Laporan KCC Kesetimbangan Cair-Cair

 1.1     Koefisien Distribusi

Bila suatu zat terlarut membagi diri antara dua cairan yang tak dapat campur, ada suatu hubungan yang pasti antara konsentrasi zat terlarut dalam dua fasa pada kesetimbangan. Nernst pertama kalinya memberikan persyaratan yang jelas mengenai hukum distribusi ketika pada tahun 1891 ia menunjukkan bahwa suatu zat terlarut akan membagi dirinya antara dua cairan yang tak dapat campur sedemikian rupa sehingga angka banding konsentrasi pada keseimbangan adalah konstanta pada suatu temperatur tertentu :

[A]₁ menyatakan konsentrasi zat terlarut A dalam fasa cair 1.

Meskipun hubungan ini berlaku cukup baik dalam kasus-kasus tertentu, pada kenyataannya hubungan ini tidaklah eksak. Yang benar, dalam pengertian termodinamik, angka banding aktivitas bukannya rasio konsentrasi yang seharusnya konstan. Aktivitas suatu spesies kimia dalam suatu fasa memelihara suatu rasio yang konstan terhadap aktivitas spesies itu dalam fasa cair yang lain :

Disini a_A1 menyatakan aktivitas zat terlarut A dalam fasa 1. Tetapan sejati K_DA disebut koefisien distribusi dari spesies A. Dalam perhitungan kira-kira yang memadai untuk banyak maksud, dapatlah konsentrasi bukannya aktivitas digunakan dalam problem yang melibatkan nilai K_d.

Andaikan bahwa A murni berupa zat padat, dan perhatikan suatu larutan A dalam pelarut 1 yang berada dalam kesetimbangan dengan kelebihan zat padat ini larutan jenuh, dan [A]₁ = S_A1, dengan S_A1 adalah kelarutan molar A dalam pelarut 1. Serempak dengan itu, andaikan larutan berada dalam kesetimbangan dengan suatu larutan A dalam pelarut 2. Kini jika kedua fasa berada dalam kesetimbangan satu dengan yang lain, dan salah satunya berada dalam  kesetimbangan dengan suatu fasa ketiga (dalam hal ini, zat padat A), maka yang lain pun berada dalam kesetimbangan dengan fasa ketiga ini. Dengan perkataan lain, [A]₂ = S_A2. Jika [A]₁ / [A]₂ sama dengan suatu tetapan, maka tetapan ini juga sama dengan S_A1 / S_A2, artinya K_dA dapat dipandang sebagai rasio kelarutan A dalam kedua pelarut itu (meskipun demikian ingat, bahwa angka banding [A]₁ / [A]₂ akan tetap konstan jika kedua larutan itu telah disetimbangkan satu sama lain, tak peduli apakah mereka jenuh dengan zat terlarut itu atau tidak).

1.2     Hukum Distribusi

Hukum distribusi banyak dipakai dalam proses ekstraksi, analisis dan penentuan tetapan kesetimbangan. Dalam industri ekstraksi dipakai untuk menghilangkan zat - zat yang tidak disukai dalam hasil, seperti dalam minyak tanah, minyak goreng dan sebagainya. Bila zat terlarut yang terbagi dalam kedua pelarut tidak mengalami asosiasi, disosiasi atau reaksi dengan zat pelarut, maka dapat dihitung berapa zat terlarut yang dapat diekstraksi dalam suatu ekstraksi.

1.3     Rasio Distribusi

Kadang-kadang perlu atau disukai untuk memperhitungkan komplikasi kimiawi dalam kesetimbangan ekstraksi. Misalnya perhatikan distribusi asam benzoat antara dua fasa cair dan air. Dalam fasa air, asam benzoat itu terionisasi sebagian.

                                   HBz + H₂O ⇌ H₃O⁺ + Bz^-

Dalam fasa benzena, asam benzoat terdimerisasi sebagian oleh pengikatan hidrogen dalam gugus karboksil,

2HBz ⇌(HBz)₂

Gambar 2.1 Reaksi Dimerisasi Asam Benzoat dalam Pelarut Benzena

(Underwood, 2002)

Tipe spesies khusus, HBz, Bz^-, (HBz)₂, rumus akan mempunyai nilai K_d -nya sendiri yang khusus. Maka sistem air, benzena, dan asam benzoat dapat diberikan oleh tigakoefisien distribusi

Ternyata kebetulan bahwa ion benzoat hampir keseluruhannya tetap berada dalam fasa berair, dan dimer asam benzoat hanya dalam fasa organik. Lagi pula, dalam eksperimen yang praktis, biasanya ahli kimia itu ingin mengetahui dimana asam benzoat itu berada, tak peduli apakah asam itu terionkan atau terdimerkan. Juga ia lebih berminat tentang banyaknya daripada tentang aktivitas termodinamiknya. Maka ia akan dilayani dengan lebih baik oleh suatu rumus yang menggabungkan konsentrasi semua spesies dalam kedua fasa itu :

                     

Angka banding d disebut rasio distribusi

Jelas bahwa d tak akan tetap konstan sepanjang jangka kondisi eksperimen. Misalnya dengan naiknya pH fasa berair, d akan turun karena asam benzoat diubah menjadi ion benzoat, yang tak terekstrak ke dalam benzena. Penambahan elektrolit apa saja dapat mempengaruhi d dengan mengubah koefisien aktivitas. Tetapi, rasio distribusi berguna bila nilainya diketahui untuk seperangkat tertentu kondisi.

Referensi :

Martono, Agus, 2008. Efek Keneikan pH ekstraksi Cair-Cair. Jurnal. Vol 2 No.1. Universitas Bengkulu. Diakses pada 28 Maret 2014.

Underwood. 2002. Kimia Analisa. Jakarta : Erlangga.