PEMISAHAN CAMPURAN YANG TIDAK SALING BERCAMPUR

PERCOBAAN III

PEMISAHAN CAMPURAN YANG TIDAK SALING BERCAMPUR

I. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan praktikum ini adalah untuk memahami fenomena perpindahan massa di antara dua cairan yang tidak saling campur dan memahami sifat-sifat kelarutan senyawa-senyawa organik.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Ekstraksi campuran-campuran merupakan suatu teknik dimana suatu larutan (biasanya dalam air) dibuat bersentuhan dengan suatu pelarut kedua (biasanya organik), yang pada hakikatnya tidak tercampurkan dengan yang pertama, dan menimbulkan perpindahan satu atau lebih zat terlarut (solut) ke dalam pelarut kedua itu. Untuk suatu zat terlarut A yang didistribusikan antara dua fasa tidak tercampurkan a dan b, hukum distribusi (atau partisi) Nernst menyatakan bahwa asal keadaan molekulnya sama dalam kedua cairan dan temperatur adalah konstan :

Dimana K_D adalah sebuah tetapan, yang dikenal sebagai koefisien distribusi (atau koefisien partisi) (Basset, 1994).

Hukum distribusi atau partisi dapat dirumuskan: bila suatu zat terlarut terdistribusi antara dua pelarut yang tidak dapat campur, maka pada suatu temperatur yang konstan untuk setiap spesi molekul terdapat angka banding distribusi yang konstan antara kedua pelarut itu, dan angka banding distribusi ini tidak tergantung pada spesi molekul lain apapun yang mungkin ada. Harga angka banding berubah dengan sifat dasar pelarut, sifat dasar zat terlarut, dan temperatur (Svehla, 1990).

Hukum ini dalam bentuk yang sederhana, tidak berlaku bila spesi yang didistribusikan itu mengalami disosiasi atau asosiasi dalam salah satu fasa tersebut. Pada penerapan praktis ekstraksi pelarut ini, terutama kalau kita perhatikan fraksi zat terlarut total dalam fasa yang satu atau yang lainnya, tidak peduli bagaimanapun cara-cara disosiasi, asosiasi atau interaksinya dengan spesi-spesi lain yang terlarut. Untuk memudahkan, diperkenalkan istilah angka banding distribusi D (atau koefisien ekstraksi E).

Dimana lambang CA menyatakan konsentrasi A dalam semua bentuknya seperti yang ditetapkan secara analitis (Basset, 1994).

Partisi zat-zat terlarut antara dua cairan yang tidak dapat campur menawarkan banyak kemungkinan yang menarik untuk pemisahan analitis. Bila suatu zat terlarut membagi diri antara dua cairan yang tidak dapat campur, ada suatu hubungan yang pasti antara konsentrasi zat terlarut dalam dua fasa pada kesetimbangan. Suatu zat terlarut akan membagi dirinya antara dua zairan yang tidak dapat campur. Sedemikian rupa sehingga angka banding konsentrasai pada kesetimbangan adalah konstanta pada temperatur tertentu.

Disini a_A1 menyatakan aktivitas zat terlarut A dalam fasa 1. tetapan sejati K_DA disebut koefisien distribusi dari spesies A (Underwood, 1998).

Ekstraksi meliputi distribusi zat terlarut diantara dua pelarut yang tidak dapat campur. Pelarut umum dipakai adalah air dan pelarut organik lain seperti CHCl₃, eter atau pentana. Garam anorganik, asam-asam dan basa-basa yang dapat larut dalam air bisa dipisahkan dengan baik melalui ekstraksi ke dalam air dari pelarut yang kurang polar. Ekstraksi lebih efisien bila dilakukan berulang kali dengan jumlah pelarut yang lebih kecil daripada jumlah pelarutnya banyak tetapi ekstraksinya hanya sekali (Arsyad, 2001).

Tiga metode dasar pada ekstraksi cair-cair adalah ekstraksi bertahap, ekstraksi kontinyu, dan ekstraksi counter current. Ekstraksi bertahap merupakan cara yang paling sederhana. Caranya cukup dengan menambahkan pelarut pengekstraksi yang tidak bercampur dengan pelarut semula kemudian dilakukan pengocokan sehingga terjadi kesetimbangan konsentrasi yang akan diekstraksi pada kedua lapisan, setelah ini tercapai lapisan didiamkan dan dipisahkan (Khopkar, 1990).

Kesempurnaan ekstraksi tergantung pada pada banyaknya ekstraksi yang dilakukan. Hasil yang baik diperoleh jika jumlah ekstraksi yang dilakukan berulang kali dengan jumlah pelarut sedikit-sedikit. Hal ini dapat dibuktikan sebagai berikut:

Dimana :

Wn = W gram zat terlarut yang tersisa setelah n kali ekstraksi

W = W gram zat terlarut mula-mula

V = V ml larutan fasa 1

D = angka banding distribusi

S = S ml pelarut lain fasa 2 yang tidak saling bercampur dengan fasa 1

n = n kali ekstraksi

Ini memperlihatkan bahwa ekstraksi sempurna jika S kecil dan n besar. Jadi hasil yang baik diperoleh dengan jumlah ekstraksi yang relatif besar dan jumlah pelarut yang kecil (Khopkar, 1990).

III. ALAT DAN BAHAN

A. ALAT

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah corong pisah 250 ml, erlenmeyer 250 ml, gelas ukur 50 ml, pipet ukur 25 ml, buret 50 ml.

B. BAHAN

Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah asam asetat, benzena, kloroform, NaOH, CCl₄, indikator pp, dan akuades.

IV. PROSEDUR KERJA

1. Memasukkan 20 ml CH₃COOH, ke dalam erlenmeyer menambahkan indikator pp tiga tetes, kemudian mentitrasi dengan NaOH 2 N. Mencatat volume awal dan akhir titrasi, mengamati yang terjadi.

2. Memasukkan 20 ml CH₃COOH, ke dalam corong pisah 250 ml, menambahkan 20 ml kloroform, mengocok dan mendiamkan sampai terbentuk dua lapisan, kemudian memisahkan. Memasukkan bagian yang merupakan lapisan air ke dalam erlenmeyer dan mengencerkan hingga 100 ml dan menambahkan indikator pp. Kemudian mentitrasi dengan NaOH 2 N. Mencatat volume awal dan akhir titrasi. Mengamati yang terjadi. Melalukan percobaan ini kembali, mengganti kloroform dengan benzena.

3. Memasukkan 20 ml CH₃COOH, ke dalam corong pisah 250 ml, menambahkan 10 ml kloroform, mengocok dan mendiamkan sampai terbentuk dua lapisan, kemudian memisahkan. Memasukkan bagian yang merupakan lapisan air ke dalam corong pisah 250 ml, mengocok dan mendiamkan hingga terbentuk dua lapisan. Mengambil dan memasukkan bagian yang merupakan lapisan air ke dalam erlenmeyer, mengencerkan hingga 100 ml dan menambahkan indikator pp. Kemudian mentitrasi dengan NaOH 2 N. Mencatat volume awal dan akhir titrasi. Mengamati yang terjadi. Melalukan percobaan ini kembali, mengganti kloroform dengan benzena.

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Dan Perhitungan

1. Hasil

No.	Percobaan	Pengamatan
1. 2. 3.	20 ml CH3COOH + indikator pp Dititrasi dengan NaOH 2 N 20 ml CH3COOH + 20 ml kloroform Lapisan air + indikator pp Dititrasi dengan NaOH 2 N 20 ml CH3COOH + 10 ml kloroform Lapisan air + indikator pp Dititrasi dengan NaOH 2 N	Warna bening V = 23,7 ml; warna merah muda Warna bening V = 21,4 ml; warna merah muda Warna bening V = 22,7 ml; warna merah muda

2. Perhitungan

2.1. Penentuan koefisien distribusi (K_d)

- Untuk asam asetat pada pelarut kloroform dan air

a. Menentukan konsentrasi CH₃COOH total

Diketahui : M NaOH = 0,1 N

V NaOH = 23,7 ml

V CH₃COOH = 20 ml

Ditanyakan : M CH₃COOH total

Jawab :

= 0,1185 N

b. Menentukan konsentrasi CH₃COOH sisa

Perhitungan I.

Diketahui : M NaOH = 0,1 N

V NaOH = 21,4 ml

V CH₃COOH = 20 ml

Ditanyakan : M CH₃COOH sisa

Jawab :

= 0,107 N

Perhitungan II.

Diketahui : M NaOH = 0,1 N

V NaOH = 22,7 ml

V CH₃COOH = 20 ml

Ditanyakan : M CH₃COOH sisa

Jawab :

= 0,1135 N

c. Menentukan massa CH₃COOH total dalam air

Diketahui : M CH₃COOH total = 0,1185 N

V CH₃COOH total = 20 ml = 0,02 L

BM CH₃COOH = 60 g/mol

Ditanyakan : massa CH₃COOH total dalam air

Jawab :

Massa CH₃COOH total = (M.V.BM) CH₃COOH

= 0,1185 N x 0,02 L x 60 g/mol

= 0,1422 g

d. Menentukan massa CH₃COOH sisa dalam air

Perhitungan I.

Diketahui : M CH₃COOH sisa = 0,107 N

V CH₃COOH sisa = 20 ml = 0,02 L

BM CH₃COOH = 60 g/mol

Ditanyakan : massa CH₃COOH sisa dalam air

Jawab :

Massa CH₃COOH sisa = (M.V.BM) CH₃COOH

= 0,107 N x 0,02 L x 60 g/mol

= 0,1284 g

perhitungan II.

Diketahui : M CH₃COOH sisa = 0,1135 N

V CH₃COOH sisa = 20 ml = 0,02 L

BM CH₃COOH = 60 g/mol

Ditanyakan : massa CH₃COOH sisa dalam air

Jawab :

Massa CH₃COOH sisa = (M.V.BM) CH₃COOH

= 0,1135 N x 0,02 L x 60 g/mol

= 0,1362 g

e. Menentukan massa CH₃COOH dalam CHCl₃

Perhitungan I.

Diketahui : massa CH₃COOH total = 0,1422 g

massa CH₃COOH sisa dalam air = 0,1284 g

Ditanyakan : massa CH₃COOH dalam CHCl₃

Jawab :

Massa CH₃COOH (CHCl₃) = massa CH₃COOH (total – air)

= 0,1422 g – 0,1284 g =0,0138 g

Perhitungan II.

Diketahui : massa CH₃COOH total = 0,1422 g

massa CH₃COOH sisa dalam air = 0,1362 g

Ditanyakan : massa CH₃COOH dalam CHCl₃

Jawab :

Massa CH₃COOH (CHCl₃) = massa CH₃COOH (total – air)

= 0,1422 g – 0,1362 g

= 0,006 g

f. Menentukan konsentrasi CH₃COOH dalam CHCl₃

Perhitungan I.

Diketahui : Massa CH₃COOH (CHCl₃) = 0,0138 g

BM CH₃COOH = 60 g/mol

V CHCl₃ = 0,02 L

Ditanyakan : M CH₃COOH dalam CHCl₃

Jawab :

= 0,0115 N

Perhitungan II.

Diketahui : Massa CH₃COOH (CHCl₃) = 0,006 g

BM CH₃COOH = 60 g/mol

V CHCl₃ = 0,02 L

Ditanyakan : M CH₃COOH dalam CHCl₃

Jawab :

= 0,005 N

g. Menentukan koefisien distribusi (K_d)

Perhitungan I.

Diketahui : M CH₃COOH (CHCl₃) = 0,0115 N

M CH₃COOH (air) = 0,107 N

Ditanyakan : M CH₃COOH total

Jawab : K_d

= 0,1075

Perhitungan II.

Diketahui : M CH₃COOH (CHCl₃) = 0,005 N

M CH₃COOH (air) = 0,1135 N

Ditanyakan : M CH₃COOH total

Jawab : K_d

= 0,044

2.2. Penentuan massa zat yang tersisa (W_n)

Perhitungan I.

- Untuk asam asetat pada pelarut kloroform dan air

Diketahui : W_o = 0,1422 g

V = 20 ml = 0,02 L

S = 20 ml = 0,02 L

K_d = 0,1075

n = 1

Ditanyakan : W_n

Jawab :

= 0,1286 gram

Perhitungan II.

- Untuk asam asetat pada pelarut kloroform dan air

Diketahui : W_o = 0,1422 g

V = 20 ml = 0,02 L

S = 20 ml = 0,02 L

K_d = 0,044

n = 1

Ditanyakan : W_n

Jawab :

= 0,1362 gram

B. Pembahasan

Berdasarkan hukum Nernst, jika suatu larutan (dalam air) mengandung zat organik A dibiarkan bersentuhan dengan pelarut organik yang tidak bercampur dengan air, maka zat A akan terdistribusi baik ke dalam lapisan air (fasa air) dan lapisan organik (fasa organik). Dimana pada saat kesetimbangan terjadi, perbandingan konsentrasi zat terlarut A di dalam kedua fasa itu dinyatakan sebagai nilai K_d atau koefisien distribusi (partisi) dengan perbadingan konsentrasi zat terlarut A di dalam kedua fasa organik-air tersebut adalah pada temperatur tetap.

Ekstraksi-cair-cair tak kontinyu atau dapat disebut juga ekstraksi bertahap merupakan cara yang paling sederhana, murah dan sering digunakan untuk pemisahan analitik. Ekstraksi bertahap baik digunakan jika perbandingan distribusi besar. Alat pemisah yang biasa digunakan pada ekstraksi bertahap adalah corong pemisah. Caranya sangat mudah, yaitu cukup dengan menambahkan pelarut pengekstraksi yang tidak bercampur dengan pelarut semula, kemudian dilakukan pengocokan sehingga terjadi kesetimbangan konsentrasi zat yang akan diekstraksi pada kedua lapisan. Setelah terbentuk dua lapisan, campuran dipisahkan untuk dianalisis kandungan konsentrasi zat terlarut tersebut.

Kesempurnaan ekstraksi bergantung pada banyaknya ekstraksi yang dilakukan. Semakin sering kita melakuka ekstraksi, maka semakin banyak zat terlarut terdistribusi pada salah satu pelarut dan semakin sempurna proses pemisahannya. Jumlah pelarut yang digunakan untuk tiap kali mengekstraksi juga sedikit, sehingga ketika ditotal jumlah pelarut untuk ekstraksi tersebut tidak terlalu besar agar dicapai kesempurnaan ekstraksi. Hasil yang baik diperoleh dengan jumlah ekstraksi yang relatif besar dengan jumlah pelarut yang kecil.

Senyawa-senyawa organik, misalnya dalam percobaan ini digunakan asam asetat umumnya relatif lebih suka larut ke dalam pelarut-pelarut organik daripada ke dalam air, sehingga senyawa-senyawa organik mudah dipisahkan dari campurannya yang mengandung air atau larutannya. Metode penentuan koefisien distribusi asam asetat dilakukan dengan penentuan konsentrasi asam asetat baik yang ada dalam fasa air maupun fasa organik. Pelarut organik yang digunakan dalam percobaan ini adalah kloroform, dan CCl₄ sedangkan pelarut organik benzena tidak digunakan dalam percobaan ini.

Langkah pertama asam asetat dititrasi dengan NaOH 0,1 N menggunakan indikator pp sampai berubah warna dari bening menjadi merah muda. Titrasi ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar massa asam asetat total yang akan terdistribusi pada pelarut organik dan air.

Langkah berikutnya, asam asetat diekstraksi dengan mencampurkan pada pelarut organik seperti kloroform, dan CCl₄. Ketika dimasukkan ke dalam corong pisah, kedua fasa tersebut tidak saling campur. Campuran ini kemudian dikocok beberapa menit, sehingga mengakibatkan terjadinya distribusi asam asetat ke dalam fasa organik dan fasa air. Fungsi pengocokan disini untuk membesar luas permukaan untuk membantu proses distribusi asam asetat pada kedua fasa.

Setelah tercapai kesetimbangan pada corong pisah, campuran kemudian didiamkan dan terbentuk dua lapisan. Pada pelarut kloroform, asam asetat yang larut dalam air akan berada di lapisan atas, sedangkan larutan asam asetat yang larut dalam pelarut kloroform berada pada lapisan bawah. Pada pelarut CCl₄, asam asetat yang larut dalam air akan berada di lapisan atas, sedangkan larutan asam asetat yang larut dalam pelarut CCl₄ berada pada lapisan bawah. Hal ini terjadi karena perbedaan berat jenis pelarut organik dengan berat jenis air.

Larutan asam asetat yang larut dalam air (lapisan airnya) diambil, kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N dan indikator pp. Pada titik akhir titrasi terjadi perubahan warna dari bening menjadi merah muda. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

CH₃COOH + NaOH CH₃COONa + H₂O

Dari perhitungan diperoleh perbedaan nilai koefisien distribusi asam asetat pada pelarut organik yang berbeda (kloroform, dan CCl₄) yang tidak bercampur. Dimana koefisien distribusi pada kloroform lebih besar daripada koefisien distribusi pada CCl₄ yaitu berturut-turut sebesar 0,1075 dan 0,044. Perbedaan ini menunjukkan proses ekstraksi cair-cair dengan kloroform memberikan tingkat distribusi asam asetat yang lebih besar daripada kemampuan pelarut lain atau CCl₄.

Secara teknik, faktor pengocokan sangat penting dan mempengaruhi proses distribusi suatu larutan organik pada pelarut organik dan air yang tidak saling campur. Selain itu, temperatur juga mempengaruhi proses ekstraksi, karena ekstraksi harus dilakukan pada tempertur konstan.

Massa asam asetat (CH₃COOH) sisa dalam pelarut air adalah sebesar 0,284 g dan 0,1362 g berturut-turut pada pelarut organik yang berbeda yaitu kloroform, dan CCl₄. Hal ini menunjukkan, semakin kecil K_d yang dihasilkan akan diperoleh massa zat sisa terlarut pada pelarut air yang besar.

VI. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah :

1. Teknik pemisahan dua campuran yang tidak saling campur didasarkan pada metode ekstraksi cair-cair tidak kontinyu, dimana kelarutan spesi zat terlarut dalam sistem organik-air tergantung pada kedua jenis pelarut.

2. Teknik pemisahan dua campuran yang tidak saling campur digunakan untuk proses pemisahan suatu cairan organik dari suatu campuran (pelarut organik dan air).

3. Koefisien distribusi adalah perbandingan konsentrasi zat terlarut dalam fasa pelarut organik dengan konsentrasi terlarut dalam air.

4. Koefisien distribusi (K_d) pada kloroform (CHCl₃) adalah sebesar 0,1075 dan koefisien distribusi pada karbon tetraklorida (CCl₄) adalah sebesar 0,044.

5. Massa asam asetat (CH₃COOH) sisa dalam pelarut air adalah sebesar 0,284 g dan 0,1362 g berturut-turut pada pelarut organik yang berbeda yaitu kloroform dan CCl₄.

6. Semakin kecil K_d yang dihasilkan akan diperoleh massa zat sisa terlarut pada pelarut air yang besar.

DAFTAR PUSTAKA

Arsyad, M. N. 1997. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Istilah. Gramedia. Jakarta.

Basset, J. dkk. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.

Khopkar, S. M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Universitas Indonesia Press. Jakarta.

Svehla, G. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Mikro dan Semimikro. PT. Kalman Media Pustaka. Jakarta.

Underwood, A. L dan Day A. R. 1990. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Kelima. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Posted in: Kimia