Minggu, 04 Desember 2011

Kelarutan dan Koefisien Aktivitas Larutan Kuat

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
 


                                  
NO. PERCOBAAN                :        1
NAMA                                    :        KHOERU ANNISA
NIM                                        :        4301409013
KELOMPOK                         :         4
JURUSAN                             :         Kimia
PRODI                                   :         Pendidikan Kimia
TANGGAL PERCOBAAN   :        27 September 2011
DOSEN PENGAMPU            :        Ibu Sri Wahyuni
TEMAN KELOMPOK                   :        1. Lina Putri Cahyaningtyas
                                                                    2. Whiny Okta Faiza
 



Kelarutan
dan
Koefisien Aktivitas
Elektrolit Kuat





A.   TUJUAN
1.      Mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan berbagai kekuatan ion.
2.      Menghitung kelarutan barium iodat ada I = 0 dengan jalan ekstrapolasi.
3.      Menghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai nilai I dan menguji penggunaan hukum Debye-Huckle.

B.   LATAR BELAKANG TEORI
Bronsted, Bjerrum dan other memperlihatkan bahwa laju reaksi ionik  bergantung pada kekuatan  ionik dari larutan, karena kekuatan ionik dari larutan dapat dirubah dengan penambahan garam ionic, ini dikenal sebagai efek garam primer. Jika ion bermuatan sama (bermuatan positif), dan komplek teraktivasi membentuk muatan rangkap positif. Molekul-molekul pelarut didekat ion disebabkan oleh gaya elektrotatik  kuat, yang membatasi kebebasan gerak mereka. Efek ini disebut solver binding atau electrostriction, akibatnya pengurangan dalam entropi. Jika ion muatan sama faktor frekwensi lebih kecil dari pada normal.
Dalam suatu reaksi antara ion-ion berlawanan muatan, muatan terasosia  dengan komplek aktifasi menurun, akibatnya menurunkan elektrichor dan entropy aktivasi positif (Nurwachid, 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
γ ± = (γ + γ -2)1/3                                                                                                                      (1)
c± = (c+ c-2)1/3
Bila nilai konsentrasi (c) dinyatakan dalam mol/liter, maka berdasarkan definisi diatas di peroleh:
a± = γ ±.c± = Ka1/3 = konstanta                                                                (2)
Dalam hal ini, a adalah hasil kali aktivitas kelarutan yang dapat di turunkan sebagai berikut:
Ba(IO3)2                                 Ba2+   +   2IO3-                                         (3)
                                                                                (4)
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 (1) akan diperoleh:
c± = 1,59 s                                                                                                (5)
Dengan menggabungkan persamaan (5) dengan persamaan (2) diperoleh
s γ ± = (Ka1/3/1,5) = konstanta = so                                                          (6)
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 onsentrasi, 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).
Pada larutan elektrolit, s bergantung pada kekuatan ion yang didefinisikan sebagai:
                                                                                    (7)
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-|)                                                                           (8)
A = tetapan dan untuk larutan dengan pelarut air pada suhu 25°C nilainya adalah 0,509. Gabungan persamaan (6) dan (8) untuk Ba(IO3)3 diperoleh:
Log s = log so + 2A
Jadi, pada kekuatan ion yang rendah kurva log s sebagai fungsi  akan berupa garis lurus.

C.   ALAT DAN BAHAN
1.      Alat:
1.      Labu erlenmeyer 250 ml        4. Labu takar 250 ml              
2.      Buret                                      5. Labu takar 100 ml
        3. Pipet 25 ml
2.      Bahan
KCl 0,1 M
Ba(IO3)2 (dapat disiapkan dari pencampuran NaIO3 dan BaCl2)
Na2S2O3 0,01 M
HCl 1 M
KI 0,5 g/L
Kanji 1%




D.   CARA KERJA
ass

as

E.   DATA  PENGAMATAN
Nomor Labu Erlenmeyer
Konsentrasi larutan KCl (M)
Volume tiosulfat untuk titrasi (mL)
Konsentrasi larutan jenuh IO3- (M)
Kelarutan (s) Ba(IO3)2 (M)
Log s
1
0,1
19,5
0,12
0,06
-1,23
2
0,05
11
0,11
0,055
-1,25
3
0,02
12
0,04
0,02
-1,69
4
0,01
10
0,025
0,0125
-1,903
5
0,005
9,5
0,013
0,0065
-2,187
6
0,002
9
0,0055
0,00278
-2,559
7
air
2
-
-
-

Suhu larutan dalam erlenmeyer = 26 oC
Standarisasi tiosulfat = 5 ml larutan KIO3 (0,07 gram dalam 100 ml)
Memerlukan 1,3 ml tiosulfat untuk netralisasi.

Nomor Labu Erlenmeyer
Kekuatan Ion (I)
so/s = γ±
Log γ±
1
0,19
0,43589
0,36128
-0,4422
2
0,1325
0,3640
0,435597
-0,3609
3
0,05
0,2236
0,60442
-0,21866
4
0,02875
0,1696
0,6721
-0,1726
5
0,01475
0,12145
0,7524
-0,12355
6
0,00614
0,0784
0,8263
-0,08286
7
-
-
-
-

F.    HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan ini bertujuan untuk 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 penggunakan hukum Debye-Huckle. Untuk menunjukkan antara kekuatan ion dan aktivitas ion dapat dilihat dari perubahan kelarutan elekttrolit yang sedikit larut dalam air, dalam hal ini Ba(IO3)2.
 Dari percobaan yang telah dilakukan didapat hasil volume tiosulfat yang digunakan untuk titrasi sebanyak 19,5; 11; 12; 10; 9,5; 9 dan 2 ml untuk konsentrasi KCl yang semakin kecil. Dari data tersebut, yaitu data nomor 3 memiliki volume lebih besar dari data nomor 2 padahal sebaiknya dat nomor 3 lebih besar. Hal ini dikarenakan larutan yang digunakan untuk titrasi masih mengandung endapan Ba(IO3)2 sehingga volume yang dibutuhkan supaya ekivalen lebih banyak.
 Setelah dilakkan analisis dan perhitungan pada tersebut diperoleh hail seperti dalam table data pengamatan. Dari hasil tersebut dapat diperoleh Kekuatan Ion dan Aktivitas Ion serta kelarutannya. Reaksi yang terjadi pada saat titrasi adalah sebagai berikut.
IO3+ 8H+ + 6 H+    →  3 I3+ 3H2O
I3+ 2 S2O3- → S4O6-   + 3 I-
 Sebagai akibat penambahan elektrolit lain bukan senama KCl, dari hasil perhitungan diperoleh grafik hubunganterhadap kelarutan. Dapat dilihat bahwa kelarutan akan naik dengan naiknya konsentrasi. Demikian juga sebaliknya, dari grafik plot s terhadapdiperoleh persamaan regresi linear y = 3,601x -2,637 yang sebanding dengan persamaan log s = 2A + log so. Dengan jalan ekstrapolasi (x = 0) diperoleh log s = -2,637  dn kelarutan (s) = 2,3 x 10 -3.
Dari percobaaan yang telah dilakukan diperoleh grafik sebagai berikut:


Kelarutan pada larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion, dimana kelarutan semakin meningkat dengan meningkatnya kekuatan ion. Teori Debye-Huckle memprediksi bahwa 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.
Hasil percobaan kurang sempurna, mungkin disebabkan oleh beberapa faktor, di antaranya:
1.      Kekurangtelitian praktikan saat percobaan, misalnya pada saat menimbang bahan.
2.      Validitas alat yang digunakan.
3.      Kekeliruan analisis data.

G.  KESIMPULAN DAN SARAN
1.      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 2,3 x 10 -3 M.
c.       Koefisien aktivitas rata-rata barium iodat  (γ ±) pada berbagai nilai I dapat dilihat pada tabel lampiran.
d.      Koefisien aktivitas ionik rata-rata semakin meningkat dengan turunnya konsentrasi.
2.      Saran
a. Praktikan hendaknya melakukan persiapan secara matang.
b.Praktikan lebih teliti dalam melakukan pengamatam
c. Alat yang digunakan sesuai dengan standar.

H.  DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Reaksi Dalam Larutan. OnLine dengan alamat www. Althafunisha-blog-bab-8-reaksi-dalam-larutan-htm, diakses tanggal 24 September.
Budi Santosa, Nurwachid. 2006. KIMIA FISIKA II. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES
Tim Dosen Kimia Fisika. 2011. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang. Jurusan Kimia FMIPA UNNES.
Wahyuni, Sri. 2003. Buku Ajar KIMIA FISIKA 2. Semarang. Unnes.


Mengetahui,                                                                Semarang, 5 Oktober 2011
Dosen Pengampu                                                                                Praktikan



Ir. Sri Wahyuni, M.Si                                                                          Khoeru Annisa                                                                                                           NIM 431409013

I.      JAWABAN PERTANYAAN
1.        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 ± =
          =
         = 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

J.     LAMPIRAN
1.      ANALISA DATA
A.    Erlenmeyer 1
1.      Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erleneyer     = V1     = 25 ml 
[ KCl ]                         = M1    = 0.1 M
V tiosulfat                               = V2     = 19.5 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.1 M = 19.5 ml x M2
M2 = 0.12 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0.12 M
2.      Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2   à   Ba2+           +          2 IO3-
       s                      s                       2s
[ IO3- ]       = 0.12 M         = 2s
s                 = 0.12/2           = 0.06 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0.06 M                 
3.      Log s
Log s = Log 0.06 = -1.22
4.      Kekuatan ion (I)
KCl           à K+               +          Cl-                         
Ba(IO3)2    à Ba2+           +          2 IO3-
I     = ½ {[K+] + [Cl-] + [IO-] +[Ba2+]}
      = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.12 + 0.06 )
      = 0.19
5.      I1/2 = 0.191/2 = 0.43589
6.      log so         = log s - |2A-|
= - 1.22 – ( 2 x 0.509 x 0.43589)
= -1.664
      so         = antilog -1.664
                  = 0.021690
7.      so/s            = y±     = 0.021690/0.06
= 0.3618
8.      log y± = log 0.3618 = -0.4422
B.     Erlenmeyer 2
1.      Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erleneyer           = V1    = 25 ml 
[ KCl ]                         = M1   = 0.05 M
V tiosulfat                               = V2     = 11 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.05 M = 11 ml x M2
M2 = 0.11 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0.11 M
2.      Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2   à   Ba2+           +          2 IO3-
       s                      s                       2s
[ IO3- ]       = 0.12 M         = 2s
s                 = 0.11/2           = 0.055M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0.055 M             
3.      Log s
Log s = Log 0.055= -1.25
4.      Kekuatan ion (I)
KCl           à K+               +          Cl-                         
Ba(IO3)2    à Ba2+            +          2 IO3-
I     = ½{[K+] + [Cl-] + [IO-] + [Ba2+]}
      = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.11 + 0.055 )
      = 0.1325
5.      I1/2 = 0.13251/2 = 0.3640
6.      log so         = log s - |2A-|
= - 1.25 – ( 2 x 0.509 x 0.3640)
= -1.620552
      so         = antilog -1.620552
                  = 0.02396
7.      so/s            = γ ±    = 0.02396/0.055
= 0.435597
8.      log γ ± = log 0.435597 = -0.3609
C.     Erlenmeyer 3
1.      Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erleneyer           = V1     = 25 ml 
[ KCl ]                         = M1    = 0.02 M
V tiosulfat                               = V2     = 12 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.02 M = 12 ml x M2
M2 = 0.04 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0.04 M
2.      Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2   à   Ba2+           +          2 IO3-
       s                      s                       2s
[ IO3- ]      = 0.04 M         = 2s
s                 = 0.04/2           = 0.02M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0.02 M               
3.      Log s
Log s = Log 0.02 = -1.69
4.      Kekuatan ion (I)
KCl           à K+               +          Cl-                         
Ba(IO3)2    à Ba2+            +          2 IO3-
I     = ½{[K+] + [Cl-] + [IO-] + [Ba2+]}
      = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.04 + 0.02 )
      = 0.05
5.      I1/2 = 0.051/2 = 0.2236
6.      log so         = log s - |2A-|
= - 1.69 – ( 2 x 0.509 x 0.2236)
= -1.9176248
      so         = antilog -1.9176248
                  = 0.01208
7.      so/s            = γ ±    = 0.01208/0.02
= 0.60442
8.      log γ ± = log 0.60442 = -0.21866

D.    Erlenmeyer 4
1.      Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erleneyer           = V1     = 25 ml 
[ KCl ]                         = M1    = 0.01 M
V tiosulfat                               = V2     = 10 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.01 M = 10 ml x M2
M2 = 0.025 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0.025 M
2.      Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2   à   Ba2+           +          2 IO3-
       s                      s                       2s
[ IO3- ]       = 0.025 M       = 2s
s                 = 0.025/2         = 0.0125 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0.0125 M                       
3.      Log s
Log s = Log 0.0125 = -1.903
4.      Kekuatan ion (I)
KCl           à K+               +          Cl-                         
Ba(IO3)2    à Ba2+            +          2 IO3-
I     = ½{[K+] + [Cl-] + [IO-] + [Ba2+]}
      = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.025 + 0.0125 )
      = 0.02875
5.      I1/2 = 0.028751/2 = 0.1696
6.      log so         = log s - |2A-|
= - 1.903 – ( 2 x 0.509 x 0.1696)
= -2.0756528
      so         = antilog -2.0756528
                  = 0.0084
7.      so/s            = γ ±    = 0.0084/0.0125
= 0.6721
8.      log γ ± = log 0.6721 = -0.1726
E.     Erlenmeyer 5
1.      Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erlemeyer          = V1     = 25 ml 
[ KCl ]                               = M1    = 0.005 M
V tiosulfat                         = V2     = 9.5 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.005 M = 9.5 ml x M2
M2 = 0.013M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0.013 M
2.      Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2   à   Ba2+           +          2 IO3-
       s                      s                       2s
[ IO3- ]       = 0.013 M       = 2s
s                 = 0.013/2         = 0.0065 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0.0065 M                       
3.      Log s
Log s = Log 0.0065 = -2.187
4.      Kekuatan ion (I)
KCl           à K+               +          Cl-                         
Ba(IO3)2    à Ba2+            +          2 IO3-
I     = ½{[K+] + [Cl-] + [IO-] + [Ba2+]}
      = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.013 + 0.0065 )
      = 0.01475
5.      I1/2 = 0.014751/2 = 0.12145
6.      log so         = log s - |2A-|
= - 2.187 – ( 2 x 0.509 x 0.012145)
= -2.3106361
      so         = antilog -2.3106361
                  = 0.00489
7.      so/s            = γ ±    = 0.00489/0.0065
= 0.7524
8.      log γ ± = log 0.7524 = -0.12355
F.      Erlenmeyer 6
1.      Konsentrasi larutan jenuh IO3-
V lar dlm Erleneyer           = V1     = 25 ml 
[ KCl ]                         = M1    = 0.002 M
V tiosulfat                               = V2     = 9 ml
V1.M1 = V2.M2
25 ml x 0.002 M = 9 ml x M2
M2 = 0.0055 M
Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO3- = 0.0055 M
2.      Kelarutan Ba(IO3)2
Ba(IO3)2   à   Ba2+           +          2 IO3-
       s                      s                       2s
[ IO3- ]       = 0.0055 M     = 2s
s                 = 0.0055/2       = 0.00278 M
Jadi, Kelarutan Ba(IO3)2 = s = 0.00278 M                     
3.      Log s
Log s = Log 0.00278 = -2.559
4.      Kekuatan ion (I)
KCl           à K+               +          Cl-                         
Ba(IO3)2    à Ba2+            +          2 IO3-
I     = ½{[K+] + [Cl-] + [IO-] + [Ba2+]}
      = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.0055 + 0.00278 )
      = 0.00614
5.      I1/2 = 0.006141/2 = 0.0784
6.      log so         = log s - |2A-|
= - 2.559 – ( 2 x 0.509 x 0.07841/2)
= -2.6388112
      so         = antilog -2.6388112
                  = 0.002297
7.      so/s            = γ ±    = 0.002297/0.00278
= 0.8263
8.      log γ ± = log 0.3618 = -0.08286
G.    Erlenmeyer 7
air
Hasil perhitungan di atas dapat disusun ke dalam tabel berikut:
No. Labu
Konsentrasi lar.KCl (M)
Vol. tiosulfat (ml)
Konsentrasi lar.jenuh IO3- (M)
Kelarutan (s) Ba(IO3)2 (M)
Log s
1
0.1
19.5
0.12
0.06
-1.22
2
0.05
11
0.11
0.055
-1.25
3
0.02
12
0.04
0.02
-1.69
4
0.01
10
0.025
0.0125
-1.903
5
0.005
9.5
0.013
0.0065
-2.187
6
0.002
9
0.0055
0.00278
-2.559
7
Air
2
-
-
-


No. Labu
Kekuatan ion (I)
so/s (γ ±)
log γ ±
1
0.19
0.43589
0.36128
-0.4422
2
0.1325
0.3640
0.435597
-0.3609
3
0.05
0.2236
0.60442
-0.21866
4
0.02875
0.1696
0.6721
-0.1726
5
0.01475
0.12145
0.7524
-0.12355
6
0.00614
0.0784
0.8263
-0.08286



Standarisasi Na.tiosulfat
5 ml larutan KIO3 ( 0.07 gram dalam 100ml )
M         = gr.1000/(Mr.V)
            = 0.07x1000/ (214x100)
            = 0.0032 mol/lt
Titrasi dengan Na.tiosulfat
V1        = V KIO3                    = 5ml
M1       = M KIO3                    = 0.0032 mol/lt
V2        = V Na.tiosulfat          = 1.3 ml ( dari titrasi )
M1 x V1                       = M2 x V2
0.0032 M x 5 ml          = M2 x 1.3 ml
M2 = 0.01230 mol/lt    = konsentrasi Na.tiosulfat












Tidak ada komentar:

Posting Komentar