Titik Didih Mendidih dan Titik Didih Nor
Titik Didih, Mendidih dan Titik Didih Normal dalam Kimia
Fisika
A. Perbedaan dari titi didih, mendidih dan titik didih normal
Titik didih adalah suhu (temperatur) dimana tekanan uap sebuah zat cair sama
dengan tekanan external yang dialami oleh cairan. Titik didih suatu zat adalah suhu yang
tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan di atas permukaan zat cair. Titik Didih suatu
zat cair dipengaruhi oleh tekanan udara, artinya makin besar tekanan udara makin besar
pula titik didih zat cair tersebut. Sebuah cairan di dalam vacuum akan memiliki titik didih
yang rendah dibandingkan jika cairan itu berada di dalam tekanan atmosphere. Cairan yang
berada di dalam tekanan tinggi akan memiliki titik didih lebih tinggi jika dibandingkan dari
titik didihnya di dalam tekanan atmosphere.
Titik Didih Cairan adalah suhu di mana Point fase cair dan uap berada dalam
kesetimbangan dengan satu sama lain pada tekanan tertentu. Oleh karena itu, titik didih
adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan diterapkan pada cairan. Titik
didih pada tekanan 1 atmosfer disebut titik didih normal. Untuk substansi murni pada
tekanan P tertentu, fase stabil adalah fase uap pada temperatur tepat di atas titik didih dan
fase cair pada temperatur langsung di bawah titik didih. Garis kesetimbangan cair-uap pada
diagram fase zat murni memberikan titik didih sebagai fungsi dari tekanan. Atau, baris ini
memberikan tekanan uap cairan sebagai fungsi temperatur.
Titik didih normal (juga disebut titik didih atmospheris) dari sebuah cairan
merupakan kasus istimewa dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmospher di
permukaan laut, satu atmosphere. Pada suhu ini, tekanan uap cairan bisa mengatasi tekanan
atmospher dan membentuk gelembung di dalam massa cair. Pada saat ini (per 1982)
Standar Titik Didih yang ditetapkan oleh IUPAC adalah suhu dimana pendidihan terjadi
pada tekanan 1 bar.Pada tekanan dan temperatur udara standar(76 cmHg, 25 °C) titik didih
air sebesar 100 °C.
Mendidih terjadi pada zat cair yang bersentuhan dengan permukaan zat padat yang
mempunyai temperatur lebih tinggi dibanding temperatur saturasi/jenuh zat cair. Sebagai
contoh air bertekanan 1 atm akan mengalami pendidihan jika bersentuhan dengan
permukaan zat padat yang bertemperatur 110°C, karena temperatur saturasi air pada 1 atm
adalah 100°C. Ciri-ciri proses pendidihan adalah terbentuknya gelembung uap pada bidang
kontak cair – padat, yang akan terlepas saat ukurannya sudah cukup besar dan akan naik
menuju permukaan bebas cairan. Selama bergerak naik tersebut gelembung uap akan
memindahkan sebagian panas ke cairan sekitarnya. Karena gerak gelembung dan juga
gerakan cairan itu sendiri yang menyebabkan besarnya laju perpindahan panas pada proses
pendidihan. Pendidihan selalu membutuhkan panas dari sekitarnya. Atau dengan kata lain
proses pendidihan menyerap panas dari sekitarnya. Contohnya adalah proses pendidihan di
evaporator pada suatu lemari pendingin atau pendingin ruang. Udara yang melewati
evaporator akan menjadi dingin karena diambil panasnya untuk mendidihkan refrigeran
(’freon’).
B. Kenaikan Titik Didih
Hasil eksperimen Roult menunjukan bahwa Kenaikan titik didih larutan akan
semakin besar apabila konsentrasi (molal) dari zat terlarut semakin besar. Titik didih
larutan akan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Hal ini juga diikuti dengan
penurunan titik beku pelarut murni, atau titik beku larutan lebih kecil dibandingkan titik
beku pelarutnya. Hasil eksperimen ini disederhanakan dalam Gambar 11.4.
Gambar 11.4. Diagram tekanan dan suhu untuk titik didih dan titik beku dari pelarut dan larutan
Roult menyederhanakan ke dalam persamaan
Tb = kb . m
Tb = kenaikan titik didih larutan
kb = tetapan kenaikan titik didih molal pelarut (kenaikan titik didih untuk 1 mol zat dalam
1000 gram pelarut)
m = molal larutan (mol/100 gram pelarut)
Perubahan titik didih atau ΔTb merupakan selisih dari titik didih larutan dengan
titik didih pelarutnya, seperti persamaan : ΔTb = Tb – Tbº.
Hal yang berpengaruh pada kenaikan titik didih adalah harga kb dari zat pelarut.
Kenaikan tidak dipengaruhi oleh jenis zat yang terlarut, tapi oleh jumlah partikel/mol
terlarut khususnya yang terkait dengan proses ionisasinya.
Untuk zat terlarut yang bersifat elektrolit persamaan untuk kenaikan titik didik
harus dikalikan dengan faktor ionisasi larutan, sehingga persamaannya menjadi :
dimana
n = jumlah ion-ion dalam larutan
α = derajat ionisasi
Contoh jumlah ion untuk beberapa elektrolit:
HCl → H+ + Cl-, jumlah n = 2
H2SO4 → 2 H+ + SO42-, jumlah n = 3
H3PO4 → 3 H+ + PO43-, jumlah n = 4
Agar mudah dimengerti kita ambil perhitungan kenaikan titik didih untuk zat nonelektrolit dan non elektrolit sebagai perbandingannya.
Sebuah larutan gula C6H12O6 dengan konsentrasi sebesar 0.1 molal, jika pelarutnya air
dengan harga kb = 0.52 °C/molal. Tentukan titik didih larutan tersebut.
Larutan gula tidak mengalami ionisasi sehingga,
C6H12O6 → C6H12O6
0.1 molal → 0.1 mola
ΔTb = kb . m
ΔTb = 0.52 . 0.1
ΔTb = 0.052oC
Diketahui titik didih air adalah 100°C, maka titik didih larutan adalah
ΔTb = Tb – Tb0
Tb = 100 + 0.052
Tb = 100.052
C. Aplikasi Kegunaan dari Titik Didih dalam Pertambangan
1. Proses Operasi di dalam Kilang Minyak
Minyak mentah yang baru dipompakan ke luar dari tanah dan belum diproses
umumnya tidak begitu bermanfaat. Agar dapat dimanfaatkan secara optimal, minyak
mentah tersebut harus diproses terlebih dahulu di dalam kilang minyak.
Minyak mentah merupakan campuran yang amat kompleks yang tersusun dari
berbagai senyawa hidrokarbon. Di dalam kilang minyak tersebut, minyak mentah akan
mengalami sejumlah proses yang akan memurnikan dan mengubah struktur dan
komposisinya sehingga diperoleh produk yang bermanfaat.
Secara garis besar, proses yang berlangsung di dalam kilang minyak dapat
digolongkan menjadi 5 bagian, yaitu:
a. Proses Distilasi, yaitu proses penyulingan berdasarkan perbedaan titik didih; Proses
ini berlangsung di Kolom Distilasi Atmosferik dan Kolom Destilasi Vakum.
b. Proses Konversi, yaitu proses untuk mengubah ukuran dan struktur senyawa
hidrokarbon. Termasuk dalam proses ini adalah:
1. Dekomposisi dengan cara perengkahan termal dan katalis (thermal and catalytic
cracking)
2. Unifikasi melalui proses alkilasi dan polimerisasi
3. Alterasi melalui proses isomerisasi dan catalytic reforming
c. Proses Pengolahan (treatment). Proses ini dimaksudkan untuk menyiapkan fraksifraksi hidrokarbon untuk diolah lebih lanjut, juga untuk diolah menjadi produk
akhir.
d. Formulasi dan Pencampuran (Blending), yaitu proses pencampuran fraksi-fraksi
hidrokarbon dan penambahan bahan aditif untuk mendapatkan produk akhir dengan
spesikasi tertentu.
e. Proses-proses lainnya,
antara
lain
meliputi:
pengolahan
limbah,
proses
penghilangan air asin (sour-water stripping), proses pemerolehan kembali sulfur
(sulphur recovery), proses pemanasan, proses pendinginan, proses pembuatan
hidrogen, dan proses-proses pendukung lainnya.
1. Proses Distilasi
Tahap awal proses pengilangan berupa proses distilasi (penyulingan) yang
berlangsung di dalam Kolom Distilasi Atmosferik dan Kolom Distilasi Vacuum. Di
kedua unit proses ini minyak mentah disuling menjadi fraksi-fraksinya, yaitu gas,
distilat ringan (seperti minyak bensin), distilat menengah (seperti minyak tanah,
minyak solar), minyak bakar (gas oil), dan residu. Pemisahan fraksi tersebut
didasarkan pada titik didihnya.
Kolom distilasi berupa bejana tekan silindris yang tinggi (sekitar 40 m) dan
di dalamnya terdapat tray-tray yang berfungsi memisahkan dan mengumpulkan
fluida panas yang menguap ke atas. Fraksi hidrokarbon berat mengumpul di bagian
bawah kolom, sementara fraksi-fraksi yang lebih ringan akan mengumpul di
bagian-bagian kolom yang lebih atas.
Fraksi-fraksi hidrokarbon yang diperoleh dari kolom distilasi ini akan diproses
lebih lanjut di unit-unit proses yang lain, seperti: Fluid Catalytic Cracker, dll.
Fisika
A. Perbedaan dari titi didih, mendidih dan titik didih normal
Titik didih adalah suhu (temperatur) dimana tekanan uap sebuah zat cair sama
dengan tekanan external yang dialami oleh cairan. Titik didih suatu zat adalah suhu yang
tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan di atas permukaan zat cair. Titik Didih suatu
zat cair dipengaruhi oleh tekanan udara, artinya makin besar tekanan udara makin besar
pula titik didih zat cair tersebut. Sebuah cairan di dalam vacuum akan memiliki titik didih
yang rendah dibandingkan jika cairan itu berada di dalam tekanan atmosphere. Cairan yang
berada di dalam tekanan tinggi akan memiliki titik didih lebih tinggi jika dibandingkan dari
titik didihnya di dalam tekanan atmosphere.
Titik Didih Cairan adalah suhu di mana Point fase cair dan uap berada dalam
kesetimbangan dengan satu sama lain pada tekanan tertentu. Oleh karena itu, titik didih
adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan diterapkan pada cairan. Titik
didih pada tekanan 1 atmosfer disebut titik didih normal. Untuk substansi murni pada
tekanan P tertentu, fase stabil adalah fase uap pada temperatur tepat di atas titik didih dan
fase cair pada temperatur langsung di bawah titik didih. Garis kesetimbangan cair-uap pada
diagram fase zat murni memberikan titik didih sebagai fungsi dari tekanan. Atau, baris ini
memberikan tekanan uap cairan sebagai fungsi temperatur.
Titik didih normal (juga disebut titik didih atmospheris) dari sebuah cairan
merupakan kasus istimewa dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmospher di
permukaan laut, satu atmosphere. Pada suhu ini, tekanan uap cairan bisa mengatasi tekanan
atmospher dan membentuk gelembung di dalam massa cair. Pada saat ini (per 1982)
Standar Titik Didih yang ditetapkan oleh IUPAC adalah suhu dimana pendidihan terjadi
pada tekanan 1 bar.Pada tekanan dan temperatur udara standar(76 cmHg, 25 °C) titik didih
air sebesar 100 °C.
Mendidih terjadi pada zat cair yang bersentuhan dengan permukaan zat padat yang
mempunyai temperatur lebih tinggi dibanding temperatur saturasi/jenuh zat cair. Sebagai
contoh air bertekanan 1 atm akan mengalami pendidihan jika bersentuhan dengan
permukaan zat padat yang bertemperatur 110°C, karena temperatur saturasi air pada 1 atm
adalah 100°C. Ciri-ciri proses pendidihan adalah terbentuknya gelembung uap pada bidang
kontak cair – padat, yang akan terlepas saat ukurannya sudah cukup besar dan akan naik
menuju permukaan bebas cairan. Selama bergerak naik tersebut gelembung uap akan
memindahkan sebagian panas ke cairan sekitarnya. Karena gerak gelembung dan juga
gerakan cairan itu sendiri yang menyebabkan besarnya laju perpindahan panas pada proses
pendidihan. Pendidihan selalu membutuhkan panas dari sekitarnya. Atau dengan kata lain
proses pendidihan menyerap panas dari sekitarnya. Contohnya adalah proses pendidihan di
evaporator pada suatu lemari pendingin atau pendingin ruang. Udara yang melewati
evaporator akan menjadi dingin karena diambil panasnya untuk mendidihkan refrigeran
(’freon’).
B. Kenaikan Titik Didih
Hasil eksperimen Roult menunjukan bahwa Kenaikan titik didih larutan akan
semakin besar apabila konsentrasi (molal) dari zat terlarut semakin besar. Titik didih
larutan akan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Hal ini juga diikuti dengan
penurunan titik beku pelarut murni, atau titik beku larutan lebih kecil dibandingkan titik
beku pelarutnya. Hasil eksperimen ini disederhanakan dalam Gambar 11.4.
Gambar 11.4. Diagram tekanan dan suhu untuk titik didih dan titik beku dari pelarut dan larutan
Roult menyederhanakan ke dalam persamaan
Tb = kb . m
Tb = kenaikan titik didih larutan
kb = tetapan kenaikan titik didih molal pelarut (kenaikan titik didih untuk 1 mol zat dalam
1000 gram pelarut)
m = molal larutan (mol/100 gram pelarut)
Perubahan titik didih atau ΔTb merupakan selisih dari titik didih larutan dengan
titik didih pelarutnya, seperti persamaan : ΔTb = Tb – Tbº.
Hal yang berpengaruh pada kenaikan titik didih adalah harga kb dari zat pelarut.
Kenaikan tidak dipengaruhi oleh jenis zat yang terlarut, tapi oleh jumlah partikel/mol
terlarut khususnya yang terkait dengan proses ionisasinya.
Untuk zat terlarut yang bersifat elektrolit persamaan untuk kenaikan titik didik
harus dikalikan dengan faktor ionisasi larutan, sehingga persamaannya menjadi :
dimana
n = jumlah ion-ion dalam larutan
α = derajat ionisasi
Contoh jumlah ion untuk beberapa elektrolit:
HCl → H+ + Cl-, jumlah n = 2
H2SO4 → 2 H+ + SO42-, jumlah n = 3
H3PO4 → 3 H+ + PO43-, jumlah n = 4
Agar mudah dimengerti kita ambil perhitungan kenaikan titik didih untuk zat nonelektrolit dan non elektrolit sebagai perbandingannya.
Sebuah larutan gula C6H12O6 dengan konsentrasi sebesar 0.1 molal, jika pelarutnya air
dengan harga kb = 0.52 °C/molal. Tentukan titik didih larutan tersebut.
Larutan gula tidak mengalami ionisasi sehingga,
C6H12O6 → C6H12O6
0.1 molal → 0.1 mola
ΔTb = kb . m
ΔTb = 0.52 . 0.1
ΔTb = 0.052oC
Diketahui titik didih air adalah 100°C, maka titik didih larutan adalah
ΔTb = Tb – Tb0
Tb = 100 + 0.052
Tb = 100.052
C. Aplikasi Kegunaan dari Titik Didih dalam Pertambangan
1. Proses Operasi di dalam Kilang Minyak
Minyak mentah yang baru dipompakan ke luar dari tanah dan belum diproses
umumnya tidak begitu bermanfaat. Agar dapat dimanfaatkan secara optimal, minyak
mentah tersebut harus diproses terlebih dahulu di dalam kilang minyak.
Minyak mentah merupakan campuran yang amat kompleks yang tersusun dari
berbagai senyawa hidrokarbon. Di dalam kilang minyak tersebut, minyak mentah akan
mengalami sejumlah proses yang akan memurnikan dan mengubah struktur dan
komposisinya sehingga diperoleh produk yang bermanfaat.
Secara garis besar, proses yang berlangsung di dalam kilang minyak dapat
digolongkan menjadi 5 bagian, yaitu:
a. Proses Distilasi, yaitu proses penyulingan berdasarkan perbedaan titik didih; Proses
ini berlangsung di Kolom Distilasi Atmosferik dan Kolom Destilasi Vakum.
b. Proses Konversi, yaitu proses untuk mengubah ukuran dan struktur senyawa
hidrokarbon. Termasuk dalam proses ini adalah:
1. Dekomposisi dengan cara perengkahan termal dan katalis (thermal and catalytic
cracking)
2. Unifikasi melalui proses alkilasi dan polimerisasi
3. Alterasi melalui proses isomerisasi dan catalytic reforming
c. Proses Pengolahan (treatment). Proses ini dimaksudkan untuk menyiapkan fraksifraksi hidrokarbon untuk diolah lebih lanjut, juga untuk diolah menjadi produk
akhir.
d. Formulasi dan Pencampuran (Blending), yaitu proses pencampuran fraksi-fraksi
hidrokarbon dan penambahan bahan aditif untuk mendapatkan produk akhir dengan
spesikasi tertentu.
e. Proses-proses lainnya,
antara
lain
meliputi:
pengolahan
limbah,
proses
penghilangan air asin (sour-water stripping), proses pemerolehan kembali sulfur
(sulphur recovery), proses pemanasan, proses pendinginan, proses pembuatan
hidrogen, dan proses-proses pendukung lainnya.
1. Proses Distilasi
Tahap awal proses pengilangan berupa proses distilasi (penyulingan) yang
berlangsung di dalam Kolom Distilasi Atmosferik dan Kolom Distilasi Vacuum. Di
kedua unit proses ini minyak mentah disuling menjadi fraksi-fraksinya, yaitu gas,
distilat ringan (seperti minyak bensin), distilat menengah (seperti minyak tanah,
minyak solar), minyak bakar (gas oil), dan residu. Pemisahan fraksi tersebut
didasarkan pada titik didihnya.
Kolom distilasi berupa bejana tekan silindris yang tinggi (sekitar 40 m) dan
di dalamnya terdapat tray-tray yang berfungsi memisahkan dan mengumpulkan
fluida panas yang menguap ke atas. Fraksi hidrokarbon berat mengumpul di bagian
bawah kolom, sementara fraksi-fraksi yang lebih ringan akan mengumpul di
bagian-bagian kolom yang lebih atas.
Fraksi-fraksi hidrokarbon yang diperoleh dari kolom distilasi ini akan diproses
lebih lanjut di unit-unit proses yang lain, seperti: Fluid Catalytic Cracker, dll.