LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK KIMIA IIKINETIKA REAKSI
Oleh
Lina Rosi Lestari
2011430056
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Jakarta
2012
I. JUDUL PERCOBAAN
Adsorpsi Isotherm
II. PRINSIP PERCOBAAN
Teori Langmuir dan Freundlich yaitu dimana banyaknya zat yang diadsorpsi
pada temperatur tetap oleh suatu adsorben tergantung dari konsentrasi dan
keaktifan adsorbat mengadsorpsi zat-zat tertentu.
III. TUJUAN PERCOBAAN
Untuk menentukan jumlah gram zat yang diadsorpsi oleh karbon pada
temperatur tertentu.
IV. ALAT DAN BAHAN
Alat :
1.
V. TINJAUAN PUSTAKA
Kemajuan di bidang industri di masa sekarang ini mengakibatkan
banyaknya aktivitas manusia yang menyebabkan tekanan di sekitarnya
meningkat.Pertambahan jumlah industri dan penduduk membawa akibat
bertambahnya beban pencemaran yang disebabkan oleh pembuangan limbah
industri dan domestik.
Pencemaran logam berat merupakan suatu proses yang erat
hubungannya dengan penggunaan logam tersebut oleh manusia. Keberadaan
logam berat dalam lingkungan berasal dari dua sumber. Pertama dari proses
alamiah seperti pelapukan secara kimiawi dan kegiatan geokimiawi serta
dari tumbuhan dan hewan yang membusuk. Kedua dari hasil aktivitas
manusia terutama hasil limbah industri.Dalam neraca global, sumber yang
berasal dari alam sangat sedikit dibandingkan pembuangan limbah akhir di
laut.
Logam berat dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia
tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh.
Daya racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim,
sehingga proses metabolisme tubuh terputus. Lebih jauh lagi, logam berat
ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau
karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan
dan pencernaan. Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak
dapat dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya
dibuang melalui proses ekskresi. Hal serupa juga terjadi apabila suatu
lingkungan terutama di perairan telah terkontaminasi (tercemar) logam berat
maka proses pembersihannya akan sulit sekali dilakukan.
Sedikitnya terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi ini
yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut
pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis
pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah
tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang
berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah
Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya.Sedangkan jenis kedua adalah
logam berat tidak esensial atau beracun, di mana keberadaannya dalam
tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun,
seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.
Kontaminasi logam berat terutama Pb dan Cd di lingkungan
merupakan masalah besar dunia saat ini.Persoalan spesifik logam berat Pb
dan Cd di lingkungan terutama karena akumulasinya sampai pada rantai
makanan dan keberadaannya di alam, serta meningkatnya sejumlah logam
berat yang menyebabkan keracunan terhadap tanah, udara dan air
meningkat. Proses industri dan urbanisasi memegang peranan penting
terhadap peningkatan kontaminasi tersebut. Suatu organisme akan kronis
apabila produk yang dikonsumsikan mengandung logam berat tersebut.
Pengenalan Karbon Aktif
Karbon aktif (activated charcoal), atau sering juga disebut sebagai
arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang
sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang
tersebut. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu
material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat
dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya
bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa
usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon
aktif itu sendiri.
Karbon aktif adalah sejenis adsorbent (penyerap). Berwarna hitam,
berbentuk granule, bulat, pellet ataupun bubuk. Jenis Karbon ini jelas
diminati, tidak dihindari. Karbon aktif dipakai dalam proses pemurnian
udara, gas dan larutan atau cairan, dalam proses recovery suatu logam dari
biji logamnya, dan juga dipakai sebagai support katalis. Dipakai juga dalam
pemurnian gas dan udara, safety mask dan respirator, seragam militer,
adsorbent foams, industri nuklir, electroplating solutions; deklorinasi,
penyerap rasa dan bau dari air, akuarium, cigarette filter, dan juga
penghilang senyawa-senyawa organik dalam air.
Sesuai dengan salah satu fungsi di atas, maka karbon aktif juga
dipakai di Unit CO2 Removal Pabrik Ammonia, dengan tujuan untuk
menangkap senyawa organik atau anorganik yang dapat menaikkan
Foaming High larutan Benfield sehingga menurunkan kinerja area CO2
Removal yang akhirnya akan mempengaruhi kinerja pabrik Ammonia
secara keseluruhan.
Carbon aktif biasanya dibuat dari petroleum coke, serbuk gergaji,
lignite</i>, batu bara, peat, kayu, tempurung kelapa, dan biji buah-buahan.
Kesemuanya itu ada kalanya dapat langsung diproses sebagai karbon aktif
dan ada pula yang melalui proses aktivasi. Karbon aktif yang berasal dari
serbuk gergaji dan lignite mempunyai struktur yang rapuh dan berbentuk
bubuk. Sedangkan carbon aktif yang berbentuk granule, keras, dan dipakai
sebagai pengadsorb vapor biasanya berasal dari tempurung kelapa, biji
buah-buahan, atau briket batubara. Sedangkan sifat fisik yang paling penting
adalah luas permukaannya.
Banyak cara untuk mengaktifkan karbon. Yang paling umum adalah
dengan memakai gas pengoksidasi seperti udara, steam, atau karbondioksida
(CO2), dan karbonasi bahan baku dengan memakai chemical agent seperti
Seng Klorida atau Phosphoric Acid.Setelah karbon aktif terpakai dan telah
jenuh (dengan vapor atau warna), maka zat-zat penyebab jenuh tersebut
dapat disteaming, dikondensasi, direcovery (bila diperlukan), dan
dihilangkan (bila tidak diinginkan), sehingga karbon aktif siap digunakan
kembali. Perlakuan ini disebut regenerasi.
Langkah-langkah pembuatan karbon aktif dari tempurung kelapa
(sesuai dengan gambar 3) adalah sebagai berikut : buah kelapa diambil dari
sabutnya, daging kelapa dikeringkan menjadi kopra, sedangkan tempurung
kelapanya diproses lebih lanjut untuk dijadikan karbon aktif. Pemrosesan
menjadi karbon aktif dengan memakai proses pengeringan pada temperatur
sedang dan dalam lingkungan (atmosfer) tanpa oksigen, sehingga dihasilkan
char (tempurung kelapa kering), kemudian digranulasikan pada temperatur
tinggi, diaktivasi dengan steam, dan dilakukan perlakuan akhir, dan jadilah
karbon aktif.
Adsorpsi
Peristiwa adsorpsi merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu
terjadinya penambahan konsentrasi komponen tertentu pada permukaan
antara dua fase. Adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisis (physical
adsorption) dan adsorpsi kimia (chemical adsorption). Secara umum
adsorpsi fisis mempunyai gaya intermolekular yang relatif lemah,
sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia antara
molekul adsorbat dengan molekul yang terikat pada permukaan adsorben.
Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat
oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan zat
padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat
padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai
gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang
mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair,
mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi.Pada absorpsi
zat yang diserap masuk ke dalam absorbens sedangkan pada adsorpsi zat
yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1990).
Suatu adsorbens dengan bahan dan jenis tertentu, banyaknya gas
yang dapat diserap, makin besar bila temperatur kritis semakin tinggi atau
gas tersebut mudah dicairkan.Semakin luas permukaan dari suatu adsorben
yang digunakan, maka semakin banyak gas yang dapat diserap. Luas
permukaan sukar ditentukan, hingga biasanya daya serap dihitung tiap
satuan massa adsorben. Daya serap zat padat terhadap gas tergantung dari
jenis adsorben, jenis gas, luas permukaan adsorben, temperatur dan tekanan
gas (Atkins, 1990).
Proses adsorpsi yang terjadi pada kimisorpsi, partikel melekat pada
permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan
cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya
dengan substrat. Peristiwa adsorpsi disebabkan oleh gaya tarik molekul-
molekul di permukaan adsorbens. Dimana adsorben yang biasa digunakan
dalam percobaan adalah kabon aktif, sedangkan zat yang diserap adalah
asam asetat (Keenan, 1999).
Peristiwa adsorpsi yang terjadi jika berada pada permukaan dua fasa
yang bersih ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan
sangat mempengaruhi sifat permukaan. Komponen yang ditambahkan
adalah molekul yang teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya
dinamakan surface aktif). Jumlah zat yang terserap setiap berat adsorbens,
tergantung konsentrasi dari zat terlarut. Namun demikian, bila adsorbens
sudah jenuh, konsentrasi tidak lagi berpengaruh. Adsorpsi dan desorpsi
(pelepasan) merupakan kesetimbangan (Atkins, 1990).
Adsorpsi Isotherm
Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi
adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan fasa ruah
saat kesetimbangan pada temperatur tertentu. Ada tiga jenis hubungan
matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isoterm adsorpsi.
1. Isoterm Langmuir
Isoterm ini berdasar asumsi bahwa:
a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat
mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul
adsorbennya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang
terserap.
b. Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.
c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum.
Namun, biasanya asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut:
selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorpsi
tidak inert dan mekanisme adsorpsi pada molekul pertama sangat
berbeda dengan mekanisme pada molekul terakhir yang teradsorpsi.
Langmuir mengemukakan bahwa mekanisme adsorpsi yang terjadi
adalah sebagai berikut: A(g) + S ⇌AS,
dimana A adalah molekul gas dan S adalah permukaan adsorpsi.
2. Isoterm Brunauer, Emmet, and Teller (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 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.
3. Isoterm Freundlich
Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair,
isoterm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empirik yang
dikemukakan oleh 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
dengan: x = banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg)
m = massa dari adsorben (mg)
C = konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam
kesetimbangan
k,n= konstanta adsorben
Dari persamaan tersebut, jika konstentrasi larutan dalam kesetimbangan
diplot sebagai ordinat dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai
absis pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradien n dan intersep
k. Dari isoterm ini, akan diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap
air. Isoterm ini akan digunakan dalam penelitian yang akan dilakukan,
karena dengan isoterm ini dapat ditentukan efisiensi dari suatu
adsorben.
Hal-hal yang dapat dilihat dari kurva isoterm adalah sebagai berikut:
1. Kurva isoterm yang cenderung datar artinya, isoterm yang
digunakan menyerap pada kapasitas konstan melebihi daerah
kesetimbangan.
2. Kurva isoterm yang curam artinya kapasitas adsorpsi meningkat
seiring dengan meningkatnya konsentrasi kesetimbangan.
Adsorpsi ion logam oleh material padat secara kuantitatif mengikuti
persamaan Langmuir. Persamaan Langmuir merupakan tinjauan teoritis
proses adsorpsi.
C/(x/m) = 1/Kb + C/b
Persamaan tersebut dapat digunakan pada adsorpsi oleh
padatan.Konstanta pada persamaan adsorpsi Langmuir menunjukan
besarnya adsorpsi maksimum (b) oleh adsorben, dan K menunjukkan
konstanta yang dihubungkan dengan energi ikat.
Terdapat perbedaan antara berat teradsorp teoritis dan eksperimen. Hal
tersebut menunjukan bahwa berkurangnya konsentrasi ion logam tidak
hanya terjadi karena adsorpsi secara pertukaran ion, tetapi terjadi juga
pemerangkapan ion logam pada pori-pori membran.
VI. PROSEDUR
1. Gunakan larutan NaOH 0.05 N dalam 50 ml , As.Asetat 0.05 N dalam
200 ml , C2H4OH 0,05N dalam 200 ml.
2. Buat larutan dalam botol sampel dengan perbandingan :
Pereaksi Botol 1 Botol 2 Botol 3 Botol 4 Botol 5
H2O (ml) 50 0 75 90 95
CH3COOH (ml) 50 100 25 10 5
Karbon aktif (gr) 1 gram
3. Shaker selama 10 menit dengan flask shaker untuk botol 1, untuk botol
yang lainnya menggunakan rumus “waktu pengocokan”.
4. Larutan disaring.
5. Titrasi filtrate dari tiap botol sample sebanyak 5 ml dengan larutan baku
NaOH 0.05 N dengan indikator PP.
6. Catat hasil volume titrasi.
7. Hitung konsentrasi larutan dari tiap botol dalam normalitas.
VI. ALAT DAN BAHAN
Peralatan yang digunakan:
1. Erlenmeyer
2. Buret
3. Kaca arloji
4. Corong kaca
5. Flask Shaker
6. Pipet volumetrik
7. Statif dan klem
8. Labu ukur
9. Botol sampel
VII.DATA PENGAMATAN& PERHITUNGAN
Data Pengamatan:
Botol
Vol H2O(ml)
VolCH3COOH 0,08
N(ml)
Vol Filtrate(ml)
Vol KOH N(ml)
Simplo Duplo Rata-rataI 50 50 7 2 2 2II 0 100 7 1,8 2 1,9III 75 25 7 1,2 1,3 1,25IV 90 10 7 0,5 0,7 0,6V 95 5 7 0,3 0,3 0,3
Perhitungan:
1. Konsentrasi CH3COOH sebelum dan sesudah reaksi:
Botol
C1 (N) C2 (N)
(ml CH3COOH/100 x N NaOH) (Vtitrasi/Vfiltratx N NaOH)
I 0,0275 0,0157II 0,055 0,0149III 0,0138 0,0098
Bahan-bahan yang digunakan:
1. CH3COOH 0.05N
2. NaOH 0.05N
3. C2H4OH 0,05N
4. Karbon aktif
5. Indikator PP
6. Aquadest
7. Kertas saring
IV 0,0055 0,0047V 0,00275 0,0023
2. Menentukan CH3COOH yang teradsorpsi
Menentukan CH3COOH yang teradsorpsi
Botol X -Log X C2-Log C2
I 0,0708 1,149 0,0157 1,804II 0,2406 0,618 0,0149 1,826III 0,0237 1,625 0,0098 2,008IV 0,0048 2,318 0,0047 2,038
3. Menghitung nilai k
a. K grafik
Log k = - 0, 42 – 0
= - 0,42
K = 0,377
b. K teoritis
Botol KI 0,000245II 0,0665III -0,0368IV 0,0048Rata-rata 0,00868625
c. % eror
% = │56.72- 0 .0087│ x 100%
56.72
= 99.98 %
VIII. PEMBAHASAN
Adsorpsi adalah pengumpulan zat terlarut dipermukaan media dan merupakan
jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau cair yang kontak dengan zat-zat lainnya.
Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang
memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan
karbon atau arang tersebut, hanya dengan satu gram karbon aktif, akan didapatkan suatu
material yang memiliki permukaan sebesar 500 m2. Biasanya pengaktifan hanya
bertujuan untuk memperbesar luas permukaan saja, namun beberapa usaha juga
berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri.
Dalam percobaan ini digunakan karbon aktif sebagai adsorban dalam larutan
asam asetat.Hal ini dilakukan untuk mengetahui keaktifan karbon aktif untuk menyerap
asam asetat dengan variant konsentrasi. Karbon aktif yang telah ditimbang dibungkus
dengan rapat agar karbon yang diperoleh tidak menyerap zat lain yang dapat
mempengaruhi perubahan massa dari zat tersebut.Contohnya kemampuan karbon aktif
untuk menyerap air karena bersifat higroskopis.Saat pengadukan erlenmeyer ditutup
dengan rapat agar larutan tidak terpecik keluar erlenmeyer serta menghalangi gangguan
dari luar sehingga larutan tidak terkontaminasi oleh zat-zat yang dapat mempengaruhi
daya adsorpsi sampel oleh karbon aktif. Pengadukan dilakukan selama 10 menit karena
dianggap sebagai waktu yang cukup bagus untuk adsorbsi larutan. Pengadukan larutan
menggunakan flask shaker agar pengadukan dilakukan pada saat yang bersamaan. Hal ini
dimaksudkan agar penyerapan warna dari larutan dengan konsentrasi berbeda
memerlukan waktu yang sama. Selain itu, pengadukan dengan stirer dilakukan untuk
efektifitas waktu. Setelah pengadukan selanjutnya dilakukan penyaringan larutan.
Larutan disaring untuk menghindari sulitnya pengamatan pada saat
penitaran.Penyaringan dilakukan dengan menggunakan kertas saring tak berabu sehingga
didapatkan filtrate yang berwarna jernih.
Digunakan larutan penitar NaOH 0,05 N karena penitaran ini berprinsip pada
reaksi asam basa (alkalimetri/neutralisasi) sehingga PP (phenol pthalain) dipilih sebagai
indicator yang tepat dengan titik akhir merah muda seulas. Titik ekuivalen dari hasil
penitaran setara dengan sisa asam asetat yang belum terserap oleh karbon aktif.
Hasil penitaran digunakan untuk menghitung berapa banyak CH3COOH yang
dapat diserap oleh karbon aktif, sehingga kita dapat menentukan daya serap atau
keaktifan kerja karbon aktif dalam proses adsorpsi isotherm. Dalam industri biasanya
karbon aktif digunakan untuk menyerap zat-zat beracun yang dapat menimbulkan
dampak negatif bagi personil.
IX. KESIMPULAN
Dari hasil praktikum didapatkan % kesalahan praktikum adalah 99.98 %. Hasil
tersebut didapatkan dengan cara membandingkan hasil perhitungan berdasarkan grafik
dan berdasarkan hasil teoritis. Kesalahan dalam praktikum terjadi karena diakibatkan
oleh human error pada waktu persiapan sampel, pengamatan hasil penitaran, dan
sebagainya.
X. TUGAS
1. Syarat syarat apa yang dibutuhkan untuk adsorpsi isotherm?
a. Seluruh permukaan adsorspsi memiliki aktivitas adsorpsi sama atau seragam
b. Tidak terjadi interaksi antara molekul – molekul adsorbat.
c. Mekanisme adsorpsi yang terjadi seluruhnya sama.
d. Hanya terbentuk satu lapisan adsorbat yang sempurna di permukaan adsorban
2. Apakah perbedaan antara adsorpsi fisis dan adsorpsi kimiawi?
Adsorpsi fisika (physisorption) terjadi karena gaya tari molekul oleh gaya Van Der
Waals dan biasanya adsorpsi ini berlangsung secara bolak balik. Ketika gaya tarik
menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari gaya tarik menarik zat
terlarut dengan pelarut, maka zat terlarut akan cenderung teradsorpsi pada permukaan
adsorben.
Adsorpsi kimia (chemisorption, activated adsorpsion) terjadi karena ikatan kimia
(chemical bonding) antara molekul zat terlarut (solute) dengan molekul
adsorben.Adsorpsi ini bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik
(irreversible).Adsorpsi kimia terjadi karena adanya reaksi kimia antara zat padat
dengan adsorbat larut dan reaksi ini tidak berlangsung bolak-balik.
3. Apakah perbedaan adsorpsi dan absorpsi ?
Absorpsi adalah proses dimana substansi tidak hanya terikat pada permukaan saja,
tetapi menembus permukaan dan terdistribusi ke bagian - bagian dalam dari
komponen yang mengabsorpsi.
Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan molekul – molekul cairan atau gas pada
permukaan adsorban.
DAFTAR PUSTAKA
http://google.com .
http://wikipedia.org.com
Mulyono, HAM. 2005. Kamus Kimia Cetakan ke-3. Jakarta: Bumi Aksara.
Wiwi Widarsih R, Dra. Tin Kartini Ir. Krisnandi Ismail, Drs. HE. Bsc. 2002. Penuntun
Praktikum Kimia Fisika. Sekolah Menengah Analisis Kimia. Bogor.
Anonimus. 2009. Penuntun Praktikum Teknik Kimia II. Laboratorium Teknik Kimia
FT, Universitas Muhammadiyah. Jakarta.
Top Related