LARUTAN

1. LARUTAN

2. LARUTAN DAN LELEHAN

3. Larutan (gas, cair, ataupadat) adalahcampuranhomogenantaraduakomponenataulebih LARUTAN SOLVEN SOLUT • Cair • Tunggal/majemuk • Jumlahnyalebihbanyak • Padat/Cair/gas • Tunggal/majemuk • Jumlahnyalebihsedikit 3

4. Lelehanadalahcairan yang beradapadatemperatur yang dekatdengantitikbekunya • Lelehanadalahcampuranhomogendariduasenyawaataulebih yang akanmembeku (baiksecarabersamamaupun individual) apabiladidinginkanpadatemperaturkamar.

5. LARUTAN PADAT-PADAT Substitutional Solid Solution Rules For substitutional solid solutions, the Hume-Rothery rules are: The atomic radii of the solute and solvent atoms must differ by no more than 15%:

6. The crystal structures of solute and solvent must match. Complete solubility occurs when the solvent and solute have the same valency. Metals with lower valency will tend to dissolve in metals with higher valency. The solute and solvent should have similar electronegativity. If the electronegativity difference is too great, the metals will tend to form intermetallic compounds instead of solid solutions.

7. Mengapaadasolut yang dapatlarutdalamsolven, sementaraadasolut lain yang tidakdapatlarut? sifat-sifatkimiadarisolut/solven elektrondilapisankulitterluar

8. Setiap atom selaluberusahamembuatsusunanelektrondikulitterluarnyaseperti gas mulia, yaitujumlahnya 2 (seperti He) atau 8 (Ne). • Untukmemenuhihalitu, atom akanmelepasataumenerimaelektron (ikatanionik), ataupunbekerjasamadengan atom lain (ikatankovalen), danikatanlogam.

10. O H H Dalamsatusenyawakovalen, seringterjadiketidak-seimbangandensitaselektrondikulitterluar. Ketidakseimbangandensitaselektrondikulitterluarakanmenyebabkanketidakseimbanganmagnetiksesaat yang selanjutnyaakanmenyebabkanmolekulmenjadi magnet kecil / dipole. +   +

11. Penyimpangandensitaselektroninitergantungpadasusunanelektrondikulitterluarmolekul: adamolekul yang sangat polar danada yang tidak polar. • Perbedaantingkat kepolaran ini akan menyebabkan perbedaan gaya tarik antara satu molekul dengan molekul lainnya. • Gaya antarmolekul (Intermolecular Forces) adalahgayatarikelektrostatikantaradaerahbermuatannegatifpadasatumolekuldengandaerahbermuatanpositifpadamolekul lain.

12. Gambar 2. Gaya antarmolekul

13. Gaya inibekerjadiantaramolekul - molekulstabilatauantargugus-gugusfungsionaldarimakromolekul. • Gaya antarmolekulinimenyebabkanmolekul-molekul “berkumpul”. • Energi yang diperlukanuntukmemisahkanmasing-masingmolekuljauhlebihkecildaripadaenergiikatan. • Gaya antarmolekulberperanpentingpadasifat-sifatsenyawa.

14. Tipe gaya antar molekul: • Antarmolekul non-polar: • Gaya dispersi London/gaya van der Waals • Antar molekul non polar dan molekul polar: • Interaksi dipole – induced dipole • Interaksi ion – induced dipole • Antarmolekul polar: • Interaksi dipole – dipole • Ikatanhidrogen • Interaksi ion – dipole

16. PENGARUH DIPOLE MOMENT TERHADAP TITIK DIDIH

17. Molekulzatpadat Molekulzatcair Molekulzat gas

18. Berdasarkangayaantarmolekul, solvendapatdibagimenjadi 3 kelompok: Polar protic : air, metanol, asamasetat Dipolar apriotic : nitrobenzene, acetonitrile, furfural Non-polar apriotic : hexane, benzene, ethyl ether 18

19. Dalamsolvenpolar protic, molekul-molekulsolvensalingberinteraksidenganmembentukikatanhidrogen yang kuat. • Agar suatusolutdapatlarut, makamolekulsolutharusmampumemecahikatanhidrogenantarmolekulsolven, danmenggantinyadenganikatan yang samakuat. • Agar dapatlarut, molekulsolutharusdapatmem-bentukikatanhidrogendengansolven. • Hal inidapatterjadijikamolekulsolutjugamemilikiikatanhidrogen, ataubersifatcukupbasasehinggamampumenerima atom hidrogenuntukmembentukikatanhidrogen.

20. Solvendipolar aprioticditandaidengannilai dielectric constant yang besar. • Dalamsolven dipolar aprotic, molekul-molekulsolvensalingberinteraksidenganmembentuk dipole-dipole. • Jikasolutjugatermasuk dipolar apriotic, makasolutsegeradapatberinteraksidengansolvendanlarut. • Jikasoluttermasukjenis non-polar, makasoluttidakdapatberinteraksidengan dipole darimolekulsolven, sehinggatidakdapatlarut.

21. Solvennon-polar aprioticditandaidengannilai dielectric constant yang rendah; molekulberinteraksidenganmenggunakangaya van der Waals. • Solut non-polar aproticmudahlarutdalamsolven non-polar apriotic, karenagaya van der Waals antarmolekulsolutakandigantidengangaya yang samadenganmolekulsolven. • Solut dipolar dan polar protictidakakanlarutatauhanyasangatsedikitlarutdalamsolven non-polar.

22. PembentukanLarutan • Molekulsolvenharusdapatmemecahikatanantarmolekulsolut. • Molekulsolutjugaharusmampumemisahkanmolekulsolven. • Hal inidapatterjadijikagayaantarmolekulsolvensejenisdengangayaantarmolekulsolut.

24. Jikagayatarikantarmolekulsolutjauhberbedadengangayaantarmolekulsolven, makamolekul yang memilikigayatariklebihbesarakantetapterikatsatudenganlainnya, danakanmenolakmolekullainnya, sehinggatidakterjadipelarutan. Minyakdan air tidakdapatber-campur, karenamolekul air yang salingterikatkuatdenganikatanhidrogen, tidakakanmengijinkanmolekulminyak yang memilikigayatariklemah.

25. Solubility Rule: LIKES DISSOLVE LIKES NaCl dissolves in water Sugar dissolves in water Alcohol dissolves in water Ionic or polar solutes dissolve in polar solvents. • Vegetable oil dissolves in hexane • Lub. oil dissolves in kerosene • Jack fruit gum dissolves in kerosene Non-polar solutes dissolve in non-polar solvents. Polar and ionic solutes DO NOT dissolve in non-polar solvents and vice versa.

26. KELARUTAN

27. Mekanismepelarutan

28. Padatemperaturtertentu, jumlahmaksimumsolut yang dapatterlarutdisebutKELARUTAN. • Jikajumlahsolut yang terlaruttelahmencapaihargakelarutannya, larutantersebutdisebutlarutanjenuh. • Kelarutanmerupakanfungsitemperatur. • Padaumumnyakelarutanbertambahdengannaiknyatemperatur.

29. Adabeberapacarauntukmenyatakankomposisilarutan: 29

30. Kelarutanberbagaisenyawaanorganikpada 20C

31. KelarutanKNO3, CUSO4, danNaCldalam air

32. Kelarutan Ca(OH)2dalam air

33. Kelarutanberbagaigaramdalam air

34. Kelarutanberbagaigaramdalam air

35. Pengaruhtemperaturterhadapkelarutandapatdinyatakandalamsuatukorelasi:Pengaruhtemperaturterhadapkelarutandapatdinyatakandalamsuatukorelasi: c = A + Bt + Ct2 log x = A + BT log x = A + BT + CT2 log x = A + BT-1 log x = A + BT1 + CT-2 log x = A + BT-1 + C log T

36. HASIL TEORITIS KRISTAL C1 : konsentrasiawal (kg garamanhidrat/kg solven) C2 : konsentrasiakhir (kg garamanhidrat/kg solven) W : beratawalsolven (kg) V : solven yang hilangkarenamenguap (kg/kg solvenmula-mula) R : rasioberatmolekulgaramhidratdananhidrat Y : crystal yield (kg)

37. Kristal garamanhidrat Total loss of solvent : Y = W C1 (1) No loss of solvent : Y = W (C1 – C2) (2) Partial loss of solvent : Y = W [C1 – C2 (1 – V)] (3)

38. Kristal garamhidrat/solvat Total loss of solvent : Y = W C1 (4) No loss of solvent : Partial loss of solvent : (5) (6)

39. CONTOH Hitunghasilteoritiskristalmurni yang dapatdiperolehdarilarutan yang mengandung 100 kg Na2SO4 (BM = 142) dalam 500 kg air dengancarapendinginansampai 10C. KelarutanNa2SO4pada 10C adalah 9 kg anhidrat per 100 kg air, dankristal yang mengendapberupadekahidrat (BM = 322). Anggapbahwa 2% dari air akanhilangkarenamenguap

40. PENYELESAIAN R = 322/142 = 2,27 C1 = 0,2 kg Na2SO4 per kg air C2 = 0,09 kg Na2SO4 per kg air W = 500 kg air V = 0,02 kg per kg air mula-mula = 143 kg Na2SO4.10H2O

41. Untuk yield kristaldarikristaliservakum, perludiperkirakanjumlahsolven yang menguap, V. • V tergantungpadapanas yang digunakandalamkristaliser. • Neracapanas: (7) dengan v : enthalpy penguapansolven (kJ kg-1) c : enthalpy kristalisasisolut (kJ kg-1) t1 : temperaturawaldarilarutan (C) t2 : temperaturakhirdarilarutan (C) c : kapasitaspanas rata-rata darilarutan (kJ kg-1 K-1)

42. Jika pers. (7) disubstitusikanke pers. (6) makaakandiperoleh: (8)

43. CONTOH Perkirakanhasilteoritiskristal sodium asetat (CH3COONa.3H2O) darikristaliservakumdengantekanan 15 mbar apabilakristalisertersebutdisupplylarutansebesar l2000 kg/jam larutan sodium asetat 40% pada 80C. Kenaikantitikdidihlarutan 11,5C.

44. Panaskristalisasi CH3COONa.3H2O (c) = 144 kJ/kg Kapasitaspanaslarutan (c) = 3,5 kJ kg-1 K-1 Panaslatenpenguapan air pada 15 mbar (v) = 2,46 MJ/kg Titikdidih air pada 15 mbar = 17,5C Temperaturoperasi = 17,5 + 11,5 = 29 C Kelarutanpada 29 C (C2) = 0,539 kg/kg H2O Konsentrasiawal (C2) = 0,667 kg/kg H2O Massa air mula-muladalam feed (W) = 0,6  2000 = 1200 kg/jam Rasioberatmolekul (R) = 136/82 = 1,66

45. = 0,153 kg/kg air mula-mula = 660 kg/jam

46. Kelarutansenyawaorganik Kelarutanasamadipatdalamberbagaisolven

47. Kelarutanhexamethylenetetramine dalamberbagaisolven

48. Kelarutansolutorganikdalamlarutan ideal dapatdihitungdenganmenggunakanpersamaansbb.: (9) dengan x2 : fraksi mol solutdalamlarutan Hm : enthalpy pelelehan R : konstanta gas universal Tm : titiklelehsolut T : temperaturlarutan

49. Temperaturleleh, Enthalpy pelelehan, dankelarutan ideal Solut Organic pada 25C

50. SENYAWA DENGAN KELARUTAN SANGAT KECIL LARUTAN ENCER Contoh: AgCl, yang mengalamidisosiasi: AgCl(s) Ag++ Cl- Konstantakeseimbanganreaksi: (10) JikapadatanAgClberadadalambentukkristal yang stabildanberadapadatekananatmosferis, makakondisitersebutmerupakankondisistandardanaktifitasnya = 1.