram

Massa H₂O     = 5 gram

Mol H₂O      =

X fenol   =  =  0,134

X H₂O   = 1 – 0,134

             = 0,866

3.       Tabung III ( 4 : 6 )

Massa fenol = 4 gram

Masssa H₂O = 6 gram

Mol H₂O   =

X fenol   =

  X H₂o  = 1 – 0,144

              =0,866

4.       Tabung IV  ( 4 : 8 )

Massa fenol = 4 gram

Massa H₂O= 8 gram

Mol H₂O  =

X fenol  =

X H₂O    = 1 – 0,088

               = 0,912

5.        Tabung V ( 4 : 10 )

Massa fenol  = 4 gram

Massa H₂O  = 10 gram

Mol H₂O  =

X fenol   =

X H₂O = 1 – 0,072

             = 0,928

6.       Tabung VI ( 2 : 6,5 )

Massa fenol  = 2 gram

Massa H₂O = 6,5 gram

Mol H₂O =

X fenol =

X H₂O  = 1 – 0,055

             = 0,945

7.       Tabung VII ( 2 : 8,5 )

Massa fenol  = 2 gram

Massa H₂O  = 8,5 gram

Mol H₂O =

X fenol =

X H₂O = 1 – 0,043

           = 0,957

8.       Tabung VIII ( 2 : 10 )

Massa fenol  = 2 gram

Massa H₂O = 10 gram

Mol H₂O  =

X fenol =

X H₂O  = 1 – 0,036

            = 0,964

9.        Penambahan NaCl ( 4 : 6 + 6 NaCl )

Massa fenol = 4 gram

Massa H₂O = 6 gram

Mol H₂O =

  X fenol  =

X H₂O = 1 – 0,114

            = 0,866

10.   Tabung 10 ( 4 : 6 + 6 metanol )

Massa fenol = 4 gram

Massa H₂O = 6 gram

Mol H₂O =

X fenol =

X  H₂O = 1 – 0,114

           = 0,866

Diagram T-V sistem air fenol

1.       Penambahan NaCl

2.       Penambahan CH₃OH

H. PEMBAHASAN

Pada percobaan diagram biner ini dilakukan suatu pencampuran dengan komposisi tertentu di mana campuran – campuran ini mengalami pemanasan dan pendinginan pada suhu kelarutannya masing – masing. Pada pencampuran air – fenol  di peroleh larutan yang tidak saling bercampur yang membentuk dua lapisan , lapisan atas air dan lapisan bawah adalah fenol, hal ini di sebabkan karena air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari pada fenol.Setelah terjadi percampuran  antara air dan fenol dalam tabung yang berbeda dengan perbandingan kompsisi yang berbeda pula, di lakukan pemanasan kemudian pendinginan, di mana saat mencapai suhu tertentu larutan ini akan bercampur dan akan saling memisah dan membentuk dua fasa lagi, di mana larutan tersebut menjadi keruh lagi.

Selanjutnya menentukan fraksi mol untuk komposisi semua tabung. Dari analisis kuantitatif dapat di buat kurva hubungan antara suhu dan fraksi mol dalam suatu diagram fase yaitu dengan cara memplotkan farksi mol fenol- air terhadap suhu yang menghasilkan titik kritis dari larutan.Dari kurva diagram biner  antara campuran air- fenol di dapatkan suhu kelarutan kritis pada suhu  70c yang terletak pada titik VI di mana fraksi mol untuk air adalah 0,945 dan fraksi mol untuk fenol adalah 0,055. Adapun pengaruh dari penambahan nacl dapat kita pada kurva.Penambahan nacl menaikan titi kritis dari larutan. Hal ini sudah sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa penambahan nacl akan menaikan titk kritis larutan, karena nacl hanya larut dalam air dan tidak larut dalam fenol, sedangkan pengaruh dari penambahan metanol dapat kita lihat pada kurva di mana penambahan methanol menurunkan titik kritis larutan karena methanol. Larut dalam fenol.Hal ini sudah sesuai dengan teori.

I. KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

  Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa :

a.    Titik kritis dari system  fenol air adalah 70^o C yang terletak pada  X fenol sebesar 0,055 dan  X air sebesar 0.945

b.    Penambahan NaCl menyebabkan titik kritis larutan naik

c.    Penambahan methanol menyebabkan titik kritis larutan turun

2. Saran

     Diharapkan kepada praktikan selanjutnya agar mengamati dan mencatat dengan baik perubahan suhu yang terjadi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim a, 2009.Diagram Kesetimbangan Fase Pada Destilasi Biner.http://lamiyamz. blogspot.com. Diakses pada tanggal 4 april 2010.

Anonim b, 2009.Membuat Diagram T_XY Sistem Ideal.http://blog.unsri.ac.  diakses pada tanggal 4 april 2010.

Dogra,S& Dogra SK .2008. Kimia FIsik dan Soal – Soal. UI –Press : Jakarta

P.W Atkins . 1999. Kimia Fisika. Erlangga : Jakarta

Rahman Ijang & Mulyani Sry. 2000. Kimia Fisika I. Jurusan kimia FMIPA UNM : Makassar

Tim dosen kimia fisik.2010.Penuntun Praktikum Kimia Fisik I . FMIPA UNM : Makassar