LARUTAN DAN KELARUTAN PADA KRISTAL

Presentasi berjudul: "LARUTAN DAN KELARUTAN PADA KRISTAL"— Transcript presentasi:

1 LARUTAN DAN KELARUTAN PADA KRISTAL
Mata Kuliah: Pertumbuhan Kristal Oleh: Muhamad Nurissalam PROGRAM PASCASARJANA JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2014

2 MENGHASILKAN VARIASI BENTUK KRISTAL
PENDAHULUAN KRISTAL YANG BAIK PELARUT EFISIEN DAN MURAH KELARUTAN YANG TEPAT MENGHASILKAN VARIASI BENTUK KRISTAL BIAYA MURAH

3 Larutan dan Titik lebur
pelarut Larutan (gas, cair atau padat homogen) Campuran Homogen Zat terlarut Pelarut dalam jumlah lebih banyak Zat terlarut dalam jumlah lebih sedikit Contoh: KNO3 dicampur dengan sedikit air

4 Seleksi Pelarut mudah didapatkan relative lebih murah
kelebihan mudah didapatkan relative lebih murah Air pelarut universal rentang cairan tinggi (~ C) melarutkan substansi ionik dengan baik kekurangan pelarut tidak baik untuk senyawa kovalen tidak begitu baik untuk reaksi reaksi redoks reaksi asam basa kadang ikut berpengaruh hidrolisis terhadap reagen dapat terjadi

5 Hasil baik Pelarut Kristalisasi Melarutkan pengotor
Pemilihan pelarut Berdasarkan tingkat kepolaranya Campuran beberapa Pelarut Melarutkan pengotor Tidak bereaksi dengan kristal Sifat sifat pelarut Mudah di hilangkan dari kristal Tidak mudah menguap/terbakar

6 Jenis Jenis Pelarut Non Polar Polar aprotik Butanol (18) Polar Protik
Heksana (2) Air (80) DMSO (47) Benzena (2,3) Asam format (58) DMF (38) Metanol (33) Toluena (2,4) Asetonitril(37) Heksana (4,3) Etanol (30) Aseton (21) Kloroform (4,8) Propanol (20) DCM (9,1) Etil Asetat (6,0) Butanol (18) THF (7,5) As. Asetat (6,2) Polar Protik

7 Kelarutan berbagai Pelarut
Pelarut Polar Saling Larut Pelarut Polar Pelarut non Polar Pelarut non Polar Saling Larut Pelarut Non Polar Pelarut Polar Tidak Larut

8 TIDAK BEREAKSI DENGAN GASKET
Pelarut Berbahaya DAPAT DIPISAHKAN PEMILIHAN PELARUT TERJERAT RACUN KRISTAL STABIL TIDAK TERURAI TIDAK TEROKSIDASI TIDAK BEREAKSI DENGAN GASKET

9 KOMPOSISI LARUTAN 10 persen larutan natrium sulfat
Persentasi Konsentrasi KOMPOSISI LARUTAN 10 persen larutan natrium sulfat 10g dari Na2SO4 dalam 100 g air massa per satuan massa pelarut 10g dari Na2SO4 dalam 100 g larutan massa per satuan volume pelarut 10g dari Na2SO4 10H2O dalam 100 g air massa per satuan volume Larutan 10g dari Na2SO4 10 H2O dalam 100 g larutan

10 Jika 10 g anhidrat Na2SO4 dalam 100 g air yang dimaksudkan deskripsi dari konsentrasi larutan, kemudian akan menjadi setara dengan. 9.1 g Na2SO4 dalam 100 g larutan 20.6 g Na2SO4 10 H2O dalam 100 g larutan 26.0 g Na2SO4 10 H2O dalam 100 g air

11 INTERKONVERSI BERBAGAI KOMPOSISI

12

13 FRAKSI MOL Hubungan antara komposisi fraksi dan dinyatakan dalam mol di unit lain diberikan oleh

14 MENINGKAT OLEH NAIKNYA SUHU
KORELASI KELARUTAN MENINGKAT OLEH NAIKNYA SUHU KELARUTAN ZAT ADA PENGECUALIAN

15 Kurva kelarutan untuk beberapa garam dalam air: (a) kurva halus, (b) menunjukkan terjadinya perubahan fase

16 Teori Hasil kristal PELARUT YANG HILANG KARENA KRISTALISASI
Bentuk Kristal Ukuran KRistal Sulitnya mencari pelarut yang sesuai dan kompetitif Resiko menghilangkan pelarut terjerat Efisiensi penghilangan pelarut

17 Perhitungan pelarut hilang
C1: konsentrasi awal larutan Kg garam anhidrat per Kg pelarut C2 : konsentrasi akhir larutan Kg garam anhidrat per Kg pelarut W: Massa Pelarut (Kg) V : Pelarut hilang karena penguapan R: rasio Mr hidrat per Mr anhidrat Y: Kristal Hasil

18 Perhitungan pelarut hilang
Total pelarut hilang: Y = W. C1 Pelarut tidak hilang: Y = W (C1 – C2) Pelarut hilang sebagaian: Y = W (C1 – C2(1-V) Total kehilangan bebas pelarut: Y = W.R.C1 WR (C1 – C2) Tidak ada pelarut hilang Y = 1 – C2(R – 1) W.R (C1 – C2 (1-V) Kehilangan pelarut sebagian: Y = 1 – C2(R – 1)

19 Contoh soal Contoh soal:
Hitungalah hasil kristal teori dari kristal murni dari larutan 100Kg dari Na2SO4 (Mr= 142) dalam 500 Kg air suhu 10oC. Kelarutan pada suhu tersebut sebesar 9 Kg dari garam anhidratnya per 100 Kg air, dan kristal anhidrat (Mr= 322). Asumsi 2 persen air hilang karena penguapan pada proses.

20 Jawab W.R (C1 – C2 (1-V) Kehilangan pelarut sebagian: Y =
1 – C2(R – 1) 500. 2,27 . (0,2-0,09). ( 1-0,02) = R = 322/ 142 = 2,27 C1 = 0,2 Kg per Kg air C2 = 0,09 Kg per Kg air W = 500 Kg air V = 0,02 Kg per Kg hilang 1 – 0,09 (2,27-1) = 143 Kg Na2SO4. 10 H2O

21 Larutan Ideal dan Non Ideal
Interaksi Pelarut dan zat terlarut sangat identik Larutan ideal Jika terlarut dan pelarut membentuk sebuah larutan ideal, kelarutan diperkirakan bisa menjadi persamaan van 't hoff: x adalah mol zat terlarut, t adalah suhu larutan (K), tf adalah suhu campuran (titik leleh) zat terlarut (K), ∆Hf adalah molal enthalpy fusi terlarut ( j mol-1) dan R adalah gas konstan ( 8, 314 j mol -1K-1 )

22 Aktifitas kekuatan ion
Sifat ion larutan Sifat Koligatif Larutan elektrolit Larutan Non elektrolit µ= µoc RT Ln c Dimana c adalah konsentrasi sedangan z adalah valensi

23 Contoh soal Hitunglah kekuatan ionik dari campuran NaCl dan CaCl2 I = ½ ([Na+. 12]+[Ca ]+[Cl- . 12]) = ½ (0,1 . 1)+(0,1 . 4)+ (0,3 . 1) = 0,4 mol/L

24 Asosiasi disosiasi Pada larutan elektrolit, faktor Vant Hoff (i) sangat menentukan sifat koligatif larutan. Dimana i dalam persamaan diungkapkan sebagai berikut: i = 1 + (n-1)α Non elektrolit Elektrolit kuat Elektrolit lemah i = 1 α = 0 i = n α = 1 i = 1 + (n-1)α 0<α <1

25 Hasil Kali Kelarutan jika satu molekul elektrolit dalam larutan membentuk x kation dan y anion dalam persamaan: MxAy xMz+ + yAz- Dimana z adalah valensi dari iion. Larutan (c+)x (c-)y = konstanta = Kc Pada saat setimbang c+ dan c- pada konsentrasi yang sama maka di kenal dengan c*. Besarnya C* ditentukan sesuai senyawa elektrolitnya, bervelens 1,2, atau 3.

26 Contoh soal Jika diketahui hasil kali kelarutan AgBr, PbI2, Al(OH)3 berturut turut adalah 4, , 9, , 1, Hitunglah kelarutan pada temeperatur yang sama dengan perhitungan Kc nya. AgBr C* = (4, )1/2 = 6, mol/L PbI2 C* = ((7, )/4 )1/3 = 1, mol/L Al(OH)3 C* = ((1, )/27)1/4 = 8, mol/L\

27 Terjadi penambahan kelarutan relatif jika zat terlarut dilarutkan dalam pelarut yang mengandung ion. Pada gambar ini menunjukkan bahwa terjadi penambahan kelarutan oleh adalanya ikatan ion pada larutanya.

28 Kenaikan relatif dari kelarutan dengan penambahan ikatan ion
Kenaikan relatif dari kelarutan dengan penambahan ikatan ion. (a) BaSO4 dalam larutan KNO3, (b) AgCl dalam larutan KNO3

29 Ukuran Partikel dan Kelarutan
Hubungan kelarutan dan ukuran partikel Di mana c (r) adalah kelarutan partikel dari ukuran (radius) r, c* adalah keseimbangan normal kelarutan dari substansi, R adalah gas konstan, mutlak t adalah suhu, ῤ adalah kepadatan padat, m adalah massa molar dari padat dalam larutan dan γ merupakan ketegangan antarmuka padat dalam kontak dengan larutan. v adalah jumlah ion dengan asumsi v =1 pada larutan non elektrolit.

30 Contoh BaSO4 pada 250C; T= 298K, Mr= 233, v =2, ῤ =4500, γ= 0,13, R 8, , 1µm, kristal r = , c/c* = 1,005 (penambahan 0,5%), for 0,1 µm c/c* = 1,06 (artinya ada penambahan 6% dan untuk 0,01 µm c/c* = 1,72 ( artinya ada penambahan 72%).

31 Efek kelarutan terhadap ukuran partikel

32 Efek Kelarutan Oleh Pengotor
Larutan murni hanya di Laboratorium Industri menggunakan pelarut kurang murni (alasan biaya produksi) Adanya Pengotor Kemungkinan tidak bereaksi Efek pengotor mempengaruhi karakteristik Kemungkinan pengotor bereaksi membentuk kompleks Menjenuhkan larutan Dapat mengubah sistem kristal Tidak Menjenuhkan larutan

33 Pengukuran kelarutan Teknik pengukuran kelarutan sudah banyak dilakukan Tidak ada metode satu untuk semua kasus Informasi awal begitu penting Persyaratan Hemat Kurang dari 1% pelarut hilang

34 Prediksi Kelarutan Pengukuran berulang kali untuk nilai kelarutan
Keakuratan data yang tinggi Mencari kelarutan yang tepat Persyaratan Hemat

35 Supersolubility Penjenuhan Pendinginan secara pelan pelan
Pelarut yang berlebih dipisahkan dari endapan Penjenuhan

36 tiga zona 1. Stabil (zona tersebut tak jenuh) di mana kristalisasi adalah mustahil. 2. The metastable zona, antara kurva kelarutan dan kejenuhan, di mana kristalisasi spontan adalah mustahil. Jika kristal benih sedang ditempatkan sedemikian sebuah larutan metastable, akan terjadi pada pertumbuhan itu. 3. Tidak stabil adalah zona di mana kristalisasi spontan adalah mungkin, tapi tidak tak terelakkan.

37 Solubility±supersolubility diagram

38 Struktur Larutan Air Pelarut yang unik
Zat terlarut dalam air mengubah sifat zat cai Sifat elektrolit Gaya antar molekul Perlunya memperhatikan struktur larutan

39 Penutup Demikianlah penyajian dari makalah berisi tentang kajian pelarut dan kelarutan yang merupakan hasil intisari pada Bab 3 dari buku yang berjudul “Crystallization” yang merupakan karya hebat dari J.W. Mullin, emeritus Professor of Chemical Engineering, University of London. Semoga Bermanfaat.

40 TERIMA KASIH