I. JUDUL PERCOBAAN
“Penentuan Tetapan Kesetimbangan dalam Fasa Cair”
II. TUJUAN PERCOBAAN
Menentukan tetapan kesetimbangan Kc esterifikasi asam asetat
III. LANDASAN TEORI
Pada suatu reaksi kesetimbangan (ditandai dengan arah panah yang berlawanan) yang berlangsung pada suatu system homogen (terdiri dari satu fasa), bentuk umum suatu reaksi pada suhu tetap adalah sebagai berikut:
aA + bB + cC + …. xX + xY + zZ + … pada T0C
Bila reaksi sudah mencapai keadaan seimbang, banyaknya masing-masing reaktan dan produk sudah tidak berubah lagi sehingga dapat dinyatakan:
K=
Hasil kali produk dipangkatkan koefisien reaksinya dibagi dengan hasil kali reaktan dipangkatkan koefesiennya disebut sebagai hukum kesetimbangan dan K yang nilanya selalu tetap pada suhu tertentu disebut konstanta kesetimbangan. Jika reaktan dan produk dinyatakan dalam konsentrasi yaitu dalam satuan mol/Liter, maka K sering ditulis dengan symbol Kc. Nilai Kc akan bergantung pada jenis reaksi dan suhu. Bila suatu reaksi mencapai kesetimbangan pada suhu tertentu, nilai Kc akan selalu tetap dan nilai ini tidak dipengaruhi konsentrasi reaktan dan produk pada kesetimbangan. (Bird, 1986:159-160)
Banyaknya relative pereaksi dan produk pada kesetimbangan sangat beraneka untuk reaksi kimia yang berlainan. Perhatikan reaksi umum:
A2 + B2 → 2AB ∆G0 negatif (3)
Dan reaksi lawannya
2AB → A2 + B2 ∆G0 positif (4)
Karena perubahan energi bebas standar untuk reaksi maju adalah negative, reaksi (3) mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk terjadi pada reaksi (4). Selisih kecenderungan untuk bereaksi sebagian dengan kuat ikatan dalam pereaksi dan produk dan sebagian dengan entropi zat-zat ini. (Danbeigh, 1993:329)
Kesetimbangan kimia adalah suatu reaksi kimia dimana jumlah pereaksi dan jumlah hasil reaksinya tidak berubah lagi dengan membentuk komposisi tertentu dari pereaksi dan hasil reaksi pada suhu tertentu (keeadaan ini dapat diamati atau dibuktikan). Walaupun secara kroskopis tidak terjadi perubahan namun secara mikroskopis, perubahan tetap berlangsung (bersifat dinamis) hanya tak dapat diamati, yakni perubahan pereaksi dan hasil reaksi dengan laju yang sama tetapi arahnya berlawanan. Oleh karena itu, kesetimbangan kimia disebut juga kesetimbangan dinamik dengan notasi . Contoh persamaan reaksi kesetimbangan kimia:
Pereaksi ⇌ hasil reaksi
A + B ⇌ C + D
N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
Keadaan setimbang dinamik antara peraksi dan hasil reaksi ini dapat mengalami peregeseran arah jika terhadap reaksi (terhadap pereaksi atau hasil reaksi) dilakukan gangguan dari luar. (Fatih, 1998:126)
Besarnya energi bebas untuk reaksi di atas pada suhu dan tekanan tetap dirumuskan secara matematik sebagai berikut:
∆G= ∆G0 + RT In
dengan ∆G adalah energi bebas reaksi, ∆Go adalah energi bebas standar, R adalah tetapan gas, dan T adalah suhu system, aA, aB, aC, dan Ad adalah masing-masing aktivitas zat A, B, C, D yang dipangkatkan oleh koefisien masing-masing spesiesnya. Dalam kesetimbangan, yang berlabgsung pada suhu dan tekanan tetap, besarnya energy bebas hasil reaksi sudah sama dengan besarnya energy bebas pereaksi. Sehingga perubahan energy bebas reaksi sama dengan nol, ∆G=0 dan persamaan di atas berubah menjadi persamaan:
∆G = -RTIn
Dalam keadaan kesetimbangan, perbandingan zat-zat hasil reaksi terhadap pereaksi adalah tetap dan biasanya dinyatakan dengan Kc.
Kc =
(Tim Dosen Kimia Fisik, 2010:28)
Tetapan kesetimbangan K, dapat ditentukan jika ∆G0 diketahui karena pentingnya ∆G0 pada penentuan K, maka ∆G0 terlebih dahulu ditetntukan persamaanya. ∆G0 biasanya dihitung dari energy gibbs pembentukan standar, ∆G0f, yaitu perubahan energy bebas Gibbs pada reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsure-unsurnya dengan pereaksi dan hasil reaksi pada keadaab standar. (Ijang, 2000:139)
Apabila ada system kesetimbangan homogen, konsentrasi zat diperbesar, maka system kesetimbangan akan bergeser kea rah berlawanan dari zat tersebut. Sebaliknya jika konsentrasi dari suatu zat diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak zat tersebut. Jika dalam suatu system kesetimbangan dilakukan aksi yang menyebabkan perubahan volume (bersamaan dengan perubahan tekanan), maka dalam system akan mengadakan berupa pergeseran kesetimbangan. Jika tekanan diperbesar = volume diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi kecil. Jika tekanan kecil = volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi besar. Pada system kesetimbangan diamana jumlah koefisien reaksi sebelah kiri = jumlah koefisien reaksi sebelah kanan, maka perubahan tekanan/volume tidak menggeser letak kesetimbangan. (Anonim, 2010)
Perubahan suhu, menurut Van’t Hoff:
- Bila pada system kesetimbangan suhu dinaikan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membutuhkan kalor (ke arah reaksi endoterm).
- Bila pada system kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser kea rah yang membebaskan kalor.
(Anonim 2010)
IV. ALAT DAN BAHAN
a) Alat
1. Cororng pisah 250 mL 1 buah
2. Penangas listrik
3. Neraca analitik
4. Oven
5. Pengaduk
6. Corong biasa
7. Gelas kimia 100 ml 1 buah
8. Gelas kimia 50 ml 1 buah
9. Labu Erlenmeyer besar 1 buah
10. Labu erlenmeyer bertutup asah 250 ml 3 buah
11. Botol semprot
12. Statif dan klem
13. Pipet tetes
14. Gelas ukur 10 ml, 50 ml, dan 250 mL
b) Bahan
1. Kristal tembaga (II) sulfat (CuSO4) anhidrat
2. Etanol (C2H5OH) 96%
3. Natrium karbonat (Na2CO3)
4. Asam sulfat pekat (H2SO4) pekat
5. Asam asetat glacial (CH3COOH)
6. Aquadest
7. Tissue
8. Kertas saring
9. Aluminium foil
V. PROSEDUR KERJA
1. Memasukkan kristal CuSO4 anhidrat ke dalam 100 ml etanol sampai warna kristal yang dimasukkan berwarna biru. Dengan cara yang sama melakukan untuk 125 ml asam asetat glasial.
2. Menyaring kedua campuran tersebut ke dalam erlenmeyer. Kemudian mencampurkan kedua filtrat dalam satu erlenmeyer besar.
3. Memanaskan campuran tersebut menggunakan penangas listrik dan menambahkan 1 ml H2SO4 pekat pada saat proses pemanasan.
4. Mengambil 50 ml campuran yang telah tersedia dan memasukkan ke dalam corong pisah yang bersih dan kering. Menambahkan terus-menerus ke dalamnya dengan larutan Na2CO3 jenuh. Penambahan Na2CO3 dihentikan setelah jumlah lapisan tidak terbentuk lagi.
5. Memisahkan kedua fasa tersebut denngan menggunakan corong pisah. Mengeringkan etil asetat yang diperoleh. Menimbang massa etil asetat yang diperoleh.
6. Mengulangi langkah 4 dan 5 sebanyak 2 kali dan menentukan nilai rata-ratanya.
VI. HASIL PENGAMATAN
v 100 ml etanol (bening) + CuSO4 anhidrat (putih kebiru-biruan) larutan bening dan endapan biru disaring larutan (I) bening.
v 125 ml asam asetat glasial (bening) + CuSO4 anhidrat (putih kebiru-biruan) larutan bening dan endapan biru disaring larutan (II) bening.
v Larutan I + larutan II dicampur larutan bening laruutan bening + 1 ml H2SO4 larutan bening.
v 50 ml larutan bening + Na2CO3 2 lapiisan, lapsan atas bening, lapisan bawah endapan (putih) disaring endapan putih dikeringkan endapan putih ditimbang I. 0,911 gram dan II. 1,164 gram
VII. ANALISA DATA
Dik : volume C2H5OH = 100 ml
Volume CH3COOH = 125 ml
Mr C2H5OH = 46 g/mol
Mr CH3COOH = 60 g/mol
Mr CH3COOC2H5 = 86 g/mol
Massa I = 0,911 gram
Massa II = 1,164 gram
M Kristal rata-rata
Dit : Kc = …?
Mol CH3COOH =
= =
Mol C2H5OH =
=
Mol CH3COO2H5 = x
=
= 0,0543 mol
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
Mula 2,1854mol 1,7151 mol - -
Reaksi 0,054 mol 0,054 mol 0,054 mol 0,054 mol
Sisa 2,1314 mmol 1,6611 mol 0,054 mol 0,054 mol
=
= 9,473 M
=
= 7,383 M
=
= 0,24 M
Jadi,
Kc =
=
= 34,315 X 10-4 M-1
VIII. PEMBAHASAN
Pada percobaan ini akan ditentukan tetapan kesetimbangan dalam proses pembuatan etil asetat. Hal pertama yang dilakukan yaitu mencampurkan etanol dengan CuSO4 anhidrat dan mencampurkan asam asetat dengan CuSO4 anhidrat. CuSO4 anhidrat berfungsi untuk mengikat air yang ada pada etanol dan asam asetat. Pada saat penambahan CuSO4 anhidrat terjadi perubahan warna CuSO4 anhiddrat menjadi biru menandakan bahwa CuSO4 telah mengikat air. Selanjutnya, masing-masing campuran disaring untuk memisahkan etanol asam asetat yang tidak mengikat air dengan CuSO4 yang telah mengikat air. Selanjutnya dilakukan pencampuran etanol denngan asam asetat dalam erlenmeyer besar. Campuran tersebut dipanaskan pada penangas listrik. Pemanasan tidak dilakukan pada pembakar spiritus karena sifat etanol yang sangat mudah terbakar. Proses pemanasan bertujuan untuk mempercepat terjadinbya reaksi antra etanol dengan asam asetat. Selanjutnya dilakukan penambabhan H2SO4 sebagai katalis yang juga dapat mempercepat terjadinya reaksi. Pemanasan dilakukan sampai terjadi kesetimbangan yag ditandai dengan munculnya gelembung-gelembung dari dasar erlenmeyer.
Setelah tercapai kesetimbangan, larutan kemudian ditambahkan dengan Na2CO3 untuk mempermudah proses pengendapan etil asetat. Adapun persamaan reaksinya,yaitu :
C2H5OH + CH3COOH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O
2CH3COOC2H5 + Na2CO3 → 2CH3COONa + 2C2H5OH + CO2
Endapan yang terbentuk dipisahkan denngan menggunakan corong pisah. Selanjutnya endapan yang diperoleh dikeringkan dalam oven kemudian ditmbang. Dari hasil percobaan massa etil asetat yang terdapat dalam 50 ml larutan dalam dua kali perlakuan berturut-turut yaitu 0,911 gram dan 1,164 gram. Denngan demikian, untuk 225 ml larutan diperoleh massa etil asetat sebesar 4,66875 gram.
Setelah itu dilakukan analisis data terhadap nilai tetapan kesetimbangan (Kc), diperoleh harga Kc sebesar 34,315 X 10-4 M-1.
IX. KESIMPULAN DAN SARAN
a) Kesimpulan
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa tetapan kesetimbangan Kc, esterifikasi asam asetat sebesar 34,315 X 10-4 M-1.
b) Saran
Diharapkan kepada praktikan agar menjaga suhu pada saat reaksi karena reaksi ini membutuhkan panas dan diharapkan ketelitian dalam penambahan Na2CO3 agar diperoleh kristal yang banyak.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony. 1986. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta: Gramedia.
Danbeigh, Kenneth. 1993. Prinsip-prinsip Kesetimbangan Kimia. Jakarta : UI. Press.
Fatih. 1998. Kamus Kimia. Jakarta: Gramedia.
Rohman, Ijang. 2000. Kamus Fsika. Yogyakarta: JICA.
Tim Dosen Kimia Fisik. 2010. Penuntun Praktikum. Makassar: Jurusan Kimia FMIPA UNM.
JAWABAN PERTANYAAN
1. Kristal CuSO4 anhidrat berfungsi mengikat air yang terkandung pada etanol dan asam asetat glasial.
2. Fungsi penambahan Na2CO3 yaitu untuk mengendapkan etil asetat.
3. Untuk menentukan nilai tetapan kesetimbangan reaksi tanpa melibatkan salah satu komponen dalam kesetimbangan dapat ditentukan apabila diketahui jumlah energy bebas Gibbs (∆G) pada suhu tertentu dengan persamaan:
∆Go = -RT In K
In K=
4. Dik : = 1,1049 g/mL
V = 125 mL
Mr = 46 g/mol
Dit : mol =…?
Peny:
Mol CH3COOH =
= =
5. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai tetapan kesetimbangan:
a. Konsentrasi, jika konsentrasi reaktan dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser kearah produk dan sebaliknya.
b. Tekanan, jika tekanan dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien reaksi kecil dan sebaliknya.
c. Volume, jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien yang besar dan sebaliknya.
d. Suhu, jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm.
6. Pengaruh perubahan tekanan
a. Jumlah mol gas sebelum da sesudah reaksi sama, maka tekanannya tetap.
b. Jumlah mol gas sebelum reaksi lebih besar daripada setelah reaksi maka tekanan berkurang pada awal reaksi.
c. Jumlah mol gas sebelum reaksi lebih kecil daripada setelah reaksi berarti tekanan diperbesar.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar