ACARA III & IV PENGUKURAN ENTALPI, ENERGI BEBAS, DAN ENTROPI PADA SISTEM KESETIMBANGAN IODIUM-IODIDA IODIUM-IODIDA
A. PELA PELAKS KSAN ANAA AAN N PRA PRAKT KTIK IKUM UM
1.
2. '.
Tujuan juan Prak raktiku tikum m Menentukan nilai perubahan entalpi ∆H, entropi ∆S dan energi bebas ∆G dalam sistem kesetimbangan iodium-iodida melalui pengukuran. aktu Pra Praktik tikum !abu, 1" #o$ember 2%1& Tempat pat Prak Prakti tik kum (antai ))), (aboratorium *imia, +akultas Matematika dan )lmu Pengetahuan lam, ni$ersitas Mataram.
B.
LANDA ANDAS SAN TEORI ORI
nergi bebas Gibbs dide/inisikan sebagai0 G H TS. ntuk suatu perubahan pada T dan P konstan, maka ∆G ∆H - T∆S. Sesuai dengan hukum kedua, setiap perubahan spontan 3ang terjadi pada suatu sistem harus disertai dengan penurunan tenaga bebas, ini berarti bah4a ∆G harus negati/ 5∆G 6 %7. 8adi, perubahan tenaga bebas Gibbs, ∆G, terdiri atas dua /aktor 3ang memberikan kontribusi terhadap spontanitas, 3aitu ∆H dan ∆S 5Sastrohamidjojo, 2%%90 22'-22&7. Penger Pengertia tian n entalp entalpii dipaka dipakaii untuk untuk peruba perubahan han-per -peruba ubahan han pada pada tekana tekanan n tetap tetap tergantung keadaan a4al dan akhir sistem. :esarn3a perubahan entalpi dan sistem 0 ∆H H2 H1 :eberapa hal 3ang perlu diperhatikan antara lain 0 ∆H, ∆ atau ; positi/, artin3a sistem mempero memperoleh leh energi energi < =% > kerja kerja dilaku dilakukan kan terhad terhadap ap sistem. sistem. Panas Panas reaksi reaksi dapat dapat din3atakan sebagai perubahan energi produk dan reaktan pada $olume konstan 5∆7 atau pada tekanan konstan 5∆H7 5?ogra, 1""% 0 '2@7. nergi bebas pembentukan standar. ∆G o/ suatu sen3a4a dide/inisikan dide/inisikan sebagai perubahan energi bebas 3ang terjadi dalam reaksi embentukan satu mol sen3a4a dari unsur unsur unsurn unsurn3a 3a.. ?enagn ?enagn semua semua Aat berada berada dalam dalam keadaa keadaan n standar standar.. nerg nergii bebas bebas pembentukan standar sen3a4a dapat ditentukan seBara seBar a eksperimen dan hasil penentuan ini,dalam kjCmol atau kkalCmol , biasan3a dilakukan pada suhu 29 oD 5Bhmad, 2%%1 0 19'7. Tingk Tingkat at keBend keBenderu erunga ngan n terjadi terjadin3 n3aa korosi korosi pada pada logam logam din3a din3atak takan an dengan dengan perubahan energi bebas EG sedangkan laju korosi ditentukan oleh energi akti$asi EGFF 27
3ang menunjukan penghalang energi 3ang harus dila4an oleh atom-atom logam supa3a terjadi korosi. Perubahan seBara alami 5 spontan 7 terjadi jika perubahan energi bebas EG negati/ 3aitu terjadi pelepasan energi 5Sidi;, 2%1'7. ntuk setiap proses ekstraksi, larutan ekstrak dipisahkan dari ampasn3a dengan pen3aringan dan setelah ' kali ekstraksi /iltrat diBampur jadi satu. Selanjutn3a, hasil ekstraksi didestilasi pada temperatur %D untuk memisahkan min3ak dari pelarutn3a menggunakan alat rotar3 e$aporator $akum. Hasil ekstraksi serbuk kulit biji jambu mete menggunakan Bampuran pelarut dalam berbagai perbandingan diperoleh hasil tertinggi dengan Bampuran pelarut heksana-etanol perbandingan '01, dengan rendemen &&,'IJ 5Simpen, 2%%I7. nergi bebas Gibbs 5E+7 dalam hal ini digunakan untuk menentukan apakah sistem di/usi piroksikam merupakan suatu proses 3ang spontan atau sebalikn3a. #ilai 3ang positip ini menunjukkan bah4a sistem permeasi tersebut berjalan tidak spontan. Hal ini juga terlihat dari nilai EH 3ang positip, menunjukkan bah4a proses di/usi tersebut merupakan proses endotermik 5r3ani, 2%%@7. )odium adalah Aat giAi esensial bagi tubuh. Gangguan kibat *ekurangan )odium 5G*)7 merupakan salah satu masalah giAi 3ang menjadi /aktor penghambat pembangunan sumber da3a manusia karena dapat men3ebabkan terganggun3a perkembangan mental dan keBerdasan manusia. Penentuan iodida dapat dilakukan dengan spektro/otometer metoda spektro/otometri sinar tampak dengan meman/aatkan metode kolorimetri 3aitu dengan Bara pembentukan kompleks amilum-iodium 3ang ber4arna biru dan men3erap Baha3a pada panjang gelombang 19 nm 5+ebrianti, 2%1'7.
C. ALAT DAN BAHAN
1. lat-alat Praktikum a. :uret 9% ml b. Dorong kaBa 1%% mm B. Dorong pisah 9%% ml d. rlenme3er 1%% ml e. Gelas kimia 1%% ml /. Gelas kimia 1%%% ml g. Gelas ukur 1%% ml h. *ain lap i. Hot plate j. *lem k. (abu takar 29% ml l. Pipet tetes m. Pipet $olume 1% ml n. !ubber bulb o. Stati/ 28
p. Stop4atBh ;. Termometer 1%%D 2. :ahan-bahan Praktikum a. ;uades 5H2K5l77 b. s batu 5H2K5s77 B. (arutan H2SK& 5sam sul/at7 1 M d. (arutan *) 5*alium iodida7 %,1 M e. (arutan *) 1% J /. (arutan )2 jenuh dalam DDl & g. (arutan indikator amilum h. (arutan #a2S2K' 5#atrium tiosianat7 %,%2 M D. SKEMA KERJA
1. Proses kstraksi Seban3ak & perlakuan 1%% m( *) %,1 M ?imasukkan ke dalam labu takar 29% m( F 2 m( H2SK& 1 M F 2% m( larutan ) 2 jenuh dalam DDl & ?itutup •
•
•
•
(arutan 1
(arutan 2
(arutan '
(arutan &
•
?iekstraksi
•
suhu0 2%, '%, &%, dan 9% D selama '% menit ?ibiarkan hingga terjadi pemisahan seBara
• •
masing-masing pada kondisi
sempurna 59-1% menit7 ?iukur suhu larutan ?imasukkan masing-masing /ase larutan ke dalam erlenme3er untuk dititrasi
•
+ase organik
+ase air
2. PengukuranCnalisis *imia a. Penentuan )2 dalam /ase organik
+ase organik •
?iekstraksi balik dengan 2% m( *) 1% J
+ase organik • F ' tetes indikator amilum
+ase air 29
•
?ititrasi dengan #a2S2K' %,%2 M
Hasil b. Penentuan ) dalam /ase air '
E. HASIL PENGAMATAN
2% m( /ase air F ' tetes indikator amilum • ?ititrasi dengan #a2S2K' %,%2 M • Hasil
1. Tabel Perubahanarna Perlakuan 1. Proses kstraksi 1%% m( *) F 2 ml H 2SK&1 M −
Hasil Pengamatan
−
arna a4al larutan *) bening, H2SK&
keduan3a −
setelah
berBampur
larutan
menjadi ber4arna bening keruh.
F 2% m( larutan jenuh ) 2 dalam DDl&
bening,
−
arna a4al larutan )2 jenuh dalam DDl ungu pekat, setelah
−
ditambahkan
?iekstraksi L '% menit dalam
larutan,
larutan menjadi ber4arna Boklat
kondisi suhu 2% , '% , &%D dan 9%D
dalam
−
bening kekuningan. Setelah larutan
diekstraksi,
terbentuk 2 /ase 3aitu /ase air 5bagian atas7 ber4arna kuning dan /ase organik 5bagian ba4ah7 ber4arna ungu pekat. 2. Pengukuran atau nalisis *imia0 a. Penentuan )2 dalam /ase air ?iekstraksi kembali dengan 2% − ml *) 1%J
−
(arutan
/ase
ditambahkan 4arna
organik
setelah
larutan *) 1%J
larutan
menjadi
pink.
Setelah diekstraksi terbentuk 2 /ase dalam larutan. +ase organik −
+ase organik 3ang didapat
5bagian ba4ah7 ber4arna ungu.
ditambahkan amilum ' tetes
+ase air 5bagian atas7 ber4arna 30
−
−
kuning. (arutan menjadi ber4arna pink.
−
Setelah dititrasi 4arna larutan
?ititrasi dengan #a2S2K' %,%2 M
−
b. Penentuan )'- dalam /ase air 2% m( /ase air 3ang didapat F
menjadi putih susu.
−
−
' tetes indikator amilum ?ititrasi dengan #a2S2K' %,%2 M −
Setelah dititrasi larutan menjadi ber4arna bening.
2. Penentuan )2 dalam +ase ir *ondisi Suhu 5D7
olume )2 +ase Krganik 5m(7
olume #a2S2K' %,%2 M 5m(7
2% '% &% 9%
1@ 1& 19 1
9,& ",9 1%,& 1
*ondisi Suhu 5D7
olume )2 dan )'- +ase ir 5m(7
olume #a2S2K' %,%2 M 5m(7
2% '% &% 9%
2% 2% 2% 2%
2&,I 2,9 12,2 29,9
'. Penentuan )'- dalam +ase ir
F.
ANALISIS DATA
1. Persamaan !eaksi a. )25a;7 F 2S2K'2-5a;7 S&K2-5a;7 F 2) b. )-5a;7 F )25a;7
)'-5a;7
31
2. Perhitungan #ilai *d pada :erbagai Suhu T 5oD7
29,%
'I,&
&",@
I,1
*d
I","
"2,
"9,9
"I,
'%
&%
9%
Gra/ik Hubungan antara T dengan *d
Intersep
)ntersep NO, 3
N%, I&,II
Slope
%,2%& a. Penentuan *d 17 ntuk T 2% QD *d 5Slope O T7 F intersep 5%,2%& O 2%7 F I&,II II," 27 ntuk T '% QD *d 5Slope O T7 F intersep 5%,2%& O '%7 F I&,II "1 '7 ntuk T &% QD *d 5Slope O T7 F intersep 5%2%& O &%7 F I&,II "',%& &7 ntuk T 9% QD *d 5Slope O T7 F intersep 5%,2%& O 9%7 F I&,II "9,%I Tabel nalog T 5oD7
2%
32
*d
II,"
"1
"',%&
"9,%I
b. Penentuan R)2air dari R)2organik 17 ntuk T 2% QD a7. mmol )2 organik
b7. R)2organik
M B7. R)2air
27 ntuk T '% QD a7 mmol )2 organik
b7 R)2organik
B7
R)2air
33
'7 ntuk T &% QD a7 mmol )2 organik
b7 R)2organik
B7 R)2air
&7 ntuk T 9% QD a7 mmol )2 organik
b7 R)2organik
B7 R)2air
B. Penentuan R)'-air 17 ntuk T 2% QD
34
a7 mmol R)'-air
b7 M/ase air
B7 R)'-air
M/ase air - R)2air %,%12& ',9@%@ O 1% -9 %,%12& M
27 ntuk T '% QD a7 mmol R)'-air
b7 M/ase air
B7 R)'-air
M/ase air - R)2air %,%1'' @,&9I O 1% -9 %,%1'2 M
'7 ntuk T &% QD a) mmol R)'-air
b) M/ase air
c) R)'-air
M/ase air - R)2air ,1 O 1% -' @,&92% O 1% -9 ,%299 O 1% -' M 35
&7 ntuk T 9% QD a) mmol R)'-air
b) M/ase air
c) R)'-air
M/ase air - R)2air %,%12I 1%,91@9 O 1% -9 %,%12@ M
d. Penentuan R)-air 17 ntuk T 2% QD R)-air %,1 %,%12& %,%I@ M 27 ntuk T '% QD R)-air %,1 %,%1'2 %,%II M '7 ntuk T &% QD R)-air %,1 ,%299 O 1% -' %,%"&% M &7 ntuk T 9% QD R)-air %,1 %,%12@ %,%I@' M e. Penentuan *B 17 ntuk T 2% QD *B
'"&,2@"% 36
27 ntuk T '% QD *B
2%'",'"@ '7 ntuk T &% QD *B
I%,1I% &7 ntuk T 9% QD *B
1'I',2&%2 /. Penentuan #ilai ln * dari *B 17 ntuk T 2% QD ln * ln *B ln '"&,2@"% I,2I91 27 ntuk T '% QD ln * ln *B ln 2%'",'"@ @,2%& '7 ntuk T &% QD ln * ln *B ln I%,1I% ,@9@1 &7 ntuk T 9% QD ln * ln *B ln 1'I',2&%2 @,2'22 g. Penentuan
dari T
17 ntuk T 2% QD 2"' *
',&1'% O 1% -' * -1 27 ntuk T '% QD '%' * 37
','%%' O 1% -' * -1 '7 ntuk T &% QD '1' *
',1"&" O 1% -' * -1 &7 ntuk T 9% QD '2' *
',%"% O 1% -' * -1 h. Tabel nalog
i.
T 5QD7
T 5*7
2% '% &% 9%
2"' '%' '1' '2'
Gra/ik Hubungan antara
)ntersep NO, 3
5* -17 ',&1'% O1% -' ','%%' O1% -' ',1"&" O1% -' ',%"% O1% -'
*B
ln *
'"&,2@"% 2%'",'"@ I%,1I% 1'I',2&%2
I,2I91 @,2%& ,@9@1 @,2'22
dengan ln *
N%, < 9,1%@
Slope
',I" j.
Penentuan #ilai ∆H dan ∆S 38
17 ∆H
27 ∆S
- 5slope O !7 - 5',I" O I,'1&7 - '2,1" 8Cmol intersep O ! 9,1%@ O I,'1& &2,&9" 8C* mol
k. Penentuan #ilai ∆G 17 ntuk T 2% QD 2"' * ∆G ∆H 5T O ∆S7 5-'2,1"7 52"' O &2,&9"7 - 12&@2,I2"@ 8Cmol 27 ntuk T '% QD '%' * ∆G ∆H 5T O ∆S7 5-'2,1"7 5'%' O &2,&9"7 -12I"@,&29@ 8Cmol '7 ntuk T &% QD '1' * ∆G ∆H 5T O ∆S7 5-'2,1"7 5'1' O &2,&9"7 -1''2,%21@ 8Cmol &7 ntuk T 9% QD '2' * ∆G ∆H 5T O ∆S7 5-'2,1"7 5'2' O&2,&9"7 -1'@&,1@@ 8Cmol
G. PEMBAHASAN
ntalpi adalah istilah dalam termodinamika3ang men3atakan jumlah energi dari suatu sistem termodinamika. Total entalpi 5H7 tidak bisa diukur langsung. ntuk mengukur entalpi suatu sistem, kita harus menentukan titik re/erenBe terlebih dahulu, baru kita dapat mengukur perubahan entalpi. Perubahan ∆H bernilai positi/ untuk reaksi endoterm dan negati/ untuk eksoterm. ntropi merupakan salah satu besaran termodinamika 3ang mengukur energi dalam sistem per satuan temperatur 3ang tak dapat digunakan untuk melakukan usaha. ntropi sebuah sistem tertutup selalu naik dan pada kondisi trans/er panas, energi panas berpindah dari komponen 3ang bersuhu lebih tinggi ke komponen 3ang bersuhu lebih rendah. nergi bebas gibbs dide/inisikan sebagai perbedaan antara energi entalpi 5H7 dengan energi 3ang tidak digunakan untuk kerja berupa entropi 5S7 pada temperatur absolut 5T7. Perubahan energi bebas gibbs 5?G7 merupakan salah satu besaran termodinamika 3ang dapat digunakan untuk meramalkan arah reaksi kimia. 39
kstraksi merupakan suatu proses pemisahan suatu Aat berdasarkan perbedaan kepadatann3a terhadap dua Bairan tidak saling larut 3ang berbeda, biasan3a air dan 3ang lainn3a pelarut organik. Pada praktikum ini proses ekstraksi 3ang digunakan adalah ekstraksi Bair-Bair. kstraksi Bair-Bair dilakukan untuk mendapatkan suatu sen3a4a dalam Bampuran ber/ase Bair dengan pelarut lain 3ang memiliki /ase Bair juga. kstraksi Bair-Bair sangat berguna untuk memisahkan analit 3ang dituju dari pengganggu dengan Bara melakukan partisi sampel antara dua pelarut 3ang tidak saling berBampur. Salah satu /asen3a seringkali berupa air dan /ase 3ang lainn3a adalah pelarut organik. Pada praktikum ini bertujuan untuk menentukan nilai perubahan ∆H, entropi ∆S dan energi bebas gibbs ∆G dalam sistem kesetimbangan iodium-iodida melalui pengukuran konsentrasi Aat saat setimbang. ?alam praktikum ini dilakukan dua perBobaan. Pertama, proses ekstraksi. ?ilakukan empat perlakuan berbeda terhadap larutan *). *emudian pada larutan *) ditambhakan larutan asam sul/at. arna a4al kedua larutan, bening. Setelah diBampurkan larutan menjadi bening keruh. ?alam hal ini ion ) dalam larutan *) akan terurai membentuk /ase air. Selanjutn3a ditambahkan larutan ) 2 jenuh dalam DDl&, membuat larutan menjadi Boklat bening kekuningan. Hal ini men3ebabkan ion ) - membentuk ion ) '- hingga menBapai kesetimbangan. )odium bertindak sebagai oksidator dan ion iodida sebagai reduktor. Sedangkan H 2SK& ber/ungsi sebagai Aat pengoksidasi 3ang merupakan oksidator Bukup kuat 3ang nantin3a akan bereaksi dengan ion iodida berlebih. DDl & juga merupakan pelarut organik non polar 3ang akan membentuk /ase organik. Selanjutn3a larutan diekstraksi pada kondisi suhu 2% , '% , &%D dan 9%D. Setelah larutan diekstraksi, terbentuk 2 /ase pada larutan, dimana pada lapisan atas ber4arna kuning 3ang merupakan /asei air dan pada lapisan ba4ah ber4arna ungu pekat 3ang merupakan /ase organik. Terbentukn3a dua /ase tersebut disebabkan karena adan3a perbedaan berat jenis, dimana /ase organik mengandung unsur halogen 3aitu Dl 3ang men3ebabkan massa jenis /ase organik lebih besar dan /ase organik pun berada pada lapisan ba4ah. PerBobaan kedua, pengukuran atau analisis kimia. ?ilakukan dua kali perBobaan atau perlakuan. Pertama, penentuan ) 2 dalam /ase organik. ?igunakan /ase organik 3ang telah didapatkan sebelumn3a untuk diekstraksi balik dengan ditambahkan larutan *) 1% J. Setelah diekstraksi terbentuk dua /ase pada larutan. (apisan atas ber4arna kuning 5/ase air7 dan lapisan ba4ah ber4arna ungu 5/ase organik7. +ase organik 3ang didapat 40
inilah 3ang akan dititrasi. Sebelum dititrasi larutan ditambahkann indikator amilum dan larutan menjadi ber4arna pink. Penggunaan amilum, dikarenakan amilum dapat membentuk
ikatan
kompleks
dengan iodium.
)ndikator
ini
ber/ungsi
untuk
menunjukkan titik akhir titrasi saat iodium habis bereaksi. Setelah dititrasi dengan #a2S2K' larutan berubah menjadi putih susu. Seharusn3a setelah dititrasi larutan menjadi bening karena ion iodida dalam larutan 3ang dititrasi habis bereaksi dengan ion S2K'2- dari #a2S2K'. Hal ini dapat terjadi karena dalam proses ekstraksi, pengadukan atau pengoBokan 3ang dilakukan tidaklah konstan. ?alam perBobaan ini didapatkan $olume /ase organik dalam berbagai suhu 3ang berbeda seBara berturut-turut ialah 1@ ml, 1& ml, 19 ml dan 1 ml dengan $olume #a 2S2K' 3ang digunakan pada saat dititrasi seban3ak 9,& ml < ",9 ml < 1%,& ml dan 1 ml. :erdasarkan analisis data didapat R) 2 organik sebesar ',1@9 O 1% -' M < ,@I@9 O 1% -' M < ,"''' O 1% -' M dan 1% -2 M. *edua, penentuan ) '- dalam /ase air. ?alam perBobaan ini digunakan /ase air 3ang telah didapat untuk selanjutn3a dititrasi. Sebelum dititrasi larutan ditambahkan larutan indikator untuk mengetahui titik akhir titrasi. Setelah #a2S2K' larutan berubah menjadi bening. olume #a2S2K' 3ang digunakan untuk titrasi seBara berturu-turut seban3ak 2&,I ml < 2,9 ml < 12,2 ml dan 29,9 ml. :erdasarkan data 3ang didapat nilai R)'- air adalah %,%12& M < %,%'12 M < ,%299 O 1% -' M dan %,%12@ M. ntuk menentukan nilai ∆H, ∆S dan ∆G, sebelumn3a kita menghitung nilai 1CT pada masing-masing suhu. ?idapatkan 1CT pada masing-masing suhu ialah ',&1'% O 1% -' * -1 < ','%%' O 1% -' * -1 < ',1"&" O 1% -' * -1 dan ',%"% O 1% -' * -1. *emudian ln * 3ang didapat nilai slope sebesar ',I". Selanjutn3a kita dapat menentukan nilai ∆H, ∆S dan ∆G. ∆H 3ang didapat sebesar '2,1" 8Cmol, ∆S sebesar &2,&9" 8C* mol, sedangkan nilai ∆G pada masing-masing suhu sebsar -12&@2,I2"@ 8Cmol < -12I"@,&29@ 8Cmol < -1''22,%21@ 8Cmol dan -1'&,1@@ 8Cmol. Pada nilai ∆G didapat nilai negati/ 3ang menandakan reaksi berlangsung spontan, dan nilai ∆H 3ang bernilai negati/ menandakan reaksi berlangsung seBara eksoterm 5melepas kalor7. !eaksi spontan 3ang terjadi juga dapat dibuktikan dengan nilai ∆S 3ang positi/.
H. KESIMPULAN
:erdasarkan praktikum 3ang telah dilakukan dan analisis data 3ang didapat melalui sistem kesetimbangan iodium-iodida, diperoleh nilai ∆H '2,1" 8Cmol, ∆S &2,&9" 8C*.mol dan nilai ∆G berturut-turut adalah -12&@2,I2"@ 8Cmol < -12I"@,&29@ 8Cmol < -1''22,%21@ 8Cmol dan -1'&,1@@ 8Cmol. 41
DAFTAR PUSTAKA
Bhmad, Hiskia. 2%%1. Stoikiometri dan Energetika Kimia. :andung 0 PT. Ditra dhit3a :akti. r3ani, #i (uh ?e4i dan Su4aldi Martodihardjo. 2%%@. Uji Permeabilitas Intrinstik dan Termodinamika Difusi Piroksikam secara In Vitro. Suraba3a 0 ni$ersitas Suraba3a. ?ogra, S.*. 1""%. Kimia Fisika dan Soal-soal . 8akarta 0 ) Press. +ebrianti, Sita, dkk. 2%1'. Penentuan Kadar Iodida secara Spektrofotometri berdasarkan Pembentukan Kompleks milum-Iodium menggunakan !ksidator Iodat . Malang 0 ni$ersitas :ra4ija3a. Sastrohamidjojo, Hardjono. 2%%9. Kimia Dasar . og3akarta 0 GM Press. Sidi;, M. +ajar. 2%1'. nalisa Korosi dan Pengendaliann"a. Sla4i 0 kademi Perikanan :aruna Sla4i. Simpen, ) #. 2%%I. Isolasi #ass$e% &ut S$ell 'i(uid dari Kulit )iji *ambu +ete ,nacardium occidantale ' dan Kajian )eberapa Sifat Fisika-Kimian"a . :ukit 8imbaran 0 ni$ersitas da3ana.
42
