BAB I PENDAHULUAN 1.1 Larutan Dalam kehidupan sehari- hari, istilah larutan sudah sering didengar. Larutan didefinisikan sebagai campuran homogen yaitu campuran yang memiliki komposisi serba sama di seluruh bagian volumenya. Suatu larutan terdiri dari satu atau beberapa macam zat terlarut dan satu pelarut. Secara umum zat terlarut merupakan komponen yang jumlahnya sedikit sedangkan pelarut adalah komponen yang terdapat dalam jumlah banyak. Larutan yang mengandung dua komponen yaitu zat terlarut dan pelarut disebut sebagai larutan biner. Kemampuan pelarut melarutkan zat terlarut pada suatu suhu mempunyai batas tertentu. Larutan dengan jumlah maksimum zat terlarut pada temperature tertentu disebut sebagai larutan jenuh. Sebelum mencapai titik jenuh, larutan disebut larutan tidak jenuh. Namun kadang- kadang dijumpai suatu keadaan dengan zat terlarut dalam larutan lebih banyak daripada yang seharusnya dapat larut dalam pelarut tersebut pada suhu tertentu, larutan yang mempunyai kondisi seperti ini dikatakan sebagai larutan lewat jenuh. (Takeuchi, 2008) Kelarutan didefinisikan sebagai banyaknya zat terlarut yang dapat menghasilkan larutan jenuh dalam jumlah tertentu pelarut pada temperature konstan. Kelarutan suatu zat bergantung pada sifat zat itu, molekul pelarut, temperatur dan tekanan. (Takeuchi, 2008)
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
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Larutan
Dalam kehidupan sehari- hari, istilah larutan sudah sering didengar. Larutan
didefinisikan sebagai campuran homogen yaitu campuran yang memiliki komposisi serba
sama di seluruh bagian volumenya. Suatu larutan terdiri dari satu atau beberapa macam zat
terlarut dan satu pelarut. Secara umum zat terlarut merupakan komponen yang jumlahnya
sedikit sedangkan pelarut adalah komponen yang terdapat dalam jumlah banyak. Larutan
yang mengandung dua komponen yaitu zat terlarut dan pelarut disebut sebagai larutan biner.
Kemampuan pelarut melarutkan zat terlarut pada suatu suhu mempunyai batas tertentu.
Larutan dengan jumlah maksimum zat terlarut pada temperature tertentu disebut sebagai
larutan jenuh. Sebelum mencapai titik jenuh, larutan disebut larutan tidak jenuh. Namun
kadang- kadang dijumpai suatu keadaan dengan zat terlarut dalam larutan lebih banyak
daripada yang seharusnya dapat larut dalam pelarut tersebut pada suhu tertentu, larutan yang
mempunyai kondisi seperti ini dikatakan sebagai larutan lewat jenuh. (Takeuchi, 2008)
Kelarutan didefinisikan sebagai banyaknya zat terlarut yang dapat menghasilkan
larutan jenuh dalam jumlah tertentu pelarut pada temperature konstan. Kelarutan suatu zat
bergantung pada sifat zat itu, molekul pelarut, temperatur dan tekanan. (Takeuchi, 2008)
1.2 Larutan Non –Elektrolit
Larutan berdasarkan interaksinya diantara komponen- komponen penyusunnya dapat
dikelompokan menjadi 2 yaitu larutan ideal dan larutan non ideal. Sedangkan berdasarkan
daya hantar listriknya, larutan dibedakan menjadi larutan elektrolit dan larutan non elektrolit.
(Endang, 2004)
Larutan dikatakan ideal bila partikel zat terlarut dan partikel pelarut tersusun
sembarang, pada proses pencampurannya tidak terjadi efek kalor. Untuk larutan biner, proses
pencampuran tidak terjadi efek kalor bila energi interaksi antara partikel zat terlarut dan
partikel pelarut sama dengan energi interaksi antara
sesama partikel zat terlarut maupun sesama partikel pelarut. Secara umum larutan
ideal akan memenuhi hukum Raoult. Sangat jarang dalam kehidupan nyata didapatkan
larutan yang bersifat ideal, pada umumnya larutan menyimpang dari keadaan ideal atau
merupakan larutan non ideal. (Endang, 2004)
1.3 Hukum Raoult
Raoult adalah seorang ahli kimia dari Perancis, ia mengamati bahwa pada larutan
ideal yang dalam keadaan seimbang antara larutan dan uapnya, maka perbandingan antara
tekanan uap salah satu komponennya ( misal A) PA/PA° sebanding dengan fraksi mol
komponen (XA) yang menguap dalam larutan pada suhu yang sama. Misalkan suatu larutan
yang terdiri dari komponen A dan B menguap, maka tekanan uap A (PA) dinyatakan
sebagai :
PA = PA°. XA
PA adalah tekanan uap di atas larutan
XA adalah fraksi mol komponen A
PA° adalah tekanan uap A murni
Larutan yang memenuhi hukum ini disebut sebagai larutan ideal. Pada kondisi ini, maka
tekanan uap total (P) akan berharga
P = PA + PB = XA. PA°+ XB. PB°
dan bila digambarkan maka diagram tekanan uap terhadap fraksi mol adalah seperti
diperlihatkan pada gambar 1.1. Dari gambar terlihat bahwa fraksi mol A berjalan dari kanan
ke kiri, artinya fraksi mol berharga 1 pada bagian kiri sehingga tekanan uap murninya (PA°)
berada di ordinat kiri. Sebaliknya fraksi mol
B berjalan dari 0 sampai 1 dari kiri ke kanan, sehingga tekanan uap B murni (PB°)
akan berada di ordinat bagian kanan. Harga tekanan total larutan ideal pada berbagai variasi
komponen diperlihatkan oleh garis yang menghubungkan PB dan PA. Salah contoh larutan
ideal adalah larutan benzena- toluena. (Endang, 2004)
BAB II
PEMBAHASASAN
2.1 Larutan Ideal
Suatu larutan dianggap bersifat ideal, karena didasarkan pada kekuatan relative dari
gaya tarik-menarik antara molekul solute dengan solventnya. Larutan ideal adalah larutan
yang gaya tarik-menarik antara molekul-molekul sama dengan gaya tarik-menarik molekul-
molekul dari solute dan solventnya masing-masing.
Suatu larutan dikatakan ideal, jika mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:
1. Homogen pada seluruh kisaran komposisi dari system, mulai dari fraksi mol nol
sampai dengan satu (0<x<1).
2. Pada pembentukan larutan dari komponennya, tidak ada perubahan entalpi (∆H
campuran = 0), artinya panas larutan sebelum dan sesudah pencampuran adalah sama.
3. Perubahan volume campuran adalah sama dengan nol (V campuran = 0), artinya
jumlah volume larutan sebelum dan sesudah pencampuran adalah sama.
4. Memenuhi hukum Raoult.
2.2 Hukum Raoult dan Campuran Larutan Ideal
2.2.1 Campuran Ideal dan Gaya Intermolekuler
Campuran ideal adalah sebuah campuran yang menaati hukum Raoult.
Sebenarnya tidak ada campuran yang bisa dibilang ideal. Tapi beberapa campuran larutan
kondisinya benar-benar mendekati keadaan yang ideal. Berikut ini adalah contohnya:
* hexane dan heptane
* benzene dan methylbenzene
* propan-1-ol dan propan-2-ol
Dalam sebuah larutan, beberapa molekul yang berenergi besar dapat menggunakan
energinya untuk mengalahkan daya tarik intermolekuler permukaan cairan dan melepaskan
diri untuk kemudian menjadi uap.
Semakin kecil daya intermolekuler, semakin banyak molekul yang dapat melepaskan
diri pada suhu tertentu.
Gambar 1. Gaya intermolekul antar larutan sejenis
Apabila ada mempunyai larutan kedua, hal yang sama juga terjadi. Pada suhu tertentu,
sebagian dari molekul-molekul yang ada akan mempunyai energi yang cukup untuk
melepaskan diri dari permukaan larutan.
Gambar 2. Gaya intermolekul antar larutan sejenis
Pada sebuah campuran ideal dari kedua larutan ini, kecenderungan dari dua macam molekul
di dalamnya untuk melepaskan diri tidak berubah.
Gambar 3. Gaya intermolekul antar larutan 1 dan 2
Gambar ini menunjukkan campuran 50/50 dari dua larutan. Yang berarti bahwa hanya ada
separuh dari tiap jenis molekul yang berada di permukaan campuran larutan dibanding
jumlah tiap jenis molekul pada permukaan larutan awalnya. Apabila proporsi dari tiap jenis
temperatur dan tekanan. Secara matematis, ini berarti kita harus mengetahui bentuk fungsi
μ◦α (T, p).
Setelah kita mengetahui energi bebas Gibbs dari sistem sebagai fungsi temperatur,
tekanan,dan komposisi, kita harus mengetahui tentang termodinamikanya. Misalnya, total
volume sistem (V) bisa diturunkan dari energi bebas Gibbs:
……………………………..(2)
Di mana Vα◦ adalah volume molar murni jenis α , dan kita telah mengetahui Vα◦ =
(∂μ◦α / ∂p). Total volume sama dengan jumlah dari volume komponen murni . Oleh karena
itu, tidak ada perubahan volume pada pencampuran untuk larutan ideal.
Total entropi S dari sistem adalah:
…………………………………….(3)
Di mana Sα◦ adalah entropi molar komponen α murni, dengan menggunakan hubungan Sα◦ = - (∂μ◦α / t). Berbeda halnya untuk volume, total entropi dari campuran tidak sama dengan jumlah dari entropi sistem tanpa pencampuran.
Total entalpi dari sistem tersebut adalah:
….(4)
Di mana Hα◦ adalah entalpi molar α murni, kita menggunakan hubungan Hα◦ = μ◦α + T
Sα◦.Dengan demikian, kita bisa melihat bahwa total entalpi sistem adalah sama dengan
jumlah dari entalpi komponen murni. Tidak ada panas yang diserap atau dilepaskan pada
pencampuran larutan ideal.
Potensial kimia dari jenis α adalah:
………...(5)
Dalam larutan ideal, terlihat bahwa potensi kimia tergantung pada fraksi mol. Juga, kita
melihat bahwa pencampuran meyebabkan potensi kimia masing-masing komponen menurun.
Hukum Raoult
Sekarang kita akan menggunakan model larutan ideal untuk mengembangkan
deskripsi matematis keseimbangan uap-cair dalam larutan multikomponen. Kita akan
membuat asumsi bahwa kita memiliki sistem yang yang terdiri dari fasa uap dan fase cair.
Fasa uap akan diasumsikan sebagaigas ideal, sedangkan fasa cair akan diasumsikan sebagai
larutan ideal.
Kondisi dasar untuk keseimbangan antara fase adalah:
……………………..(6)
Di mana μvα adalah potensial kimia dari komponen α dalam fase uap, μl
α adalah potensial
kimia dari komponen α dalam fase cair, yα adalah fraksi mol komponen α dalam fase uap,
dan xα adalah fraksi mol komponen α dalam fase cair.
Ketika fase cair bertindak sebagai campuran ideal, maka :
…(7)
di mana kita telah menggunakan persamaan (∂μ◦α, l / ∂p) = Vα◦ ,l, dan Vα◦,l adalah volume
molar α murni dalam fase cair. Jika kita asumsikan bahwa volume cairan hampir independen
dari tekanan, maka persamaan di atas menjadi:
….(8)
Jika fase uap dianggap sebagai gas ideal, maka:
……………(9)
Di mana Vα◦,v adalah volume molar α murni dalam fase uap. Untuk gas ideal, kita tahu
bahwa Vα◦, v (T, p) = RT / p, oleh karena itu :
…….(10)
Memasukkan pers. (8) dan (10) ke dalam Persamaan. (6) hasilnya adalah
..(11)
Dengan catatan bahwa tekanan uap sistem murni, potensi kimia dari fasa cairan dan fasa uap
adalah sama. Artinya, μ◦α v (T, pα
vap) = μ α ◦,l (T, p α vap).Subtitusikan persamaan ini ke (11),
maka:
………(12)
Eksponensial pada persamaan (12) dikenal sebagai faktor Poynting. Pada umumnya untuk
sistem tekanan rendah sampai tekanan sedang, faktor Poynting hampir sama dengan satu.
Dalam kasus air pada 25◦C:
…….(13)
Jadi faktor Poynting
adala 1.000714, yang kita asumsikan sama dengan 1. Jika kita mengasumsikan bahwa faktor
Poynting dekat satu, kita memiliki hukum Raoult:
………………………………………..(14)
2.5 Penyimpangan Hukum Raoult
2.5.1 Penyimpangan Positif
Jika tekanan uap jenuh hasil pengamatan lebih besar dari tekanan uap jenuh yang
dihitung menurut hukum Raoult, maka larutan tersebut dikatakan mengalami penyimpangan
positif (deviasi positif) dari hukum Raoult. Penyimpangan positif hukum Raoult terjadi
apabila interaksi dalam masing–masing zat lebih kuat daripada interaksi dalam campuran zat
( A – A, B – B > A – B). Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (ΔHmix) positif
(endotermik) dan mengakibatkan terjadinya penambahan volume campuran (ΔVmix > 0).
Contoh penyimpangan positif terjadi pada campuran etanol dan n–hekasana.
2.5.2 Penyimpangan Negatif
Jika tekanan uap jenuh hasil pengamatan lebih kecil dari tekanan uap jenuh yang
dihitung menurut hukum Raoult, maka larutan tersebut dikatakan mengalami penyimpangan
positif (deviasi negatif) dari hukum Raoult. Penyimpangan negatif hukum Raoult terjadi
apabila interaksi dalam campuran zat lebih kuat daripada interaksi dalam masing–masing zat
( A – B > A – A, B – B). Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (ΔHmix) negatif
(eksotermik) dan mengakibatkan terjadinya pengurangan volume campuran (ΔVmix < 0).
Contoh penyimpangan negatif terjadi pada campuran aseton dan air.
Pada kenyataan tidak ada larutan yang benar-benar ideal dan campuran yang sebenar-
benarnya mendekati ideal. Sebagai pendekatan, campuran senyawa-senyawa organik yang
struktur molekulnya merupakan deret seri homolog atau mendekatinya, sebagaian merupakan
larutan ideal, misalnya larutan benzena dan toluena, larutan etil alkohol dan propil alkohol,
dan capuran gas-gas hidrokarbon parafin dalam minyak parafin.