---
title: "Teknik Laboratorium I: Keselamatan, Pengukuran, dan Pemisahan"
book: "Kimia Universitas — Tahun 1"
subject: chemistry
language: id
chapter: 29
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/29-teknik-laboratorium-i-keselamatan-pengukuran-dan-pemisahan
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 29 — Teknik Laboratorium I: Keselamatan, Pengukuran, dan Pemisahan

Dua mahasiswa merekristalisasi aspirin dari bets yang sama dan mengukur titik lelehnya pada bangku pemanas yang sama. Yang satu membaca $134\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, yang lain $136\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Apakah keduanya berselisih? Apakah produknya murni? Tidak satu pun dari kedua pertanyaan itu dapat dijawab hanya dari dua angka itu: sebuah pengukuran baru bernilai jika disertai ketidakpastiannya, dan sebuah perbandingan baru bernilai jika disertai sebuah aturan. Bab terakhir ini menghimpun sisi praktis tahun ini: cara membaca [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) dari apa yang ada di atas meja kerja, cara menyatakan nilai terukur beserta ketidakpastiannya dan membandingkannya dengan nilai lain, dan cara operasi-operasi klasik laboratorium organik — ekstraksi, penyaringan, [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation), distilasi — memisahkan sebuah produk dari zat-zat di sekitarnya, lalu memeriksa kemurniannya.

**Yang sudah kamu ketahui.**

[Kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility) dan ketercampuran berdasarkan gaya antarmolekul, [pelarut polar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) dan apolar ([Bab 4](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#ch-b1-intermolecular-forces-solvents)); buret, pipet, dan [titik akhir](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) [titrasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) ([Bab 15](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#ch-b1-titration-methods)). Jilid sekolah (kelas 10) telah memperkenalkan ekstraksi cair–cair, [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation), kromatografi lapis tipis, dan [rendemen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) sintesis; di sini semuanya diberi angka.

![Penyaringan panas selama rekristalisasi: kacamata pelindung, sarung tangan, dan jas laboratorium; larutan panas melewati kertas saring berlipat, yang menahan pengotor yang tidak larut. Jarum-jarum kristal produk hasil rekristalisasi menunggu di cawan sebelah kanan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/img-eca436911936.jpg)

*Penyaringan panas selama [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation): kacamata pelindung, sarung tangan, dan jas laboratorium; larutan panas melewati kertas saring berlipat, yang menahan pengotor yang tidak larut. Jarum-jarum [kristal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/5-kristal-i-kristal-sempurna-dan-logam#def-b1-crystals-metals-crystal) produk hasil [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation) menunggu di cawan sebelah kanan.*

## 29.1 Bahaya dan labelnya

**Definisi 29.1 (Bahaya dan risiko).**

*Bahaya* adalah sifat intrinsik sebuah zat (atau sebuah situasi) yang dapat menimbulkan kerugian: sifat mudah menyala, sifat korosif, toksisitas. *Risiko* adalah kemungkinan kerugian itu benar-benar terjadi, beserta tingkat keparahannya, dalam kondisi penggunaan tertentu: risiko bergantung pada bahaya dan pada paparan (jumlah, konsentrasi, lamanya, jalur masuk, perlindungan).

[Bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) tidak dapat diubah tanpa mengubah zatnya; [risiko](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) dikurangi dengan mengendalikan paparan: jumlah yang lebih kecil, larutan yang lebih encer, lemari asam, sarung tangan dan kacamata pelindung, atau pereaksi yang kurang berbahaya untuk pekerjaan yang sama.

**Definisi 29.2 (Pelabelan GHS).**

Label bahan kimia mengikuti Sistem Harmonisasi Global (GHS).

- *Piktogram bahaya* adalah simbol hitam di atas belah ketupat putih berbingkai merah; ada sembilan piktogram, `GHS01` sampai `GHS09` .
- *Kata sinyal* adalah *Bahaya* untuk kategori [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) yang lebih parah dan *Peringatan* untuk yang kurang parah; sebuah label hanya memuat satu kata sinyal, yaitu yang lebih parah.
- *Pernyataan bahaya* adalah frasa baku, berkode H diikuti tiga angka, yang menguraikan sebuah [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) : H2xx untuk [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) fisik, H3xx untuk [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) kesehatan, dan H4xx untuk [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) lingkungan.
- *Pernyataan kehati-hatian* , berkode P dan tiga angka, memberikan tindakan yang harus diambil: P1xx untuk hal umum, P2xx untuk pencegahan, P3xx untuk tanggapan, P4xx untuk penyimpanan, dan P5xx untuk pembuangan.
- *Lembar data keselamatan* adalah dokumen yang diberikan pemasok bersama produknya, dalam bagian-bagian baku: identifikasi, [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) , komposisi, pertolongan pertama, pemadaman kebakaran, penanganan dan penyimpanan, pengendalian paparan dan perlindungan, sifat fisika dan kimia, kestabilan, toksisitas, pembuangan, dan pengangkutan.

| ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-b686af5724db.svg) GHS01 mudah meledak | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-15358968f80e.svg) GHS02 mudah menyala | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-d5eaad13f8e1.svg) GHS03 pengoksidasi | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-26d765913526.svg) GHS04 gas bertekanan | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-03b2d994416b.svg) GHS05 korosif |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-3552ad834b7f.svg) GHS06 toksisitas akut | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-9208d768ecdb.svg) GHS07 berbahaya, iritan | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-937e846b7470.svg) GHS08 bahaya kesehatan | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-509f7bc04f16.svg) GHS09 lingkungan |  |

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-b686af5724db.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-15358968f80e.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-d5eaad13f8e1.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-26d765913526.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-03b2d994416b.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-3552ad834b7f.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-9208d768ecdb.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-937e846b7470.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-509f7bc04f16.svg)

*Kesembilan piktogram GHS: bom meledak, nyala api, nyala api di atas lingkaran, tabung gas, korosi, tengkorak dan tulang bersilang, tanda seru, bahaya kesehatan (efek jangka panjang: kanker, mutasi, reproduksi, sensitisasi saluran napas, aspirasi), dan lingkungan.*

**Contoh 29.3 (Membaca label etanol).**

Sebotol etanol memuat piktogram GHS02 dan GHS07, [kata sinyal](#def-b1-lab-techniques-1-ghs) *Bahaya*, dan pernyataan H225 (cairan dan uap sangat mudah menyala, sebuah [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) fisik, yang kategorinya menuntut *Bahaya*) dan H319 (menyebabkan iritasi mata yang serius, sebuah [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) kesehatan, yang dengan sendirinya cukup dengan *Peringatan*). [Pernyataan kehati-hatiannya](#def-b1-lab-techniques-1-ghs) antara lain P210 (jauhkan dari panas, percikan api, dan nyala api terbuka; dilarang merokok), P233 (jaga wadah tetap tertutup rapat), P280 (kenakan sarung tangan dan pelindung mata), P305+P351+P338 (jika terkena mata: bilas dengan hati-hati memakai air selama beberapa menit, lepaskan lensa kontak, lanjutkan membilas), dan P403+P235 (simpan di tempat yang berventilasi baik, jaga tetap sejuk). Akibat praktisnya: tidak ada nyala api di meja kerja tempat etanol dipakai, kacamata pelindung, botol yang tertutup.

**Metode 29.4 (Mempersiapkan sesi praktikum dari lembar data keselamatan).**

Untuk setiap zat yang dipakai atau terbentuk:

1. bacalah piktogram, [kata sinyal](#def-b1-lab-techniques-1-ghs) , dan pernyataan H-nya (bagian 2 lembar itu), dan catatlah [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) fisik (kebakaran, tekanan, reaktivitas) secara terpisah dari [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) kesehatan dan lingkungan;
2. untuk setiap operasi (penimbangan, pemanasan, pemindahan, penyaringan), perkirakan paparannya: jumlah, wujud (cairan yang mudah menguap atau serbuk halus mencapai paru-paru), lamanya;
3. pilihlah tindakannya: penggantian dengan pereaksi yang kurang berbahaya, skala yang lebih kecil, lemari asam, lalu alat pelindung diri (pernyataan P2xx);
4. rencanakan tanggapan terhadap insiden (P3xx: mata, kulit, tertelan, kebakaran) dan ke mana setiap limbah dibuang (P5xx).

**Di laboratorium — Limbah.**

Pada dasarnya tidak ada yang dibuang ke bak cuci. Pelarut organik dikumpulkan dalam dua wadah, terhalogenasi (diklorometana, kloroform) dan tidak terhalogenasi (etanol, propanon, sikloheksana, etil etanoat), karena keduanya diolah secara berbeda; larutan asam dan basa berair dinetralkan sebelum dibuang; larutan ion logam berat (kromium, tembaga, perak) mempunyai wadahnya sendiri; pecahan kaca dan padatan yang tercemar dipisahkan dari sampah biasa. Pernyataan P273, “hindarkan pelepasan ke lingkungan”, pada sebuah label mengingatkan bahwa wadah limbah, bukan saluran pembuangan, adalah akhir dari percobaan.

## 29.2 Pengukuran dan ketidakpastian

Nilai terukur tidak pernah sama persis dengan nilai besaran yang diukur: ulangi pengukurannya, maka hasilnya sedikit berubah; bacalah skalanya, maka angka terakhirnya adalah tebakan. Ketidakpastian menyatakan seberapa jauh dari nilai terukur itu nilai sebenarnya secara wajar dapat terletak.

**Definisi 29.5 (Ketidakpastian pengukuran).**

- *Ketidakpastian pengukuran* adalah parameter yang mencirikan sebaran nilai-nilai yang secara wajar dapat diberikan kepada besaran yang diukur.
- *Ketidakpastian baku* $u(x)$ adalah ketidakpastian itu yang dinyatakan sebagai simpangan baku.
- *Evaluasi tipe A* memperoleh $u$ melalui analisis statistik serangkaian pengukuran berulang; *evaluasi tipe B* memperolehnya dengan cara lain apa pun: skala sebuah instrumen, toleransi yang dinyatakan oleh pembuatnya, sertifikat kalibrasi, banyaknya angka sebuah nilai dalam tabel.
- *Ketidakpastian diperluas* $U = k\,u$ adalah ketidakpastian baku yang dikalikan dengan faktor cakupan $k$ , biasanya $k = 2$ ; untuk distribusi normal, selang $x \pm 2u$ memuat nilai sebenarnya dengan peluang sekitar $95\,\%$ .
- *Ketidakpastian relatif* adalah $u(x)/|x|$ , sering dinyatakan dalam persen.

**Proposisi 29.6 (Evaluasi tipe A).**

Jika dilakukan $n$ pengukuran independen $x_1, \dots, x_n$ terhadap besaran yang sama, taksiran terbaiknya adalah rata-ratanya $\bar x$; simpangan baku eksperimennya adalah

$$
s = \sqrt{\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar x)^2},
$$

dan [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) rata-ratanya adalah $u(\bar x) = s/\sqrt{n}$.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini*; statistika pengukuran berulang, termasuk koefisien Student yang dipakai jika $n$ kecil, dibahas dalam jilid Tahun 2. ∎

![Kiri: dua puluh pembacaan titik akhir titrasi yang sama (data ilustratif), dibaca sampai 0.05\, mL, dengan kurva normal yang rata-ratanya sama, V = 12.455\, mL, dan simpangan bakunya sama, s = 0.071\, mL. Kanan: distribusi persegi panjang pada evaluasi tipe B, untuk nilai yang hanya diketahui terletak di antara x_0 - a dan x_0 + a; simpangan bakunya adalah a/√3.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-5f47482e04c0.svg)

![Kiri: dua puluh pembacaan titik akhir titrasi yang sama (data ilustratif), dibaca sampai 0.05\, mL, dengan kurva normal yang rata-ratanya sama, V = 12.455\, mL, dan simpangan bakunya sama, s = 0.071\, mL. Kanan: distribusi persegi panjang pada evaluasi tipe B, untuk nilai yang hanya diketahui terletak di antara x_0 - a dan x_0 + a; simpangan bakunya adalah a/√3.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-32707f7e3615.svg)

*Kiri: dua puluh pembacaan [titik akhir](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) [titrasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) yang sama (data ilustratif), dibaca sampai $0.05\,\mathrm{mL}$, dengan kurva normal yang rata-ratanya sama, $\bar V = 12.455\,\mathrm{mL}$, dan simpangan bakunya sama, $s = 0.071\,\mathrm{mL}$. Kanan: distribusi persegi panjang pada [evaluasi tipe B](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty), untuk nilai yang hanya diketahui terletak di antara $x_0 - a$ dan $x_0 + a$; simpangan bakunya adalah $a/\sqrt3$.*

**Contoh 29.7 (Dua puluh titik akhir).**

Untuk kedua puluh pembacaan pada gambar, $\bar V = 12.455\,\mathrm{mL}$, $s = 0.071\,\mathrm{mL}$, dan $u(\bar V) = 0.071/\sqrt{20} = 0.016\,\mathrm{mL}$. Satu pembacaan mempunyai ketidakpastian sekitar $s$; rata-rata dua puluh pembacaan sekitar $s/\sqrt{20}$, empat setengah kali lebih kecil. Hasilnya adalah $V = 12.46\,\mathrm{mL}$ dengan $U = 2u = 0.03\,\mathrm{mL}$.

**Proposisi 29.8 (Evaluasi tipe B untuk distribusi persegi panjang).**

Jika yang diketahui tentang sebuah besaran hanyalah bahwa besaran itu terletak, dengan peluang yang sama, di mana saja di antara $x_0 - a$ dan $x_0 + a$, [ketidakpastian bakunya](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) adalah

$$
u = \frac{a}{\sqrt3}.
$$

**Bukti.** Kerapatan peluangnya adalah $1/(2a)$ pada $[x_0 - a, x_0 + a]$ dan nol di tempat lain; rata-ratanya adalah $x_0$ karena simetri dan variansnya adalah

$$
u^2 = \int_{x_0-a}^{x_0+a} (x - x_0)^2 \frac{\mathrm{d}x}{2a}
      = \frac{1}{2a} \left[\frac{t^3}{3}\right]_{-a}^{a}
      = \frac{1}{2a}\cdot\frac{2a^3}{3} = \frac{a^2}{3}. \qedhere
$$

∎

**Contoh 29.9 (Pembacaan dan toleransi).**

Buret yang bergaris skala setiap $0.1\,\mathrm{mL}$ dibaca sampai setengah skala: pembacaannya terletak dalam $\pm0.05\,\mathrm{mL}$ dari nilai yang dicatat, sehingga $u = 0.05/\sqrt3 = 0.029\,\mathrm{mL}$. Pipet $20\,\mathrm{mL}$ yang pembuatnya menyatakan toleransi $\pm0.03\,\mathrm{mL}$ mengeluarkan volumenya dengan $u = 0.03/\sqrt3 = 0.017\,\mathrm{mL}$. Nilai dalam tabel yang diberikan sebagai $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ diketahui sampai $\pm0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: $u = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Proposisi 29.10 (Menggabungkan ketidakpastian).**

Untuk besaran-besaran yang independen: jika $y = x_1 + x_2$ atau $y = x_1 - x_2$, maka $u(y)^2 = u(x_1)^2 + u(x_2)^2$; jika $y = x_1 x_2$ atau $y = x_1/x_2$, maka

$$
\left(\frac{u(y)}{y}\right)^2 = \left(\frac{u(x_1)}{x_1}\right)^2
  + \left(\frac{u(x_2)}{x_2}\right)^2 .
$$

Beberapa sumber ketidakpastian pada besaran yang sama (sebuah bagian tipe A dan bagian-bagian tipe B) digabungkan dengan cara yang sama, sebagai jumlah kuadrat.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

Yang dijumlahkan adalah kuadratnya, bukan ketidakpastian itu sendiri: dua galat yang independen jarang mendorong ke arah yang sama dengan ukuran penuh. Volume [titrasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) adalah selisih dua pembacaan buret, sehingga ketidakpastian pembacaannya adalah $\sqrt2 \times 0.029\,\mathrm{mL} = 0.041\,\mathrm{mL}$; dan satu sumber ketidakpastian yang besar mendominasi sumber-sumber lainnya, dan di situlah perbaikan seharusnya dicari. Aturan umumnya, dengan turunan parsial, termasuk dalam jilid Tahun 2.

**Metode 29.11 (Melaporkan hasil).**

1. Daftarlah sumber-sumber ketidakpastian; evaluasilah masing-masing sebagai [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) (tipe A dari sebuah deret, tipe B sebagai $a/\sqrt3$ dari setengah lebar).
2. Gabungkan semuanya sebagai jumlah kuadrat ( [Proposisi 29.10](#prop-b1-lab-techniques-1-combine) ).
3. Berikan [ketidakpastian diperluas](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) $U = 2u$ dengan satu atau dua angka penting, dan bulatkan nilainya sampai tempat desimal yang sama: $x = (\text{nilai} \pm U)$ satuan, $k = 2$ .

**Definisi 29.12 (Deviasi ternormalisasi).**

*Deviasi ternormalisasi* (atau skor $z$) antara dua nilai independen $x_1$ dan $x_2$ dari besaran yang sama, dengan [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) $u_1$ dan $u_2$, adalah

$$
z = \frac{|x_1 - x_2|}{\sqrt{u_1^2 + u_2^2}} .
$$

Kedua nilai itu dikatakan kompatibel jika $z \le 2$; nilai terukur kompatibel dengan nilai acuan dengan syarat yang sama.

**Contoh 29.13 (Kedua mahasiswa).**

Kedua titik leleh pada pembukaan bab, $134\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $136\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, masing-masing diperoleh dengan [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) $0.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (pembacaan dan kalibrasi bangku pemanas). Maka $z = 2/\sqrt{0.8^2 + 0.8^2} = 1.8 \le 2$: kedua mahasiswa itu sepakat. Rata-ratanya, $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, juga kompatibel dengan titik leleh aspirin dalam tabel, $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada pemanasan cepat. Nilai dalam tabel yang diberikan sampai satuan mempunyai $u = 0.5/\sqrt3 = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, sehingga satu pembacaan dengan $u = 0.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ kompatibel dengannya selama pembacaan itu terletak dalam $2\sqrt{0.8^2 + 0.29^2} = 1.7\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ darinya: pembacaan di bawah sekitar $133\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ akan menunjukkan produk yang tidak murni.

## 29.3 Pemisahan

**Definisi 29.14 (Koefisien partisi).**

Jika sebuah zat terlarut A terbagi, pada kesetimbangan, di antara dua pelarut yang tidak [dapat bercampur](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-miscibility), sebuah [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) organik dan sebuah [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) berair, perbandingan konsentrasinya

$$
K = \frac{[\mathrm{A}]_{\mathrm{org}}}{[\mathrm{A}]_{\mathrm{aq}}}
$$

adalah, untuk larutan encer pada suhu tertentu, sebuah tetapan: *koefisien partisi* A di antara kedua pelarut itu.

**Proposisi 29.15 (Beberapa kali ekstraksi lebih baik daripada sekali).**

Volume $V_a$ larutan berair diekstraksi $n$ kali, setiap kali dengan volume $V_o$ pelarut organik yang baru. Fraksi A yang tersisa dalam [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) berair adalah

$$
f_n = \left(1 + K \frac{V_o}{V_a}\right)^{-n}.
$$

Untuk volume total pelarut yang tetap, $n$ porsi kecil mengekstraksi lebih banyak daripada satu porsi besar.

**Bukti.** Misalkan $m$ adalah jumlah A dalam [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) berair sebelum sebuah ekstraksi, dan $m'$ sesudahnya. Pada kesetimbangan, [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) organik memuat $m - m'$, dan $K = \dfrac{(m - m')/V_o}{m'/V_a}$, sehingga $m - m' = K\dfrac{V_o}{V_a} m'$ dan $m' = m\big/\bigl(1 + K V_o/V_a\bigr)$. Setiap ekstraksi mengalikan jumlah yang tersisa dengan faktor yang sama; sesudah $n$ ekstraksi, $f_n$ adalah pangkat ke-$n$. Dengan volume total $V$ yang dibagi menjadi $n$ porsi $V/n$, $\ln f_n = -n \ln(1 + KV/(nV_a))$; karena $\ln(1+t)/t$ menurun terhadap $t$, $n \ln(1 + t/n)$ naik terhadap $n$ untuk $t = KV/V_a > 0$, dan $f_n$ menurun, menuju limit $\mathrm{e}^{-KV/V_a}$. ∎

**Contoh 29.16 (Satu porsi atau tiga).**

Sebuah zat terlarut dengan $K = 4$ diekstraksi dari $100\,\mathrm{mL}$ air dengan $60\,\mathrm{mL}$ etil etanoat. Dalam satu porsi, $f_1 = 1/(1 + 4 \times 0.6) = 0.29$: $71\,\%$ terekstraksi. Dalam tiga porsi masing-masing $20\,\mathrm{mL}$, $f_3 = (1 + 4 \times 0.2)^{-3} = 0.17$: $83\,\%$. Etil etanoat ($\rho = 0.90\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$) menjadi lapisan atas dalam corong pisah; diklorometana ($\rho = 1.33\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$) akan menjadi lapisan bawah.

Penyaringan memisahkan padatan dari cairan. Dengan gravitasi, melalui kertas saring berlipat dalam corong, penyaringan menahan pengotor yang tidak larut dari larutan panas yang tidak boleh mendingin di perjalanan (penyaringan panas, seperti pada foto di awal bab). Dengan tekanan rendah, dalam corong Büchner di atas labu isap (seperti yang digambar dalam jilid sekolah), penyaringan mengumpulkan padatan dengan cepat dan meninggalkannya hampir kering; padatan itu dicuci di atas penyaring dengan sedikit pelarut dingin.

**Definisi 29.17 (Rekristalisasi).**

*Rekristalisasi* memurnikan padatan dengan melarutkannya dalam pelarut panas sesedikit mungkin, yaitu pelarut yang melarutkannya dengan sangat baik dalam keadaan panas dan sedikit dalam keadaan dingin, lalu membiarkannya mengkristal ketika didinginkan; pengotor tetap terlarut dalam pelarut dingin (cairan induk) atau, jika tidak larut, dihilangkan lebih dahulu melalui penyaringan panas.

**Metode 29.18 (Merekristalisasi padatan).**

1. Pilihlah pelarutnya: produk sangat larut dalam keadaan panas dan sedikit larut dalam keadaan dingin, pengotor yang larut tetap larut walaupun dingin, tidak bereaksi dengan produk, titik didih di bawah titik leleh produk; campuran dua pelarut yang [dapat bercampur](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-miscibility) (etanol dan air) dapat disesuaikan dengan produknya.
2. Larutkan padatan kasar dalam pelarut mendidih sesedikit mungkin, yang ditambahkan sedikit demi sedikit, di bawah refluks jika pelarutnya mudah menguap atau mudah menyala.
3. Jika masih ada pengotor yang tidak larut, saringlah selagi panas.
4. Biarkan larutan mendingin perlahan, lalu dalam es: pendinginan yang lambat menghasilkan [kristal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/5-kristal-i-kristal-sempurna-dan-logam#def-b1-crystals-metals-crystal) yang lebih besar dan lebih murni, yang memerangkap lebih sedikit cairan induk.
5. Saringlah dengan tekanan rendah, cucilah dengan sedikit pelarut sedingin es, keringkan, timbanglah; periksalah kemurniannya (titik leleh, KLT).

**Contoh 29.19 (Harga kemurnian).**

Aspirin larut dalam air sekitar $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $10\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ pada $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan jauh lebih banyak di dekat titik didih. Jika $40\,\mathrm{mL}$ cairan induk dan $10\,\mathrm{mL}$ air pencuci meninggalkan penyaring pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, keduanya membawa pergi sekitar $0.050\,\mathrm{L} \times 3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L} = 0.17\,\mathrm{g}$ aspirin, berapa pun kemurniannya. Setiap mililiter pelarut di atas jumlah minimum mengurangi [rendemen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent).

Sebuah cairan dimurnikan, atau dua cairan yang titik didihnya berjauhan dipisahkan, melalui *distilasi sederhana*: campurannya dididihkan, uapnya, yang lebih kaya akan komponen yang lebih mudah menguap, diembunkan dan dikumpulkan. Suhu pada lengan samping adalah suhu uap yang terdistilasi; selama suhu itu tetap, sebuah zat murni sedang melintas. Cairan yang titik didihnya berdekatan memerlukan distilasi fraksional, dengan sebuah kolom di antara labu dan kepala distilasi, yang dibahas bersama diagram cair–uap dalam jilid Tahun 2.

![Distilasi sederhana. Termometer membaca suhu uap yang memasuki kondensor; air pendingin masuk di ujung bawah kondensor agar mantelnya tetap penuh; batu didih mencegah letupan didih yang hebat; alat itu terbuka ke udara pada penampung.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-3f61a4bb6e28.svg)

*Distilasi sederhana. Termometer membaca suhu uap yang memasuki kondensor; air pendingin masuk di ujung bawah kondensor agar mantelnya tetap penuh; batu didih mencegah letupan didih yang hebat; alat itu terbuka ke udara pada penampung.*

**Keselamatan.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-4b496db0d6c3.svg)

Alat distilasi tidak pernah tertutup: jika dipanaskan, sistem yang tertutup rapat akan pecah. Batu didih ditambahkan ke dalam cairan yang dingin, tidak pernah ke dalam cairan yang sudah panas (cairan itu dapat langsung meluap). Distilat yang mudah menyala dikumpulkan jauh dari nyala api, dengan penampung yang bila perlu diletakkan dalam es.

## 29.4 Identifikasi dan pemeriksaan kemurnian

**Definisi 29.20 (Faktor retensi).**

Dalam kromatografi lapis tipis (KLT), setitik sampel diteteskan pada garis awal di dekat kaki sebuah pelat yang dilapisi [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) diam (silika); pelat itu berdiri di dalam bejana tertutup berisi sedikit eluen, yang naik melalui lapisan itu secara kapiler dan membawa spesi-spesi dengan laju yang berbeda. *Faktor retensi* sebuah spesi adalah

$$
R_f = \frac{\text{jarak yang ditempuh noda}}
             {\text{jarak yang ditempuh garis depan eluen}},
$$

keduanya diukur dari garis awal; $0 \le R_f \le 1$, dan untuk [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-system) diam, eluen, dan suhu tertentu, faktor retensi mencirikan spesi itu.

Pada silika yang polar, spesi polar ditahan lebih kuat daripada spesi yang kurang polar dan mempunyai $R_f$ yang lebih kecil; eluen yang lebih polar menggerakkan setiap noda lebih jauh. Dua spesi dengan $R_f$ yang sama pada satu pelat mungkin tetap berbeda; dua $R_f$ yang berbeda membuktikan bahwa keduanya berbeda. Produk yang murni memberikan satu noda.

![Pelat KLT yang telah dikembangkan: pembanding A dan B serta campuran M, yang diteteskan pada garis awal. R_f( A) = d_ A/d_ depan = 0.30, R_f( B) = 0.65; campuran itu memperlihatkan kedua noda, pada ketinggian yang sama.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/fig-d9b7c146e4f1.svg)

*Pelat KLT yang telah dikembangkan: pembanding A dan B serta campuran M, yang diteteskan pada garis awal. $R_f(\mathrm{A}) = d_{\mathrm{A}}/d_{\mathrm{depan}}
= 0.30$, $R_f(\mathrm{B}) = 0.65$; campuran itu memperlihatkan kedua noda, pada ketinggian yang sama.*

**Metode 29.21 (Menjalankan KLT).**

1. Gambarlah garis awal dengan pensil sekitar $1\,\mathrm{cm}$ dari kaki pelat; teteskan noda-noda kecil larutan encer sampel dan pembanding bersebelahan.
2. Tuangkan eluen setinggi beberapa milimeter ke dalam bejana (di bawah garis awal), tutuplah, biarkan atmosfernya jenuh; letakkan pelat di dalamnya.
3. Angkat pelat ketika garis depan berada sekitar $1\,\mathrm{cm}$ dari puncaknya; segera tandai garis depan itu; keringkan.
4. Tampakkan noda-noda yang tidak berwarna (lampu ultraviolet pada pelat berfluoresensi, uap iodin, sebuah pewarna); lingkari dengan pensil.
5. Ukurlah jaraknya dari garis awal dan hitunglah setiap $R_f$ ; bandingkan sampel dengan pembanding pada pelat yang sama.

![Bangku pemanas (bangku Kofler): sebuah lempeng logam yang dipanaskan pada salah satu ujungnya, dengan gradien suhu di sepanjangnya; padatan, yang ditaburkan di atas lempeng itu, meleleh setelah melewati sebuah garis yang tajam, yang dibaca pada skala dengan penunjuk. Kotak itu berisi zat pembanding yang titik lelehnya diketahui, yang dipakai untuk mengkalibrasinya. Foto: HBR, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/img-f50270d64253.jpg)

*Bangku pemanas (bangku Kofler): sebuah lempeng logam yang dipanaskan pada salah satu ujungnya, dengan gradien suhu di sepanjangnya; padatan, yang ditaburkan di atas lempeng itu, meleleh setelah melewati sebuah garis yang tajam, yang dibaca pada skala dengan penunjuk. Kotak itu berisi zat pembanding yang titik lelehnya diketahui, yang dipakai untuk mengkalibrasinya. Foto: HBR, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.*

**Metode 29.22 (Mengukur titik leleh pada bangku pemanas).**

1. Nyalakan bangku pemanas jauh sebelumnya: gradiennya memerlukan waktu untuk menjadi mantap.
2. Kalibrasilah bangku itu dengan zat pembanding murni yang meleleh dekat dengan nilai yang diharapkan, yang ditaburkan di atas lempeng; aturlah penunjuk sehingga skala membaca titik lelehnya pada garis itu.
3. Taburkan beberapa [kristal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/5-kristal-i-kristal-sempurna-dan-logam#def-b1-crystals-metals-crystal) sampel yang kering dari ujung dingin ke arah ujung panas; dorong [kristal-kristal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/5-kristal-i-kristal-sempurna-dan-logam#def-b1-crystals-metals-crystal) itu maju mundur dengan spatula dan letakkan penunjuk pada batas yang di atasnya padatan langsung meleleh.
4. Bacalah, ulangi, bersihkan lempengnya; ambillah rata-rata pembacaannya dan nyatakan ketidakpastiannya ( [Metode 29.11](#met-b1-lab-techniques-1-report-result) ).

Zat kristalin yang murni meleleh dengan tajam pada titik lelehnya; zat yang tidak murni mulai meleleh pada suhu yang lebih rendah dan meleleh dalam suatu rentang suhu, karena pengotor menurunkan suhu tempat padatan dan cairan berada bersama (alasannya, yaitu potensial kimia pelarut yang diturunkan oleh zat terlarut, terdapat dalam jilid Tahun 2). Karena itu, titik leleh yang jauh di bawah nilai dalam tabel, atau rentang leleh yang lebar, mengungkapkan adanya pengotor; nilai yang kompatibel dengan nilai dalam tabel, dalam arti [deviasi ternormalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-z-score), mendukung kemurnian tanpa membuktikannya.

**Di laboratorium — Mengkalibrasi bangku pemanas.**

Zat pembanding dipilih sehingga mengapit nilai yang diharapkan. Asetanilida, yang meleleh pada $114.3\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan asam benzoat, pada $122.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, adalah standar klasik untuk produk yang meleleh di antara $110\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $130\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; untuk aspirin, standar di dekat $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ lebih baik lagi. Aspirin sendiri terurai ketika meleleh, sehingga titik leleh yang teramati bergantung pada kecepatan pemanasannya: tabel memberikan $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ untuk pemanasan cepat, seperti yang dilakukan bangku pemanas.

Sebuah cairan diidentifikasi, dan kemurniannya diperiksa, melalui *indeks bias* $n_D$-nya, yaitu perbandingan kelajuan cahaya dalam vakum dengan kelajuannya dalam cairan itu, yang diukur dengan garis D kuning natrium pada suhu yang dinyatakan (biasanya $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$), sampai empat tempat desimal. Air mempunyai $n_D = 1.333$, etanol 1.3611, dan sikloheksana 1.4266 pada $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Indeks itu sedikit menurun ketika suhu naik, sehingga instrumennya dilengkapi termostat.

![Refraktometer Abbe: setetes cairan diratakan di antara dua prisma; lensa okuler memperlihatkan medan yang separuh terang dan separuh gelap, dan batasnya, yang diimpitkan dengan benang silang, memberikan indeks bias pada skala. Foto: Foreade, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lab-techniques-1/img-0530d636cdb4.jpg)

*Refraktometer Abbe: setetes cairan diratakan di antara dua prisma; lensa okuler memperlihatkan medan yang separuh terang dan separuh gelap, dan batasnya, yang diimpitkan dengan benang silang, memberikan indeks bias pada skala. Foto: Foreade, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.*

## 29.5 Latihan

**Latihan 29.1 ★.**

Sebotol propanon memuat piktogram GHS02 dan GHS07 serta pernyataan H225, H319, dan H336. [Kata sinyal](#def-b1-lab-techniques-1-ghs) apakah yang dimuatnya? Pernyataan manakah yang menguraikan [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) fisik, dan manakah yang menguraikan [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) kesehatan? Sebutkan dua tindakan pencegahan yang dituntutnya.

**Solusi Latihan 29.1.**

*Bahaya*: H225 (cairan sangat mudah menyala, kategori 2) menuntut [kata sinyal](#def-b1-lab-techniques-1-ghs) itu, dan label memuat kata yang lebih parah. H225 adalah [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) fisik; H319 (iritasi mata yang serius) dan H336 (kantuk atau pusing) adalah [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) kesehatan. Tindakan pencegahan: tidak ada nyala api atau percikan api di dekatnya, botol tertutup; kacamata pelindung; bekerja di tempat yang berventilasi atau di dalam lemari asam.

**Latihan 29.2 ★.**

[Bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) atau [risiko](#def-b1-lab-techniques-1-hazard)? (a) Asam sulfat pekat menyebabkan luka bakar parah. (b) Menimbang $50\,\mathrm{mg}$ serbuk beracun di dalam lemari asam dengan sarung tangan hanya sedikit memaparkan operatornya. (c) Natrium melepaskan hidrogen dengan air. (d) Pelarut yang sama lebih berbahaya jika dipakai panas dalam gelas kimia terbuka daripada dingin dalam botol tertutup.

**Solusi Latihan 29.2.**

(a) [Bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard), sebuah sifat asam itu. (b) [Risiko](#def-b1-lab-techniques-1-hazard), yang kecil karena paparannya kecil. (c) [Bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard). (d) [Risiko](#def-b1-lab-techniques-1-hazard): [bahayanya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) sama, paparannya lebih besar (uap, percikan) dalam keadaan panas dan terbuka.

**Latihan 29.3 ★.**

Pada sebuah pelat KLT, garis depan eluen berada $6.0\,\mathrm{cm}$ di atas garis awal; sampel memberikan noda pada $2.1\,\mathrm{cm}$ dan $4.2\,\mathrm{cm}$. Hitunglah $R_f$-nya. Sebuah pembanding yang diteteskan pada pelat yang sama naik sampai $4.2\,\mathrm{cm}$: apa yang dapat dan tidak dapat disimpulkan?

**Solusi Latihan 29.3.**

$R_f = 2.1/6.0 = 0.35$ dan $4.2/6.0 = 0.70$. Noda kedua mempunyai $R_f$ yang sama dengan pembanding: sampel mungkin mengandungnya (hal itu konsisten), tetapi $R_f$ yang sama pada satu eluen tidak membuktikan identitas; eluen kedua, atau penetesan bersama sampel dan pembanding yang tetap menghasilkan satu noda, memperkuat kesimpulan itu. Noda pada 0.35 pasti merupakan spesi lain.

**Latihan 29.4 ★.**

Buret yang bergaris skala setiap $0.1\,\mathrm{mL}$ dibaca sampai setengah skala. Hitunglah [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) satu pembacaan, lalu [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) volume yang dikeluarkan, yaitu selisih dua pembacaan.

**Solusi Latihan 29.4.**

Setengah lebar $0.05\,\mathrm{mL}$, persegi panjang: $u = 0.05/\sqrt3 = 0.029\,\mathrm{mL}$. Untuk selisih dua pembacaan yang independen, $u = \sqrt{2} \times 0.029 = 0.041\,\mathrm{mL}$.

**Latihan 29.5 ★★.**

Lima kali penimbangan sampel yang sama memberikan $0.2512\,\mathrm{g}$, $0.2508\,\mathrm{g}$, $0.2515\,\mathrm{g}$, $0.2510\,\mathrm{g}$, dan $0.2505\,\mathrm{g}$. Hitunglah rata-ratanya, simpangan baku eksperimennya, [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) rata-ratanya, dan laporkan hasilnya dengan $k = 2$.

**Solusi Latihan 29.5.**

Rata-rata $0.251\,00\,\mathrm{g}$; simpangan $+2$, $-2$, $+5$, 0, $-5$ (dalam $10^{-4}\,\mathrm{g}$), jumlah kuadrat $58 \times 10^{-8}\,\mathrm{g}^{2}$, $s = \sqrt{58 \times
10^{-8}/4} = 3.8 \times 10^{-4}\,\mathrm{g}$; $u = s/\sqrt5 = 1.7 \times 10^{-4}\,\mathrm{g}$; $U = 3.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{g}$: $m = (0.25100 \pm 0.00034)$ g, $k = 2$.

**Latihan 29.6 ★★.**

Sebuah zat terlarut dengan [koefisien partisi](#def-b1-lab-techniques-1-partition-coefficient) $K = 3$ antara sebuah pelarut organik dan air diekstraksi dari $50\,\mathrm{mL}$ air dengan total $30\,\mathrm{mL}$ pelarut. Hitunglah fraksi yang terekstraksi dalam satu porsi, dalam dua porsi masing-masing $15\,\mathrm{mL}$, dan dalam tiga porsi masing-masing $10\,\mathrm{mL}$.

**Solusi Latihan 29.6.**

Satu porsi: $f = 1/(1 + 3 \times 30/50) = 0.357$, $64.3\,\%$ terekstraksi. Dua porsi $15\,\mathrm{mL}$: $f = 1.9^{-2} = 0.277$, $72.3\,\%$. Tiga porsi $10\,\mathrm{mL}$: $f = 1.6^{-3} = 0.244$, $75.6\,\%$.

**Latihan 29.7 ★★.**

Sebuah [titrasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) memberikan konsentrasi $0.1012\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dengan [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) $0.0006\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; larutan itu dibuat pada $0.1000\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dengan [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) $0.0002\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$. Apakah kedua nilai itu kompatibel? Bagaimana jika ketidakpastian [titrasinya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) $0.0004\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$?

**Solusi Latihan 29.7.**

$z = 0.0012/\sqrt{0.0006^2 + 0.0002^2} = 0.0012/0.00063 = 1.9 \le 2$: kompatibel, dengan selisih tipis. Dengan $0.0004\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$: $z = 0.0012/0.00045 = 2.7$, tidak kompatibel: [titrasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration) yang lebih presisi mengungkapkan perbedaan yang nyata (sebuah kesalahan dalam pembuatan larutan, atau dalam [titrasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/15-metode-dan-kurva-titrasi#def-b1-titration-methods-titration)).

**Latihan 29.8 ★★.**

[Kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility) (nilai ilustratif, $\mathrm{g}$ per $100\,\mathrm{mL}$) sebuah padatan dalam tiga pelarut adalah: pelarut P, 1.5 dalam keadaan dingin dan 2.0 dalam keadaan mendidih; pelarut Q, 0.3 dingin dan 12 mendidih; pelarut R, 9 dingin dan 25 mendidih. Pelarut manakah yang cocok untuk [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation), dan mengapa bukan kedua pelarut lainnya? Dengan pelarut yang tepat, berapa fraksi terbesar dari $5.0\,\mathrm{g}$ padatan itu yang dapat diperoleh kembali, jika dipakai pelarut mendidih sesedikit mungkin dan campurannya didinginkan?

**Solusi Latihan 29.8.**

Q: sedikit larut dalam keadaan dingin, sangat larut dalam keadaan panas. P hampir tidak melarutkan padatan itu lebih baik dalam keadaan panas daripada dingin (tidak ada yang mengkristal ketika didinginkan); R menahan terlalu banyak zat terlarut dalam keadaan dingin (kehilangan besar). Dengan Q, $5.0\,\mathrm{g}$ memerlukan sedikitnya $5.0/12 \times 100 = 42\,\mathrm{mL}$ pelarut mendidih, yang menahan $0.3 \times 0.417 = 0.13\,\mathrm{g}$ tetap terlarut dalam keadaan dingin: paling banyak $4.9\,\mathrm{g}$, $97.5\,\%$, yang dapat diperoleh kembali (sebelum kehilangan apa pun di atas penyaring).

**Latihan 29.9 ★★.**

Sebuah cairan tak berwarna, yang dijaga pada $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, mempunyai $n_D = 1.3612$. Manakah di antara air, etanol, dan sikloheksana yang mungkin merupakan cairan itu? Mengapa suhunya dinyatakan? Apa yang ditunjukkan oleh nilai 1.350?

**Solusi Latihan 29.9.**

Etanol ($n_D = 1.3611$ pada $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$); air (1.333) dan sikloheksana (1.4266) tersisih. Indeksnya berubah dengan suhu, sehingga sebuah nilai tidak berarti apa-apa tanpa suhunya. Nilai 1.350, di antara air dan etanol, menunjukkan sebuah campuran, misalnya etanol yang mengandung air.

**Latihan 29.10 ★★★.**

Dengan data [Latihan 29.6](#exo-b1-lab-techniques-1-6), tunjukkan bahwa betapa pun halusnya $30\,\mathrm{mL}$ pelarut itu dibagi, paling banyak fraksi $1 - \mathrm{e}^{-KV/V_a}$ zat terlarut yang dapat diekstraksi, dan hitunglah fraksi itu. Berapa porsi yang diperlukan untuk mencapai $99\,\%$ dari limit itu?

**Solusi Latihan 29.10.**

Dengan $t = KV/V_a$ dan $n$ porsi, $\ln f_n = -n\ln(1 + t/n)$; ketika $n \to \infty$, $n \ln(1 + t/n) \to t$ (karena $\ln(1 + \varepsilon) \sim
\varepsilon$), dan $f_n$ menurun menuju $\mathrm{e}^{-t}$ ([Proposisi 29.15](#prop-b1-lab-techniques-1-multiple-extractions)). Di sini $t = 3 \times 30/50 = 1.8$, $\mathrm{e}^{-1.8} = 0.165$: paling banyak $83.5\,\%$. Tiga porsi sudah memberikan $75.6\,\%$, yaitu $91\,\%$ dari limit itu; mencapai $99\,\%$ darinya memerlukan 32 porsi yang masing-masing kurang dari $1\,\mathrm{mL}$: setelah dua atau tiga porsi, tambahan hasilnya tidak sebanding dengan kerjanya.

**Latihan 29.11 ★★★.**

Sebuah besaran diketahui terletak di antara $x_0 - a$ dan $x_0 + a$, dengan nilai di dekat $x_0$ lebih mungkin: kerapatannya berbentuk segitiga, $(a - |x - x_0|)/a^2$. Periksalah bahwa kerapatan itu ternormalisasi dan tunjukkan bahwa [ketidakpastian bakunya](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) adalah $a/\sqrt6$. Bandingkan dengan kasus persegi panjang.

**Solusi Latihan 29.11.**

Dengan $t = x - x_0$: $\int_{-a}^{a} (a - |t|)/a^2 \,\mathrm{d}t =
2 \int_0^a (a - t)/a^2 \,\mathrm{d}t = 2 (a^2/2)/a^2 = 1$. Rata-ratanya adalah $x_0$ karena simetri; variansnya adalah $2 \int_0^a t^2 (a - t)/a^2
\,\mathrm{d}t = \frac{2}{a^2}\left(\frac{a^4}{3} - \frac{a^4}{4}\right) =
\frac{a^2}{6}$, sehingga $u = a/\sqrt6 = 0.41\,a$, dibandingkan dengan $a/\sqrt3 = 0.58\,a$ untuk kasus persegi panjang: mengetahui bahwa bagian tengah lebih mungkin mengurangi ketidakpastian.

**Latihan 29.12 ★★★.**

Sebuah larutan baku dibuat dengan melarutkan sampel dari [Latihan 29.5](#exo-b1-lab-techniques-1-5) (massa molar $204.2\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$, ketidakpastiannya dapat diabaikan) dalam labu ukur $100.00\,\mathrm{mL}$ yang volumenya mempunyai [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) $0.06\,\mathrm{mL}$. Hitunglah konsentrasinya serta [ketidakpastian relatif](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) dan [ketidakpastian diperluasnya](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty). Sumber manakah yang dominan?

**Solusi Latihan 29.12.**

$c = m/(MV) = 0.25100/(204.2 \times 0.10000) = 0.012\,292\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$. [Ketidakpastian relatif](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty): massa $1.7 \times 10^{-4}/0.2510 = 6.8 \times
10^{-4}$, volume $0.06/100.00 = 6.0 \times 10^{-4}$; gabungan $\sqrt{(6.8^2 + 6.0^2)} \times 10^{-4} = 9.1 \times 10^{-4}$, yaitu $0.091\,\%$; $u(c) = 1.1 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, $U = 2.2 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$: $c = (0.012292 \pm 0.000022)$ mol/L, $k = 2$. Penimbangan sedikit lebih dominan; kedua sumber itu berukuran sama.

## 29.6 Soal: Memurnikan Aspirin

**Soal 29.1.**

Soal akhir pekan — bahaya-bahaya sebuah sintesis, rekristalisasi aspirin kasar beserta rendemennya, titik leleh dengan ketidakpastian tipe A dan tipe B-nya, dan deviasi ternormalisasi terhadap nilai dalam tabel

Seorang mahasiswa membuat aspirin dengan memanaskan $2.00\,\mathrm{g}$ asam salisilat dengan anhidrida etanoat berlebih, lalu merekristalisasi produk kasarnya. Massa molar ($\mathrm{g}/\mathrm{mol}$): asam salisilat $\ce{C7H6O3}$ 138.0, aspirin $\ce{C9H8O4}$ 180.0, anhidrida etanoat $\ce{C4H6O3}$ 102.0. Label: asam salisilat GHS05, GHS07, H302, H318; anhidrida etanoat GHS02, GHS05, GHS06, GHS07, H226, H302, H314, H332; aspirin GHS07, H302. [Kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility) aspirin dalam air: $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Titik leleh aspirin dalam tabel (pemanasan cepat): $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Bagian I — [Bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard).**

1. Apa arti setiap piktogram pada label anhidrida etanoat?
2. [Kata sinyal](#def-b1-lab-techniques-1-ghs) apakah yang dimuat label asam salisilat? Dan label aspirin?
3. Anhidrida etanoat mempunyai [bahaya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) yang lebih parah. Jelaskan bagaimana [risiko](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) menangani $5\,\mathrm{mL}$ zat itu tetap dapat dibuat kecil.
4. Pernyataan anhidrida itu manakah yang menuntut kacamata pelindung dan sarung tangan, dan manakah yang menuntut lemari asam dan tidak adanya nyala api?
5. Apa yang segera dilakukan jika setetes anhidrida mengenai mata?
6. Filtrat [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation) mengandung asam etanoat dan sedikit etanol dalam air. Ke mana filtrat itu dibuang?

**Bagian II — Sintesis dan [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation).**

7. Tuliskan persamaan sintesisnya, dengan asam etanoat $\ce{C2H4O2}$ sebagai produk samping, dan periksalah bahwa persamaan itu setara.
8. Hitunglah jumlah asam salisilat dan massa maksimum aspirin.
9. Produk kasar yang kering bermassa $2.41\,\mathrm{g}$ . Mengapa [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation) tidak dapat dilewati walaupun massa itu $92\,\%$ dari massa maksimum?
10. Aspirin direkristalisasi dari sedikit etanol yang dilengkapi dengan air panas. Mengapa [kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility) dalam air pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , dibandingkan dengan [kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility) di dekat titik didih, merupakan sifat yang penting?
11. Mengapa padatan kasar dilarutkan dalam pelarut panas sesedikit mungkin?
12. Mengapa larutannya didinginkan perlahan, lalu dalam es?
13. $40\,\mathrm{mL}$ filtrat pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ meninggalkan corong, lalu $5\,\mathrm{mL}$ air pencuci. Perkirakan massa aspirin yang hilang bersamanya.
14. Produk murni yang kering bermassa $1.95\,\mathrm{g}$ . Hitunglah [rendemennya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) .

**Bagian III — Titik leleh.**

15. Enam pembacaan pada bangku pemanas, yang dikalibrasi sesaat sebelumnya, memberikan 134, 135, 133, 135, 134, dan $136\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Hitunglah rata-ratanya.
16. Hitunglah simpangan baku eksperimennya.
17. Turunkan [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) tipe A rata-ratanya.
18. Setiap pembacaan dilakukan sampai derajat terdekat. Hitunglah ketidakpastian pembacaan tipe B.
19. Kalibrasi bangku pemanas dijamin dalam batas $\pm1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Hitunglah ketidakpastian tipe B yang bersesuaian, lalu [ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) gabungannya.
20. Laporkan titik leleh beserta [ketidakpastian diperluasnya](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) ( $k = 2$ ).
21. Produk kasar seorang teman sekelas meleleh di antara 120 dan $128\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Apa yang ditunjukkan hal ini?

**Bagian IV — Perbandingan dengan nilai acuan.**

22. Nilai dalam tabel diberikan sampai satuan. [Ketidakpastian baku](#def-b1-lab-techniques-1-uncertainty) apakah yang tersirat dari hal itu?
23. Pada sebuah pelat KLT (garis depan $6.0\,\mathrm{cm}$ ), produk kasar memperlihatkan noda pada $2.3\,\mathrm{cm}$ dan $3.3\,\mathrm{cm}$ , asam salisilat satu noda pada $2.3\,\mathrm{cm}$ , dan produk hasil [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation) satu noda pada $3.3\,\mathrm{cm}$ . Hitunglah nilai-nilai $R_f$ -nya dan tariklah kesimpulan.
24. Mengapa titik leleh aspirin bergantung pada kecepatan pemanasan?
25. Hitunglah [deviasi ternormalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-z-score) $z$ antara titik leleh terukur dan titik leleh dalam tabel, dan nyatakan apakah keduanya kompatibel.

**Solusi Soal 29.1.**

**1.** GHS02 mudah menyala, GHS05 korosif, GHS06 toksisitas akut, GHS07 berbahaya atau iritan. **2.** Asam salisilat: *Bahaya*, karena H318 (kerusakan mata yang serius, kategori 1). Aspirin: *Peringatan* (hanya H302). **3.** [Bahayanya](#def-b1-lab-techniques-1-hazard) tetap, paparannya tidak: volume yang kecil, diukur dan dipakai di dalam lemari asam, dengan sarung tangan, kacamata pelindung, dan jas laboratorium, botol segera ditutup, tidak ada nyala api di dekatnya. **4.** H314 (luka bakar parah pada kulit dan kerusakan mata): kacamata pelindung dan sarung tangan. H332 (berbahaya jika terhirup) dan H226 (cairan dan uap mudah menyala): lemari asam dan tidak adanya nyala api. **5.** Bilas dengan hati-hati memakai air selama beberapa menit, lepaskan lensa kontak jika memungkinkan, dan lanjutkan membilas (P305+P351+P338); lalu mintalah saran medis. **6.** Ke dalam wadah limbah berair, sesudah dinetralkan, bukan ke bak cuci. **7.** $\ce{C7H6O3 + C4H6O3 -> C9H8O4 + C2H4O2}$: C $7 + 4 = 9 + 2$, H $6 + 6 = 8 + 4$, O $3 + 3 = 4 + 2$. **8.** $2.00/138.0 = 1.449 \times 10^{-2}\,\mathrm{mol}$; paling banyak $1.449 \times 10^{-2} \times 180.0 = 2.61\,\mathrm{g}$ aspirin. **9.** Padatan kasar itu mengandung asam salisilat yang tidak bereaksi, asam etanoat, dan air: massanya bukan massa aspirin, dan kemurniannya tidak diketahui. **10.** Apa yang tetap terlarut sesudah pendinginan akan hilang: [kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility) yang kecil dalam keadaan dingin dan besar dalam keadaan panas berarti produknya larut ketika panas dan kembali hampir seluruhnya ketika dingin. **11.** Setiap mililiter tambahan menahan bagian produknya tetap terlarut ketika dingin. **12.** Pertumbuhan yang lambat menghasilkan [kristal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/5-kristal-i-kristal-sempurna-dan-logam#def-b1-crystals-metals-crystal) yang lebih besar dan lebih teratur, yang memerangkap lebih sedikit cairan induk dan pengotor; es menurunkan [kelarutan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-solubility), sehingga mengurangi kehilangan. **13.** $0.045\,\mathrm{L} \times 3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L} = 0.15\,\mathrm{g}$. **14.** $1.95/2.61 = 75\,\%$ ($74.7\,\%$). **15.** $807/6 = 134.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **16.** Simpangan $-0.5$, $0.5$, $-1.5$, $0.5$, $-0.5$, $1.5$; jumlah kuadrat 5.5; $s = \sqrt{5.5/5} = 1.05\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **17.** $u_A = 1.05/\sqrt6 = 0.43\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **18.** Setengah lebar $0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: $0.5/\sqrt3 = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **19.** $1/\sqrt3 = 0.58\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; $u = \sqrt{0.428^2 + 0.289^2 + 0.577^2} = \sqrt{0.600} = 0.77\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **20.** $U = 2 \times 0.775 = 1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: $T = (134.5 \pm 1.5)$ ${}^{\circ}\mathrm{C}$, $k = 2$. **21.** Produk itu meleleh pada suhu rendah dan dalam rentang $8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: produk itu tidak murni (asam salisilat, asam etanoat, air). **22.** Karena diberikan sampai satuan, nilai itu terletak dalam $\pm0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: $u_{\mathrm{ref}} = 0.5/\sqrt3 = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **23.** $2.3/6.0 = 0.38$ dan $3.3/6.0 = 0.55$. Produk kasar mengandung asam salisilat ($R_f$ sama dengan pembanding) dan aspirin; sesudah [rekristalisasi](#def-b1-lab-techniques-1-recrystallisation), hanya noda aspirin yang tersisa: asam salisilat telah dihilangkan, setidaknya sampai di bawah batas yang dapat dideteksi pelat itu. **24.** Aspirin terurai ketika meleleh; jika dipanaskan perlahan, aspirin sempat terurai, dan campuran yang terbentuk meleleh pada suhu yang lebih rendah. Nilai dalam tabel mengacu pada pemanasan cepat, seperti pada bangku pemanas. **25.** $z = |134.5 - 135|/\sqrt{0.600 + 0.083} = 0.5/0.827 =$ **0.60**: jauh di bawah 2, titik leleh terukur dan titik leleh dalam tabel kompatibel.