any4ict.files.wordpress.com file · web viewmenghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat...
TRANSCRIPT
LAPORAN
KELARUTAN DAN KOEFISIEN AKTIVITAS ELEKTROLIT KUAT
I. TUJUAN1. Mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl pada berbagai kekuatan
ion
2. Menghitung kelarutan barium iodat pada l = 0 dengan jalan ekstrapolasi
3. Menghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai nilai l
dan menguji penggunaan hukum pembatas Debye-Huckel
II. DASAR TEORIMolekul-molekul pelarut didekat ion disebabkan oleh gaya elektrostatik
kuat, yang membatasi kebebasan gerak mereka. Efek ini disebut solver binding
atau electrostriction, akibatnya pengurangan dalam entropi. Jika ion muatan
sama, faktor frekuensi lebih kecil daripada normal.
Dalam suatu reaksi antara ion-ion berlawanan muatan, muatan terasosiasi
dengan komplek aktivasi menurun, akibatnya menurunkan elektrikhor dan entropi
aktivasi positif (Budi Santosa, 2006).
Salah satu cara untuk menunjukkan hubungan antara kekuatan ion dan
aktvitas ion adalah mempelajari perubahan kelarutan elektrolit yang sedikit larut
(misalnya Ba(IO3)2) sebagai aikbat adanya penambahan elektrolit lain (bukan ion
senama, misalnya KCl). Agar hukum Debye-Huckel dapat diterapkan,
konsentrasi larutan elektrolit sedikit larut tersebut harus diukur dengan tepat
walaupun konsentrasinya rendah. Selain itu kelarutannya dalam air harus berada
dalam batas kisaran hukum Debye-Huckel, yaitu kelarutan ion < 0,01 M untuk
elektrolit 1-1 (uni-univalen).
Salah satu elektrolit yang memenuhi kriteria di atas adalah Ba(IO3)2 yang
konsentrasinya dapat di tentukan dengan menggunakan metode volumetrik yang
sederhana. Dengan menganalisis data yang diperoleh akan didapat koefisien
ativitas rata-rata (γ±).
Aktivitas atau koefisien aktivitas suatu individu ion secara percobaan tidak
dapat ditentukan, karena itu di definisikan aktivitas rata-rata a±, dan koefisien
aktivitas rata –rata y ± yang untuk elektrolit 1-2 (uni-bivalen) didefinisikan sebagai
berikut:
a± = (a+ a-2)1/3 (1)
γ ± = (γ + γ -2)1/3 (2) c± = (c+ c-2)1/3 (3)Bila nilai konsentrasi (c) dinyatakan dalam mol/liter, maka berdasarkan
definisi diatas di peroleh:
a± = γ ±.c± = Ka1/3 = konstanta (4)Dalam hal ini, a adalah hasil kali aktivitas kelarutan yang dapat di turunkan
sebagai berikut:
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2IO3-
(5)
Ka=aBa 2+.a IO3−2
(6)
Misalnya dalam larutan terdapat elektrolit lain yang tidak mengandung ion
senama dengan Ba(IO3)2 (misal KCl) dan anggap kelarutan Ba(IO3)2 dalam air
adalah s mol/liter, maka c+ (konsentrasi ion Ba2+ dalam larutan) = s mol/liter dan
c- (konsentrasi ion IO3- dalam larutan)= 2s mol/liter.
Dari persamaan (5) akan diperoleh:
c± = 1,59 s (7)Dengan menggabungkan persamaan (7) dengan persamaan (4) diperoleh
s γ ± = (Ka1/3/1,5) = konstanta = so (8)
Dalam hal ini so adalah kelarutan teoritis bila y± mendekati 1 satu (=1)
yaitu pada keadaan dimana kekuatan ion sama dengan nol (I=0). Karena y±
selalu menurun dengan meningkatnya kekuatan ion, maka baik kelarutan dan
hasil kali kelarutan, Ksp (dinyatakan dalam konsentrasi, bukan dalam aktivitas)
dari elektrolit yang sedikit larut akan meningkat dengan adanya penambahan
elektrolit lain yang tidak mengandung ion senama. Jika nilai so dapat ditentukan
dengan jalan ekstrapolasi ke kekuatan ion sama dengan nol, maka y± pada
berbagai konsentrasi akan dapat dihitung (γ± = so/s).
(Tim Dosen Kimia Fisika: 2012)
Pada larutan elektrolit, s bergantung pada kekuatan ion yang didefinisikan
sebagai:
I=1/2∑ c iZ i2
(9)
Keterangan:
ci = konsentrasi ion ke-i dalam mol/liter
zi = muatan ion ke-i
Kekuatan ion (I) harus dihitung berdasarkan semua ion yang berada di
dalam larutan. Nilai I terendah yang dapat digunakan untuk mengukur kelarutan
dibatasi oleh kelarutan elektrolit dalam air. Ekstrapolasi ke kekuatan ion sama
dengan nol, dilakukan berdasarkan teori Debye-Huckle untuk elektrolit kuat.
Teori Debye-Huckle menyatakan bahwa untuk larutan dengan kekuatan ion
yang rendah (I<0,01) untuk eletrolit univalen (1-1), koefisien aktivitas rata-rata
suatu elektrolit yang berdisosiasi menjadi ion bermuatan Z+ dan Z- dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan:
Log γ ± = -A|Z+.Z-|√ I ) (10)
A = tetapan dan untuk larutan dengan pelarut air pada suhu 25°C nilainya
adalah 0,509. Gabungan persamaan (8) dan (10) untuk Ba(IO3)3 diperoleh:
Log s = log so + 2A√ I (11)
Jadi, pada kekuatan ion yang rendah kurva log s sebagai fungsi√ I akan
berupa garis lurus.
(Anonim. 2010)
III. ALAT DAN BAHANa. Alat-alat yang digunakan:
1. Labu Erlenmeyer 250 mL 8 buah
2. Mikroburet 2 buah
3. Labu takar 250 mL
4. Labu takar 100 mL
5. Pipet 25 mL
b. Bahan-bahan yang digunakan:
1. KCl 0,1 M
2. Ba(IO3)2 (dibuat dengan cara mencampurkan KIO3 dan BaCl2 secara
stoikiometris)
3. Na2S2O3 0,01 M
4. HCl 1 M
5. KI 0,5 gram/liter
6. Larutan kanji 1%
7. Selang plastik kecil dan kapas
IV. CARA KERJA
.
Tabel Larutan
Labu erlenmeyer diberi nomor 1-7 dan diisi dengan 100 mL larutan-larutan pada tabel
Tambahkan barium iodat ke erlenmeyer dan diaduk sampai larutan jenuh, lalu erlenmeyer ditutup rapat.
Panaskan erlenmeyer pada penangas bersuhu 50oC selama 1 menit, lalu diamkan selama 1 jam
Masukkan kapas penyaring ke pipa plastik, sambungkan ke ujung pipet.
Pipet 25 mL larutan erlenmeyer nomor 1, tambahkan 1 mL KI 0,5 g/L dan 2 mL HCl 1 M
Titrasi segera dengan 0,01 M natrium tiosulfat sampai larutan berubah dari merah kecoklatan menjadi kuning dan akhirnya kuning muda
Tambahkan beberapa tetes larutan pati 1 % , lau titrasi sampai warna biru-hitam menjadi hilang
Labu 1 2 3 4 5 6 7Laruta
n KCl
(M)
0,1 0,05 0,02 0,01 0,005 0,002 air
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
Suhu larutan dalam erlenmeyer = 26 oC
Standarisasi tiosulfat = 5 ml larutan KIO3 (0,0700 gram dalam 100 ml)
Memerlukan 2 ml tiosulfat untuk netralisasi.
Nomor Labu
Erlenmeyer
Kekuatan Ion
(I)√ I so/s = γ± Log γ±
1 0,36 0,60 4,06 0,61
2 0,16 0,40 2,59 0,41
3 0,06 0,24 1,77 0,25
4 0,03 0,17 1,48 0,17
5 0,01 0,11 1,30 0,11
6 0,005 0,07 1,17 0,07
0.600000000000001
0.40.240.170.110.070
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
f(x) = − 0.105142857142857 x + 0.638000000000001R² = 0.916017316017315
l1/2
Log γ±
Gambar 1. Grafik l1/2 terhadap Log γ±
0.600000000000001
0.40.240.170.110.07
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
f(x) = − 0.394 x − 0.359333333333334R² = 0.998657002640656
l1/2
Log s
Gambar 2. Grafik l1/2 terhadap Log s
Tujuan dari percobaan ini adalah mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan
KCl dengan berbagai kekuatan ion, menghitung kelarutan barium iodat pada I = 0 dan
menghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai I serta menguji
penggunaan hukum Debye-Huckle. Untuk menunjukkan antara kekuatan ion dan
aktivitas ion dapat dilihat dari perubahan kelarutan elektrolit yang sedikit larut dalam
air, dalam hal ini Ba(IO3)2.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa volume tiosulfat yang digunakan untuk
titrasi sebanyak 7,3 ; 8,2 ; 9,4 ; 10,4 ; 12,4 ; 13,9 ml secara berturut-turut untuk
konsentrasi KCl yang semakin kecil. Reaksi yang terjadi pada saat titrasi adalah
sebagai berikut :
IO3- + 8H+ + 6 H+ → 3 I3
- + 3H2O
I3- + 2 S2O3
- → S4O6- + 3 I-
Akibat dari adanya penambahan elektrolit lain bukan senama KCl, dari hasil
perhitungan diperoleh grafik hubungan kekuatan ion terhadap koefisien aktivitas rata-
rata (grafik 1) dan grafik kekuatan ion terhadap kelarutan (grafik 2). Dari grafik l1/2
terhadap log γ± diperoleh persamaan regresi linear y = -0,105x + 0,638. Dan dari grafik
l1/2 terhadap log s diperoleh y = -0,394x - 0,359. Dengan jalan ekstrapolasi (x = 0)
diperoleh log s = 0,24 dan kelarutan (s) = 1,738 mol/L. Sehingga diperoleh hasil
bahwa kelarutan pada larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion, dimana
kelarutan semakin meningkat dengan meningkatnya kekuatan ion.
Menurut teori Debye-Huckle, logaritma koefisien ionik rata-rata adalah fungsi
linear dari akar pangkat dua kekuatan ionik dan slopenya bernilai negatif. Koefisien
aktivitas ionik hanya bergantung pada muatan ion dan konsentrasinya. Hubungan
antara keduanya dapat dilihat dari grafik yang diperoleh dari hasil perhitungan. Sesuai
grafik dapat dilihat bahwa koefisien aktivitas ionik rata-rata naik dengan turunnya
konsentrasi.
G. KESIMPULAN DAN SARAN1. Kesimpulan
a. Kelarutan barium iodat semakin menurun dalam larutan KCl yang konsentrasinya
semakin rendah dengan kekuatan ion yang semakin besar.
b. Kelarutan barium iodat pada I = 0 dengan ekstrapolasi adalah 1,738 mol/L.
c. Koefisien aktivitas ionik hanya bergantung pada muatan ion dan konsentrasinya
2. Saran
a. Praktikan hendaknya melakukan persiapan secara matang.
b. Praktikan lebih teliti dalam melakukan pengamatan
c. Alat yang digunakan sesuai dengan standar.
H. DAFTAR PUSTAKAAnonim. 2010. Reaksi Dalam Larutan. OnLine dengan alamat www. Althafunisha-blog-
bab-8-reaksi-dalam-larutan-htm, diakses tanggal 26 April 2012.
Budi Santosa, Nurwachid. 2006. KIMIA FISIKA II. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA
UNNES
Tim Dosen Kimia Fisika. 2012. Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Jakarta: TGP
Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Mengetahui, Semarang, 4 Desember 2012
Dosen Pengampu Praktikan,
Ir. Sri Wahyuni, M.Si Any Kurniawati
NIM. 4301410009
Lampiran
DATA TABEL
Nomor Labu
Erlenmeyer
Konsentrasi larutan KCl (M)
Volume tiosulfat untuk
titrasi (mL)
Konsentrasi larutan jenuh
IO32- (M)
Kelarutan (s) Ba(IO3)2 (M) Log s
1 0,1 7,3 0,34 0,17 -0,772 0,05 8,2 0,15 0,08 -1,123 0,02 9,4 0,05 0,03 -1,574 0,01 10,4 0,02 0,01 -1,925 0,005 12,4 0,01 0,005 -2,36 0,002 13,9 0,004 0,002 -2,75
Nomor Labu
Erlenmeyer
Kekuatan Ion
(I)√ I so/s = γ± Log γ±
1 0,36 0,60 4,06 0,61
2 0,16 0,40 2,59 0,41
3 0,06 0,24 1,77 0,25
4 0,03 0,17 1,48 0,17
5 0,01 0,11 1,30 0,11
6 0,005 0,07 1,17 0,07
Erlenmeyer 11. Konsentrasi larutan jenuh IO3
-
V lar dlm Erlenmeyer = V1 = 25 ml
[ KCl ] = M1 = 0,1 M
V tiosulfat = V2 = 7,3 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.1 M = 7,3 ml x M2
M2 = 0,34 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0,34 M
2. Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2 Ba2++ 2 IO3-
s s 2s
[ IO3- ] = 0,34 M = 2s
s = 0,34 /2 = 0,17 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0, 17 M
3. Log s
Log s = Log 0,17 = -0,77
4. Kekuatan ion (I)
KCl K+ + Cl-
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2 IO3-
I = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO3-] +[Ba2+]}
= ½ ( 0.1 + 0.1 + 0,34 + 0,17)
= 0,36
5. I1/2 = 0.361/2 = 0,60
6. log so = log s + |2A-√ I |
= -0,77+ ( 2 x 0.509 x 0,60)
= -0,1592
so = antilog -0,1592
= 0,693
7. so/s = y± = 0,693/017 = 4,06
8. log y± = log 4,06 = 0,61
A. Erlenmeyer 2
1.Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erlenmeyer = V1 = 25 ml
[ KCl ] = M1 = 0.05 M
V tiosulfat = V2 =8,2 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.05 M = 8,2ml x M2
M2 = 0,15 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0,15 M
2. Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2 Ba2++ 2 IO3-
s s 2s
[ IO3- ] = 0,15 M = 2s
s = 0,15/2 = 0,08 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0,08 M
3. Log s
Log s = Log 0,08 = -1,12
4. Kekuatan ion (I)
KCl K+ + Cl-
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2 IO3-
I = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO3-] +[Ba2+]}
= ½ ( 0,05 + 0,05 + 0,15 + 0,08)
= 0,16
5. I1/2 = 0,161/2 = 0,4
6. log so = log s + |2A-√ I |
= -1,12+ ( 2 x 0,509 x 0,4)
= -0,7128
so = antilog -0,7128
= 0,1937
7. so/s = y± = 0,1937 / 0,08
= 2,59
8. log y± = log 2,59 = 0,41
B. Erlenmeyer 31.Konsentrasi larutan jenuh IO3
-
V lar dlm Erlenmeyer = V1 = 25 ml
[ KCl ] = M1 = 0,02 M
V tiosulfat = V2 = 9,4 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.02 M = 9,4 ml x M2
M2 = 0,05 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0,05 M
2. Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2 Ba2++ 2 IO3-
s s 2s
[ IO3- ] = 0,05 M = 2s
s = 0,05/2 = 0,03 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0,03 M
3. Log s
Log s = Log 0,03 = - 1,57
4. Kekuatan ion (I)
KCl K+ + Cl-
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2 IO3-
I = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO3-] +[Ba2+]}
= ½ ( 0,02 + 0,02 + 0,05+ 0,03)
= 0,06
5. I1/2 = 0,05151/2 = 0,24
6. log so = log s + |2A-√ I |
= - 1,57+ ( 2 x 0.509 x 0,24)
= - 1,33
so = antilog -1,33
= 0,05
7. so/s = y± = 0,05/ 0,03
= 1,77
8. log y± = log 1,77= 0,25
C. Erlenmeyer 41. Konsentrasi larutan jenuh IO3
-
V lar dlm Erlenmeyer = V1 = 25 ml
[ KCl ] = M1 = 0.01 M
V tiosulfat = V2 = 10,4 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0,01 M = 10,4 ml x M2
M2 = 0,02 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0,02 M
2. Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2 Ba2++ 2 IO3-
s s 2s
[ IO3- ] = 0,02 M = 2s
s = 0,02/2 = 0,01 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0,01 M
3. Log s
Log s = Log 0,01 = -1,92
4. Kekuatan ion (I)
KCl K+ + Cl-
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2 IO3-
I = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO3-] +[Ba2+]}
= ½ ( 0,01 + 0,01 + 0,02+ 0,01 )
= 0,03
5. I1/2 = 0,031/2 = 0,17
6. log so = log s + |2A-√ I |
= -1,92 + ( 2 x 0,509 x 0,17)
= - 1,75
so = antilog -1,75
= 0,018
7. so/s = y± =0,018 / 0,01
= 1,48
8. log y± = log 1,48= 0,17
D. Erlenmeyer 51. Konsentrasi larutan jenuh IO3
-
V lar dlm Erlenmeyer = V1 = 25 ml
[ KCl ] = M1 = 0.005 M
V tiosulfat = V2 = 12,4 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0,005 M = 12,4 ml x M2
M2 = 0,01 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0,01 M
2. Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2 Ba2++ 2 IO3-
s s 2s
[ IO3- ] = 0,01 M = 2s
s = 0,01/2 = 0,005 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0,005 M
3. Log s
Log s = Log 0,005 = -2,30
4. Kekuatan ion (I)
KCl K+ + Cl-
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2 IO3-
I = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO3-] +[Ba2+]}
= ½ ( 0,005 + 0,005 + 0,01 + 0,005 )
= 0,01
5. I1/2 = 0,011/2 = 0,11
6. log so = log s + |2A-√ I |
= -2,3+ ( 2 x 0,509 x 0,11)
= -2,19
so = antilog -2,19
= 0,0064
7. so/s = y± =0,0064/0,005
= 1,30
8. log y± = log 1,30 = 0,11
E. Erlenmeyer 61. Konsentrasi larutan jenuh IO3
-
V lar dlm Erlenmeyer = V1 = 25 ml
[ KCl ] = M1 = 0.002 M
V tiosulfat = V2 = 13,9 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0,002 M = 13,9 ml x M2
M2 = 0,004 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0,004 M
2. Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2 Ba2++ 2 IO3-
s s 2s
[ IO3- ] = 0,004 M = 2s
s = 0,004/2 = 0,002 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0,002 M
3. Log s
Log s = Log 0,002 = - 2,75
4. Kekuatan ion (I)
KCl K+ + Cl-
Ba(IO3)2 Ba2+ + 2 IO3-
I = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO3-] +[Ba2+]}
= ½ ( 0,002 + 0,002 + 0,004 + 0,002 )
= 0,005
5. I1/2 = 0,0051/2 = 0,07
6. log so = log s + |2A-√ I |
= - 2,75+ ( 2 x 0,509 x 0,07)
= - 2,68
so = antilog -2,679
= 0,0021
7. so/s = y± = 0,0021 / 0,002
= 1,17
8. log y± = log 1,17 = 0,07
F. Erlenmeyer 7Air
Standarisasi Na-tiosulfat 5 ml larutan KIO3 ( 0.0700 gram dalam 100 ml )
M = gr.1000/(Mr.V)
= 0.0700 x 1000/ (214x100)
= 0.00327 mol/L
Titrasi dengan Na.tiosulfat
V1 = V KIO3 = 5ml
M1 = M KIO3 = 0.00327 mol/L
V2 = V Na.tiosulfat = 2 ml ( dari titrasi )
M1 x V1 = M2 x V2
0.00327 M x 5 ml = M2 x 2 ml
M2 = 0.008175 mol/L = konsentrasi Na.tiosulfat
JAWABAN PERTANYAAN1. T = 25°C
Konstanta dielektrik = 78,5
e = 1,6. 10-19
NA = 6,02.10-23 mol
k = 1,381.10-23 J/mol
A = ......?
H2O H+ + OH-
I = ½ (10-7 + 10-7) = 10-7
ln γ ± = ± =
−e3|Z1⋅Z2|
[KT ]3/2×( 2πN A1100 )
1/2
= 1,6. 10−19|10−7 .10−7|
[1,381.10−23 .298 ]❑3/2 x ( 2.22/76,02.10−23 .100 )1 /2
= 9,5387.10-56.
2. I= ½ [ c+ ] [ c- ]2
0.01 = ½ c2
0.02 = c2
C = 0.141
c± = ( c+c-2)1/3
= ( 0.141x0.1412)1/3
= 0.141
Log γ ±= -A|Z+.Z-| )
= -0.509| +1.-2|0.011/2)
= -0.1018
γ ± = 0.791
a± = γ ±.c± = 0.791x0.141 = 0.11153