sotherm Adsorpsi
A. Judul Percobaan
Isotherm Adsorpsi
B. Tujuan Percobaan
Menentukan isotherm adsorpsi menurut Freundlich bagi proses adsorpsi asam asetat pada arang.
C. Landasan Teori
Adsorpsi
secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (solute) yang
ada dalam larutan oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana
terjadi suatu ikatan fisika antara substansi dengan penyerapannya
(smk3ea, 2010).
Adsorpsi
adalah gejala penggumpalan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat
lain, sabagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaan
tersebut (Sumari, 2000)
Isoterm
adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara
fasa teradsorpsi pada permukaan dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada
suhu tertentu (smk3ea, 2010).
Menurut smk3ea (2010), adsorpsi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu:
1. Adsorpsi
fisik, yaitu berhubungan dengan gaya van der waals dan merupakan suatu
proses bolak-balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan
adsoben lebih besar gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan
pelarutnya maka zat terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben
2. Adsorpsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorpsi.
Adsorpsi
menggunakan istilah adsorbant dan adsorbent, dimana adsorbent adalah
merupakan suatu penyerap yang dalam ini berupa senyawa karbon sedangkan
adsorbant adalah suatu media yang diserap (smk3ea, 2010).
Menurut Sumari (2000), untuk proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat yang teradsorpsi tergantunga pada beberapa faktor:
1. Jenis adsorben
2. Jenis adsorbat atau zat yang teradsorpsi
3. Luas permukaan adsorben
4. Konsentrasi zat terlarut
5. Temperatur
Karbon
aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung
85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon
(batubara, kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang
diperlakuan dengan cara khusus baik aktivasi kimia maupun fisika untuk
mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif dapat mengadsorpsi
gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif,
tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan (smk3ea,
2010).
Unsur
karbon membentuk sangat banyak senyawa organik dan dewasa ini
berkembang pula senyawa organometalik dengan atom karbon terikat secara
koordinasi pada ion logam; selain itu secara tradisi dikenal pula dalam
senyawa anorganik. Karbon dalam keadaan dasar (ground state) mempunyai
konfigurasi elektronik 1s2 2s2 2p2. Kemampuannya membentuk empat ikatan kovalen tunggal menyarankan bahwa atom C mengalami hibridisasi sp3 (sesuai dengan bangun tetrahedron) dengan konfigurasi elektronik tereksitasi 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1.
Sifat unik atom karbon adalah kemampuannya membentuk ikatan antara
dirinya sendiri, baik secara kovalen tunggal maupun ganda rangkap dua
maupun tiga menghasilkan rantai yang tak terbatas baik terbuka maupun
tertutup dan dengan atau tanpa cabang (Sugiyarto, 2004).
Menurut
smk3ea (2010), sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya
serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu:
1. Sifat
serapan. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya
ukuran molekul serapan dari struktur yang sama, seperti dalam deret
homolog. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus
fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dan senyawa serapan.
2. Temperatur/suhu.
Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu pada
saat berlangsungnya proses karena tidak ada peraturan umum yang bias
diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang
mempengaruhi suhu proses adsorpsi adalah viskositas dan stabilitas
thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat
senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi,
maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatile,
adsorpsi dilakukan pada suhbu kamar atau bila memungkinkan pada suhu
yang lebih kecil.
3. pH
(derajat keasaman). Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat
bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini
disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam
organik tersebut. Sebaliknya pH asam organik dinaikkan yaitu dengan
menambahkan alkali, adsorpsi akan berkuran sebagai akibat terbentuknya
garam.
4. Waktu
singgung. Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan
waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding
terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh
dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung.
Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel karbon
aktif untuk bersinggungan dengan serapan.
Menurut smk3ea (2008), ada tiga jenis hubungan metematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isotherm adsorpsi, yaitu :
1. Isoterm Langmuir
2. Isoterm Brunauer, Emmet dan Teller (BET)
3. Isoterm Freundlich
Isoterm
Langmuir. Isoterm paling sederhana, didasarkan pada asumsi bahwa setiap
tempat adsorpsi adalah ekivalen, dan kemampuan partikel untuk terikat
di tempat itu tidak bergantung pada di tempati atau tidaknya tempat yang
berdekatan (Atkins, 1992).
Menurut smk3ea (2008), Isoterm Langmuir berasal dari asumsi bahwa:
1. Adsorben
mempunyai permukaan yang homogeny dan hanya dapat mengadsorpsi satu
molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbannya. Tidak ada interaksi
antara molekul-molekul yang terserap.
2. Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama
3. Hanya terbentuk satu lapisan tungal saat adsorpsi maksimum.
Isotherm
Langmuir mengabaikan kemungkinan bahwa mono lapisan awal dapat berlaku
sebagai substrat untuk adsorpsi (fisika) selanjutnya. Dalam hal ini,
isotherm itu tidak mendatar pada suatu nilai jenuh pada tekanan tinggi,
tetapi dapat diharapkan naik secara tak terbatas. Isotherm yang paling
banyak digunakan, dalam pembahasan adsorpsi multilapisan diturunkan oleh
Stepher Brunauer, Paul Emmett, dan Edward Teller dan disebut isotherm
BET (Atkins, 1992).
Untuk
rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isotherm
adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empiris yang dikemukakan
oleh Freunlich. Isotherm 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 :
(smk3ea, 2008).
D. Alat dan Bahan
1. Alat
a. Lumpang dan Alu 1 buah
b. Labu Erlenmeyer bertutup asa 6 buah
c. Labu Erlenmeyer 250 mL 6 buah
d. Stopwatch 1 buah
e. Thermometer 0-100oC 1 buah
f. Labu takar 100 mL 1 buah
g. Pipet volume 5, 10, dan 50 mL 1 buah
h. Buret 50 mL 2 buah
i. Gelas kimia 100 mL 1 buah
j. Ball pipet 1 buah
k. Statif dan klem 1 buah
l. Corong biasa 6 buah
m. Batang pengaduk 1 buah
n. Botol semprot 1 buah
o. Cawan porselin 1 buah
p. Tanur
q. Pipet tetes
r. Neraca analitik
2. Bahan
a. Aquades
b. Kristal asam oksalat (H2C2O4.2H2O)
c. Larutan standar natrium hidroksida (NaOH) 0,1 N
d. Arang aktif
e. Kertas saring
f. Larutan CH3COOH 0,5 M; 0,250 M; 0,125 M; 0,0625 M; 0,0313 M; dan 0,0156 M
g. Indicator PP
E. Cara Kerja
1. Standarisasi Larutan NaOH 0,1 N
a. Menimbang 1,26 gram Kristal asam oksalat
b. Melarutkan Kristal dengan aquades dalam labu ukur 100 mL sampai tanda batas
c. Mengocok larutan sampai semua Kristal larut
d. Memipet 10 mL larutan asam oksalat kemudian memasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL
e. Menambahkan 3 tetes indicator PP
f. Melakukan titrasi dengan menggunakan larutan standar NaOH 0,1 N sampai larutan berubah warna menjadi merah muda
g. Mengulangi langkah (d) sampai (f) sebanyak 3 kali
h. Mencatat volume NaOH 0,1 N yang dipakai
2. Isoterm Adsorpsi
a. Mengambil sejumlah arang kemudian menggerusnya dengan menggunakan lumpang dan alu
b. Memanaskan arang halus dengn cawan porselin di dalam tanur untuk mengaktifkan arang
c. Memasukkan masing-masing 0,5 gram arang aktif ke dalam 6 buah labu Erlenmeyer bertutup asah
d. Memasukkan
masing-masing 50 mL larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,5 M; 0,250
M; 0,125 M; 0,0625 M; 0,0313 M; dan 0,0156 M ke dalam Erlenmeyer yang
berisi arang aktif
e. Menutup
labu Erlenmeyer tersebut dan membiarkan selama 30 menit dan setiap
rentang waktu 10 menit, mengocok larutan selama 1 menit dan mencatat
temperaturnya.
f. Menyaring larutan dengan kertas saring dan filtratnya ditampung dalam Erlenmeyer
g. Memipet
5 mL larutan untuk konsentrasi 0,5 M dan 0,250 M, 10 mL laruran untuk
konsentrasi 0,125 M, dan 15 mL larutan untuk konsentrasi 0,0625 M;
0,0313 M; dan 0,0156 M
h. Menambahkan
3 tetes indikator PP dan melakukan titrasi dengan menggunakan larutan
standar NaOH yang telah distandarisasi sebelumnya sampai larutan berubah
menjadi merah muda
i. Mencatat volume NaOH yang digunakan
F. Hasil Pengamatan
1. Standarisasi larutan NaOH 0,1 N
a. 1,26 gram H2C2O4 + Aquades sampai 100 mL dikocok larutan H2C2O4 0,1 M
b. 10 mL H2C2O4 0,1 M + NaOH 0,1 N indikator PP larutan berwarna merah muda
Titrasi
|
Volume NaOH
|
I
|
24,7 mL
|
II
|
24,3 mL
|
III
|
24,6 mL
|
2. Isoterm Adsorpsi
a. 0,5 gram karbon aktif + 50 mL CH3COOH didiamkan 30 menit dikocok setiap 10 menit selama 1 menit catat suhu = 300C, larutan berwarna hitam disaring filtrat berwarna bening
b. Filtrat + NaOH indikator PP larutan berwarna merah muda
Konsentrasi CH3COOH (M)
|
Volume CH3COOH (mL)
|
Volume NaOH (mL)
| ||
Titrasi I
|
Titrasi II
|
Titrasi III
| ||
0,5000
|
5
|
31,6
|
30,3
|
30,9
|
0,250
|
5
|
21,1
|
21,5
|
21,6
|
0,125
|
10
|
15
|
14,8
|
14,7
|
0,0625
|
15
|
11,5
|
11,4
|
11,7
|
0,0313
|
15
|
5,8
|
5,3
|
5,5
|
0,0156
|
15
|
2,8
|
2,5
|
2,3
|
G. Analisis Data
1. Standarisasi larutan NaOH 0,1 N
Dik : m H2C2O4 : 1,26 gram
Mr H2C2O4.2H2O : 126 gram/mol
Volume : 100 mL
Dit : M H2C2O4 …..?
N NaOH…..?
Peny :
M H2C2O4 =
=
=
= 0,1 M
H2C2O4 à 2H+ + C2O42-
H2C2O4 = 2 ekiv
Jadi, N H2C2O4 = ekiv x M
= 2 x 0,1 M
= 0,2 N
V NaOH =
=
=
= 24,53 mL
N NaOH =
=
= 0,082 N
NaOH à Na+ + OH-
N NaOH ~ M NaOH
Jadi, M NaOH = 0,082 M
2. Isoterm Adsorpsi
a. Erlenmeyer I à [CH3COOH] = 0,5 M
Dik : Mr CH3COOH = 60 gram/mol = 0,06 g/mmol
V CH3COOH = 50 mL
V1 NaOH = 31,6 mL
V2 NaOH = 30,3 mL
V3 NaOH = 30,9 mL
Dit : CH3COOH teradsorpsi …..?
Peny :
V NaOH =
=
=
= 30,93 mL
mmol CH3COOH awal = (M x V) CH3COOH
= 0,5 M x 50 mL
= 25 mmol
mmol CH3COOH akhir = mmol NaOH
= fp x (M x V) NaOH
= x 0,082 M x 30,93 mL
= 25,363 mmol
mmol zat yang teradsorpsi = mmol awal – mmol akhir
= 25 mmol – 25,363 mmol
= -0,363 mmol
Massa CH3COOH teradsorpsi = Mr CH3COOH x mmol teradsorpsi
= 0,06 g/mmol x (-0,363 mmol)
= -0,022 gram
CH3COOH teradsorpsi (C) =
=
= -0,007 M
Log C = log (-0,007) = -
= = -0,044
log = log (-0,044) = -
b. Erlenmeyer II à [CH3COOH] = 0,250 M
Dik : Mr CH3COOH = 60 gram/mol = 0,06 g/mmol
V CH3COOH = 50 mL
V1 NaOH = 21,1 mL
V2 NaOH = 21,5 mL
V3 NaOH = 21,6 mL
Dit : CH3COOH teradsorpsi …..?
Peny :
V NaOH =
=
=
= 21,4 mL
mmol CH3COOH awal = (M x V) CH3COOH
= 0,250 M x 50 mL
= 12,5 mmol
mmol CH3COOH akhir = mmol NaOH
= fp x (M x V) NaOH
= x 0,082 M x 21,4 mL
= 17,548 mmol
mmol zat yang teradsorpsi = mmol awal – mmol akhir
= 12,5 mmol – 17,548 mmol
= -5,048 mmol
Massa CH3COOH teradsorpsi = Mr CH3COOH x mmol teradsorpsi
= 0,06 g/mmol x (-5,048 mmol)
= -0,303 gram
CH3COOH teradsorpsi (C) =
=
= -0,101 M
Log C = log (-0,101) = -
= = -0,606
log = log (-0,606) = -
c. Erlenmeyer III à [CH3COOH] = 0,125 M
Dik : Mr CH3COOH = 60 gram/mol = 0,06 g/mmol
V CH3COOH = 50 mL
V1 NaOH = 15 mL
V2 NaOH = 14,8 mL
V3 NaOH = 14,7 mL
Dit : CH3COOH teradsorpsi …..?
Peny :
V NaOH =
=
=
= 14,83 mL
mmol CH3COOH awal = (M x V) CH3COOH
= 0,125 M x 50 mL
= 6,25 mmol
mmol CH3COOH akhir = mmol NaOH
= fp x (M x V) NaOH
= x 0,082 M x 14,83 mL
= 6,080 mmol
mmol zat yang teradsorpsi = mmol awal – mmol akhir
= 6,25 mmol – 6,080 mmol
= 0,17 mmol
Massa CH3COOH teradsorpsi = Mr CH3COOH x mmol teradsorpsi
= 0,06 g/mmol x 0,17 mmol
= 0,01 gram
CH3COOH teradsorpsi (C) =
=
= 0,0034 M
Log C = log 0,0034 = -2,46
= = 0,02
log = log 0,02 = -1,699
d. Erlenmeyer IV à [CH3COOH] = 0,0625 M
Dik : Mr CH3COOH = 60 gram/mol = 0,06 g/mmol
V CH3COOH = 50 mL
V1 NaOH = 11,5 mL
V2 NaOH = 11,4 mL
V3 NaOH = 11,7 mL
Dit : CH3COOH teradsorpsi …..?
Peny :
V NaOH =
=
=
= 11,53 mL
mmol CH3COOH awal = (M x V) CH3COOH
= 0,625 M x 50 mL
= 3,125 mmol
mmol CH3COOH akhir = mmol NaOH
= fp x (M x V) NaOH
= x 0,082 M x 11,53 mL
= 3,12 mmol
mmol zat yang teradsorpsi = mmol awal – mmol akhir
= 3,125 mmol – 3,12 mmol
= 0,005 mmol
Massa CH3COOH teradsorpsi = Mr CH3COOH x mmol teradsorpsi
= 0,06 g/mmol x 0,005 mmol
= 0,0003 gram
CH3COOH teradsorpsi (C) =
=
= 0,0001 M
Log C = log 0,0001 = -4
= = 0,0006
log = log 0,0006 = -3,222
e. Erlenmeyer V à [CH3COOH] = 0,0313 M
Dik : Mr CH3COOH = 60 gram/mol = 0,06 g/mmol
V CH3COOH = 50 mL
V1 NaOH = 5,8 mL
V2 NaOH = 5,3 mL
V3 NaOH = 5,5 mL
Dit : CH3COOH teradsorpsi …..?
Peny :
V NaOH =
=
=
= 5,53 mL
mmol CH3COOH awal = (M x V) CH3COOH
= 0,0313 M x 50 mL
= 1,565 mmol
mmol CH3COOH akhir = mmol NaOH
= fp x (M x V) NaOH
= x 0,082 M x 5,53 mL
= 1,496 mmol
mmol zat yang teradsorpsi = mmol awal – mmol akhir
= 1,565 mmol – 1,496 mmol
= 0,069 mmol
Massa CH3COOH teradsorpsi = Mr CH3COOH x mmol teradsorpsi
= 0,06 g/mmol x 0,069 mmol
= 0,004 gram
CH3COOH teradsorpsi (C) =
=
= 0,0014 M
Log C = log 0,0014 = -2,854
= = 0,008
log = log 0,008 = -2,097
f. Erlenmeyer VI à [CH3COOH] = 0,0156 M
Dik : Mr CH3COOH = 60 gram/mol = 0,06 g/mmol
V CH3COOH = 50 mL
V1 NaOH = 2,5 mL
V2 NaOH = 2,5 mL
V3 NaOH = 2,3 mL
Dit : CH3COOH teradsorpsi …..?
Peny :
V NaOH =
=
=
= 2,43 mL
mmol CH3COOH awal = (M x V) CH3COOH
= 0,0156 M x 50 mL
= 0,78 mmol
mmol CH3COOH akhir = mmol NaOH
= fp x (M x V) NaOH
= x 0,082 M x 2,43 mL
= 0,658 mmol
mmol zat yang teradsorpsi = mmol awal – mmol akhir
= 0,78 mmol – 0,658 mmol
= 0,122 mmol
Massa CH3COOH teradsorpsi = Mr CH3COOH x mmol teradsorpsi
= 0,06 g/mmol x 0,122 mmol
= 0,0073 gram
CH3COOH teradsorpsi (C) =
=
= 0,0024 M
Log C = log 0,0024 = -2,619
= = 0,0146
log = log 0,0146 = -1,836
No
|
m (gram)
|
Konsentrasi (M)
|
x (gram)
|
Log
|
Log C
| ||
awal
|
akhir
| ||||||
1
|
0,5
|
0,5
|
-0,007
|
-0,022
|
-0,044
|
-
|
-
|
2
|
0,5
|
0,250
|
-0,101
|
-0,303
|
-0,606
|
-
|
-
|
3
|
0,5
|
0,125
|
0,0034
|
0,01
|
0,02
|
-1,699
|
-2,46
|
4
|
0,5
|
0,0625
|
0,0001
|
0,0003
|
0,0006
|
-3,222
|
-4,0
|
5
|
0,5
|
0,0313
|
0,0014
|
0,004
|
0,008
|
-2,097
|
-2,854
|
6
|
0,5
|
0,0156
|
0,0024
|
0,0073
|
0,0146
|
-1,836
|
-2,619
|
Grafik Hubungan Log C dan Log x/m
Grafik Hubungan Log C dan Log x/m
k = 0,751
n = tanα =
=
=
= 0,989
H. Pembahasan
Percobaan
ini bertujuan untuk menentukan isotherm adsorpsi menurut Freundlich
pada proses adsorpsi asam asetat oleh arang. Pada percobaan ini
digunakan larutan NaOH yang distandarisasi lebih dahulu dengan
menggunakan larutan asam oksalat (H2C2O4).
Dari hasil analisis data diperoleh konsentrasi NaOH merupakan larutan
standar sekunder yang konsentrasinya mudah berubah saat proses
penyimpanan. Hal ini karena konsentrasi NaOH berubah dari 0,1 N menjadi
0,082 N.
Percobaan
selanjutnya adalah penentuan isotherm adsorpsi. Adapun zat pengadsorpsi
yang digunakan adalah arang. Fungsi arang adalah untuk mengadsorpsi
larutan asam asetat dengan tingkat konsentrasi yang berbeda-beda.
Sebelum digunakan arang terlebih dahulu digerus untuk memperluas
permukaan arang. Setelah itu arang dipanaskan. Fungsi pemanasan adalah
untuk mengaktifkan arang sehingga pori-pori arang menjadi lebih besar
dan memperluas permukaan arang (adsorben) untuk mempermudah proses
adsorpsi.
Pada
percobaan ini digunakan asam asetat dengan konsentrasi yang bervariasi.
Hal ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh konsentrasi
terhadap banyaknya zat yang teradsorpsi. Pada percobaan ini dilakukan
proses pengocokan yang bertujuan agar asam asetat dapat terserap dengan
baik oleh arang.
Untuk
mengetahui benyaknya asam asetat yang teradsorpsi oleh arang, maka
larutan distandarisasi dengan larutan standar NaOH 0,082 N. pada proses
ini, digunakan volume asam asetat yang bervariasi. Hal ini dilakukan
karena jika volume yang dipakai sama untuk semua konsentrasi, maka untuk
larutan dengan konsentrasi tinggi, larutan NaOH yang dipakai untuk
mencapai titik akhir titrasi akan sangat banyak. Pada titrasi ini
digunakan indikator PP (phenolphthalein) untuk mengetahui titik
akhirtitrasi dengan perubahan warna menjadi merah muda.
Dari
hasil pengamatan dan analisis data diketahui bahwa semakin besar
konsentrasi asam asetat, maka semakin besar pula yang terserap oleh
arang. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai C (Konsentrasi asam asetat
yang teradsorpsi) dan (massa
asam asetat yang teradsorpsi berbanding massa arang sebelum adsorpsi).
Dari hasil ini dapat diperoleh nilai log C dan log yang
dapat diplotkan pada grafik menurut Freundlich. Dari kurva diperoleh
harga-harga dari tetapan adsorben (n) dan k pada proses adsorpsi asam
asetat oleh arang. Nilai k sebesar 0,751 dan n sebesar 0,989
0 comments:
Post a Comment
Komentarnya!!!!!!!!!