Volume Molar Parsial

 

Volume Molar Parsial

            Volume molar parsial merupakan kontribusi volume setiap komponen terhadap volume total suatu larutan. Volume molar parsial suatu larutan adalah penambahan volume yang terjadi bila 1 mol komponen yang ditambahkan pada larutan. Volume molar parsial di dalam komponen berupa suatu campuran, maka dapat berubah jika komponennya berada di lingkungannya. Volume total sangat bergantung pada komposisi pelarut dan zat terlarut titik didih proses kelarutan maka akan tersolvasi dalam pelarut sehingga molekul zat terlarut akan dikelilingi oleh molekul-molekul pelarut. Banyaknya molekul pelarut yang mengelilingi zat terlarut bergantung pada jenis zat terlarut dan pelarut yang menyebabkan zat terlarut membutuhkan volume tertentu volume molar parsial adalah grafik volume total, ketika jumlah x berubah sedangkan tekanan temperatur dan jumlah komponen lain tetap. Definisi ini menunjukkan bahwa ketika komposisi campuran berubah besar maka volume total campuran berubah besar pula (Rohyami, 2018).

( Sumber : Atkins, 1999 ) 

            Apabila suatu volume yang besar dari air murni ditambahkan 1 mol H₂O, maka volumenya bertambah 18 cm³ dan kita dapat mengatakan bahwa 18 cm mol adalah volume molar air murni. Walaupun mengatakan demikian, jika kita menambahkan I mol H2O ke dalam etanol murni yang volumenya besar, maka pertambahan volume hanya 14 cm. alasan dari perbedaan kenaikan volume ini adalah volume yang ditempati oleh sejumlah tertentu molekul air bergantung pada molekul-molekul yang mengelilinginya. Begitu banyak etanol yang ada sehingga setiap molekul H₂O dikelilingi oleh etanol murni, kumpulan molekul-molekul itu menyebabkan etanol hanya menempati ruang sebesar 14 cm. kuantitas 14 cm mol' adalah volume molar parsial air dalam etanol murni, yaitu volume campuran yang dapat dianggap berasal dari suatu komponen (Atkins, 1999).

            Menurut Rohyami, (2018), Secara matematik, volume molar parsial didefinisikan sebagai:

(Sumber : Rohyami, 2018)

Dimana V adalah volume molar parsial dari komponen ke-4. Secara fisik V berarti kenaikan dalam besaran termodinamik V yang diamati bila satu mol senyawa i ditambahkan ke suatu sistem yang besar, sehingga komposisinya tetap konstan.

            Faktor Faktor yang mempengaruhi perubahan volume molar parsial adalah Konsentrasi berdasarkan densitas dimana  hubungannya adalah volume molar parsial berbanding lurus dengan massa molar dan berbanding terbalik dengan densitas (massa jenis). Selain itu, dipengaruhi oleh adanya perbedaan antara gaya intermolekular pada larutan dan pada komponen murni penyusun larutan tersebut, dan adanya perbedaan antara bentuk dan ukuran molekul suatu larutan dan pada komponen murni penyusun larutan tersebut. Ada tiga sifat termodinamik molal parsial utama, yakni: (i) volume molal parsial dari komponen-komponen dalam larutan (juga disebut sebagai panas differensial larutan), (ii) entalpi molal parsial, dan (iii) energi bebas molal parsial (potensial kimia). Sifat-sifat ini dapat ditentukan dengan bantuan (i) metode grafik, (ii) menggunakan hubungan analitik yang menunjukkan V dan ni, dan (iii) menggunakan suatu fungsi yang disebut besaran molal nyata (Parmar dan Banyal, 2009).

            Dalam termodinamika ada dua tipe perubahan yaitu variabel intensif dan perubahan ekstensif fisik perubahan ekstensif yaitu perubahan yang bergantung pada jumlah fase contohnya adalah volume (V), entropi (S) dan entalpi (H). sedangkan perubahan intensif adalah perubahan yang tidak bergantung pada jumlah fase contohnya adalah tekanan (P) dan suhu (T). Di dalam perhitungan termodinamika pencarian nilai moral atau molaritas sangat dibutuhkan untuk mencari kuantitas dan lainnya di mana untuk mencari molaritas dapat kita lakukan dengan membagi nilai mol zat pelarut dengan massa pelarut di mana molar atau molaritas didefinisikan sebagai jumlah mol solut per kilogram (kg) solvent (Budihardjo et al., 2017).

            Massa jenis suatu zat dapat ditentukan dengan berbagai alat salah satunya adalah dengan menggunakan piknometer. Piknometer adalah suatu alat yang terbuat dari kaca. Prinsip kerja dari piknometer adalah perbandingan massa contoh tanpa udara pada suhu dan volume tertentu dengan massa air pada suhu dan volume yang sama. Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan volumenya. Analisis densitas menggunakan piknometer dengan prinsip penentuan fluida titik pada piknometer yang telah berisi fluida ditimbang dan selisih dari penimbangan tersebut dibandingkan dengan volume piknometer. Nilai densitas dari larutan katalis asam maupun basa memiliki nilai yang seragam yaitu ±0,8 gr/mL. Densitas konstan tidak mengalami perubahan. Densitas suatu zat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan yang dialami zat tersebut (Asidu et al., 2017).

            Prinsip pada penentuan volume molar parsial larutan NaCl dalam berbagai konsentrasi yang dilakukan dengan cara mengukur berat jenis larutan NaCl menggunakan piknometer. Percobaan menggunakan variasi konsentrasi dari larutan NaCl. NaCI digunakan sebagai bahan zat terlarut dikarenakan NaCl merupakan eletrolit kuat yang dapat terurai menjadi ion Na dan Cl di dalam air dan mampu menyerap air tanpa adanya penambahan volume suatu larutan, sehingga disebut dengan volume molal parsial semu. Penentuan volume molal larutan NaCl dapat diketahui dengan mengukur berat jenis dari larutan NaCl. 

         Pengukuran masa jenis bertujuan untuk mengetahui hubungan antara konsentrasi dengan volum molal parsial. Pada percobaan ini, temperatur dari setiap larutan NaCl diukur. Hal ini dilakukan untuk mengetahui do (berat jenis air pada berbagai temperatur). Pada setiap temperatur yang berbeda maka nilai dari do berbeda. Berdasarkan data yang telah diperoleh diketahui bahwa apabila semakin tinggi konsentrasi dari larutan NaCl, maka akan semakin besar pula nilai densitasnya. Hal ini disebabkan oleh karena semakin tinggi konsentrasi suatu larutan maka akan semakin banyak jumlah partikel dalam larutan tersebut. Semakin tinggi konsentrasi harusnya semakin tinggi pula suhu yang terjadi. Pertambahan molekul, menyebabkan pertambahan kemungkinan terjadinya tumbukan. Ketika tumbukan terjadi, maka hal tersebut menghasilkan energi panas. Sehingga, suhu larutan dapat meningkat seiring dengan penambahan konsentrasi (Driesner, 2007).

 

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

Asidu, L. O. A. D., M. Hasbi dan P. Aksar. 2017. “Pemanfaatan Minyak Oli Bekas Sebagai Sumber Bahan Bakar Alternatif dengan Pencampuran Minyak Pirolisis”. Jurnal Mahasiswa Teknik Mesin. Vol. 2(2): 1-6.

Budihardjo, R., P. R. Sarjono dan M. Asyari. 2017. “Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Aktivitas Spesifik Protease Ekstra Selulos dan Pertumbuhan Bakteri Hidrofilik Isolat Better Tembak Garam Madura.” Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi. Vol. (20)3: 142-145.

Parmar, M. L . Dan D. S. Banyal. 2009. “Effect of temperature on the partial molar volumes of some bivalent transition metal nitrates and magnesium nitrate in the water-rich region of binary aqueous mixtures of dimethyl acetamide”. Indian Journal of Chemistry. Vol. 48 (1) : 1667-1672.

Rohyami, Y. 2018. Kimia Fisik. Yogyakarta: Deepublish.

Driesner, T. 2007. “The System H2o–Nacl. Part Ii: Correlations For Molar Volume, Enthalpy, And Isobaric Heat Capacityfrom 0 To 1000 C, 1 To 5000 Bar, And 0 To 1 XNacl”. Geochimica et Cosmochimica Acta. VOL. 71 (1) : 4902–4919.

 

 Diagram Sistem Biner 

      Sistem biner fenol-air merupakan sistem yang memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Dalam termodinamika, titik kritis adalah titik akhir kurva kesetimbangan fasa. Beberapa sistem mempunyai temperatur kritis atas dan temperatur kritis bawah, oleh sebab itu sesudah kompleks yang lemah terurai sehingga kedua komponen dapat bercampur sebagian pada temperatur lebih tinggi dengan gerakan termal membuat campuran homogen kembali (Meinisasti et al., 2015).

        Menurut Atkins (2006), temperatur kritis (Tc) adalah batas atas temperature dimana terjadi pemisahan fasa. Diatas temperature batas atas dimana kedua komponen benar benar bercampur. Temperatur ini ada karena gerakan termal yang lebih besar menghasilkan kemampuan campur yang lebih besar pada kedua komponen bercampur dalam segala perbandingan dan di atas temperature ini kedua komponen membentuk dua fase. Salah satu contohnya adalah air dalam trietilamina. Dalam hal ini pada temperature rendah kedua komponen lebih dapat bercampur karena komponen komponen ini membentuk kompleks yang lemah, pada temperature lebih tinggi kompleks itu terurai dan komponen kurang dapat bercampur.

 (Sumber : Sopyan et al.,2018)      

        Menurut Sopyan et al., (2018), Berdasarkan gambar diatas dimana penambahan zat ke dalam sistem cairan biner akan menghasilkan sistem terner. Jika zat yang ditambahkan hanya larut di dalam salah satu komponen atau jika kelarutan zat tersebut di dalam kedua cairan berbeda nyata, maka kelarutan kesetimbangan dari pasangan cairan tersebut menurun. Bila campuran biner asal mempunyai suhu larutan kritis atas, maka suhunya akan naik; dan jika mempunyai suhu konsulat bawah maka suhu tersebut menjadi turun oleh penambahan komponen ketiga tersebut. Pada daerah di dalam kurva terdapat dua fasa. Titik-titik pasangan komposisi temperatur di dalam kurva selalu menggambarkan dua fasa. Jika sistem berada pada dua fasa larutan menjadi keruh. Sedangkan pada saat sistem berada pada satu fasa, campuran berubah dari keruh menjadi jernih. Jika percobaan dilakukan pada suhu yang lebih tinggi akan diperoleh batas kelarutan yang berbeda. Semakin tinggi suhu, kelarutan masing-masing komponen komponen sati sama lain meningkat sehingga saerah dua fasa semakin menyempit.

        Menurut Gmehllg (1982), data kesetimbangan uap-cair isotermal untuk sistem biner benzena-fenol (80 °C), n-oktana-fenol (110 °C), dan n-dekana-fenol (120 °C) yang telah diteliti diperoleh diagram sistem biner sebagai berikut :

Gambar 2.  Diagram kesetimbangan fasa untuk sistem n-dekana – fenol.

(Sumber : Gmehllg, 1982)   

        Hasil ditunjukkan oleh garis kontinu. Nilai yang dihitung selalu dihasilkan dengan menggunakan model yang memberikan deviasi rata-rata terendah antara fraksi mol fase uap percobaan dan perhitungan. Selanjutnya, dalam semua diagram koefisien aktivitas yang dihitung pada pengenceran tak terbatas diberikan untuk model yang dipilih. Sistem n-oktan-fenol dan n-dekana-fenol menunjukkan deviasi positif yang jauh lebih kuat dari hukum Raoult daripada sistem benzena-fenol. Hal ini disebabkan fenol dapat digunakan sebagai pelarut ekstraktif untuk pemisahan hidrokarbon alfatik dari aromatik. Pada saat yang sama, deviasi positif yang kuat mengarah ke celah immiscibility untuk sistem hidrokarbon-fenol alifatik pada suhu yang lebih rendah. Gambar diatas menunjukkan kurva binodal eksperimental untuk sistem biner n-decane-phenol. Suhu larutan kritis atas adalah 63,35 ± 0,2 °C. Kesetimbangan fase yang diukur untuk sistem hidrokarbon-fenol alifatik digunakan untuk merevisi parameter fenol UNIFAC lama yang memberikan hasil yang buruk untuk jenis sistem ini.

        Menurut Valderrama et al., (2011), pada saat fenol dan air mencapai pada suhu kritisnya, maka larutan campuran keduanya berubah menjadi bening. Penyelidikan ini dibantu dengan proses pemanasan dan pendinginan. Fenol dapat dengan mudah larut dalam air terutama saat pemanasan berlangsung. Fenol memiliki kelarutan yang terbatas dalam air yaitu sebesar 9,8 gr/100ml. Akan tetapi genol disini memiliki sifat yang cenderung adam yang artinya dapat melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya. Pengeluaran ion tersebut menghasilkan anion feroksida C₆H₅O yang dapat larut di dalam air. Pelepasan ini dapat diakibatkan perlengkapan orbital antara satu-satunya pasangan oksigen dan sistem aromatik ini yang mendelokalisasi beban negatif melalui cincin tersebut dan menstabilakan larutannya. Mekanisme fenol di dalam air ini dapat diketahui bahwa air berperan sebagai basa yang menerima sebuah proton. Adapun proton yang dimaksudkan adalah ion H+ yang dilepaskan oleh genol yang kemudian dapat membentuk ion H₂O. Pelepasan ion H+ ini dari gugus hidroksil fenolnya menyebabkan terbentuknya anion feroksida yang akan larut di dalam air.

        Menurut Fatimah et al., (2019), Jika fenol dilarutkan dalam air, akan berlaku prinsip kelarutan timbal balik atau kelarutan biner. Sistem biner fenol-air merupakan sistem dua fasa, fenol dalam bentuk solid dan akuades dalam bentuk cair. Fenol dapat larut dalam akuades dan akuades dapat larut dalam fenol. Fenol akan mudah larut dalam akuades jika jumlah fenol lebih sedikit dari akuades. Sebaliknya, molekul air akuades dapat menyatu dengan fenol jika jumlahnya lebih sedikit dari fenol.

DAFTAR PUSTAKA 

Atkins, P And J. D. Paula. 2006. Atkins' Physical Chemistry Eighth Edition. Great Britain : Oxford University Press.

Fatimah, S., M. A. Surur, M. A’tourrohman, A. Rohmah dan F. Khumaera. 2019."Koagulasi dan Komposisi Darah". Jurnal Fisiologi Hewan. Vol. 3(1) : 24-38.

Gmehllg, J. 1982."Phase Equilibria in Binary Systems Formed by Phenol with Benzene, n-Octane, and n-Decane". Journal of Chemical and Engineering Data. Vol. 27 (4) : 371-373.

Meinisasti, R., A. Halim dan E. Zaini. 2015. “Karakterisasi Fisiokimia Sistem Biner Siprofioksasin HCl-PEG 4000”. Jurnal Sains Farmasi dan Klinis. Vol. 2(11): 30–35.

Sopyan, I., N. Wathoni, T. Rusdiana dan D. Gozali. 2018. Karakterisasi Sediaan Padat Farmasi. Yogyakarta : Deepublish.

Valderrama, C., J. I. Barios,A . Farran dan J. L. Cortina. 2011."Evaluation of Phenol/Aniline (Single and Binary) Removalfrom Aqueous Solutions onto Hyper-cross-linked PolymericResin (Macronet MN200) and Granular Activated Carbonin Fixed-Bed Column". Water Air Soil Pollut. Vol. 215(1) : 285–297.