Upload
antonio-gomes
View
994
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
BAB VII
DISTILASI SISTEM BINER
VII.1. Tujuan Percobaan
1. Mendefinisikan arti Distilasi.
2. Membuat grafik antara komposisi larutan dengan berat jenis larutan dari
sistem biner.
3. Membuat kurva antara titk didih dengan komposisi dari sistem biner.
VII.2. Tinjauan Pustaka
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.
Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini
kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih
lebih rendah akan menguap lebih dulu.(http://en.wikipedia.org/wiki/distilasiion)
Pada proses distilasi menggunakan aliran air yang berfungsi untuk
mengembunkan uap larutan yang titik didihnya lebih rendah yaitu counter current dan
co-corrent. Counter current distribusi adalah suatu prosedur yang digunakan untuk
merubah dua fase berdasarkan koefisien sekat yang berbeda didalam bahan pelarut
yang arahnya berlawanan dengan arah distilat dengan mengalirkan air melalui selang
dari bagian bawah dan keluar melalui selang bagian atas.(http://chem-is-try.org/forum/distilasi)
Distilasi dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu :
1. Metode I
Dengan cara penguapan dengan mendidihkan campuran larutan yang akan
dipisahkan dan mengembunkannya tanpa ada larutan yang kembali kedalam
bejana.
b. Metode II
Dengan pengembalian sebagian dari kondensat ke bejana didih dalam kondisi
tertentu sehingga larutan tersebut mengalami kontak dengan uap yang
mengalir ke atas.(Geankoplis, Transport Processes and Unit Operation, halaman: 645-646)
Distilasi campuran biner tergantung dari jenis campurannya. Jenis campuran I,
a, dan b memberikan hasil berbeda. Bila campuran biner jenis I didistilasi terjadi hasil
sebagai berikut : misalkan campuran dengan susunan a dipanaskan, campuran ini
mulai mendidih pada Ta. Uap yang setimbang dengan larutan mempunyai susunan a1
(Gambar VII.2.1.)
Gambar VII.2.1. Distilasi larutan jenis I
Dengan keluarnya uap ini, titik didih larutan naik, misalnya menjadi Tb karena
larutan berisi lebih banyak komponen A. Pada pemanasan terus, susunan larutan
bergerak menuju TdA dan akhirnya diperoleh A murni sebagai residu.
Bila ditinjau uapnya, uap ini berisi lebih banyak B, kalau uap diembunkan,
kemudian diuapkan, maka susunannya menuju ke TdB. Akhirnya diperoleh B murni
sebagai distilat.
Campuran biner jenis II, pada distilasi bertingkat tidak menghasilkan A dan B
murni. Bila campuran terletak antara A dan C diperoleh A murni sebagai residu dan C
sebagai distilat. Untuk campuran air dan alkohol, C mempunyai susunan 95,57 %
dengan titik didih 78,13 °C (minimal).
(a) (b)
Gambar VII.2.2. (a) distilasi larutan jenis II dan (b) distilasi jenis larutan III
Campuran biner jenis III, dengan susunan antara A dan D pada distilasi
akhirnya menghasilkan D sebagai residu dan A sebagai distilat. Untuk campuran air
dan asam klorida (titik didih 85 °C) dengan susunan 20,24 % (maksimal). (Sukardjo, Kimia Fisika, halaman: 154-155)
Larutan adalah campuran homogen dari molekul, atom ataupun ion dari dua
zat atau lebih. Disebut campuran karena susunannya dapat berubah-ubah. Disebut
homogen karena susunannya begitu seragam sehinga tak dapat diamati adanya
bagian-bagian yang berlainan. (Kleinfelter, Kimia Untuk Universitas, hal. 372)
Larutan ideal adalah larutan yang gaya tarik antara molekul-molekulnya sama,
artinya gaya tarik antara molekul pelarut dan molekul zat terlarut sama dengan gaya
tarik molekul pelarutnya atau molekul zat terlarutnya.
Larutan ideal mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
- Pada pengenceran komponennya tidak mengalami perubahan sifat.
- Tidak terjadi perubahan panas pada pembuatan atau pengenceran.
- Volume total adalah jumlah volume komponennya.
- Mengikuti hukum Raoult tentang tekanan uap.
- Sifat fisiknya adalah rata-rata sifat fisika penyusun.
Larutan non ideal merupakan penyimpangan positif hukum Raoult (dengan
Tekanan uap lebih tinggi dari pada yang diprediksi oleh hukum Raoult) atau
penyimpangan negatif hukum Raoult (dengan tekanan uap lebih rendah). (Suminar, Prinsip-Prinsip Kimia Modern edisi 4, hal.165)
Hukum Raoult :
Hukum Roult dapat didefinisikan sebagai fugasitas dari tiap komponen dalam
larutan yang sama dengan hasil kali dari fugasitasnya dalam keadaan murni
pada temperatur dan tekanan yang sama, serta fraksi molnya dalam larutan tersebut(http://chem-is-try.org/forum/raoult)
Tekanan parsial uap komponen yang mudah menguap dari larutan, sama
dengan tekanan uap murni kali fraksi molenya.
Dimana :
XA = fraksi mol A
XB = fraksi mol B
P˚A = tekanan uap A murni
P˚B = tekanan uap B murni (Sukardjo, Kimia Fisika hal: 147-148)
Penyimpangan Hukum Raoult
- Penyimpangan negatif Hukum Raoult
Penyimpangan negatif muncul bila zat terlarut menarik molekul pelarut dengan
sangat kuat, sehingga mengurangi kecenderungannya untuk lari ke fasa uap.
- Penyimpangan positif Hukum Raoult
Penyimpangan positif muncul pada kasus kebalikannya, yaitu bila molekul
pelarut dan zat terlarut tidak saling tertarik satu sama lain.(Suminar, Prinsip-Prinsip Kimia Modern edisi 4, hal.165-166)
Campuran azeotrop adalah campuran suatu zat dimana zat tersebut memiliki
titik didih minimal atau titik didih maksimal. Susunan campuran azeotrop tergantung
dari tekanan yang dipakai untuk membuat larutan-larutan dengan konsentrasi tertentu.(Sukardjo, Kimia Fisika hal. 155)
VII.3. Alat dan Bahan.
A. Alat-alat yang digunakan.
- Labu distilasi
- Erlenmeyer
- Kawat kasa
- Karet penghisap
- Pipet tetes
- Kompor listrik
- Panci pasir
- Termometer
- Statif dan Klem
- Pipet volume
- Piknometer
- Gelas ukur
- Beakerglass
- Timbangan digital
- Pendingin Leibig
B. Bahan-bahan yang digunakan.
- Etanol (C2H5OH).
- Aquadest (H2O).
- Pasir.
- Es batu.
VII.4. Prosedur Percobaan.
A. Membuat kurva kalibrasi.
- Menentukan berat kosong dari piknometer.
- Menentukan suhu aquadest menetapkan pada suhu 25 C kemudian
memasukkannya ke dalam piknometer sampai penuh.
- Menentukan berat aquadest dalam piknometer.
- Menentukan volume piknometer.
- Memasukkan larutan etanol dalam piknometer dan menentukan berat
jenisnya.
- Membuat grafik antara berat jenis dengan komposisi larutan etanol.
B. Proses Distilasi.
- Mencampurkan 100 mL etanol dengan 4 mL aquadest kemudian
memasukkannya ke dalam labu distilasi.
- Melakukan distilasi pada larutan tersebut kemudian menampung distilat
30 mL (I) dan menetapkan suhunya pada 25 ○C.
- Memasukkan distilat tersebut ke dalam piknometer dan menentukan berat
jenisnya, kemudian distilat dibuang.
- Mengambil residu 30 mL pada distilat (I) mencapai 25 mL, kemudian
mengukur suhu pada labu distilat dan mencatat (T1).
- Menambahkan 16 mL aquadest pada labu distilasi.
- Menetapkan suhu residu pada 25 ○C, kemudian memasukkan residu ke
dalam piknometer dan menentukan berat jenisnya.
- Memasukkan kembali residu yang telah ditentukan berat jenisnya ke dalam
labu distilasi.
- Melanjutkan proses distilasi dengan cara seperti di atas dengan
penambahan 30 mL dan 50 mL aquadest.
VII.5. Data Pengamatan.
Tabel VII.5.1 Kurva Kalibrasi.No Komposisi
(%)
Berat Larutan
(g)
Berat Jenis
(g/cm3)
Berat Total
(Berat Larutan +
Piknometer)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
24,8273
24,4353
24,1413
23,7813
23,4395
22,9923
22,4353
21,8465
21,1496
20,3306
19,7484
0,9931
0,9774
0,9656
0,9512
0,9375
0,9196
0,8974
0,8738
0,8459
0,8132
0,7899
45,200
44,808
44,514
44,154
43,812
43,365
42,808
42,219
41,522
40,703
40,121
Tabel VII.5.2 Hasil Distilasi.
air
airberat
No MassaDistilat
(g)
BJ Distilat (g/cm3)
MassaResidu (g)
BJ Residu(g/cm3)
Titik didih (°C)
Total massa distilat
(g)
Total massa residu
(g)
1
2
3
4
19,9823
20,6443
21,1671
22,4218
0,7992
0,8257
0,8466
0,8968
20,5296
22,6803
23,4473
24,3215
0,8211
0,9072
0,9378
0,9728
75
80
84
93
40,355
41,017
41,5398
42,7945
40,9023
43,053
43,82
44,6942
VII.6. Hasil Perhitungan.
A. Membuat kurva kalibrasi.
Berat piknometer kosong = 20,3727 g.
Berat air dalam piknometer = 45,2 g.
Berat air = berat air dalam piknometer – berat piknometer kosong.
= 45,2 g – 20,3727 g = 24,8273 g.
maka volume air =
=
= 24,9997 mL
berat jenis larutan =
1. Alkohol 0%.
Berat jenis = = 0,9931 g/cm3
2. Alkohol 10%.
Berat jenis = = 0,9774 g/cm3
3. Alkohol 20%.
Berat jenis = = 0,9656 g/cm3
4. Alkohol 30%.
Berat jenis = = 0,9512 g/cm3
5. Alkohol 40%.
Berat jenis = = 0,9376 g/cm3
6. Alkohol 50%.
Berat jenis = = 0,9197 g/cm3
7. Alkohol 60%
Berat jenis = = 0,8974 g/cm3
8. Alkohol 70%.
Berat jenis = = 0,8738 g/cm3
9. Alkohol 80%.
Berat jenis = = 0,8459 g/cm3
10. Alkohol 90%.
Berat jenis = = 0,8132 g/cm3
11. Alkohol 100%
Berat jenis = = 0,7899 g/cm3
- Menentukan regresi linier
Tabel VII.6.1. Data kurva kalibrasi
No. komposisi (x) berat jenis (y) x2 x.y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,9931
0,9774
0,9656
0,9512
0,9375
0,9196
0,8974
0,8738
0,8459
0,8132
0,7899
0
100
400
900
1600
2500
3600
4900
6400
8100
10000
0
9,774
19.312
28,536
37,5
45,98
53,844
61,166
67,672
73,188
78,99
∑ 550% 9,9646 38500 475,962
B. Proses Distilasi.
Massa piknometer kosong = 20,3727 g.
Volume air = 24,9997 mL.
1. Penambahan 4 mL aquadest pada titik didih : 75ºC.
Massa Distilasi = Berat distilasi – Berat piknometer kosong
Massa distilasi = (40,355 – 20,3727) g = 19,9823 g
BJ distilasi = = 0,7992 g/cm3
Massa residu = Massa total residu – Berat piknometer
Massa residu = (40,9023 – 20,3727) g = 20,5296 g
BJ residu = = 0,8211 g/cm3
2. Penambahan 16 mL aquadest pada titik didih : 80ºC.
Massa Distilasi = Berat distilasi – Berat piknometer kosong
Massa distilasi = (41,017 – 20,3727) g = 20,6443 g
BJ distilasi = = 0,8257 g/cm3
Massa residu = Massa total residu – Berat piknometer
Massa residu = (43,053 – 20,3727) g = 22,6803 g
BJ residu = = 0,9072 g/cm3
3. Penambahan 30 mL aquadest pada titik didih : 84ºC.
Massa Distilasi = Berat distilasi – Berat piknometer kosong
Massa distilasi = (41,5398 – 20,3727) g = 21,1671 g
BJ distilasi = = 0,8466 g/cm3
Massa residu = Massa total residu – Berat piknometer
Massa residu = (43,82 – 20,3727) g = 23,4473 g
BJ residu = = 0,9378 g/cm3
4. Penambahan 50 mL aquadest pada titik didih : 93ºC.
Massa Distilasi = Berat distilasi – Berat piknometer kosong
Massa distilasi = (42,7945 – 20,3727) g = 22,4218 g
BJ distilasi = = 0,8968 g/cm3
Massa residu = Massa total residu – Berat piknometer
Massa residu = (44,6942 – 20,3727) g = 24,3215 g
BJ residu = = 0,9728 g/cm3
C. Menentukan % komposisi etanol dalam distilat dan residu
Dari grafik VII.7.1. didapatkan persamaan garis :
Rumus : y = a + bx
a =
=
= 1,0071
b =
=
= -0,002024
y = a + bx
= 1,0071– 0,002024x
Dimana :
y = berat jenis distilasi atau residu
x = % berat distilasi atau residu
- Pada titik didih 75˚C
y = 1,0071– 0,002024x
Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x
0,7992 = 1,0071– 0,002024x
x = 102,72%
Residu : y = 1,0071– 0,002024x
0,8211 = 1,0071– 0,002024x
x = 91,90%
- Pada titik didih 80˚C
y = 1,0071– 0,002024x
Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x
0,8257 = 1,0071– 0,002024x
x = 89,62 %
Residu : y = 1,0071– 0,002024x
0,9072 = 1,0071– 0,002024x
x = 49,36
- Pada titik didih 84˚C
y = 1,0071– 0,002024x
Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x
0,8466 = 1,0071– 0,002024x
x = 79,30 %
Residu : y = 1,0071– 0,002024x
0,9378 = 1,0071– 0,002024x
x = 34,24 %
- Pada titik didih 93˚C
y = 1,0071– 0,002024x
Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x
0,8968 = 1,0071– 0,002024x
x = 54,50 %
Residu : y = 1,0071– 0,002024x
0,9728 = 1,0071– 0,002024x
x = 16,95 %
Tabel VII.6.2. % komposisi etanol
No. Titik didih (oC)Komposisi etanol (%)
distilasi residu
1
2
3
4
75
80
84
93
102,72
89,62
79,30
54,50
91,90
49,36
34,24
16,95
VII.7. Grafik
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 20 40 60 80 100 120
Komposisi Etanol
Ber
at J
enis
Lar
uta
n
Grafik VII.7.1 Hubungan antara komposisi etanol (%) dengan berat
jenis larutan (g/cm3)
0
20
40
60
80
100
120
65 75 85 95
% Komposisi
Tit
ik D
idih
Distilat
Residu
Grafik VII.7.2. Hubungan antara komposisi etanol (%) dengan titik didih (OC).
VII.8. Pembahasan.
1. Pada proses Distilasi sistem biner yang pertama keluar sebagai distilasi adalah
etanol. Hal ini disebabkan karena etanol memiliki titik didih yang lebih
rendah dibandingkan air, sehingga etanol menguap terlebih dahulu.
2. Pada percobaan ini menggunakan kondensor yang aliran airnya berlawanan
arah dengan arah aliran uap hasil pemanasan yang berfungsi untuk
menurunkan suhu dan mengubah fase etanol dari uap ke cair.
3. Pada percobaan didapatkan densitas etanol berbeda dengan densitas etanol
secara teoritis. Hal ini disebabkan karena adanya perubahan suhu. Saat
pengambilan etanol suhu ditetapkan 25˚C sedangkan suhu kamar 27˚C. Hal
ini memungkinkan perubahan suhu secara cepat, dikarenakan sifat etanol
yang mudah menguap sehingga mempengaruhi berat jenis etanol.
4. Pada grafik VII.7.1. semakin besar % komposisi etanol maka semakin rendah
berat jenisnya, hal ini disebabkan karena jumlah aquadest yang ada dalam
larutan tersebut semakin sedikit.
5. Pada grafik VII.7.2. yang terlihat bahwa semakin tinggi titik didih maka %
berat larutan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan adanya penambahan
aquadest 16 ml, 30 ml, 60 mL ke dalam labu Distilasi tanpa adanya
pengembalian distilasi ke dalam labu Distilasi. Sehingga sebagian besar
komposisi larutan dalam labu Distilasi adalah air.
VII.9. Kesimpulan
1. Distilasi sistem biner dapat memisahkan campuran larutan berdasarkan titik
didihnya.
2. Titik didih alkohol 75C dan titk didih air 93C.
3. Berat jenis alkohol lebih rendah dari berat jenis air.
4. Semakin besar % komposisi semakin rendah berat jenisnya