laporan praktikum destilasi campuran biner.docx

Modul Praktikum : Destilasi Campuran Biner

Dosen Pembimbing : Ir. Yunus Tonapa, MT.

Nama Mahasiswa : Rika Mustika

NIM : 131411024

Tanggal Praktikum : 06 November 2013

Tanggal Penyerahan : 20 November 2013

I. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu :

1. Mengukur indeks bias suatu larutan menggunakan alat refraktometer dengan

benar.

2. Melakukan percobaan destilasi fraksionasi pada campuran biner.

3. Membuat diagram titik didih terhadap komposisi berdasarkan data percobaan.

II. Dasar Teori

Campuran biner adalah campuran yang terdiri atas dua zat yang dapat

bercampur. Campuran ini dapat dipisahkan dengan metode destilasi. Pemisahan

dengan metode destilasi didasarkan pada perbedaan titik didih dimana zat dengan

titik didih rendah akan menguap terlebih dahulu, sehingga pada suatu titik didih

tertentu komposisi uap tidak akan sama dengan komposisi dalam keadaan cair.

Tekanan uap total merupakan penjumlahan dari kedua komponen tersebut dan

untuk larutan ideal mengikuti hukum Raoult.

Larutan adalah campuran homogen antara dua zat lebih, jika campuran yang

hanya terdiri atas dua zat disebut campuran biner. Berdasarkan sifat larutan

dibedakan ada dua jenis larutan yaitu larutan ideal dan non ideal. Suatu larutan

dikatakan sebagai larutan ideal jika :

homogen pada seluruh system mulai dari fraksi mol 0 – 1

tidak terdapat entalpi pencampuran komponen membentuk larutan (∆H=0)

memenuhi hukum Raoult : P1 = X1 . P°

dengan P1 : tekanan uap larutan, X1 : fraksi mol larutan, P° : tekanan uap

pelarut murni.

Selain ketiga hal tersebut, dalam larutan ideal, komponen yang satu

mempengaruhi komponen yang lain, sehingga sifat larutan yang dihasilkan terletak

diantara kedua komponen penyusunnya. Menurut hukum Raoult tekanan uap dan

fraksi mol dapat digambarkan seperti ditunjukkan gambar 1.

Campuran yang dapat membentuk larutan ideal adalah tolvena dan benzena,

propanol 1 dengan propanol 2, dan heksana dengan heptana. Tekanan uap total

larutan ideal merupakan jumlah tekanan uap A dengan tekanan uap B. Karena titik

didih berbanding terbalik dengan tekanan uap, maka gambar 1 dapat diubah

menjadi gambar 2 yang menunjukkan hubungan titik didih terhadap fraksi mol.

Dalam kenyataan suatu larutan yang benar-benar ideal tidak ada atau umumnya

merupakan larutan non ideal. Larutan non ideal adalah suatu larutan yang

menyimpang dari larutan ideal. Penyimpangan ini ada dua yaitu penyimpangan

positif dan negatif.

Larutan non ideal penyimpangan positif mempunyai volume ekspresi, sehingga

menghasilkan tekanan uap maksimum pada sistem campuran. Pada tekanan

maksimum ini, campuran mempunyai titik didih yang konstan. Karena tekanan uap

berbanding terbalik dengan titik didih, maka pada saat tercapai tekanan uap

maksimum, titik didihnya menjadi minimum. Titik ini disebut azeotrop. Contoh

campuran yang mengalami penyimpangan positif adalah sistem etanol-

sikloheksana.

Larutan non ideal penyimpangan negatif mempunyai volume konstraksi,

sehingga menghasilkan tekanan uap minimum pada sistem campuran. Pada tekanan

minimum ini, campuran mempunyai titik didih yang konstan. Karena tekanan uap

berbanding terbalik dengan titik didih, maka pada saat tercapai tekanan uap

minimum, titik didihnya menjadi maksimum. Titik ini disebut titik azeotrop.

Contoh campuran yang mengalami penyimpangan negatif adalah sistem Etanol-

Aquades.

Campuran dua zat yang membentuk larutan non ideal dapat membentuk

campuran azeotrop. Campuran ini mempunyai titik azeotrop. Campuran azeotrop

biasanya dipisahkan dengan destilasi fraksionasi.

Besarnya mol fraksi (X) dapat dinyatakan dengan persamaan :

XA = (nA)/(nA + nB)

dengan XA = fraksi mol A

nA = mol A

nB = mol B

Sedangkan besarnya mol (n) dapat dinyatakan dengan persamaan :

Mol (n) = g/MR dan g = ρ/V

dengan MR = massa rumus zat

g = massa zat

ρ = massa jenis zat

V = volume zat

Indeks Bias

Kecepatan merambat gelombang cahaya tidak sama dalam semua media. Oleh

karena itu, jika suatu berkas cahaya melewati perbatasan dua permukaan media,

maka berkas cahaya akan dibiaskan, dimana besarnya sudut datang tidak sama

dengan sudut bias. Besarnya sudut datang dan sudut bias tergantung pada massa

jenis, suhu, dan jenis media yang dilewati, serta panjang gelombang cahaya.

Perbandingan sinus sudut datang dan sudut bias dinyatakan dengan persamaan :

nd = (sin i)/(sin p)

dengan sin i = sinus sudut datang ; sin p = sinus sudut bias

III. Keselamatan Kerja

Sebelum bekerja lihatlah MSDS bahan yang akan digunakan.

Gunakan jas lab dan alat pelindung lain yang diperlukan.

Berilah vaselin pada setiap sambungan alat gelas.

Gunakan water bacth atau penangas air pada waktu melakukan destilasi.

Buanglah sisa zat ke tempat (botol) yang telah disediakan.

IV. Alat dan Bahan

Alat-alat

1. Reaktor (labu bulat bermulut dua)

2. Kondensor

3. Kolom fraksionasi

4. Termostat

5. Selang

6. Adaptor pendingin

7. Adaptor penampung destilat

8. Labu penampung destilat

9. Water bacth (penangan air)

10. Termometer

11. Refraktometer

12. Pipet tetes

13. Pipet volume

14. Gelas ukur

Bahan-bahan

1. Etanol

2. Aquades

V. Skema Kerja

Beri vaselin pada sambungan alat gelas

Dalam reaktor

Menggunakan alat refraktometer

kemudian catat

Catat titik didih setiap komposisi

Setelah keluar

destilat

Catat indeks bias kemudian bereskan

peralatan

Cara mengukur indeks bias :

VI. Data Pengamatan

No. Nama Zat Rumus Molekul Mr Densitas Indeks Bias Titik Didih1. Etanol C2H5OH 46 0,793 7,5 780C2. Aquades H2O 18 1 3,0 1000C

Data Indeks Bias

No Keterangan Komposisi1 Etanol (ml) 10 8 6 4 2 02 Aquades (ml) 0 2 4 6 8 103 Indeks Bias 7,5 9,8 10,6 8,8 5,9 2,9

Penentuan Titik Didih

No. Etanol (ml) Aquades (ml) Titik Didih (0C)Indeks Bias

ResiduIndeks Bias

Destilat1 10 0 66 8,3 2,52 8 2 66,8 11,0 1,93 6 4 70 9,4 3,24 4 6 68 6,8 6,95 2 8 40 6,5 6,86 0 10 35 6 6,2

VII.Pengolahan Data

ρ etanol = 0,793 g/mL

ρ aquades = 1 g/mL

Mr etanol = 46 g/mol

Mr aquades = 18 g/mol

Menghitung fraksi mol setiap larutan

Etanol 10 mL + 0 mL Etanol 10 mL

ρ = mV

m = ρ . V = 0,793 g/mL . 10 mL = 7,93 g

n = gramMr

= 7,93 g

46 g/mol = 0,172 mol

Aquades 0 mLm = ρ . V

= 1 g/mL . 0 mL= 0 g

n = gramMr

= 0 g

18 g /mol = 0 mol

Xetanol = netanol / (netanol + naquades)

= 0,172 mol / (0,172 + 0) mol

= 1

Xaquades = naquades / (netanol + naquades)

= 0 mol / (0,172 + 0) mol

= 0


ρ = mV

m = ρ . V = 0,793 g/mL . 8 mL = 6,344 g

n = gramMr

= 6,344 g

46 g/mol = 0,138 mol


= 1 g/mL . 2 mL= 2 g

n = gramMr

= 2 g

18 g /mol = 0,111 mol


= 0,138 mol / (0,138 + 0,111) mol

= 0,554


= 0,111 mol / (0,138 + 0,111) mol

= 0,446


ρ = mV

m = ρ . V = 0,793 g/mL . 6 mL = 4,758 g

n = gramMr

= 4,758 g

46 g/mol = 0,103 mol


= 1 g/mL . 4 mL= 4 g

n = gramMr

= 4 g

18 g /mol = 0,222 mol


= 0,103 mol / (0,103 + 0,222) mol

= 0,317


= 0,222 mol / (0,103 + 0,222) mol

= 0,683


ρ = mV

m = ρ . V = 0,793 g/mL . 4 mL = 3,172 g

n = gramMr

= 3,172 g

46 g/mol = 0,069 mol


= 1 g/mL . 6 mL= 6 g

n = gramMr

= 6 g

18 g /mol = 0,333 mol


= 0,069 mol / (0,069 + 0,333) mol

= 0,172


= 0,333 mol / (0,069 + 0,333) mol

= 0,828


ρ = mV

m = ρ . V = 0,793 g/mL . 2 mL = 1,586 g

n = gramMr

= 1,586 g

46 g/mol = 0,034 mol


= 1 g/mL . 8 mL= 8 g

n = gramMr

= 8 g

18 g /mol = 0,444 mol


= 0,034 mol / (0,034 + 0,444) mol

= 0,071


= 0,444 / (0,034 + 0,444)

= 0,929


ρ = mV

m = ρ . V = 0,793 g/mL . 0 mL = 0 g

n = gramMr

= 0 g

46 g/mol = 0 mol


= 1 g/mL . 10 mL= 10 g

n = gramMr

= 10 g

18 g /mol = 0,555 mol


= 0 mol / (0 + 0,555) mol

= 0


= 0,555 / (0 + 0,555)

= 1

Grafik fraksi mol terhadap indeks bias air grafik kalibrasi

Grafik fraksi mol terhadap indeks bias etanol

0 0.07 0.17 0.3 0.5 10

2

4

6

8

10

12

Indeks bias residuIndeks bias destilat

Fraksi mol ethanol

Inde

ks b

ias

Grafik titik didih terhadap fraksi mol residu

6 6.5 6.8 8.3 9.4 110

10

20

30

40

50

60

70

80

Indeks bias residu

Suhu

(°C)

Grafik titik didih terhadap fraksi mol destilat

6.2 6.8 6.9 2.5 3.2 1.90

10

20

30

40

50

60

70

80

Indeks bias distilat

Suhu

(°C)

VIII.Pembahasan

Pada percobaan ini, dilakukan destilasi campuran biner antara etanol dengan

aquades dan dicari dari masing-masing campuran tersebut titik didihnya. Titik didih

dapat ditentukan pada saat keluar destilat ketika dilakukan destilasi. Destilasi yang

dilakukan adalah destilasi fraksionasi.

Setelah destilasi di lakukan terhadap campuran biner etanol dan aquades

ternyata apabila volume aquades yang ditambahkan semakin banyak, maka larutan

akan terus mengalami kenaikan titik didih. Titik didih zat cair adalah suhu tetap

pada saat zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan

tekanan udara di sekitarnya. Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di seluruh

bagian zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Dari hasil

penelitian, ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut

murninya. Hal ini disebabkan adanya partikel - partikel zat terlarut dalam suatu

larutan menghalangi peristiwa penguapan partikel - partikel pelarut. Oleh karena

itu, penguapan partikel - partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar.

Pemisahan senyawa dengan destilasi bergantung pada perbedaan tekanan uap

senyawa dalam campuran. Tekanan uap campuran diukur sebagai kecenderungan

molekul dalam permukaan cairan untuk berubah menjadi uap. Jika suhu dinaikkan,

tekanan uap cairan akan naik sampai tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap

atmosfer. Pada keadaan itu cairan akan mendidih. Suhu pada saat tekanan uap

cairan sama dengan tekanan uap atmosfer disebut titik didih. Cairan yang

mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu kamar akan mempunyai titik

didih lebih rendah daripada cairan yang tekanan uapnya rendah pada suhu kamar.

Jika campuran didihkan, komposisi uap di atas cairan tidak sama dengan

komposisi pada cairan. Uap akan kaya dengan senyawa yang lebih volatile atau

komponen dengan titik didih lebih rendah. Jika uap di atas cairan terkumpul dan

dinginkan, uap akan terembunkan dan komposisinya sama dengan komposisi

senyawa yang terdapat pada uap yaitu dengan senyawa yang mempunyai titik didih

lebih rendah. Jika suhu relatif tetap, maka destilat yang terkumpul akan

mengandung senyawa murni dari salah satu komponen dalam campuran. Dalam

praktikum titik didih etanol lebih rendah maka dalam destilasi ini etanol lah yang

akan lebih dulu menjadi destilat.

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Suhu

Pada praktikum kali ini, terdapat kesalahan dalam mengukur indeks bias.

Seharusnya semakin banyak aquades yang ditambahkan, maka semakin kecil

indeks biasnya. Selain itu, seharusnya indeks bias sebelum pemanasan harus

lebih kecil dikarenakan pada saat melakukan pemanasan, etanol menguap lebih

cepat sehingga yang tersisa dalam residu yaitu sebagian etanol yang tidak

menguap dan aquades. Hal tersebut dapat terjadi karena beberapa kesalahan

dalam praktikum seperti kurangnya ketelitian dalam membaca angka

termometer yang berembun karena uap panas, kesalahan pembacaan skala

indeks bias pada refraktometer sehingga nilai yang dihasilkan tidak sesuai,

membersihkan alat refraktometer menggunakan tisu yang kotor sehingga

pendeteksi tidak bersih, atau karena terdapat sisa-sisa air bilasan pada alat

destilasi sehingga mempengaruhi konsentrasi etanol.

IX. Kesimpulan

Campuran antara etanol (C2H5OH) dengan aquades merupakan campuran biner,

karena kedua zat tersebut dapat bercampur.

Pemisahan larutan etanol dengan aquades dilakukan melalui destilasi

fraksionasi.

Pada saat destilasi, titik didih dapat ditentukan pada saat keluar destilat.

Larutan akan mencapai titik didih maksimum pada titik azeotrop.

Sesuai data pada grafik antara fraksi mol etanol dan aquades terhadap titik

didihnya, aquades mempunyai titik didih paling besar dibandingkan dengan

etanol, semakin banyak volume aquades yang ditambahkan maka akan

mengalami kenaikan titik didih. Namun saat telah tercapai titik azeotrop,

semakin banyak volume aquades yang ditambahkan, titik didik larutan semakin

kecil.

X. Daftar Pustaka

Ngatin, Agustinus. 2011. Petunjuk Umum Praktikum Kimia Fisika. Bandung :

Politeknik Negeri Bandung.

laporan praktikum destilasi campuran biner.docx

Documents