Tugas Praktikum Kimia Fisika II :Kelarutan Sebagai Fungsi Temperatur

KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR 

By:Beth PAnjaitan..........
www.bethpanjaitan.blogspot.com

Larutan merupakan campuran homogen dari molekul, atom, atau ion dari dua zat atau lebih. Suatu larutan dikatakan homogeny karena susunanya begitu seragamsehingga tidak dapat diamati adanya bagian bagian yang berlainan. Sedangkancampuran atau larutan heterogen susunan fasa fasanya terpisah. Zat terlarut adalahsuatu zat penyusun larutan yang jumlahnya sedikit dibandingkan pelarutLarutan jenuh adalah larutan yang telah mengandung zat terlarut melebihikonsentrasi maksimum (tidak dapat ditambah lagi). Larutan lewat

jenuh (endapan)adalah larutan yang mengandung zat terlarut melebihi konsentrasi maksimumyang akhirnya mengendap (dimana akan terjadi endapan pada larutan) Faktor faktor yang mempengaruhi kelarutan :

1.Temperatur 

Pada saat temperatur ditingkatkan, jumlah zat padat yang bias melarutmeningkat. Sedangkan gas berlaku sebaliknya. Saat temperature dinaikkan,jumlah gas yang bias melarut menurun. Hal ini bias menjelaskan kenapa ikanbias hidup di danau yang airnya memiliki temperatur yang rendah, karenasemakin dingin air tersebut, maka oksigen terlarut semakin banyak.

2.Tekanan

Untuk gas, kelarutan seluruh gas dalam cairan meningkat denganmeingkatnya temperature. Jika tekanan gas yang berada diatas larutan lebihtinggi dari tekanan dalam larutan tersebut, maka akan lebih banyak jumlahgas yang dapat melarut dalam larutan tersebur. Tekanan tidak terlaluberpengaruh pada kelarutan dan cairan 

   

   

3.Likes dissolve likes

   

Istilah ini digunakan untuk membantu mengingat bagaimana zat terlarut danpelarutnya berinteraksi. Ini menunjukan jenis ikatan zat terlarut dan pelarut.Zat terlarut ionik larut dalam pelarut ionik, dan zat terlarut kovalen larutdalam pelarut kovalen. Gasoline merupakan kovalen non polar dan tidak tercampur dengan baik dengan air (pelarut yang sangat polar). Dari sinilahkita bisa mengatakan bahwa minyak dan air itu tidak bisa bercampur Faktor factor yang mempengaruhi jumlah zat terlarut yang akan melarut :

1.Pelarutan padatan dalam cairan

   Meningkatnya temperature akan meningkatkan kelarutan

2.Pelarutan gas dalam cairan

  -Besarnya tekanan akan meningkatkan kelarutan

  -Besarnya temperatur akan menurunkan kelarutan

Pengukuran kelarutan dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 grampelarut pada temperature yang diberikan. Untuk menunjukan kelarutan suatu zatterlarut dalam sebagian pelarut pada temperature yang berbeda beda dinyatakandalam kurva kelarutan. Pada kurva ini bias terdapat banyak zat terlarut yangberbeda beda. Ingat bahwa ketika temperatur meningkat, jumlah zat terlarut akanmenurun sehingga grafiknya akan membentuk kurva miring kekiri 

Pada larutan jenuh terjadi keseimbangan antara zat terlarut dalam larutandan zat yang tidak terlarut. Dalam keseimbangan ini kecepatan melarut samadengan kecepatan mengendap yang berarti konsentrasi zat dalam larutan akanselalu tetap. Proses keseimbangan ini akan bergeser apabila dilakukan perubahanyang dikenakan pada system tersebut.

Jika keseimbangan diganggu, misalnya dengan merubah temperature,maka konsentrasi larutannya akan beubah. Menurut Vant Hoff pengaruhtemperature terhadap kelarutan dapat dinyatakan sebagai berikut : 

          d ln s / dt    =H/Rt"

Persamaan ini merupakan expresi secara sistematis azas Le Chatelier. Jikapersamaan ini diintegralkan dari T1 ke T2, maka akan menghasilkan :

Ln s    = -H/R x 1/ T+ C

S1, S2  =  Kelarutan zat pada temperature  T1 dan T2 (mol/100 gram solvent)H  =  Panas pelarutan permol selR  =  Konstanta umum gasC  =  Konstanta integrasiPanas pelarutan ini adalah panas yang diserap jika 1 mol padatandilarutkan dalam larutan yang sudah dalam keadaan jenuh. Hal ini berbeda denganpanas pelarutan untuk larutan encer yang biasa terdapat dalam table panaspelarutan. Panas pelarutan biasanya terdapat dalam table merupakan panaspengenceran dari keadaan jenuh menjadi encer Pada umumnya panas pelarutan bernilai positif, sehingga menurut VantHoff kenaikan temperature akan meningkatkan jumlah zat yang terlarut. Begitusebaliknya

Secara kuantitatif,kelarutan suatu zat dinyatakan sebagai suatu konsentrasi zat terlarut di dalam larutan jenuhnya pada suhu dan tekanan tertentu. Kelarutan dinyatakan dalam satuan mililiter pelarut yang dapat melarutkan satu gram zat. Misalnya 1 gr asam salisilat akan larut dalam 550 ml air. Suatu kelarutan juga dapat dinyatakan dalam satuan molalitas, molaritas dan persen.

Pelepasan zat aktif dari suatu bentuk sediaannya sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat kimia dan fisika zat tersebut serta formulasinya.

Disamping itu. Selain faktor-faktor diatas terdapat juga  faktor-faktor lain  yang dapat mempengaruhi kelarutan suatu zat antara lain :

- pH

- temperature

- jenis pelarut

- bentuk dan ukuran partikel zat

- konstanta dielektrik pelarut

- adanya zat-zat lain, misalnya surfaktan pembentuk kompleks, ion sejenis dll.

1. Pengaruh pH

Zat aktif yang sering digunakan di dalam dunia pengobatan umumnya adalah Zat organik yang bersifat asam lemah, dimana kelarutannya sangat dipengaruhi oleh pH pelarutnya. Kelarutan asam-asam organik lemah seperti barbiturat dan sulfonamida dalam air akan bertambah dengan naiknya pH karena terbentuk garam yang mudah larut dalam air. Sedangkan basa-basa organik lemah seperti alkoholida dan anastetika lokal pada umumnya sukar larut dalam air. Bila pH larutan diturunkan dengan penambahan asam kuat maka akan terbentuk garam yang mudah larut dalam air.

Hubungan antara pH dengan kelarutan asam dan basa lemah digambarkan oleh persamaan sebagai berikut
Untuk asam lemah :

pHp = pKw + log S-So/So

Untuk basa lemah :

pHp = pKw - pKb + log S – So/So

Keterangan :

pHp = harga pH terendah/tertinggi dimana zat yang berbentuk asam atau basa lemah masih dapat larut.

S = Konsentrasi molar zat dalam yang ditambahkan

So = Kelarutan molar fraksi asam atau basa yang tidak terdisosiasi

2. Pengaruh temperatur (suhu)

Kelarutan zat padat dalam larutan ideal tergantung kepada temperatur, titik leleh zat padat dan panas peleburan molar zat tersebut. Kelarutan suatu zat padat dalam air akan semakin tinggi bila suhunya dinaikan. Adanya panas (kalor) mengakibatkan semakin renggangnya jarak antar molekul zat padat tersebut. Merenggangnya jarak antar molekul zat padat menjadikan kekuatan gaya antar molekul tersebut menjadi lemah sehingga mudah terlepas oleh gaya tarik molekul-molekul air. Berbeda dengan zat padat, adannya pengaruh kenaikan suhu akan menyebabkan kelarutan gas dalam air berkurang. Hal ini disebabkan karena gas yang terlarut di dalam air akan terlepas meninggalkan air bila suhu meningkat.

3. Pengaruh jenis pelarut

Kelarutan suatu zat sangat dipengaruhi oleh polaritas pelarut. Pelarut polar akan melarutkan lebih baik zat-zat polar dan ionik, begitu pula sebaliknya. Kelarutan juga bergantung pada struktur zat, seperti perbandingan gugus polar dan non polar dari suatu molekul. Makin panjang rantai gugus non polar suatu zat, makin sukar zat tersebut larut dalam air. Menurut Hilderbrane : kemampuan zat terlarut untuk membentuk ikatan hidrogen lebih pentig dari pada kemolaran suatu zat. Senyawa polar (mempunyai kutub muatan) akan mudah larut dalam senyawa polar. Misalnya gula, NaCl, alkohol, dan semua asam merupakan senyawa polar sehingga mudah larut dalam air yang juga merupakan senyawa polar.

Sedangkan senyawa nonpolar akan mudah larut dalam senyawa nonpolar, misalnya lemak mudah larut dalam minyak. Senyawa nonpolar umumnya tidak larut dalam senyawa polar, misalnya NaCl tidak larut dalam minyak tanah.

Pelarut polar bertindak sebagai pelarut dengan mekanisme sebagai berikut :

- Mengurangi gaya tarik antara ion yang berlawanan dalam Kristal.

- Memecah ikatan kovalen elektrolit-elektrolit kuat, karena pelarut ini bersifat amfiprotik.

- Membentuk ikatan hidrogen dengan zat terlarut.

Pelarut non polar tidak dapat mengurangi daya tarik-menarik antara ion-ion karena konstanta dielektiknya yang rendah. Iapun tidak dapat memecahkan ikatan kovalen dan tidak dapat membentuk jembatan hidrogen. Pelarut ini dapat melarutkan zat-zat non polar dengan tekanan internal yang sama melalui induksi antara aksi dipol. Pelarut semi polar dapat menginduksi tingkat kepolaran molekul-molekul pelarut non polar. Ia bertindak sebagai perantara (Intermediete Solvent) untuk mencampurkan pelarut non polar dengan non polar.

4. Pengaruh bentuk dan ukuran partikel

Kelarutan suatu zat akan naik dengan berkurangnya ukuran partikel suatu zat, sesuai dengan persamaan berikut :

Log S/So = 2 v/2,303 RTr

Keterangan :

 S = kelarutan dari partikel halus

So = kelarutan zat padat yang ukuran partikelnya lebih besar

 r = Tegangan permukaan partikel zat padat

 v = volume partikel dalam cm2 per mol

R = jari-jari akhir partikel dalam cm2

T = temperatur absolute

Konfigurasi molekul dan bentuk susunan kristal juga berpengaruh terhadap kelarutan zat. Partikel yang bentuknya tidak simetris lebih mudah larut bila dibandingkan dengan partikel yang bentuknya simetris.

5. Pengaruh konstanta dielektrik

Kelarutan suatu zat sangat dipengaruhi oleh polaritas pelarut. Pelarut polar mempunyai konstanta dielektrik yang tinggi dapat melarutkan zat-zat non polar sukar larut di dalamnya, begitu pula sebaliknya. Besarnya tetapan dielektrik ini menurut moore dapat diatur dengan penambahan pelarut lain. Tetapan dielektrik suatu campuran pelarut merupakan hasil penjumlahan dari tetapan dielektrik masing-masing yang sudah dikalikan dengan % volume masing-masing komponen pelarut.

Adakalanya suatu zat lebih mudah larut dalam pelarut campuran dibandingkan pelarut tunggalny. Fenomena ini dikenal dengan istilah co-solvency dan pelarut yang mana dalam bentuk campuran dapat menaikkan kelarutan suatu zat diseut co-solvent. Etanol, gliserin dan propilen glikol adalah co-solvent yang umum digunakan dalam bidang farmasi untuk pembuatan eliksir.

6. Pengaruh penambahan zat-zat lain

Surfaktan adalah suatu zat yang sering digunakan untuk menaikan kelarutan suatu zat. Molekul surfaktan terdiri atas dua bagian yaitu bagian polar dan non polar.apabila didispersikan dalam air pada konsentrasi yang rendah, akan berkumpul pada permukaan dengan mengorientasikan bagian polar ke arah air dan bagian non polar kearah udara, surfaktan mempunyai kecenderungan berasosiasi membentuk agregat yang dikenal sebagai misel. Konsentrasi pada saat misel mulai terbentuk disebut konsentrasi misel kritik