Makalah Kimfis Pemicu 4
-
Upload
a-thareq-kemal -
Category
Documents
-
view
101 -
download
17
description
Transcript of Makalah Kimfis Pemicu 4
TUGAS MAKALAH KELOMPOK
- K E S E T I M B A N G A N K I M I A -
KIMIA FISIKA
KELOMPOK 4
Diusulkan oleh :
Ghassan Tsabit Rivai 1406552976
Masarah Alda Bey 1406553051
Meidina Sekar Nadisti 1406553045
Rana Rezeki Najeges 1406553026
Thareq Kemal Habibie 1406552963
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2015
i
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan
Rahmat dan Karunia-nya sehingga penulis dapat menyusun makalah pengenalan Gas dan Cairan pada
mata kuliah Kimia Fisika 2015.
Makalah ini dibuat dengan bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan
tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Penulis ingin mengucapkan terima kasih
kepada Ibu Dr. Eny Kusrini S.Si. dan Ibu Ir. Rita Arbianti M.Si. selaku dosen Kimia Fisika yang telah
sabar membimbing dan mengajar kami selama satu semester ini. Kami juga ingin mengucapkan terima
kasih kepada Kak Grano selaku asisten dosen Kimia Fisika yang telah banyak membantu kami selama
proses belajar. Selain itu penulis juga ingin berterima kasih kepada semua yang tidak bisa disebutkan
satu per satu yang telah membantu proses pembuatan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada makalah ini. Oleh karena itu penulis
mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun. Kritik konstruktif
dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah kedepannya.
Penulis berharap agar karya tulis ini bisa bermanfaat bagi semua lapisan masyarakat dan dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Depok, 13 November 2015
PENULIS
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................................................ i
DAFTAR ISI.......................................................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................ iii
PETA KONSEP ................................................................................................................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................................................................. v
BAB I ...................................................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN ............................................................................................................................ 1
TEORI DASAR ....................................................................................................................... 1
BAB II .................................................................................................................................................... 3
ISI ...................................................................................................................................................... 3
JAWABAN PERTANYAAN.................................................................................................. 3
TOPIK A .......................................................................................................................... 3
SOAL 1 ......................................................................................................................... 3
SOAL 2 ......................................................................................................................... 3
SOAL 3 ......................................................................................................................... 4
SOAL 4 ......................................................................................................................... 5
SOAL 5 ......................................................................................................................... 5
TOPIK B .......................................................................................................................... 6
SOAL 1 ......................................................................................................................... 6
SOAL 2 ......................................................................................................................... 6
SOAL 3 ......................................................................................................................... 8
SOAL 4 ......................................................................................................................... 8
SOAL 5 ......................................................................................................................... 9
TOPIK C ........................................................................................................................ 12
SOAL 1 ....................................................................................................................... 12
SOAL 2 ....................................................................................................................... 12
SOAL 3 ....................................................................................................................... 13
SOAL 4 ....................................................................................................................... 15
SOAL 5 ....................................................................................................................... 15
SOAL 6 ....................................................................................................................... 16
BAB III ................................................................................................................................................. 17
KESIMPULAN .............................................................................................................................. 17
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... vi
iii
DAFTAR GAMBAR DAN GRAFIK
GAMBAR 1 ............................................................................................................................................ 4
GAMBAR 2 ............................................................................................................................................ 4
GAMBAR 3 ............................................................................................................................................ 7
GAMBAR 4 ............................................................................................................................................ 7
GRAFIK 1 ............................................................................................................................................... 9
iv
PETA KONSEP
v
ABSTRAK
Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi, permukaan zat cair kelihatan tegangan dan seperti bersifat elastis. Tegangan permukaan
merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam
(statis). Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik menarik antar molekul air dengan wadahnya yang tidak
seimbang pada antar muka cairan.
Surfaktan adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan
permukaan (surface tension) suatu medium dan menurunkan tegangan antarmuka (interfacial tension)
antar dua fase yang berbeda derajat polaritasnya. Istilah antarmuka menunjuk pada sisi antara dua fase
yang tidak saling melarutkan, sedangkan istilah permukaan menunjuk pada antarmuka dimana salah
satu fasanya berupa udara (gas).
Desorpsi adalah proses pelepasan kembali ion/molekul yang telah berikatan dengan gugus aktif
pada adsorben. Salah satu contohnya adalah larutan H2SO4 untuk mendesorpsi adsorbat pada adsorben
karbon aktif. Desorpsi merupakan kebalikan dari proses adsorpsi. Desorpsi adalah proses pelepasan
kembali adsorbat yang telah berikatan dengan sisi aktif permukaan dari adsorben.
Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan suatu adsorbat oleh adsorben dimana penyerapan ini
hanya terjadi pada permukaan adsorben. Jenis dari adsorpsi ada dua macam, yaitu adsorpsi kimia dan
adsorpsi fisika. Adsorpsi berkaitan erat dengan tegangan permukaan pada suatu cairan. Adsorpsi
dipengaruhi oleh banyak faktor-faktor yaitu luas permukaan, jenis adsorben, temperatur, dan tekanan.
Proses adsorpsi adalah proses penyerapan atau penggumpalan yang dilakukan oleh adsorben.
Dalam proses ini adsorben yang menyerap adsorbat, adsorben sendiri merupakan padatan yang
memiliki luas permukaan dan pori-pori yang dapat menyerap adsorbat contohnya karbon aktif dan
zeolit, sedangkan adsorbat adalah zat terlarut yang dapat diserap. Adsorpsi isoterm adalah adsorpsi yang
dipengaruhi oleh konsentrasi dan temperatur pada saat proses. Persamaan yang digunakan dalam proses
adsorpsi yaitu Langmuir, Freundlich, dan BET.
1
BAB I
PENDAHULUAN
TEORI DASAR
Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk
menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastik. Selain
itu,tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat
cairuntuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan
dataratau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas
permukaan baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di
permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkung
ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zatcair namun zat
cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaan-nya sekecil
mungkin.
Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar
dandalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu
molekulpembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat dari
permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin
(Dianometer). Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada
antarmukadua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari
padtegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar
daripada adhesi antara cairan dan udara.
Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :
Metode kenaikan kapiler
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik
melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk
mengukur teganganpermukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak
bias untuk mengukurtegangan antar muka
Metode tersiometer Du-Nouy
Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan
ataupuntegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk
melepaskansuatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan
permukaan atautegangan antar muka dari cairan tersebut.
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa
factordiantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan
akanmempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada
padapermukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dngan molekul
surfaktan.
Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena
cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai
orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh
dari surfaktan. Molekul surfaktan mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar
(hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik) . Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua
golongan besar, yaitu surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air.
Surfaktan yang larut dalam minyak
Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai
panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa silikon.
Surfaktan yang larut dalam pelarut air
Golongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa,
zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lainnya.
Merkuri atau air raksa (Hg) merupakan golongan logam berat dengan nomor atom 80
dan berat atom 200,6. Merkuri merupakan unsur yang sangat jarang dalam kerak bumi, dan
relatif terkonsentrasi pada beberapa daerah vulkanik dan endapan-endapan mineral biji dari
logam-logam berat. Merkuri digunakan pada berbagai aplikasi seperti amalgam gigi, sebagai
2
fungisida, dan beberapa penggunaan industri termasuk untuk proses penambangan emas. Dari
kegiatan penambangan tersebut menyebabkan tingginya konsentrasi merkuri dalam air tanah
dan air permukaan pada daerah pertambangan. Elemen air raksa relatif tidak berbahaya
kecuali kalau menguap dan terhirup secara langsung pada paru-paru.
Bentuk racun dari air raksa pada proses masuk pada tubuh manusia adalah metil
merkuri (CH3Hg+ dan CH3-Hg-CH3) dan garam organik, partikel mercuric khlor (HgCl2).
Metil merkuri dapat dibentuk oleh bakteri pada endapan dan air yang bersifat asam. Ion
merkuri anorganik adalah bersifat racun akut. Elemen merkuri mempunyai waktu tinggal
yang relatif pendek pada tubuh manusia tetapi persenyawaan metil merkuri tinggal pada
tubuh manusia 10 kali lebih lama merkuri berbentuk metal (logam) dan menyebabkan tidak
berfungsinya otak, gelisah/gugup, ginjal, dan kerusakan liver pada kelahiran (cacat lahir).
3
BAB II
ISI
JAWABAN PERTANYAAN
PEMICU A
Pada saat ini penggunaan nanopartikel FeC dalam suatu fluida sudah banyak
dikembangkan untuk berbagai aplikasi, sehingga mempelajari tegangan permukaan
nanofluida berbasis FeC sangat menarik untuk diteliti. Struktur, kemurnian dan ukuran
nanopartikel sangat menentukan sifat nanofluida yang dihasilkan. Kadang kala untuk
mempertahankan sifat nanofluida agar tidak mengendap sering ditambahkan surfaktan.
Penambahan surfaktan dalam fluida akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan fluida,
kenapa demikian? Tegangan permukaan nanofluida FeC/air meningkat dengan meningkatnya
konsentrasi berat nanopartikel FeC. Dalam kasus konsentrasi rendah nanopartikel (0,1% dan
0,5%), tegangan nanofluida lebih rendah daripada tegangan permukaan air. Untuk konsentrasi
nanopartikel lebih dari 1,0%, tegangan permukaan nanofluida pada 10 – 40OC adalah hampir
sama dengan tegangan permukaan air.
(Keywords: nanopartikel FeC, tegangan permukaan, penambahan surfaktan, konsentrasi
nanopartikel FeC, tegangan permukaan air)
1. Terjadi fenomena permukaan pada fluida. Jelaskan pengertian tentang fenomena
permukaan dan jelaskan mengapa terjadi perubahan tegangan permukaan setelah
adanya nanopartikel.
Jawaban:
Fenomena permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan
permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh
gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera
diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil
cairan. tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair
(fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Besarnya tegangan permukaan
diperngaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis cairan, suhu, dan, tekanan, massa jenis,
konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. Jika cairan memiliki molekul besar seperti air,
maka tegangan permukaannya juga besar. salah satu factor yang mempengaruhi besarnya
tegangan permukaan adalah massa jenis/ densitas (D), semakin besar densitas berarti
semakin rapat muatan – muatan atau partikel-partiekl dari cairan tersebut. Kerapatan
partikel ini menyebabkan makin besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan
permukaan cairan tersebut. Hal ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik
menarik antar partikel yang kuat. Sebaliknya cairan yang mempunyai densitas kecil akan
mempunyai tegangan permukaan yang kecil pula.
Terjadinya perubahan tegangan karena nano partikel adalah karena Nanopartikel
adalah partikel dispersi atau partikel padat dengan ukuran di kisaran 10-1000nm. Karena
adanya zat terdispersi (zat terlarut) maka fenomena permukaan bisa berubah tegangannya
karena adanya reaksi langsung dengan zat terlarut (terdispersi) dari nanopartikel yang ada
itu. Reaksi kimianya berlangsung terjadi perubahan susunan senyawa. Dapat terbentuk
senyawa baru, tetapi tetap tidak lepas dari hukum-hukum sains.
2. Istilah tegangan permukaan sangat erat hubungannya dengan istilah intermolecular
forces. Jelaskan definisi hubungan kedua tersebut!
Jawaban:
Karena tegangan permukaan adalah substansi yang bereaksi di dekat permukaan.
Lalu, gaya intermolecular/ gaya antar molekul dapat terjadi karena pemisahan molekul-
molekul elektromagnetik. Gaya antar molekul adalah gaya tarik-menarik antar molekul
yang saling berdekatan. Gaya antar molekul berbeda dengan ikatan kimia. Ikatan kimia,
seperti ikatan ionik, kovalen, dan logam, semuanya adalah ikatan antar atom dalam
4
membentuk molekul. Sedangkan gaya antar molekul adalah gaya tarik antar molekul.
kemudian hubungan dengan tegangan permukaan adalah; tegangan permukaan juga
berpengaruh terhadap gaya antar molekul dalam cairan. Molekul-molekul dalam cairan
menarik satu sama lain, sebuah molekul dalam sebagian besar zat cair tertarik pada semua
sisi sehingga Tarik-menarik antar molekul adalah nol. Namun gaya traik molekul
dipermukaan hanya kebawah. pemisahan molekul yang terdiri dari muatan Tarik menarik
ataupun tolak menolak, maka ketika ketemu muatan yang Tarik menarik itu akan
menjadikan tegangan. Ketika tegangan itu semakin kebawah, dan di permukaan maka
terjadilah tegangan permukaan.
3. Ada beberapa metoda yang dapat kita gunakan untuk menentukan tegangan permukaan
dari suatu cairan, jelaskan metoda apa saja yang anda ketahui, terangkan prinsipnya dan
sertakan dengan gambar !
Jawaban:
Metode kenaikan kapiler
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik
melalui suatu kapiler. Bila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam cairan yang
membasahi dinding maka cairan akan naik kendalam kapiler karena adanya tegangan
muka. Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi tertentu sehingga terjadi
keseimbangan antara gaya keatas dan kebawah. Metode kenaikan kapiler hanya dapat
digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan
antar muka.
Metode Tersiometer Du-Nouy
Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan
permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang
diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada
permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari
cairan tersebut. Jika kita hanya menentukan tegangan permukaan (suatu cairan) saja,
kita dapat menggunakan metode kenaikan kapiler.
Gambar 1. Pipa Kapiler
Gambar 2. Metode cincin Du-Nouy
5
4. Air juga memiliki tegangan permukaan, tahukah Anda berapa tegangan permukaan air?
Ketika Anda mempelajari tgangan permukaan air, Anda akan menemukan istilah “skin-
like”, terangkan pengertian dari istilah tersebut, dan jelaskan mengapa peristiwa
tersebut bisa terjadi.
Jawaban:
Air (H2O) memiliki tegangan permukaan sebesar 72 dyne/cm2 ketika suhunya 25o C.
Artinya akan memerlukan 72 dyne untuk memcahkan tegangan permukaan air sepanjang
1 cm. Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik
maka tegangan permukaannya semakin kecil. Pendapat bahwa mencuci pakaian dengan
air panas akan lebih bersih adalah benar. Suhu yang tinggi akan menurunkan tegangan
permukaan sehingga air lebih bisa membasahi pori-pori kain dengan lebih baik. Detergen
sekarang banyak terkandung zat surfactan. Zat ini berfungsi menurunkan tegangan
permukaan zat cair sehingga akan hasil cucian bisa lebih bersih.
“Skin-Stretched” atau “Skin-Like” ini disebut tegangan permukaan. Tegangan
permukaan memainkan peran penting dalam cara cairan berperilaku. Jika Anda mengisi
gelas dengan air, Anda akan dapat menambahkan air di atas tepi kaca karena tegangan
permukaan.
Sangat mudah untuk melihat bahwa tetesan air tampaknya memiliki "skin-like" atau
“seperi permukaan kulit” yang jika dikenakan ke permukaan suatu benda menjadi
semacam bola pipih. Ternyata tegangan permukaan ini adalah hasil dari kecenderungan
molekul air untuk menarik satu sama lain (disebut kohesi). Keadaan energi terendah
untuk penurunan ini terjadi ketika jumlah maksimum molekul air yang dikelilingi oleh
molekul air lain - yang berarti bahwa tetesan air harus memiliki luas permukaan yang
mungkin minimum, yang merupakan sebuah bola. Efek gravitasi merata lingkup yang
ideal ini ke dalam bentuk yang kita lihat.
5. Dapatkah Anda menjelaskan kenapa pada konsentrasi rendah nanopartikel FeC,
tegangan permukaan nanofluida lebih rendah dibandingkan dengan tegangan
permukaaan air, sedangkan pada konsentrasi tinggi, tegangan permukaan nanofluida
adalah hampir sama dengan tegangan permukaan air.
Jawaban :
Penambahan nanopartikel pada suatu fluida basa pada konsentrasi yang tinggi
menyebabkan tegangan permukaan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi
partikel. Ini mungkin disebabkan karena peningkatan gaya Van der Waals antar partikel
yang terakumulasi pada interfase gas-cair yang dapat menyebabkan meningkatkan energy
bebas permukaan yang juga dapat meningkatkan tegangan permukaan. Namun, pada
konsentrasi partikel yang rendah, penambahan partikel secara umum hanya berpengaruh
sedikit pada tegangan permukaan karena jarak antar partikel cukup besar meski pada
interfase gas-cair. Terdapat pengecualian untuk nanofluida yang mengandung MWCNT’s
(Multiwall Carbon Nano Tubes) atau ketika surfaktan ditambahkan pada nanofluida. Pada
kasus ini, tegangan permukaan berkurang pada konsentrasi partikel rendah. Hal ini karena
gaya repulsive elektrostatik antar partikel akibat adanya lapisan surfaktan atau grup
polimer yang masuk ke MWCNTs dan mengurangi energi bebas permukaan dan
menyebabkan berkurangnya tegangan permukaan.
6
PEMICU B
Untuk lebih memahami surfaktan pada Bab Fenomena Permukaan, terutama tentang
aplikasinya di lapangan, maka diadakanlah ke industri X yang memproduksi berbagai jenis
produk kosmetik. Pada beberapa mata kuliah, terutama mata kuliah pilihan, program
kunjungan industri ini merupakan agenda rutin yang dilakukan dan terjadwal. Pada saat
kunjungi ke industri X ini, mahasiswa diagi menjadi dua kelompok, yaitu kelompok
Hidrofilik dan Lipofilik, yang merupakan sifat yag biasanya dipunyai oleh suatu surfaktan.
Diketahui bahwasanya surfaktan digunakan pada berbagai produk industri, tidak
hanya pada produk kosmetik, tapi juga pada ahan deterjen, farmasi, makanan, tekstil, plastik
dan lain-lain. Salah satu contoh surfaktan yang banyak digunakan pada industri kosmetik
adalah surfaktan anionik, seperti fatty alcohol sulfate. Pada kunjungan ke industri X,
mahasiswa diperkenalkan dengan surfaktan ini, karena banyaknya penggunaan surfaktan ini
pada produk mereka. Tapi, sayangnya, mereka tidak bisa memberikan penjelasan mengenai
proses pembuatan surfaktan ini. Oleh sebab itu, mereka perlu mengagendakan lagi untuk
kunjungan ke pabrik yang secara khusus memproduksi berbagai jenis surfaktan sesuai dengan
keperluan industri.
(Keywords: Surfaktan, Kosmetik pada Surfaktan, Fenomena Permukaan, Golongan
Surfaktan)
1. Dapatkah anda membantu memberikan penjelasan tentang proses pembuatan surfaktan
seperti yang diharapkan oleh mahasiswa tersebut? Jelaskan secara sistematik.
Jawaban:
Surfaktan merupakan molekul yang memiliki gugus polar yang suka air (hidrofilik)
dan gugus non polar yang suka minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat
mempersatukan campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan adalah bahan aktif
permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan permukaan cairan, sifat aktif ini
diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Bagian polar molekulnya dapat bermuatan positif,
negatif ataupun netral, bagian polar mempunyai gugus hidroksil semetara bagian non
polar biasanya merupakan rantai alkil yang panjang. Surfaktan pada umumnya disintesis
dari turunan minyak bumi dan limbahnya dapat mencemarkan lingkungan, karena
sifatnya yang sukar terdegradasi, selain itu minyak bumi merupakan sumber bahan baku
yang tidak dapat diperbaharui. Untuk pembuatan surfaktan, karena dia bersifat hidrofilik,
dan lipofilik, dapat mempersatukan minyak dan air, surfaktan berfungsi untuk menyerap
ke dalam, lalu dengan sifatnya yang lipofilik dia juga mengangkat lemak, maka dapat
membersihkan suatu benda dengan sifat alami surfaktan itu. Surfaktan anionik bermuatan
negatif pada bagian hidrofiliknya.
Aplikasi utama dari surfaktan anionik yaitu untuk deterjensi, pembusaan dan
emulsifier pada produk-produk perawatan diri (personal care product), detergen dan
sabun. Kelemahan surfaktan anionik adalah sensitif terhadap adanya mineral dan
perubahan PH. Contoh surfaktan anionik, yaitu linier alkilbenzen sulfonat, alkohol sulfat,
alkohol eter sulfat, metil ester sulfonal (MES), fatty alkohol eter fosfat. Cara pembuatan
surfaktan anionic itu yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.
Surfaktan ini membentuk kelompok surfaktan yang paling besar dari jumlahnya. Sifat
hidroliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus sulfat atau
sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan ikatan C-O-S
yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan anionik adalah linier
alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin sulfonat (AOS) dan parafin
atau secondary alkane sulfonat (SAS).
Natrium dodekil sulfonat : C12H23CH2SO3-Na+
Natrium dodekil benzensulfonat : C12H25ArSO3-Na
2. Diketahui bahwa surfaktan memiliki gugus hidrofilik dan gugus lipofilik. Terangkan
kedua istlah tersebut dan hubungannya dengan surfaktan. Jelaskan juga pengertian
tentang surfaktan beserta fungsi dan jenisnya. Ketika Anda mempelajari surfaktan, Anda
7
akan menemukan istilah “misel”, berikan penjelasan tentang istilah tersebut. Berikan
contoh tentang kinerja salah satu surfaktan, gunakan model atau gambar sebagai
ilustrasinya.
Jawaban: Hidrofilik diambil dari dua kata yaitu hidro yang berarti air dan filik yang berarti
suka. Jadi hidrofilik adalah zat yang dapat dilarutkan dalam air. Sedangkan hidrofobik
diambil dari kata hidro (air) dan fobik (tidak suka).
Surfaktan ini memiliki gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik sehingga dapat
mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Aktifitas surfaktan diperoleh
karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka
akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (hidrofobik).
Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap
ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-air, minyak-air
dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase
air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun terendam
dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar (hidrofobik) adalah merupakan rantai
alkil yang panjang ”ekor”, sementara bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus
hidroksil dan nampak sebagai “kepala” surfaktan. Representasi surfaktan ditunjukan paga
Gambar 3 di bawah ini.
Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air,
sedangkan gugus hidrofobik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak.
Pada suatu molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Molekul-
molekul surfaktan akan diadsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak
apabila gugus polarnya yang lebih dominan. Hal ini menyebabkan tegangan permukaan
air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu.
Sebaliknya, apabila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan
tersebut akan diadsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya
tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan
menjadi fase kontinyu.
Fungsi Surfaktan yaitu ketika dilakukan
penambahan surfaktan dalam larutan akan
menyebabkan turunnya tegangan permukaan
larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu,
tegangan permukaan akan konstan walaupun
konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan
ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka
surfaktan mengagregasi membentuk misel.
Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut critical
micelle concentration (cmc). Tegangan
permukaan akan menurun hingga cmc tercapai.
Setelah cmc tercapai, tegangan permukaan akan
konstan yang menunjukkan bahwa antar muka
menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada
dalam keseimbangan dinamis dengan
monomernya.
Mula-mula, surfaktan berbentuk misel dengan
ujung hidrofil berikatan hidrogen dengan air,
Gambar 3. Representasi struktur surfaktan
Gambar 4. Pembentukan Surfaktan
(sumber: academia.edu)
8
sedangkan ujung hidrofobnya tertolak oleh air, sehingga terlindung di bagian dalam
misel. Saat berdekatan dengan noda, ujung hidrofob ini menarik noda dari kain,
kemudian bersama-sama membentuk misel baru. Suhu tinggi, pengadukan dan
pengucekan pakaian akan mempercepat proses ini karena akan mempermudah
terlepasnya noda dari kain. Semua proses ini tidak melibatkan pertukaran elektron, Yang
terjadi hanyalah interaksi / gaya yang timbul akibat adanya sifat hidrofil-hidrofob
tersebut.
3. Penggunaan surfaktan terbagi atas 3 golongan, jelaskan dan uraikan sengan singkat?
Untuk penggunaan dalam bidang pangan, ada syarat-syarat tertentu yang harus dipenuhi
oleh surfaktan, uraikan secara singkat!
Jawaban:
Surfaktan terdiri dari beberapa jenis tergantung pada jenis muatan yang terdapat pada
“kepala” surfaktan tersebut. Jenis-jenis surfaktan yakni:
Surfaktan anionik
Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion. Contohnya adalah
garam alkana sulfonat, garam olefin sulfonat, garam sulfonat asam lemak rantai
panjang.
Surfaktan kationik
Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation. Contohnya garam
alkil trimethil ammonium, garam dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil
dimethil benzil ammonium.
Surfaktan nonionik
Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan. Contohnya ester gliserin
asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam lemak, polietilena alkil
amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina, dialkanol amina dan alkil
amina oksida.
Surfaktan amfoter
Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan positif dan negatif.
Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino, betain, fosfobetain.
Penggunaan surfaktan sangat bervariasi, seperti bahan deterjen, kosmetik, farmasi
makanan, tekstil, plastik dan lain-lain. Beberapa produk pangan seperti margarin, es
krimdan lain-lain menggunakan surfaktan sebagai satu bahannya. Syarat agar surfaktan
dapat digunakan untuk produk pangan yaitu bahwa surfaktan tersebut mempunyai nilai
Hydrophyle Lypophyle Balance (HLB) antara 2-16, tidak beracun, serta
tidak menimbulkan iritasi.
4. Setelah Critical Micelle Concentration (CMC) tercapai, tegangan permukaan akan
konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang
berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya. Bagaimana menentukan
CMC, gambarkan salah satu grafik yang dapat menunjukkan penentuan CMC!
Jawaban:
Misel merupakan suatu yang dihasilkan dari penggabungan (agregasi) dari ion-ion
surfaktan yang merupakan zat pengaktif permukaan. Dengan terbentuknya misel, sifat-
sifat larutan akan berubah secara mandadak, seperti tegangan permukaan-antarmukanya,
viskositasnya, daya hantar listrik sehingga dapat dimanfaatkan dengan pada kehidupan
sehari-hari. Contoh dari pemanfaatan tegangan permukaan atau tegangan muka pada
kehidupan sehari-hari sangat banyak, misalnya proses pembersihan kotoran pada pakaian
dan peralatan rumah tanggga, menulis pada kertas dengan menggunakan tinta, air dijaga
agar tidak penetrasi kedalam daun oleh suatu senyawa hidrofobik menyerupai lilin yang
terdapat dipermukaan daun. Fenomena permukaan-antar muka juga banyak dimanfaatkan
pada proses-proses industri, seperti industri tekstil, plastik dankaret sintetik, pigmen,
agrokimia, farmasi, kosmetik, pangan, teknik sipil. Dalam bidang-bidang tersebut,
9
surfaktan digunakan sebagai emulsifier, dispersant, wetting agnt, foaming dan anti
foaming agent, dan lain-lain.
Pembentukkan misel dapat terjadi pada konsentrasi di atas CMC. Untuk mengetahui
harga CMC yang paling tepat diperlukan tabel entalpi, karena entalpi sangat berkaitan
erat dengan CMC. Beberapa faktor yang mempengaruhi CMC antara lain :
Untuk deret homolog surfaktan rantai hidrokarbon, nilai CMC bertambah 2x
dengan berkurangnya satu atom c dalam rantai.
Gugus aromatik dalam rantai hidrokarbon akan memperbesar nilai CMC dan juga
kelarutan.
Adanya garam menurunkan nilai CMC surfaktan ion.
Penurunan CMC hanya bergantung pada konsentrasi ion lawan. Semakin besar
konsentrasinya semakin menurun CMC-nya. Pada CMC terjadi penggumpalan dari
molekul surfaktan, maka cara penentuan CMC dapat menggunakan cara-cara penentuan
besaran fisik yang menunjukkan perubahan dari keadaan ideal menjadi tidak ideal. Di
bawah CMC, larutan menjadi bersifat ideal, sedangkan di atasnya larutan bersifat tak
ideal. Besaran fisik yang dapat digunakan adalah tekanan osmosis, titik beku larutan,
hantaran jenis atau hantaran ekivalen, kelarutan, indeks bias, hamburan cahaya, tegangan
permukaan, dan tegangan antar muka. Selain itu, nilai CMC dapat ditentukan dengan
pembuatan grafik antara hubungan konsentrasi (c) dengan daya hantar listrik (DHL).
Grafik tersebut juga dipengaruhi oleh temperatur konsentrasinya, berikut adalah contoh
grafik pada suhu 30°C
5. Dalam produk kosmetik, biasanya terdapat lebih dari satu jenis surfaktan. Dapatkah
anda menjelaskan alasan penggunaan surfaktan ini, dan apakah surfaktan yang dipilih
harus dari golongan yang sama atau tidak? Jelaskan dan berikan contoh, tambahkan
referensi yang anda gunakan untuk mendukung penjelasan anda.
Jawaban:
Surfaktan merupakan senyawa yang dapat menurukan tegangan permukaan suatu
system, dimana subtansi yang dalam keadaan rendah mempunyai sifat dapat terabsorbsi
pada sebagian atau seluruh antar muka sistem. Surfaktan mempunyai gugus hidrofil dan
lipofil yang seimbang sehingga mampu menjadi jembatan penghubung antara polar dan
nonpolar yang dapat menyebabkan terjadinya interaksi antara ke 2 fase tersebut dengan
baik. Pada kosmetik dan personal care, surfaktan juga memiliki syarat-syarat tertentu agar
tidak membahayakan konsumen, berikut persayratan surfaktan dalam kosmetik :
1. Anti alergi dan anti iritasi
2. Bau dan warna berlebihan tidak anjurkan
3. Reaksi yang merugikan diminimalkan
4. Bebas dari kotoran dan tidak bersifat toksik
Grafik 1. C terhadap DHL
10
Jenis-jenis surfaktan yang digunakan dalam bidang kosmetik :
a. Surfaktan anionik
Surfaktan anionik adalah surfaktan yang memiliki muatan negatif pada kepala
(hidrofilik). Yang termasuk dalam kelompok surfaktan ini adalah asam karboksilat, sulfat,
asam sulfonat, asam fosfat dan turunannya, dan berguna untuk aplikasi yang memerlukan
pembersihan (perlengkapan mandi dan busa).
Surfaktan Asam Karboksilat : Stearat berguna untuk produk seperti deodoran dan
antiperspirant. Garam (natrium stearat) membuat sabun yang sangat baik.
Sulfat : Natrium lauril sulfat (SLS), Amonium sulfat lauril (ALS), Natrium sulfat
laureth (SLES) dalam penggunaan pembuatan sabun. Surfaktan tersebut berperan
sebagai pembuat foam yang baik juga dikarenakan surfaktan ini dijuluki sebagai
agen pembersih dan relatif murah.
Asam sulfonat : Pada umumnya lebih ringan dibandingkan sulfat. Yang termasuk
dalam surfaktan ini adalah Taurates (berasal dari taurin), Isethionates (berasal
dari asam isethionic), sulfonat olefin, dan Sulfosuccinates. Alasan surfaktan ini
penggunaannya minim karena lebih mahal untuk diproduksi.
b. Surfaktan kationik
Surfaktan kationik memiliki muatan positif pada kepala hidrofilik. Yang
termasuk dalam surfaktan kationik adalah Amin, Alkylimidazolines, Amin
Alkoxylated, dan Senyawa Amonium Quaternized (atau Quats). Surfaktan kationik
yang paling popular dalam pembuatan kosmetik yaitu Quats. Quats seperti klorida
Cetrimonium dan Klorida Stearalkonium berfungsi memberikan dasar untuk
kondisioner rambut.
Masalah dari surfaktan kationik biasanya tidak kompatibel dengan surfaktan
anionik. sulit untuk menghasilkan produk yang secara bersamaan. Kekurangan lain
dari surfaktan kationik juga bisa menyebabkan iritasi sehingga surfaktan ini harus
dipertimbangkan ketika dipergunakan sebagai bahan kosmetik dan personal care.
c. Surfaktan amfoter
Surfaktan amfoter adalah surfaktan yang memiliki muatan positif dan
negative pada bagian kepala hidrofiliknya. Yang termasuk dari surfaktan ini adalah
Lauriminodipropionate, Natrium, dan Lauroamphodiacetate Dinatrium. Surfaktan
amfoter digunakan dalam kosmetik sebagai surfaktan sekunder. Amfoterik dapat
membantu meningkatkan busa dan mengurangi iritasi. Amfoter ini juga digunakan
untuk shampoo bayi dan produk pembersih lain yang memerlukan kelembutan.
Kekurangan dari surfaktan ini adalah tidak memiliki sifat pembersihan yang baik dan
tidak berfungsi dengan baik sebagai emulsifier.
d. Surfaktan Non-ionik
Surfaktan yang tidak mempunyai muatan pada bagian kepalanya. Paling
sering digunakan sebagai emulsifier, bahan pendingin, dan agen pelarut. Surfaktan
nonionik utama digunakan dalam kosmetik termasuk alkohol, alkanolamides, ester,
dan oksida amina. Surfaktan non ionik yang umum digunakan yaitu surfaktan
teretoksilasi tetapi surfaktan ini dapat bersifat karsinogenik.
Alkohol seperti setil alkohol atau stearil digunakan dalam krim dan lotion
untuk memberikan kelembutan pada kulit. Alkohol juga membantu menstabilkan
emulsi dan dapat mengurangi iritasi. Oksida amina seperti oksida
Cocamidopropylamine digunakan untuk meningkatkan busa dalam produk
pembersih. Ester polisorbat juga bahan pelarut yang sangat baik untuk minyak wangi.
Surfaktan polimer dalam kosmetik
Penggunaan surfaktan polimer sebagai emulsifier dan dispersan yang diinginkan
karena berat molekul tinggi tidak dapat menembus kulit serta surfaktan ini tidak
menyebabkan kerusakan pada aplikasinya. Selain itu, material dengan berat molekul
tinggi seperti selulosa, hidroksietil dan xanthan digunakan dalam formulasi banyak
sebagai pengatur reologi (untuk mengontrol konsistensi produk) dan merupakan
11
komponen penting untuk stabilisasi emulsi dan suspensi. Berikut adalah contoh dari
surfaktan polimer dalam kosmetik : Material silikon seperti poli-dimetil siloksan, Amino
functional silikon yang memberikan manfaat pada rambut.
Jadi penggunaan surfaktan dalam kosmetik sesuai dengan jenis kosmetik dan
personal carenya. Penggunaan surfaktan bias dari golongan yang berbeda, tetapi seperti
dijelaskan diatas, sulit untuk menggabungkan surfaktan anionik dan surfaktan kationik,
karena kedua surfaktan tersebut memiliki sifat yang relatif berbeda. Ada kosmetik yang
menggunakan surfaktan lebih dari satu golongan contohnya adalah sabun dan shampoo.
Jenis personal care tersebut menggunakan surfaktan anionik sebagai pemberi busa (foam),
dan surfaktan amfoter sebagai cleaner atau pembersih dari kuman.
12
PEMICU C
Tahukah anda, apa itu merkuri? Banyak kasus telah dilaporkan akibat dampak buruk
dari merkuri. Merkuri adalah salah satu elemen logam berat yang paling beracun di
lingkungan. Ini merupakan polutan baeracun utama karena volatilitas yang tinggi,
bioakumulatif panjang, dan kuat. Menurut laporan olrh US Environmental Protection Agency
(EPA), pembakaran batu bara adalah salah satu antropogenik utama sumber emisi merkuri.
Berbagai jenis teknologi untuk mengontrol emisi merkuri dari gas buang pembakaran
batubara, Hg2+ adalah larut dalam air, sehingga dapat dihilangkan dengan sistem defulsurisasi
gas buang. Kebanyakan patikulat-terikat merkuri dapat dihilangkan melalui elektrostatis atau
filter kain. Namun, sebagian besar Hg tidak dapat dihilangkan karena kelarutan rendah dalam
air dan volatilitas tinggi. Dengan demikian, penghilangan ataupun adsorpsi Hg adalah yang
paling penting dan pekerjaan sulit dalam mengontrol gas buang merkuri. Beberapa teknologi
yang telah dilaporkan dan digunakan sebagai adsorben adalah karbon aktif, zeolit alam
ataupun sintesis, clay, dan sebagainya dengan kemampuan kapasitas adsorpsi yang tidak sama
dan dipengaruhi oleh berbagai faktor.
(Keywords: merkuri, adsorpsi Hg, adsorben karbon aktif)
1. Ada beberapa istilah yang hampir mirip, yaitu adsorpsi, adsorben dan adsorbat,
dapatkah anda menjelaskan perbedaannya? Berikan juga tentang jenis adsorpsi,
sertakan dengan contoh!
Jawaban:
Adsorpsi adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam
larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika
antara substansi dan penyerapnya. Adsorpsi juga merupakan suatu proses penyerapan
partikel suatu fluida (gas atau cairan) oleh suatu padatan hingga membentuk suatu lapisan
film (lapisan tipis) pada permukaan padatan terseut.
Adsorpsi terbagi menjadi dua yaitu adsorpsi fisika dan kimia. Adsorpsi fisika adalah
proses interaksi antara adsorben dengan adsorbat yang disebabkan gaya Van Der Waals.
Adsorpsi ini terjadi ketika daya tarik antara adsorbat dengan adsorben lebih besar
daripada adsorbat dengan pelarutnya. Biasanya adsorpsi ini terjadi pada temperatur
rendah. Contohnya adalah adsorpsi oleh karbon aktif. Sedangkan adsorpsi kimia menurut
Langmuir adalah proses dimana molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh ikatan
valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam moleul. Ikatan
kimia tersebut menyebabkan pada permukaan adsorben akan terbentuk suatu lapisa film.
Adsorpsi ini berisfat spesifik dan melibatkan gaya dan kalor yang sama dengan panas
reaksi kimia. Contohnya adaah pertukaran ion (Ion Exchange).
Adsorben adalah zat padat yang dapat menyerap partikel fluida dalam suatu proses
adsorpsi. Adsorben besrifat spesifik dan terbuat dari bahan-bahan yang berpori. Adsorben
dibagi menjadi dua yaitu adsorben polar dan non-polar. Adsorben polar disebut juga
adsorben hidrofilik, contohnya silika gel, alumina aktif, dan zeolit. Adsorben non-polar
disebutnya juga hidrofobik, contohnya polimer adsorben dan karbon aktif. Adsorbat
adalah zat atau fasa terlarut yang dapat diserap oleh adsorben, logam berat Hg.
2. Proses atau mekanisme adsorpsi secara umum dapat berlangsung melalui tiga tahap,
jelaskan apa saja? Tuliskan referensi yang anda rujuk kalau ada model atau video untuk
proses ini, anda bias tambahkan sebagai penjelasannya.
Jawaban:
Contoh mekanisme adsorpsi pada karbon aktif, sebagai berikut:
Karbon aktif padat digunakan dalam proses adsorpsi dan yang paling sering terlibat
dalam pemurnian air minum. Hal ini dapat dibuat dari beberapa bahan, yang, yang paling
populer adalah batubara, kayu, dan batok kelapa karena ukuran besar permukaan mereka
13
dan sejauh mana mereka berpori. Semakin besar pori-pori, semakin lama fungsi karbon
aktif pada suatu waktu.
Setelah material yang akan digunakan adalah dipilih, maka kemudian dehidrasi dan
dikarbonisasi oleh proses oksidasi yang melibatkan perlahan pemanasan material pada
suhu yang sangat tinggi. Hal ini kemudian “diaktifkan” dengan mengekspos ke zat
oksidasi lain, seperti, bahan kimia dan gas. Karbon aktif ini kemudian dikategorikan oleh
karakteristik seperti kepadatan dan kekerasan.
Ketika karbon aktif disiapkan, itu mengalami serangkaian tes untuk menentukan
listriknya sebagai adsorben “breakpoint.” Ini adalah titik waktu di saat karbon aktif mulai
kehilangan nya. Karakteristik ini terjadi di semua karbon aktif dan penentuan ketika
terjadi membantu pengguna dalam mengetahui kapan perlu diganti. Ini sangat penting
adalah informasi terutama ketika digunakan untuk menghilangkan kontaminan dari air
minum.
Sebagai karbon aktif ditempatkan di dalam air (biasanya dalam bentuk bubuk atau
butiran), proses adsorpsi bekerja dalam tiga tahap. Pertama, zat mengkontaminasi
mematuhi permukaan karbon. Selanjutnya, zat pindah ke pori-pori besar. Akhirnya,
mereka teradsorbsi ke permukaan bagian dalam dari karbon. Ketika karbon hits
breakpoint, itu disebut sebagai “menghabiskan,” dan kemudian dibuang dan dikirim ke
diaktifkan kembali. Sejak karbon aktif bubuk (PAC) terlalu kecil untuk aktivasi ulang,
karbon aktif granular (GAC) biasanya satu-satunya bentuk karbon aktif untuk dikirim
kembali untuk pengobatan. The “menghabiskan” karbon ini kemudian dicampur dengan
karbon aktif yang baru dan dikirim kembali ke fasilitas untuk digunakan kembali.
3. Dalam adsorpsi isotherm, terdapat lima tipe yang biasanya digambarkan dalam grafik,
yang memperlihatkan apakah adsorpsi yang terjadi pada suhu konstan tersebut
monolayer atau multilayer. Jelaskan pengertian adsorpsi isotherm dan jelaskan 5 tipe
yang dimaksud. Dalam model adsorpsi isotherm kita diperkenalkan dengan model
adsorpsi isotherm Langmuir, Freundlich, dan BET. Jelaskan perbedaan antara ketiga
model tersebut. Berikan masing-masing satu contoh penggunaan persamaannya.
Dapatkah kita menentukan efisiensi kapasitas adsorpsi dari model yang diberikan?
Jelaskan (Sertakan dengan referensi yang anda gunakan).
Jawaban:
Isoterm adsorpsi adalah adsropsi yang menggambarkan hubungan antara zat yang
teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada kesetimbangan dan
temperatur konstan. 5 tipe isoterm adsorpsi sebagai berikut:
Tipe I : Jumlah adsrobat pada adsorben meningkat relatif cepat, dan menjadi lebih
lambat ketika seluruh permukaan adsorben tertutup oleh molekul. Tipe ini
menggunakan adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.
14
Tipe II dan III : Tipe ini merupakan tipe adsorpsi pada lapisan molekul ganda
(multilayer, multimolekuler). Pada teori BET, untuk menentukan luas permukaan
adsorben yaitu dengan cara menentukan titik B pada kurva tipe II, dimana saat tepat
terjadi adsorpsi lapisan molekul tunggal. Kedua tipe ini menggunakan adsorpsi fisika.
Tipe IV dan V : Tipe ini merupakan tipe adsorpsi multilayer yaitu pembentukan
saluran satu lapisan molekul. Tipe ini menggunakan adsorpsi fisika.
Adsorpsi Isoterm Langmuir, Freundlich, dan BET:
Isoterm Langmuir
Isoterm ini berdasar asumsi bahwa:
Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat mengadsorpsi satu
molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak ada interaksi antara
molekul-molekul yang terserap.
Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.
Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum.
Isoterm Freundlich
Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang
heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda.
Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini.
Persamaannya adalah
x/m = kC1/n
dimana,
x = Banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg)
m = Massa dari adsorben (mg)
C = Konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam kesetimbangan
k,n = Konstanta adsorben
Isoterm BET
Isoterm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang homogen.
Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul
adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di permukaannya. Pada isoterm
15
ini, mekanisme adsoprsi untuk setiap proses adsorpsi berbeda-beda. Mekanisme yang
diajukan dalam isoterm ini adalah:
Isoterm Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia,
sedangkan isoterm BET akan lebih baik daripada isotherm Langmuir bila diterapkan
untuk adsoprsi fisik.
4. Teknologi adsorpsi adalah dikenal paling ekonomis. Bagaimana menurut anda? Berikan
contoh kasus untuk proses adsorpsi terutama kasus untuk penghilangan merkuri dalam
hidroarbon cair? Tuliskan referensi yang anda gunakan!
Jawaban:
Teknologi adsorpsi dikenal dengan teknolgi ekonomis karena bahan-bahan yang
digunakan dalam proses ini melibatkan bahan yang biayanya cukup murah atau bisa
dibilang bebas biaya, contohnya arang aktif atau karbon aktif, dimana dapat didapatkan
hanya dengan membakar tempurung kelapa atau kayu pada kondisi oksigen yang terbatas
atau semi vakum.
Sistem penghilangan merkuri yang menggunakan adsorben untuk menangkap
merkuri di umpan gas dan hidrokarbon cair tidak bekerja efektif pada semua bentuk kimia
merkuri. Proses penghilangan merkuri untuk hidrokarbon cair terdiri dari karbon
impregnasi iodida, loga sulfida pada karbon atau alumina, sistem amalgam molsieve dan
proses dua langkah yang terdiri dari katalis konversi hidrogen diikuti dengan reaksi logam
sulfisa dengan unsur merkuri.
Sistem penghilangan merkuri yang paling banyak digunakan untuk hidrokarbon cair
secara kimiawi khusus untuk satu bentuk merkuri , biasnaya dalam bentuk elemental
merkuri. Tetapi jika digunakan zeolit, memiliki keuntungan yaitu dapat mengadsorpsi
merkuri dalam dua bentuk yaitu merkuri halida dan elemental merkuri, namu
kekurangnnya yaitu tidak bisa mengadsorpsi merkuri dalam bentuk organomerkuri. Zat
yang mampu mengadsorpi organomerkuri saah satunya adalah zeolit imprgenasi Ag
dalam proses Ag/Hg amalgam. Pada sebuah penelitian skripsi, zeolit klinoptilolit aktif
impregnasi SnCl2 mampu meningkatkan efisiensi adsorpsi hingga 29,11%.
5. Karbon aktif, zeolit, clay, kitosan dan sebagainya telah dimanfaatkan sebagai adsorben
untuk mengadsorp logam berat seperti merkuri. Dapatkah anda menjelaskan konsep
adsorpsi dengan berbagai jenis adsorben tersebut? Apa yang membedakan? Sehingga
efisiensi kapasitas adsorpsi itu berbeda? Faktor apa sajakah yang dapat berpengaruh
dalam proses adsorpsi logam berat?
Jawaban:
Karbon aktif akan menyerap senyawa organik dari cairan atau gas dengan cara
adsorpsi. Pada proses adsorpsi, molekul organik yang berada di fase gas cair akan ditarik
dan diikat ke permukaan pori karbon aktif. Rata-rata karbon aktif memiliki luas
permukaan 500-2000 m2/g, hal ini membuat karbon aktif memiliki daya serap super
tinggi.
Zeolit mempunyai kapasitas yang tinggi sebagai penyerap. Mekanisme adsorpsi yang
mungkin terjadi adalah adsorpsi fisika yang meilbatkan gaya Van Der Waals, adsorpsi
kimia yang melibatkan gaya Elektrostatik, ikatan hidrogen dan pembentukan kompleks
koordinasi. Daya serap zeolit bergantung pada jumlah pori dan luas permukaan, dan
untuk meningkatkan efisiensi adsorben, maka zeolit harus ditambahkan dengan zat lain
seperti Ag, SnCl2 dan sebagainya.
Lempung atau dikenal oleh orang awam sebagai tanah liat merupakan salah satu
adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi. Daya serap lempung terhadap logam
berat tidak sebaik karbon aktif atau zeolit, namun dengan penambahan HCl 1-12 M pada
temperatur 500-600OC, mampu meningkatkan jumlah pori dan luas permukaan dari
lempung. Semakin tinggi konsentrasi HCl akan menambah kapasitas adsorpsi namu pada
peningkatan suhu akan menyebabkan penurunan kapasitas adsorpsi.
16
Kitosan adalah senyawa polimer alam turuna dari kitin yang diisolasi dari limbah
perikanan, seperti kulit udang atau cangkang kepiting. Kitosan dapat digunakan sebagai
adsorben yang dapat menyerap logam berat seperti Zn, Cd, Cu,Pb, Mg, dan Fe. Kitosan
aktif dalam bentuk NH2 atau NH3+ mampu menadsorpsi logam berat melalui mekanisme
pembentukan khelat dan atau penukar ion.
Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi logam berat, sebagai berikut:
Luas Permukaan: Semakin besar luas permukaan dari adsorben, maka semakin
besar kapasitas adsorpsi sehingga molekul yang diserap semakin banyak.
pH: Semakin asam pH logam yang diserap maka kelarutannya semakin besar,
sehingga larutan akan semakin asam pengionnya. Dimana adsorpsi akan jauh
lebih baik ketika tingkat keasaan tinggi karena pada pH ini terjadi pengionan
lebih besar dan adsorpsi dapa terjadi jika logam membentuk ion dan akan diikat
oleh gugus aktif pada adsorben.
Jenis adsorbat: Adsorbat yang memiliki rantai yang bercabang akan lebih mudah
diadsorp ketimbang adsorbat dengan rantai lurus.
Temperatur: Pada proses adsropsi, menggunakan suhu yang stabil atau cukup,
karena hal itu akan menyebabkan terbukanya pori sehingga kapasitas adosrpsi
meningkat. Namun, apabila suhu terlalu tinggi dari suhu stabil, hal itu akan
menyebabkan kerusakan pada adsorben.
6. Untuk dapat mengetahui regenerasi penggunaan adsorben setelah digunakan, perlu
dilakukan proses proses desorpsi, jelaskan dan bagaimana caranya!
Jawaban:
Jumlah zat yang di adsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses
berkesetimbangan, sebab laju adsorpsi disertai dengan terjadinya desorpsi. Pada awal
reaksi, peristiwa adsorpsi lebih dominan dibandingkan dengan peristiwa desorpsi,
sehingga adsorpsi berlangsung cepat. Pada waktu tertentu peristiwa adsorpsi cenderung
berlangsung lambat, dan sebaliknya laju desorpsi cenderung meningkat. Ketika laju
adsorpsi adalah sama dengan laju desorpsi sering disebut sebagai keadaan
berkesetimbangan. Waktu tercapainya keadaan setimbang pada proses adsorpsi adalah
berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh jenis interaksi yang terjadi antara adsorben
dengan adsorbat. Secara umum waktu tercapainya kesetimbangan adsorpsi melalui
mekanisme fisika (fisisorpsi) lebih cepat dibandingkan dengan melalui mekanisme kimia
atau kemisorpsi
17
BAB III
KESIMPULAN
Terjadinya perubahan tegangan karena nano partikel adalah karena Nanopartikel
adalah partikel dispersi atau partikel padat dengan ukuran di kisaran 10-1000 nm. Karena
adanya zat terdispersi (zat terlarut) maka fenomena permukaan bisa berubah tegangannya
karena adanya reaksi langsung dengan zat terlarut (terdispersi) dari nanopartikel yang ada itu.
Untuk menentukan tegangan permukaan dari suatu cairan, terdapat beberapa metode yaitu
metode kenaikan kapiler, metode tersiometer du-nouy.
Surfaktan merupakan molekul yang memiliki gugus polar yang suka air (hidrofilik)
dan gugus non polar yang suka minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat mempersatukan
campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan ini memiliki gugus hidrofilik dan gugus
hidrofobik sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak.
Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki
bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan
minyak/lemak (hidrofobik). Fungsi Surfaktan yaitu ketika dilakukan penambahan surfaktan
dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan.
Adsorpsi adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam
larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika
antara substansi dan penyerapnya
Karbon aktif padat digunakan dalam proses adsorpsi dan yang paling sering terlibat
dalam pemurnian air minum. Hal ini dapat dibuat dari beberapa bahan, yang, yang paling
populer adalah batubara, kayu, dan batok kelapa karena ukuran besar permukaan mereka dan
sejauh mana mereka berpori
Isoterm adsorpsi adalah adsropsi yang menggambarkan hubungan antara zat yang
teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada kesetimbangan dan
temperatur konstan. Terdapat 5 isoterm adsorpsi yaitu Langmuir, Freundlich dan BET.
Teknologi adsorpsi dikenal dengan teknolgi ekonomis karena bahan-bahan yang
digunakan dalam proses ini melibatkan bahan yang biayanya cukup murah atau bisa dibilang
bebas biaya, contohnya arang aktif atau karbon aktif, dimana dapat didapatkan hanya dengan
membakar tempurung kelapa atau kayu pada kondisi oksigen yang terbatas atau semi vakum
vi
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W.. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Erlangga: Jakarta
Genaro, R. A. 1990. Remington’s Pharmaceutical Science. 18th ed. Macle Printing Company,
Easton-Pennsilva, USA.
Rosen, M.J. dan Kunjappu, J.T., 2012., Surfactants and Interfacial Phenomena., Hoboken, New
Jersey: John Wiley & Sons.
Sawyer, Clair N., McCarty, Perry L., dan Parkin, Gene, (1994), Chemistry for Environmental
Engineering, 4th edition, Mc Graw- Hill Inc, New York.
Jatmika, A., 1998, Aplikasi Enzim Lipase dalam Pengolahan Minyak Sawit dan Minyak
Tangio, Julhim S.. 2013. “Adsorpsi Logam Timbal (Pb) Dengan Menggunakan Biomassa
Enceng Gondok (Eichhorniacrassipes)”.Jurnal. Gorontalo: Fakultas MIPA, Universitas Negeri
Gorontalo.
Wibowo, Jaka. 2012. “Peningkatan Kinerja Zeolit Klinoptilolit Untuk Menghilangkan Merkuri
Dalam Hidrokarbon Cair Dengan Penambahan Tin (II) Klorida”.Skripsi. Jakarta: Fakultas Teknik,
Universitas Indonesia.
Cruz, R.M.S., Martin, S.M.J. dan Camazano., 2006. Surfactant-enhanced desorption of
atrazine and linuron residues as affected by agung of herbicides in soil.,
Arc.Environ.Contam.Toxicol., 50, 128-137.
Anon. 2015. Pengertian Adsorpsi. [Online] Tersedia di:
http://www.gudangmakalah.com/2015/01/makalah-kimia-pengertian-adsorpsi.html [Diakses 3
November 2015]
Anon.2015.[ONLINE].(Available at :
http://www.ilmukimia.org/search?q=adsorpsi&x=0&y=0). (Accesed on 11-7-2015).
Anon. 2015. Adsorpsi Kimia. [ONLINE].(Available at :
http://www.kamusq.com/2013/04/adsorpsi-adalah-pengertian-dan-definisi.html). (Accesed on 11-7-
2015)
Anon. Inti Sawit Untuk Produk Pangan, Warta Pusat Penelitian Kelapa Sawit, 6 (1) : 31 - 37. .
Diyah, N.W.. 2012. Adsorpsi. [Online] Tersedia di:
http://fridaaaaa.files.wordpress.com/2012/05/adsorpsi-nwd_2012.pps [Diakses 4 November 2015]
Kunaefi, Refi. 2008. Pengaruh penggunaan nanofluida sebagai pendingin.... [Online] Tersedia
di: http://lib.ui.ac.id/file?file=pdf/abstrak-123344.pdf [Diakses 5 November 2015]