SISTEM TERNER CAIR-CAIR

                Ekstraksi cair-cair merupakan suatu metode penyarian atau pemisahan senyawa atau komponen dari campuran senyawa berupa larutan dengan suatu pelarut. Proses ekstraksi cair-cair dilakukan melalui dua tahapan, yaitu pencampuran/mixing bahan/senyawa yang akan diekstraksi (diluen) dengan pelarut (solven) yang sesuai dan pemisahan kedua fasa cair tersebut. Campuran diluen dan solvent bersifat heterogen atau tidak larut (immiscible), sehingga menghasilkan dua fasa yaitu fasa rafinat dan fasa ekstrak.mFase ekstrak merupakan fasa pelarut dengan solute, sedangkan fasa rafinat adalah fasa diluen. Ekstraksi cair-cair dilakukan ketika pemisahan secara destilasi tidak dapat dilakukan karena faktor tertentu, seperti pembentukan azeotrop atau kepekaannya dengan panas. Prinsip ekstraksi cair-cair didasarkan dengan adanya suhu dan tekanan yang konstan, dimana senyawa-senyawa yang akan terdistribusi dalam proporsi yang sama diantara dua fasa yang tidak saling campur. Distribusi tersebut disebut sebagai distribusi Nernst Terbentuknya dua fasa tersebut karena adanya perbedaan konsentrasi pada keadaan setimbang yang disebut sebagai koefisien distribusi (Ko) atau Koefisien partisi. Ko merupakan tetapan pada temperature dan tekanan tertentu yang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KD = [A]2/[A]1

Dimana, [A]2 merupakan konsentrasi analit dalam fase organik atau ekstrak dan [A]1 merupakan konsentrasi analit dalam fase air (Nasyanka et al., 2020).

                Sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan yang paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar yang berupa suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram terner. Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C. A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C ke dalam campuran A dan B akan memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B. Untuk satu fasa kita membutuhkan dua derajat kebebasan untuk menggambarkan sistem secara sempurna dan untuk dua fasa dalam kesetimbangan, satu derajat kebebasan. Cara terbaik untuk menggambarkan sistem tiga koponen adalah dengan mendapatkan suatu kertas grafik segitiga. Konsentrasi dapat dinyatakan dalam istilah % berat atau fraksi mol. Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan tekanan. Contoh khas diagram fasa tiga komponen adalah air, kloroform, dan asam asetat. Dalam diagram fasa bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk maupun keluar dari sistem ini. Asam asetat lebih suka pada air dibandingkan kloroform oleh karenanya bertambahnya kelarutan kloroform dalam air lebih cepat dibandingkan kelarutan air dalam kloroform. Penambahan asam asetat berlebih akan membawa sistem bergerak ke daerah atau satu fasa (fasa tunggal). Namun demikian saat komposisi mencapai titik a3, ternyata masih ada dua lapisan maupun sedikit. Setelah penambahan asam asetat diteruskan, pada saat akan menjadi satu fasa yaitu pada titik P. Titik P disebut pleit point atau titik jalin yaitu semacam titik kritis (Rahmawati, 2014).

                Salah satu cara untuk memperlihatkan variasi kesetimbangan fase dengan sistem komposisi digunakan diagram fase segitiga, diagram ini berupa satu segitiga sama sisi yang disebut “Diagram Terner”, dengan tiap sudut segitiga tersebu tmenggambarkan suatu komponen murni, jika dalam system hanya terdapat satu fase maka V=2, berarti untuk menyatakan suatu system dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya, sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fase kesetimbangan maka V=1, berarti hanya satu komponen  yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen lain sudah tertentu berdasarkan diagram fase untuk system tersebut. Oleh karena itu system tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap punya derajat kebebasan maksimum = 2 (jumlah minimum=1), maka diagram system ini dapat digambarkan dalam suatu bidang datar berupa suatu segitiga tersebut menggambarkan suatu komponen murni (Sukardjo, 1997).

              Kesetimbangan   selain   dipengaruhi oleh   suhu   dan   tekanan   juga   dipengaruhi komposisi  sistem.  Dalam  hal  ini,  air  dan asamasetat   glaisal  memiliki  daya  saling larut  yang tinggi.Hal ini disebabkan karena sifat kepolaran antara     masing-masing komponen  zat  tersebut.  Yaituair  bersifat polardanasam  asetat  glasial  bersifat  semi polar.    Sesuai    prinsip like    disolve    likekomponen   dengan   sifat   kepolaran   serupa akan  melarutkan  sesamanya.Penambahan kloroform   yang   memiliki   sifat   kepolaran non-polar, mengakibatkan perubahan komposisi sistem tersebut (Dwitama, 2016).

             Untuk campuran yang terdiri atas tiga komponen, komposisi (perbandingan masing-masing komponen) dapat digambarkan di dalam suatu diagram segitiga sama sisi yang disebut dengan Diagram Terner. Komposisi dapat dinyatakan dalam fraksi massa (untuk cairan) atau fraksi mol (untuk gas). Diagram tiga sudut atau diagram segitiga berbentuk segitiga sama sisi dimana setiap sudutnya ditempati komponen zat. Sisi-sisinya itu terbagi dalam ukuran yang menyatakan bagian 100% zat yang berada pada setiap sudutnya Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C. A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A dan B akan memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B. Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya saling larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna. Kelarutan cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap dapat digambarkan pada suatu diagram terner. Prinsip menggambarkan komposisi dalam diagram terner dapat dilihat pada gambar :

sumber : Atkins, 2006.

Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi AB, BC, dan AC menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik didalam segitiga menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan fraksi dari A, B, dan C masing-masing sebanyak x, y, dan z (Atkins, 2006).

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 2006. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

Dwitama, M.I. 2016. "Diagram Terner Sistem Zat Cair Tiga Komponen Campuran Air-Klorofom-Asam Asetat Glasial dan Air-CCl4-Etanol". Jurnal Kimia FIsika. Vol. 4(2): 3-11.

Nasyanka, A.L. 2020. Pengantar Fitokimia. Jawa Timur: Qiara Media.

Rahmawati, H. 2014. "Kesetimbangan Fasa". Praktikum Kimia Fisik II. Vol. 2(1): 1-11.

Sukardjo. 2005. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

                

Diagram Biner

DIAGRAM BINER

         Diagram biner adalah diagram yang menggambarkan dua jenis fasa dan menunjukkan sifat solubilitas timbal balik pada suhu tertentu dan tekanan yang sama. Diagram fasa cair cair termasuk diagram biner karena ada 2 fase dalam campuran. Contohnya adalah diagram antara heksana dan nitrobenzena. Sebelum membahas fase, beberapa istilah harus diketahui, yaitu: sistem, fase, kesetimbangan sejati, jumlah komponen stabil atau stabil, dan derajat kebebasan. Suatu sistem adalah zat atau campuran yang diisolasi dari zat lain dalam wadah inert untuk mempelajari pengaruh perubahan suhu, tekanan dan konsentrasi pada zat tersebut, seperti sistem air, garam, gas, dll. Fase adalah bagian dari sistem yang secara fisik terpisah dan dapat dipisahkan secara mekanis. Dapat dipisahkan secara mekanis, artinya fase dapat dipisahkan dengan filtrasi, dekantasi, sedimentasi, dll. Itu tidak termasuk pemisahan dengan penguapan, distilasi, adsorpsi atau ekstraksi (Sukardjo, 2002).

              Suhu kritis adalah batas atas suhu di mana pemisahan fasa terjadi. Pada suhu di atas, kedua komponen tersebut benar-benar bercampur. Temperatur tersebut  ada karena gerakan termal yang lebih besar menghasilkan pencampuran yang lebih baik dari dua komponen yang dicampur dalam dalam segala perbandingan, dan di atas temperatur itu kedua komponen membentuk dua fase. Salah satu contohnya adalah air dalam trietilamina. Dalam hal ini, kedua komponen ini bercampur lebih baik pada suhu yang lebih rendah, karena komponen ini membentuk kompleks yang lemah, pada suhu yang lebih tinggi, kompleks tersebut terurai dan komponen tidak dapat bercampur. Beberapa sistem memiliki suhu kritis atas dan suhu kritis lebih rendah. Ini karena setelah kompleks lemah terdisosiasi sehingga kedua komponen dapat bercampur sebagian, gerakan termal pada suhu yang lebih tinggi membuat campuran menjadi homogen lagi, seperti cairan normal yang dapat bercampur sebagian (Atkins, 1999). 

        Kelarutan timbal balik adalah kelarutan dari suatu larutan yang bercampur sebagian bila temperaturnya dibawah temperatur kritis. Jika mencapai temperatur kritis, maka larutan tersebut dapat bercampur sempurna (homogen) dan jika temperaturnya telah melewati temperatur kritis maka sistem larutan tersebut akan kembali dalam kondisi bercampur sebagian lagi. Salah satu contoh dari temperatur timbal balik adalah kelarutan fenol dalam air yang membentuk kurva parabola yang berdasarkan pada bertambahnya persen fenol dalam setiap perubahan temperatur baik dibawah temperatur kritis. Temperatur kritis(Tc) adalah batas atas temperatur dimana terjadi pemisahan fase (Karyadi, 1990).

       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). Sistem 2 fasa adalah sistem yang memiliki dua jenis fasa. contohnya adalah cairan polar (misal air) dan non polar (misal :minyak) sistem belerang padat (monoklin dan rombik). Suhu kelarutan kritis terjadi pada saat Phenol direaksikan diair, kemudian dipanaskan dan dilakukan pengocokkan larutan tersebut dari keruh menjadi jernih. Larutan berada pada satu fase pada saat campurannya larut homogen (jernih), sedangkan larutan berada pada dua fase ketika dilakukan penambahan fenol yang menghasilkan dua lapisan (keruh) (Rohmah dan Khumaera, 2019). 

          Sistem biner fenol - air merupakan sistem yang memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Disebut sistem biner karena jumlah komponen campuran terdiri dari dua zat yaitu fenol dan air. Fenol dan air kelarutannya akan berubah apabila dalam campuran itu ditambahan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol atau air. Jika komposisi campuran fenol air dilukiskan terhadap suhu akan diperoleh kurva sebagai berikut.

  Gambar 1. Komposisi campuran fenol air

Sumber : Tim dosen kimia fisika, 2013

                L1 adalah fenol dalam air, L2 adalah air dalam fenol, XA dan XF masing-masing adalah mol fraksi air dan mol fraksi fenol, XC adalah mol fraksi komponen pada suhu kritis (Tc). Sistem ini mempunyai suhu kritis (T­c) yaitu pada tekanan tetap, yang merupakan suhu minimum pada saat dua zat bercampur secara homogen dengan komposisi Cc. Pada suhu T1 dengan komposisi di antara A1  dan B1  atau pada suhu T2 dengan komposisi di antara A2 dan B2, sistem berada pada dua fase (keruh). Sedangkan di luar daerah  kurva (atau diatas suhu kritisnya, Tc), sistem berada pada satu fase (jernih) (Tim dosen kimia fisika, 2013).        

DAFTAR PUSTAKA

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

Karyadi. 1990. Dasar-dasar Kimia Fisika. Jakarta: Bumi Pusataka.

Rohmah, A., F. Khumaera. 2019. "Koagulasi dan Komposisi Darah". Praktikum Fisiologi Hewan. Vol. 2(3): 1-12.

Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Jakarta: Rineka Cipta.

Tim dosen kimia fisika. 2013. Diktat petunjuk praktikum kimia fisika. Semarang: Jurusan FMIPA Unnes.