KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR

Silvia Rahayuningtyas, Messi Widiastuti_1Laboratorium Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri SemarangGedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesiasilviarahayuningtyas@ymail.com, 085640661689

AbstrakTujuan dari percobaan kelarutan sebagai fungsi temperatur ini yakni untuk memahami kelarutan suatu zat , pengaruh temperatur terdadap kelarutan suatu zat serta menghitung panas pelarutan differensial dari asam oksalat. Metode yang digunakan yakni metode volumetri atau metode titrasi dimana digunakan larutan NaOH 0.1763N dan 0.4761N sebagai titran serta larutan asam oksalat dengan variasi temperatur yakni 40oC,30oC,20oC,10oC sebagai larutan yang akan dititrasi. Volum NaOH didapatkan dari titrasi digunakan untuk menentukan kelarutan dari masing-masing larutan asam oksalat dengan variasi temperatur yang telah direncanakan. Dari hasil percobaan terhitung kelarutan asam oksalat berbanding lurus dengan temperatur yakni semakin tinggi temperatur semakin tinggi kelarutan asam oksalat. Dalam percobaan juga dihitung besarnya panas pelarutan dimana dapat dilakukan dengan dua cara yakni melalui persamaan Vant Hoff dan persamaan regresi linier yaitu dengan metode grafik. Dari perhitungan melalui persamaan Vant Hoff, panas pelarutan asam oksalat dengan larutan NaOH 0.1763N sebesar +5992.28 J/mol sedangkan dengan persamaan regresi linier +5883.07 J/mol .Untuk pelarutan asam oksalat dengan larutan NaOH 0.4761N sebesar +4239.96 J/mol sedangakan perhitungan melalui persamaan regresi linier +4164.23 J/mol . Dari kedua perhitungan tersebut dapat disimpulkan bahwa panas pelarutan asam oksalat bernilai positif, sehingga reaksi pelarutan asam oksalattersebut termasuk dalam reaksi endoterm.Kata kunci : Asam Oksalat; Kelarutan; Panas pelarutan; Temperaure

Abstract

The purpose of the experiment is the solubility as a function of temperature that is to understand the solubility of a substance, the effect of temperature terdadap solubility of a substance and calculate the differential dissolution heat of oxalic acid. The method used the volumetric method or methods used titration where 0.1763N and 0.4761N NaOH solution as titrant and oxalic acid solution with the temperature variation 40oC, 30oC, 20oC, 10oC as the solution to be titrated. Obtained from titration volume of NaOH used to determine the solubility of each solution of oxalic acid with temperature variation has been planned. From the experimental results calculated solubility of oxalic acid is proportional to the temperature the higher the temperature the higher the solubility of oxalic acid. In experiments also calculated the amount of heat dissolution which can be done in two ways namely through Van't Hoff equation and the linear regression equation is the graphical method. Of the Van't Hoff equation calculation through, hot oxalic acid leaching with NaOH solution 0.1763N of +5992.28 J / mol, while the linear regression equation +5883.07 J / mol .For oxalic acid leaching with NaOH solution 0.4761N of +4239.96 J / mol while the calculation through linear regression equation +4164.23 J / mol. From both of these calculations can be concluded that the oxalic acid leaching heat is positive, so that the acid dissolution reaction oksalattersebut included in an endothermic reaction.Keywords: Dissolution;Heat; Oxalic Acid; solubility; Temperature

PendahuluanLarutan merupakan suatu campuran yang mempunyai sifat homogen dimana didalamnya terdiri atas molekul-molekul ataupun ion dari dua zat atau lebih yang dapat berwujut padatan , cairan maupun gas. Didalam larutan itu sendiri terdapat zat yang komposisinya lebih banyak daripada zat lain yakni biasa disebut dengan pelarut (solvent) serta zat yang komposisinya lebih sedikit atau disebut zat terlarut . Pencampuran kedua zat ini disebut dengan proses pelarutan dimana didalamnya terdapat tarikan antar partikel murni yang terpecah kemudian digantikan dengan tarikan antara solute dan solvent. (Atkins, 1994)Jika unsur dari solute sengaja ditambahkan secara terus menerus kedalam zat solvent , nantinya unsur yang ditambahkan tidak bisa larut lagi . Sebagai contoh bila kita melarutkan suatu zat yang wujudnya padatan dalam cairan pada suatu titik tertentu padatan tersebut tidak akan bisa larut kembali dan selanjutnya ia akan membentuk suatu endapan . Hal ini dikarenakan jumlah solute dalam larutan tersebut sudah mencapai titik maksimal . Pada keadan inilah larutan disebut dalam keadaan jenuh atau tidak dapat larut lagi sehingga muncul nama sebagai larutan jenuh. (Vogel, 1990)

Pada keadaan jenuh akan terjadi kesetimbangan solute dan solvent . Didalam kesetimbangan ini, terjadi kecepatan melarut yang sama dengan kecepatan mengendapnya dimana konsentrasi zat didalam larutan tersebut selalu tetap. Bila pada keadaan setimbang tersebut diganggu misalnya saja dengan menggantikan temperaturnya misalnya dengan menaikkan atau menurunkan temperaturnya , maka hal ini akan berdampak pada perubahan konsentrasi didalam larutan. Jika zat padat dilarutkan dalam larutan , molekul-molekut dari zat tersebut akan bergerak kedalam cairan . Disinilah nantinya akan dicapai kesetimbangan antara fase padat dan fase cair . Hal ini berarti kecepatan dari molekul-molekul zat padat yang meninggalkan fasenya bergerak kedalam larutan sapa seperti kecepatan molekul-molekul solute yang bergerak kedalam padatannya. (Mulyono,2005). Pada keadaan setimbang seperti ini disebut dengan kesetimbangan yang dinamis atau kesetimbangan heterogen dimana dapat dituliskan sebagai berikut : A(p) A(l) . Sedangkan tetapan kesetimbangan bisa dituliskan malalui persamaan Tim Kimia Fisika, 2014).

Berikut merupakan persamaan Vant Hoff yang menyatakan hubungan antara kesetimbangan tetap dengan temperature yang absolut

Perhitungan panas pelarutan ini dihitung dari panas yang diserap dalam1 mol padatan yang dilarutkan dalam larutan jenuh. Biasanya panas pelarutan berharga (+), sehingga menurut Vant Hoff panas pelarutan ini dapat ditingkatkan dengan cara menaikkan temperaurnya ( Tim Kimia Fisika,2014)MetodeDalam percobaan kelarutan sebagai fungsi temperatur menggunakan Natrium Hidroksida for syn produksi Merck , Asam oksalat for syn produksi Merck, Indikator fenolftalein, es batu serta aquades. Percobaan kelarutan sebagai fungsi temperatur bertujuan untuk mempelajari kelarutan dan pengaruh temperatur terhadap kelarutan serta untuk menentukan panas pelarutan differensial asam oksalat. Digunakan asam oksalat sebab asam oksalat mempunyai tingkat sensitivitas kelarutan yang tinggi terhadap temperatur sehingga seiring berubahnya temperatur , nantinya kelarutan dari asam oksalat tersebut juga berubah selain itu asam oksalat memiliki kelarutan yang lebih kecil bila dilarutkan didalam air.Variabel-variabel dalam percobaan ini meliputi variable bebas , terikat dan control dimana variable bebasnya adalah variasi konsentrasi dari Natrium Hidroksida dengan rencana awal yakni 0.2000 N dan 0.5000 N namun setelah distandarisasi terbentuk larutan Natrium Hidroksida sebesar 0.1763 N dan 0.476 N. Sedangkan untuk variable kontrolnya yakni temperatur yang konstan dari larutan yang akan ditentukan kelarutannya . dan variable terikatnya yakni kelarutan dari larutan itu sendiri . Metode yang digunakan dalam percobaan kelarutan sebagai fungsi temperatur yakni metode volumetric (titrasi). Langkah awal yakni dengan melarutkan Kristal asam oksalat kedalam aquades 50 mL pada temperatur 60oC. Dalam hal ini asam oksalat dilarutkan sedikit demi sedikit sampai asam oksalat tidak dapat larut lagi dalam aquades tersebut Larutan ini disebut dengan larutan asam oksalat jenuh . Reaksi yang terjadi yakni H2C2O4(s) + H2O(l) H2C2O4 (aq)Hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan larutan asam oksalat jenuh yakni dalam penambahan Kristal asam oksalat tidak boleh terlewat jenuh karena hal ini dapat menyebabkan terbentuknya endapan yang terlalu banyak Selanjutnya larutan asam oksalat ini nantinya akan divariasikan temperaturnya yakni 40oC, 30oC, 20oC, 10oC kemudian diencerkan untuk selanjutnya dapat dititrasi dengan larutan Natrium Hidroksida . Dalam percobaan ini digunakan larutan Natrium Hidroksida 0.1763 N dan Natrium Hidroksida 0.4761 N sebagai titran atau larutan penitrasi serta asam oksalat dengan variasi temperatur 40oC, 30oC, 20oC, 10oC sebagai larutan yang akan dititrasi . Karena dalam hal ini menggunakan metode titrasi maka dalam prosesnya akan ada titik akhir tirasi sehingga didalam larutan asam oksalat perlu ditambahkan indicator yang sesuai yakni yang mempunyai trayek pH diantara asam lemah dan basa kuat . Oleh karena itu digunakan fenolftalein (pp) sebagai indicator titrasiUntuk mendapatkan larutan asam oksalat dengan variasi temperatur 40oC, 30oC, 20oC, 10oC yakni dengan cara menaikkan atau menurunkan temperatur sampai pada temperatur yang direncanakan . Dimana proses menaikkan temperatur dapat dengan cara memanaskan larutan asam oksalat dalam penangas air sehingga tercapai temperatur lebih dari temperatur sebelumnya. Sedangkan untuk menurunkan temperatur dapat dilakukan dengan cara memasukkan larutan asam oksalat kedalam thermostat (baskom yang berisi air es). Setelah didapatkan larutan asam oksalat dengan variasi temperatur yang telah direncanakan , temperatur yang dicatat merupakan temperatur konstan dimana temperaturnya sudah tidak dapat berubah. larutan asam oksalat diambil 10 mL kemudian diencerkan dengan aquades sampai kurang lebih sepertiga Erlenmeyer. Selanjutnya, larutan asam oksalat ditambahkan dengan beberapa tetes indicator fenolftalein untuk kemudian dititrasi dengan larutan Natrium Hidroksida 0.1763 N sampai mencapai titik akhir titrasi yang ditandai dengan larutan tepat berubah warna menjadi merah muda . perlu diketahui pula , warna merah muda antara larutan asam oksalat dengan beberapa variasi temperatur yang dititrasi dengan 0.1763 N diusahakan sama . Arti sama disini yakni tidak ada perbedaan warna yang mencolok masing-masing titik akhir titrasi dari masing-masing larutan . Setelah mendapatkan titik akhir titrasi asam oksalat , langkah selanjutnya yakni mencatat volum dari Natrium Hidroksida sebagai volume titrasi pertama . Langkah ini diulang dua kali karena titrasi yang dilakukan merupakan titrasi duplo. Sehingga nantinya akan didapatkan volume titrasi kedua Dari hasil titrasi duplo ini akan diperoleh volume Natrium hidoksida rata-rata. Untuk konsentrasi dari titran yang berbeda yakni Natrium Hidroksida 0.476 N prosesnya sama dengan langkah kerja sebelumnya . Hanya konsentrasi dari titrannya saja yang berbeda . Hasil dan PembahasanDari percobaan kelarutan sebagai fungsi temperatur yang telah dilakukan dengan rencana variasi temperatur larutan asam oksalat yakni 40oC, 30oC, 20oC, 10oC diperoleh variasi temperatur nyata untuk Asam oksalat yang akan dititrasi dengan larutan Natrium Hidroksida 0.1763 N yakni 38oC, 31oc, 22Oc, 11oC sedangkan variasi temperatur nyata untuk Asam oksalat yang akan dititrasi dengan larutan Natrium Hidroksida 0.476 N yakni 41oC, 29oC,21oC, 11oC . Hasil ini didapatkan karena adanya pengaruh dari lingkungan sehingga temperatur yang akan digunakan sebagai variasi susah konstan atau mudah berubah . Hal ini menyebabkan perbedaan antara temperatur yang direncanakan dengan temperatur nyata pada saat percobaan . Dari variasi temperatur tersebut didapatkan data volum Natrium Hidroksida yang digunakan pada saat titrasi , besarnya dapat dilihat pada tabel 1 dan 2Tabel 1. Tabel Pengamatan titrasi asam oksalat dihidrat dengan NaOH 0.1763 NAsam OksalatNaOH 0.1763 N

T(oC)T nyata(oC)Volume(mL)Vo(mL)V1(mL)Vo(mL)V2(mL)V(mL)

40381008.728.7817.858.89

30311008.528.5916.347.82

20221007.527.5915.737.83

10111008.208.4516.107.92

Tabel 1. Tabel Pengamatan titrasi asam oksalat dihidrat dengan NaOH 0.4761 NAsam OksalatNaOH 0.5 N

T(oC)T nyata(oC)Volume(mL)Vo(mL)V1(mL)Vo(mL)V2(mL)V(mL)

40411003.123.226.072.98

30291003.033.055.902.94

20211002.872.895.622.80

10111002.523.075.592.52

Dari data pada tabel 1 atau titrasi dengan titran Natrium Hidroksida 0.1763 N terlihat bahwa temperatur berbanding lurus dengan volume Natrium Hidroksida yang digunakan untuk titrasi yakni semakin tinggi maka volume Natrium Hidroksida yang digunakan untuk titrasi juga semakin besar . Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur yang digunakan maka tumbukan antar partikel-partikel dalam zat tersebut semakin cepat pula . Hanya saja dalam tabel terdapat data yang kurang sesuai dengan yang lain yakni pada temperatur 11oC Volume Natrium Hidroksida rata-rata sebesar 7.92 mL . Hal tersebut dikarenakan pada saat pengambilan data temperatur yang digunakan masih belum konstan artinya temperatur disini masih dapat berubah . Hal ini terjadi karena factor dari lingkungan yakni temperatur lingkungan 30oC sedangkan temperatur yang direncanakan 10oC . otomatis jika temperatur tersebut dipengaruhi oleh factor lingkungan maka temperatur rencana awal akan bertambah sehingga menyebabkan volume Natrium Hidroksida yang digunakan lebih banyak . Kemudian untuk data pada tabel 2 atau titrasi dengan menggunakan titran Natrium Hidroksida 0.476 N terlihat bahwa temperatur juga berbanding lurus dengan volume Natrium Hidroksida yang digunakan untuk titrasi yakni semakin tinggi maka volume Natrium Hidroksida yang digunakan untuk titrasi juga semakin besar sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur yang digunakan maka tumbukan antar partikel-partikel dalam zat tersebut semakin cepat pula . Kaitannya dengan konsentrasi dari Natrium Hidroksida yakni semakin tinggi konsentrasi titran , maka semakin sedikit volume Natrium Hidroksida yang digunakan untuk titrasi .Berdasar data pada tabel 1 dan 2 dapat digunakan untuk menghitung konsentrasi larutan asam oksalat setelah diencerkan yakni dengan persamaan dari kedua larutan melalui perkalian antara volum dengan konsentrasi serta valensi dari senyawanya. Melalui konsentrasi dari asam oksalat setelah pengenceran maka akan didapatkan konsentrasi asam oksalat sebelum diencerkan. Perhitungan persamaan pengenceran dapat dilihat pada tabel 3 dan 4Tabel 4. Perhitungan konsentrasi Larutan Asam Oksalat setelah dan sebelum pengenceran dengan Larutan NaOH 0,1763 MT(oC)T nyata(oC)V NaOH(mL)M H+ setelah pengenceran x 10-2(M)M H+ sebelum pengenceran x 10-1 (M)

40388.897,847,84

30317.826,896,89

20227.836,906,90

10117.926,986,98

Tabel 4. Perhitungan konsentrasi Larutan Asam Oksalat setelah dan sebelum pengenceran dengan Larutan NaOH 0,4762 MT(oC)T nyata(oC)V NaOH(mL)M H+ setelah pengenceran (M)M H+ sebelum pengenceran x 10 (M)

40412.981,421,42

30292.941,401,40

20212.81,331,33

10112.521,201,20

Dari tabel 3 dan 4 dapat digunakan untuk menghitung kelarutan dari asam oksalat dengan variasi temperatur. Kelarutan asam oksalat dapat didapatkan dari molaritas zat yang larut. Karena percobaan ini menggunakan prinsip titrasi asidimetri maka titrat yang berikatan dengan tiran yaitu H+. Reaksi yang terjadi adalah :H2C2O4(aq) 2H+ + C2 s 2s s Dari persamaan tersebut didapatkan harga kelarutan asam oksalat yaitu setengah dari konsentrasi H+ . Besarnya kelarutan Asam oksalat terhadap Natrium Hidroksida 0.1763 N dapat ditunjukkan pada tabel 5 .

Tabel 5. Kelarutan Asam oksalat terhadap Natrium Hidroksida 0.1763 N

T nyata(K)M H+ setelah pengenceran x 10-2 (M)s x 10-2(mol/L)

3117,843,92

3046,893,44

2956,903,45

2846,983,49

Dengan cara yang sama , maka didapatkan kelarutan asam oksalat terhadap Natrium Hidroksida 0.476 N yang ditunjukkan pada tabel 6.Tabel 6. Penentuan kelarutan Asam Oksalat dengan larutan NaOH 0,4762 MT nyata(K)M H+ setelah pengenceran (M)s (mol/L)

3141,420,71

3021,400,70

2941,330,66

2841,200,60

Kelarutan dari suatu zat dalam suatu pelarut adalah banyaknya suatu zat dapat larut secara maksimum dalam suatu pelarut pada kondisi tertentu yang dinyatakan dalam satuan mol/ liter. Jadi batas kelarutannya tercapai, maka zat yang dilarutkan itu dalm batas kesetimbangan, artinya bila zat terlarut ditambah, maka akan terjadi larutan jenuh, bila zat yang dilarutkan dikurangi akan terjadi larutan yang belum jenuh.Dari tabel 5 dan 6 ditunjukkan bahwa kelarutan asam oksalat terhadap Natrium Hidroksida 0.1763 N maupun kelarutan asam oksalat terhadap Natrium Hidoksida 0.4761 N yakni semakin tinggi temperatur maka kelarutan zat padat dalam larutan bertambah . Hal ini sesuai dengan teori yakni kelarutan asam oksalat mempunyai kesetimbangan yang dinamis, yang manadapat bergeser bila temperatur dinaikkan ataupun diturunkan . Reaksi kestimbangan asam oksalat sebagai berikut :H2C2O4(S) H2C2O4(aq)H = + x

Dari reaksi tersebut terlihat bahwa H menunjukkan harga yang positif , sehingga dapat disimpulkan bahwa reaksi tersebut merupakan reaksi endotermik yakni bila temperatur dinaikkan maka akan bergeser ke produk , artinya jumlah produk yang larut semakin banyak .Kemudian , pada percobaan ini juga akan menghitng besarnya panas pelarutan asam oksalat. Untuk memperoleh pelarutan asam oksalat dapat digunakan rumus Vant Hoff (Tim Kimia Fisika,2012) Berdasarkan persamaan Van Hoff didapatkan panas pelarutan rata-rata asam oksalat untuk Natrium Hidroksida 0.1763 N yakni sebesar +4524.7012 J/mol sedangkan untuk Natrium Hidroksida 0.476 N sebesar 4239.96 J/mol. Selain menggunakan persamaan Vant Hoff , panas pelarutan dihitung dengan menggunakan persamaan regresi linier yang dapat diperoleh dengan metode grafik dimana sumbu x merupakan fungsi 1/T dan sumbu y merupakan fungsi ln s. Dari grafik ini nantinya akan diperoleh persamaan Y=-slope x + intersep , dimana slope tersebut digunakan untuk menentukan panas pelarutan . Harga dari slope itu sendiri yakni nilai dari b , dengan R = 8,314 J/mol sehingga nantinya akan didapatkan harga H . Dari perhitungan dengan menggunakan persamaan Vant Hoff dan metode grafik maka panas pelarutan dapat dibandingkan. Berikut adalah tabel perhitungan ln s dan 1/T dari asam oksalat dengan Natrium Hidroksida 0.1763 N

Tabel 5. Data temperatur, 1/T, Kelarutan dan ln s dari asam oksalat dengan Natrium Hidroksida 0.1763 NNoT (K)1/T (K-1)s (mol/L)ln s

13110.00320.0392-3.2391

23040.00330.0345-3.3668

32950.00340.0344-3.3697

42840.00350.0349-3.3553

Dari tabel tersebut , sehingga dapat dibuat grafik 1

Gambar 1. Grafik vs ln s dari asam oksalat dan Natrium hidroksida 0.1763 N

Berdasarkan grafik diatas dapat diperoleh harga slope yakni -301.83 sehingga harga panas pelarutan asam oksalat sebesar +5883.07 J/mol . Dari hasil tersebut dikorelasikan dengan hasil yang didapat dari perhitungan melalui persamaan Vant Hoff . Hasil panas kelarutan sebesar +5992.28 J/mol . Dari kedua hasil tersebut terdapat perbedaan yang jelas . Hal ini disebabkan oleh kurangkonstannya temperatur sebagai variable control sehingga menyebabkan hasil dari kelarutan kurang sesuai . Kemudian , untuk Normalitas Natrium Hidoksida 0.4761 N dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Data temperatur, 1/T, Kelarutan dan ln s dari asam oksalat dengan Natrium Hidroksida 0.4761 NT(K) (K-1)s (mol/Liter)Ln S

3140.0031847130.070939-2.645934926

3020.0033112580.069987-2.659445768

2940.0034013610.066654-2.708240219

2840.0035211270.059989-2.813594067

Dari tabel tersebut , sehingga dapat dibuat grafik 2

Grafik 2. Grafik vs ln s dari asam oksalat dan Natrium hidroksida 0.4761 N

Berdasarkan grafik diatas dapat diperoleh harga slope yakni -500.87 sehingga didapatkan harga panas pelarutan asam oksalat sebesar +4164.23 J. Dari hasil tersebut dikorelasikan dengan hasil yang didapat dari perhitungan melalui persamaan Vant Hoff . Hasil panas pelarutan sebesar +4239.96 J/mol . Dari kedua hasil tersebut terdapat perbedaan namun bila dibandingkan dengan normalitas 0.1763 N perbedaan ini masih sesuai . Tetapi kedua cara tersebut sama-sama menghasilkan panas pelarutan yang nilainya positif . Ini berarti reaksi tersebut termasuk dalam reaksi endoterm yakni adanya perpindahan panas dari lingkungan ke system. Berdasar atas reaksi tersebut maka jelas bahwa semakin tinggi temperatur yang digunakan semakin tinggi kelarutan zat padat terhadap larutan. Kesimpulan Dari percobaan kelarutan sebagai fungsi temperatur dapat disimpulkan bahwa kelarutan solute dalam solvent berbanding lurus dengan kenaikan temperatur yakni kelarutan zat padat akan naik seiring dengan kenaikan temperatur. Reaksi pelarutan asam oksalat ini menghasilkan H yang berharga positif , artinya pelarutan asam oksalat termasuk dalam reaksi endoterm yakni reaksi yang menyerap panas atau adanya perpindahan panas dari lingkungan ke system . Hal ini dapat ditunjukkan melalui perhitungan persamaan Vant Hoff dan Regresi Linier dengan menggunakan metode grafik.

Daftar PustakaAtkins, PW. 1994. Kimia Fisika. Jakarta: ErlanggaDay, R.A, Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Kelima. Jakarta: ErlanggaMulyono, HAM. 2005. Kamus Kimia. Jakarta:Bumi AksaraTim Dosen Kimia Fisik. 2014. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Laboratorium Kimia Universitas Negeri SemarangVogel. 1990. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta: PT Kalman