LAPORAN TEKNIK KIMIA KENAIKAN TITIK DIDIH

3.1 PENDAHULUAN

3.1.1 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah:
1. Menentukan berat molekul solute
2. Menentukan panas penguapan solvent pada suhu tertentu
3. Menentukan kenaikan titik didih.

3.1.2 Latar Belakang
Titik didih adalah suhu (temperatur) dimana tekanan uap sebuah zat cair sama dengan tekanan eksternal yang dialami oleh cairan. Berdasarkan nilai titik didih zat terlarut, larutan dapat dibagi dua yaitu titik didih zat terlarut lebih kecil daripada pelarutnya sehingga zat terlarut lebih mudah menguap O2, NH2, H2S dan alkohol didalam air. Yang kedua yaitu zat terlarut lebih besar daripada pelarutnya dan jika dipanaskan pelarut yang lebih dulu menguap. Kenaikan titik didih larutan bergantung pada jenis pelarut dan konsentrasi larutan, tidakbergantung pada jenis zat terlarutnya. Untuk larutan yang sangat encer, trekanan uap zat terlarut dapatdiabaika, sehingga yang mempengaruhi titik didih larutan hanya pelarutnya.
Didunia industri, kenaikan titik didih sangat penting dipelajari dan dipahami karena pada suatu proses bahan industri perlu diketahui kenaikan titik didihnya, contohnya adalah proses distilasi. Dalam proses distilasi kita harus mengetahui titik didih tiap senyawa yang dicampur agar waktu yang diperlukan, kecepatan menguap pada campuran tersebut dapat diketahui. Kenaikan titik didih juga digunakan untuk mengklasifikasikan bahan bakaryang digunakan sehari-hari. Oleh karena itu perlu melakukan percobaan ini agar dapat diterapkan dalam dunia industri.

3.2 DASAR TEORI

Suatu larutan mendidih pada temperatur lebih tinggi dari pelarutnya, selisihnya disebut kenaikan titik didih larutan. Peralihan wujud suatu zat ditentukan oleh suhu dan tekanan, contohnya air pada tekanan 1 atm, mempunyai titik didih 1000C dan titik beku 00C. Jika air mengandung zat terlarut yang sukar menguap, maka titik didihnya akan lebih besar dari 1000C dan titik bekunya lebih kecil dari 00C. Perbedaan itu disebut dengan kenaikan titik didih (DTb) dan penurunan titik beku (DTf) (Rosenberg, 1992 : 284).
Suhu dimana cairan mendidih dinamakan titik didih. Jadi, titik didih adalah temperatur dimana tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer. Selama gelembung terbentuk dalam cairan, berarti selam cairan mendidih, tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer, karena tekanan uap adalah konstan maka suhu dan cairan yang mendidih akan tetap sama. Penambahan kecepatan panas yang diberikan pada cairan yang mendidih hanya menyebabkan terbentuknya gelembung uap air lebih cepat. Cairan akan lebih cepat mendidih, tapi suhu didih tidak naik. Jelas bahwa titik didih cairan tergantung dari besarnya tekanan atmosfer. Lebih besar tekanan atmosfer, lebih tinggi suhu yang diperlukan untuk memberikan tekanan uap yang dapat menandinginya. Titik didih pada 1 atm (760 mmHg) dinamakan sebagai titik didih normal (Brady, 1999 : 540).
Pendidihan merupakan hal yang sangat khusus dari penguapan. Pendidihan adalah pelepasan cairan dari tempat terbuka ke fase uap. Suatu cairan dikatakan mendidih pada titik didihnya, yaitu bila suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya. Pada titik didih, tekanan uap cairan cukup besar sehingga atmosfer dapat diatasi hingga gelembung uap dapat terbentuk dipermukaan cairan yang diikuti penguapan yang terjadi di setiap titik dalam cairan. Pada umumnya, molekul dapat menguap bila dua persyaratan dipenuhi, yaitu molekul harus cukup tenaga kinetik dan harus cukup dekat dengan batas antara cairan-uap (Petrucci, 2000 : 175).
Kesetimbangan heterogen yang diperhatikan ketika membahas pendidihan adalah antara uap larut pelarut dalam larutan.

..........(3.1)

Dimana Persamaan 1 adalah untuk menetukan titik didih ΔT tidak mengacu ke jenis zat pelarutnya, melainkan hanya ke fraksi molnya. Hal ini menjadikan ciri bahwa kenaikan titik didih termasuk sifat koligatif. Nilai ΔT memang bergantung pada sifat pelarut, dan perubah terbesar menjadi pada pelarut dengan titik didih tinggi tetapi entalpi penguapan rendah (Atkins, 1994 : 183).
Pengaruh dari penambahan solute non volatile ke dalam solvent terhadap kenaikan titik didihnya terkait dengan beberapa hukum sebagai landasannya, antara lain: Hukum Roult dan Hukum Clausius Clapyron.
a. Hukum Roult
Tekanan uap benzena pada larutan benzena dan toluena berbanding lurus dengan fraksi mol benzena di dalam larutan. Pernyataan yang sama dapat pula diungkapkan tentang tekanan uap toluen. Penyimpulan umum ini ditemukan oleh Roult pada tahun 1884, dan disebut hukum Roult dapat ditulis sebagai berikut:
P1 = X1 x P1o ..........(3.2)
P2 = X2 x P2o ..........(3.3)
Dengan P1o dan P2o tekanan uap komponen 1 dan komponen 2 murni dalam atm , x adalah fraksi mol dan P adalah tekanan uap larutan. Pada suhu kesetimbangan, sesungguhnya juga terdapat udara, dan tekanan total adalah 1 atm. Hukum Roult dipenuhi oleh pasangan cairan A dan B yang sangat mirip, dimana antar aksi A-A, A-B, dan B-B semuanya hampir sama. Fraksi mol suatu komponen didalam uapnya ( Alberty, 1987 : 144 ).
b. Hukum Clausius Clapayron
Persamaan ini menghubungkan variasi tekanan pada fase terkondensasi dengan kesetimbangan uap dengan temperatur. Hubungan tersebut dapat diturunkan dari persamaan Clapayron dengan asumsi bahwa volume dari uap jenuh lebih besar dari pada volume molar padat; uap bersifat ideal dan persamaanya, yaitu :
..........(3.4)
Dimana ΔH adalah panas penguapan molar dari campuran atau panas sublimasi molar ( Dogra, 1990 : 556).
Bila dalam larutan biner, komponen suatu mudah menguap (volatile) dan komponen lain sukar menguap (non volatile), makin rendah. Dengan adanya zat terlarut tekanan uap pelarut akan berkurang dan ini mengakibatkan kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan uap osmose. Keempat sifat ini hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut dan tidak ditentukan oleh jenis zat terlarut. Seperti telah disebutkan, sifat-sifat ini disebut sifat koligatif larutan.
Adanya zat terlarut (solute) yang sukar menguap (non volatile), tekanan uap dari larutan turun dan ini akan menyebabkan titik didih larutan lebih tinggi dari pada titik didih pelarutnya. Ini disebabkan karena untuk mendidih, tekanan uap larutan sama dengan tekanan udara dan untuk temperatur harus lebih tinggi (Sukardjo, 1990 : 152).
Sejauh ini kita selalu menganggap bahwa pelarut dan terlarutnya volatil. Tetapi jenis larutan penting lainnya adalah zat yang terlarutnya tidak volatil. Ada zat terlarut (solvent) yang sukar menguap (non volatile) tekanan uap dari larutan turun dan ini akan menyebabkan titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarutnya. Ini disebabkan karena untuk mendidih, tekanan uap larutan harus sama dengan tekanan udara luar dan untuk itu temperatur harus lebih tinggi (Petrucci, 1999 : 101).

3.1 METODOLOGI PERCOBAAN

3.1.1 Alat dan Deskripsi Alat
Percobaan ini menggunakan alat labu leher tiga, kondensor, labu ukur ( 50 mL dan 250 mL ), termometer, piknometer 15 mL, gelas beker (200 mL dan 1000 mL), pemanas listrik, corong, neraca analitik, wajan, batu didih, propipet, pipet mohr, pipet gondok.
Deskripsi Alat :

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Kenaikan Titik Didih

3.1.2 Bahan
Percobaan ini menggunakan bahan Aquadest (solvent), NaCl (solut non volatile), dan minyak goreng.

3.1.3 Prosedur Kerja
1. Merangkai alat seperti pada gambar 3.1.
2. Membuat larutan dengan perbandingan sebagai berikut :
Konsentrasi NaCl (N) : 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Volume akuades (mL) : 40 30 20 10 0
Volume NaCl (mL) : 10 20 30 40 50
3. Memasukkan campuran ke dalam gelas piala.
4. Mengambil 15 mL dan menentukan densitas dengan piknometer.
5. Memasukkan larutan ke dalam labu leher tiga.
6. Menentukan titik didih.
7. Mencatat titik didih tiap pengamatan.

3.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

3.4.1 Hasil Pengamatan
Tabel 3.1 Hasil Pengamatn Kenaikan Titik Didih
Konsentrasi (N) VNaCl
(ml) Vakuades
(ml) mlarutan
(gr) Titik Didih (oC)
0,1
0,2
0,4
0,3
0,5 10
20
30
40
50 40
30
20
10
0 14,8
14,8
14,8
14,8
15 96
97
97,5
98
98,5

3.4.2 Hasil Perhitungan
Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Kenaikan Titik Didih
No Konsentrasi
(N) BM NaCl
(gr/mol) MNaCl
(g) Makuades
(g) ∆Tb
(K)
1
2
3
4
5 0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 58,44
58,44
58,44
58,44
58,44 0,2922
0,5844
0,8766
1,1688
1,461 14,5078
14,2156
13,9234
13,6312
13,539 0,1728
0,3538
0,5446
0,7437
0,9384

3.4.2. Pembahasan
Titik didih suatu larutan bergantung pada tekanan luar, dimana suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan itu sama dengan tekanan luar, sehingga gelembung uap yang terbentuk dalam cairan dapat mendorong ke permukaan menuju fase gas (penguapan). Hal yang sangat khusus dari suatu penguapan adalah mendidih yaitu pelepasan cairan dari tempat terbuka ke fase uap. Kenaikan titik didih (∆Tb) tidak mengacu pada jenis zat terlarutnya melainkan ke fraksi molnya atau komponen zat terlarutnya.
Dalam percobaan ini solute yang digunakan adalah NaCl dan solvent-nya akuades dengan berbagai konsentrasi. Adapun tujuan dari beragamnya konsentrasi pada larutan NaCl adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi tersebut terhadap kenaikan titik didih larutan NaCl. Dari literatur diketahui bahwa titik didih NaCl adalah 1465oK (Anonim,2009). Sehingga dapat dilihat bahwa NaCl memiliki titik didih lebih tinggi dari akuades (titik didih akuades 373oK). Adapun reaksi yang terjadi pada saat pelarutan NaCl dengan akuades adalah :
NaCl + H2O Na+ + Cl- + H2O
Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih besar akan membutuhkan suhu yang lebih tinggi pula untuk mencapai titik didihnya. Hal ini sesuai dengan hasil yang diperoleh pada percobaan ini yaitu besarnya titik didih larutan NaCl yang diperoleh pada konsentrasi 0,1 N; 0,2 N; 0,3 N; 0,4 N dan 0,5 N secara berturut-turut adalah 96oC; 97 oC; 97,5 oC; 98 oC; dan 98,5 oC. Aniknya titik didih untuk setiap penambahan konsentrasi inilah yang disebut dengan kenaikan titik didih. Kecenderungan molekul solvent untuk berubah menjadi fase uap menyebabkan terbentulknya lapisan uap di atas permukaanzat cair dan mengakibatkan terjadinya tekanan uap.
Dari nilai titik didih yang diperoleh dalam percobaan maka dapat dihitung nilai kenaikan titik didih larutan NaCl pada konsentrasi 0,1 N; 0,2 N; 0,3 N; 0,4 N dan 0,5 N secara berturut-turut adalah 0,1728oK; 0,3538 oK; 0,5446 oK; 0,7437 oK dan 0,9384 oK. Sehingga dari hubungan konsentrasi NaCl dengan titik didih (∆Tb) dapat dibuat grafik sebagai berikut :

Gambar 3.2 Hubungan ∆Tb terhadap konsentrasi NaCl (N)
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa penambahan konsentrasi NaCl yang semakin besar akan menyebabkan kenaikan titik didih yang semakin besar pula. Penambahan konsentrasi larutan NaCl tersebut akan mengganggu kesetimbangan dari pelarut. Kecenderungan molekul akuades akan meninggalkan larutan menjadi uap semakin berkurang, sehingga tekanan parsial dari pelarut akan menurun. Dengan menurunnya tekanan parsial pelarut tersebut menyebabkan diperlukannya panas yang lebih tinggi agar tekanan parsial sama dengan atmosfer sehingga larutan dapat mendidih.
Semakin besar konsentrasi NaCl maka semakin besar pula kenaikan titik didihnya. Konsentrasi NaCl yang semakin besar disebabkan oleh penambahan komposisi solute (NaCl) dalam larutan. Semakin besar komposisi solute maka mol dari larutan juga semakin tinggi. Akibatnya fraksi mol pun demakin tinggi sehingga tekanan parsialnya semakin tinggi, seperti percobaan ini sesuai dengan hukum Roult. Adapun bunyi hukum, ”semakin banyak zat yang terlarut di dalam larutan, maka semakin besar pula titik didihnya”.
Saat merangkai alat pada bagian atas kondensor disumbat. Hal ini bertujuan agar larutan yang menguap tidak keluar dan labu leher tiga tidak pecah karena larutan yang dipanaskan jumlahnya sedikit. Sedangkan fungsi kondensor sendiri adalah agar jumlah larutan yamng dipanaskan tidak berkurang derastis dengan membuat uap yang telah menguap kembali menjadi cairan dan jatuh kembali ke labu leher tiga. Selain itu fungsi kondensor juga menjaga gar labu leher tiga tidak pecah.
Penggunaan minyak pada percobaan ini untuk memanaskan larutan, selain itu agar kenaikan titik didih mudah diamati karena raksa pada termometer naik secara perlahan. Penggunaan batu didih adalah agarmudah mengamati kalau larutan sudah mendidih dengan tanda gelembung yang keluar disekitar batu didih. Suatu larutan dikatakan mendidih pada titik didihnya bila berada pada suhu dimana tekanan uap larutan sama dengan tekanan atmosfer. Menurut teori diketahui bahwa titik didih NaCl adalah 1465oK, sehingga dapat dilihat bahwa NaCl memiliki titik didih lebih tinggi dari akuades (titik didih akuades : 373oK). Dari hasil pengamatan titik didih larutan <100oc disebabkan kadar kemurnian NaCl yang tercampur dalam larutan sudah berkurang sehingga Tb larutan atau titik didih larutan tersebut tidak mencapai 100oC. 3.5. PENUTUP

3.5.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:
1. Berat molekul solute (NaCl) adalah sebesar 58,449 g/mol.
2. Besarnya panas penguapan untuk akuades (solvent) adalah 40,67 kJ/mol
3. Kenaikan titik didih NaCl dengan konsentrasi 0,1 N; 0,2 N; 0,3 N; 0,4 N dan 0,5 N secara berturut-turut adalah 0,1728oK; 0,3538 oK; 0,5446 oK; 0,7437 oK dan 0,9384 oK.
4. Semakin besar konsentrasi dan jumlah NaCl (solute non volatile) yang digunakan maka tekanan uap parsial dari akuades (solvent) akan turun sehingga titik didih dan kenaikan titik didih larutan akan semakin tinggi.

3.5.2 Saran
Saran yang dapat diberikan untuk percobaan ini adalah agar praktikan harus berhati-hati dalam pembacaan skala pada termometer agar didapat hasil yang akurat.