• Author / Uploaded
• ZitaAmeliaM

Citation preview

ISOTERM FREUNLICH (ISOTERM ADSORBSI FREUNLICH) I.

TUJUAN -

II.

Dapat mempelajari proses adsorbsi karbon aktif dengan larutan asam organik. Dapat menentukan besarnya tetapan Isoterm absorbsi Freunlich.

ALAT DAN BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN

Alat-alat yang digunakan : Erlenmeyer 250 ml Corong gelas Gelas ukur 100 ml Gelas kimia 250 ml Buret 50 ml Labu ukur Kertas saring Pipet ukur 10 ml, 25 ml Bola karet Spatula Pengaduk Kaca arloji Bahan kimia yang digunakan : Asam Oksalat 1 N dan Asam Asetat 1N Larutan NaOH 0,1 N Karbon Aktif

III.

DASAR TEORI

Adsorbsi adalah gejala mengumpulkan molekul-molekul suatu zat (gas, zair) pada permukaan zat lain (padatan, cair) akibat adanya kesetimbangan gaya. Zat yang mengadsorbsi disebut adsorben dan zat yang teradsorbsi disebut adsorbat. Adsorben umumnya adalah padatan sedangkan adsorbatnya umumnya adalah padatan sedangkan adsorbatnya adalah caiaran atau gas.\ Proses adsorbsi merupakan proses kesetimbangan baik adsorbsi gas maupun cairan. Contoh proses adsorbsi yang digunakan sehari-hari misalnya : penyerapan air oleh zat pengering, penghilangan warna dalam industri tekstil.

1.

Pengeringan udara / pengambilan uap di laboratorium. 2. Penghilangan zat warna, bau. 3. Penghilangan zat warna pada pabrik gula.

air

dengan

silikgel

Proses adsorbsi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor : 1. Konsentrasi, makin besar konsentrasi adsorbat maka jumlah yang teradsorbsi makin banyak begitu juga luas permukaan kontak. Makin halus / makin besar luas permukaan kontak maka jumlah adsorbsi makin banyak. 2. Temperatur, makin besar temperatur maka adsorbi makin kecil karena proses adsorbsi merupakan proses yang isotermal. 3. Sifat adsorben dan adsorbat. Proses adsorbsi dibagi menjadi 2 bagian : a. Proses adsorbsi kimia, yaitu proses adsorbsi yang disertai dengan reaksi kimia. Pada adsorbsi ini terjadi pembentukan senyawa kimia dan umumnya terjadi pada adsorbsi yang multi lapisan. Contoh : CO2 (g) + NaOH (p)  Na2CO3 + H2O H2O (l) + CaCl2 (p)  Ca(OH)2 + HCl b. Proses adsorbsi fisika, yaitu proses adsorbsi yang tidak disertai reaksi kimia. Ikatan yang terjadi pada proses ini adalah ikatan Van der waals yang relatif lemah. Pada adsorbsi ini panas yang dilepaskan relatif kecil dan umumnya terjadi pada stu lapis (monolayer). Contoh : Adsorbsi uap air dengan CaCl2 atau silika gel. Adsorbsi asam aseat, asam oksalat oleh karbon aktif. Efektifitas adsorbsi makin tinggi jika kedua zat adsorbat dan adsorben mempunyai polaritas yang sama. Beberapa persamaan isotherm adsorbsi : 1. Isoterm adsorbsi Freunlich 2. Isoterm adsorbsi langmulir 3. Isoterm BET (Brunauer, Emmett, Teller) Add 1. Isoterm Freunlich 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. 1 X KC n m

(cair – padat)……………………. (1) X = jumlah zat (gr, mol) yang teradsorbsi oleh m gr. Adsorben. C = konsentrasi zat terlarut yang bebas. k dan n= tetapan isoterm Freunlich. Persamaan ini berlaku untuk gas dan cair V = K P1/n V = jumlah gas teradsorbsi persatuan massa adsorben pada tekanan P k dan n= tetapan tekanan P Add 2. Isoterm Langmuir Isoterm ini berdasar asumsi bahwa : a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanyadapat mengadsorbsi satu molekul untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap. b. Semua proses adsorbsi dilakukan dengan mekanisme yang sama. c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorbsi maksimum. Namun, biasanya asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut : selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorbsi tidak inert dan mekanisme adsorbsi pada molekul pertama asangat berbeda dengan mekanisme pada molekul terakhir yang teradsorpsi. P P 1   v Vm a Vm

Vm = volume gas yang dibutuhkan V = volume gas yang sebenarnya menutupi satu satuan massa adsorbsi pada tekanan P. Add 3. Isoterm BET Isoterm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai nilai permukaan yang homogen. Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat dipermukaannya. Pada isoterm ini, mekanisme adsopsi untuk setiap proses adsorpsi berbeda-beda.

P 1  C  1 . P   V (Po  P ) Vm  C Vm C Po

Dimana : Po = tekanan uap jenuh. Vm = kapasitas volume monolayer C = tetapan isoterm langmuir Perbedaan adsorpsi fisik dan kimia Adsorbsi Fisik Adsorbsi Kimia Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals Mempunyai entalpi reaksi – 4 sampai – 40 kJ/mol

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia Mempunyai entalpi reaksi – 40 sampai – 800 kJ/mol

Dapat membentuk lapisan multilayer Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat

Membentuk lapisan monolayer

Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu Bersifat tidak spesifik

Melibatkan energi aktifasi tertentu

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat

Bersifat sangat spesifik

KARBON AKTIF Arang adalah padatan berpori hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon. Arang tersusun dari atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen membentuk struktur heksagonal datar dengan sebuah atom C pada setiap sudutnya. Susunan kisi-kisi heksagonal datar ini tampak seolah-olah seperti pelatpelat datar yang saling bertumpuk dengan sela-sela di antaranya (Sudarman, 2001). Karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk yang mengandung karbon yang telah diaktifkan untuk meningkatkan luas permukaannya. Karbon aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori-porinya telah mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan

(Murdiyanto, 2005). Luas permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif bergantung pada bahan baku, pengarangan, dan proses aktivasi. Berdasarkan ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif diklasifikasikan menjadi 3, yaitu mikropori (diameter 50 nm) (Kustanto, 2000). Penggunaan karbon aktif di Indonesia mulai berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai adsorben untuk pemurnian pulp, air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif domestik masih rendah (Harfi, 2003), dengan demikian perlu ada peningkatan mutu karbon aktif tersebut.

IV. -

-

V. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

KESELAMATAN KERJA Dalam percobaan ini yang harus diperhatikan adalah pengenceran asam oksalat atau asetat dari konsentrasi pekat ke konsentrasi yang diinginkan. Juga pembuatan larutan NaOH 0,1 N harus menggunakan kaca mata dan sarung tangan karena bahaya terhadap mata dan kulit.

LANGKAH KERJA Menyiapkan 5 buah Erlermeyer 50 ml. Memasukkan masing-masing 0,5 gram karbon aktif. Sebelumnya dipanaskan selama ± 15 menit. Pada tiap Erlermeyer memasukkan 50 ml asam oksalat atau asam asetat. Mengocok campuran tersebut selama 10 menit kemudian diamkan selama 1 jam. Mengocok lagi selama 1 menit tiap 10 menit. Menyaring larutan tersebut dengan kertas saring. Mentitrasi filtrate dengan larutan NaOH 0,1 N dan indicator fenolphtalin sampai terjadi perubahan warna (jumlah fitrat yang dititrasi sebaiknya tidak sama antara konsentrasi asam tertinggi dan yang terendah).

VI.

DATA PENGAMATAN

N o

m (gr m)

1

0,5

2

0,5

Konsentra si Awal Akhir (N) (N) 1 0,86 0,5

0,407

X (grm)

(x/m)

Log (x/m)

Log C

1,6814 x 10-3

3,3628 x 10-3

-2,4733

-0,853871

1,11693 x 10-

2,23386 x 10-

-2,6509

-1,031517

3

3

3

0,5

0,25

0,2

6,005 x 10-4

1,201 x 10-3

-2,9204

-1,301029

4

0,5

0,125

0,054

6,4854 x 10-4

1,29908 x 10-

-2,8870

-1,267606

-3,69

-2,070581

3

5

0,5

0,062 5

0,008 5

1,02085 x 104

VII. PERHITUNGAN 1. Pembuatan Larutan a. Asam asetat 1 N 100 ml M 1=

ρ × ×1000 BM

M 1=

1,05 ×0,997 × 1000 60,05

N=

M 17,433 = =17,433 N N 1

V 1 . N 1=V 2. N 2 V 1 .17,433 N=100 ml .1 N

V 1=

1000 ml . N 17,433 N

= 5,736 ml

¿ 17,433 M

2,0417 x 10-4

b. Asam asetat 0,5 N 50 ml V 1 . N 1=V 2. N 2 50 ml .0,5 N =V 2.1 N

V 2=25 ml c. Asam asetat 0,25 N 50 ml V 1 . N 1=V 2. N 2 50 ml . 0,25 N =V 2.1 N V 2=12,5 ml

d. Asam asetat 0,125 N 50 ml V 1 . N 1=V 2. N 2 50 ml . 0,125 N =V 2. 1 N

V 2=6,25 ml e. Asam asetat 0,0625 N 50 ml V 1 . N 1=V 2. N 2 50 ml . 0,0625 N =V 2. 1 N V 2=3,125 ml

f. NaOH 0,1 N 250 ml M 1=

ρ × ×1000 BM M 1=

1 ×0,6 ×1000 40

¿ 15 M

N=

M 15 = =15 N N 1 V 1 . N 1=V 2. N 2

V 1 .15 N=250 ml . 0,1 N V 1=1,67 ml

2. Konsentrasi setelah titran  Konsentrasi awal CH3COOH 1 N - Konsentrasi setelah titrasi V 1 . N 1=V 2. N 2 86 ml .0,1 N=10 ml . N 2 N 2=0,86 N

c=1 N−0,86 N ¿ 0,14 N

v=

-

10 =0,2ml=0,0002 L 50

x=N .V . BE ¿ 0,14 N .0,0002 L .

60,05 gr 1 ek

¿ 1,6814 ×10−3 gr  -

Konsentrasi awal CH3COOH 0,5 N Konsentrasi setelah titrasi

V 1 . N 1=V 2. N 2 40,7 ml .0,1 N=10 ml . N 2

N 2=0,407 N c=0,5 N −0,407 N

¿ 0,093 N

-

v=

10 =0,2ml=0,0002 L 50

x=N .V . BE

¿ 0,093 N .0,0002 L.

60,05 gr 1 ek

¿ 1,11693×10−3 gr  -

Konsentrasi awal CH3COOH 0,25 N Konsentrasi setelah titrasi V 1 . N 1=V 2. N 2 20 ml .0,1 N =10 ml . N 2 N 2=0,2 N

c=0,25 N −0,2 N ¿ 0,05 N

-

v=

10 =0,2ml=0,0002 L 50

x=N .V . BE ¿ 0,05 N .0,0002 L. ¿ 6,005× 10−4 gr  Konsentrasi awal CH3COOH 0,125 N - Konsentrasi setelah titrasi V 1 . N 1=V 2. N 2 7,1 ml .0,1 N =10 ml . N 2

N 2=0,071 N c=0,125 N −0,071 N

¿ 0,054 N -

v=

10 =0,2ml=0,0002 L 50

x=N .V . BE

¿ 0,054 N .0,0002 L . −4

¿ 6,4854 ×10 gr

60,05 gr 1 ek

60,05 gr 1 ek

 Konsentrasi awal CH3COOH 0,0625 N - Konsentrasi setelah titrasi V 1 . N 1=V 2. N 2 5,4 ml .0,1 N=10 ml . N 2 N 2=0,054 N

c=0,0625 N −0,054 N ¿ 8,5 ×10−3 N

-

v=

10 =0,2ml=0,0002 L 50

x=N .V . BE −3

¿ 8,5 ×10 N .0,0002 L.

60,05 gr 1 ek

¿ 1,02085× 10−4 gr

log c

Log (X/m)

-0,85387 -1,03152 -1,30103 -1,26761 -2,07058

-2,4733 -2,6509 -2,9204 -2,887 -3,69

Grafik Log C Vs Log X/m 0 -2.2 -2 -1.8-1.6-1.4-1.2 -1 -0.8-0.6 -0.5 -1 -1.5 Log (X/m)

-2 f(x) = 1x - 1.62 R² = 1

-2.5 -3 -3.5 -4

Log C

Perhitungan slope dan intersept secara manual Σx=−6,524604 (log c)

Log (X/m) Linear (Log (X/m))

x ) m

Σy=−14,6216( log Σxy=19,94587506 Σ x 2=9,379930114

slope=

n Σxy−Σx . Σy n Σ x 2−( Σx )2

¿

5 ( 19,94587506 )− (−6,524604 )(−14,6216 ) 5 ( 9,379930114 ) −(−6,524604 )2

¿

99,7293753+95,40014985 46,89965057−42,57045736

¿ 1,000007447 2

intersept=

¿

Σ x . Σy−Σxy . Σx 2 n Σ x 2−( Σx )

[ −14,6216. ( 9,379930114 ) ] — (−6,524604 )( 19,94587506 ) 5 ( 9,379930114 )−( 6,524604 )2

¿

−137,1495862−(−130,1389362) 46,89965057−42,57045736

¿

−137,1495862−(−130,1389362) =−1,619389494 4,32919321

Y = slope x + intersept y=1,000007447 x + (-1,619389494) y=1,000007447 x - 1,619389494

Berdasarkan grafik, didapat nilai k dan n: x 1 = logc + logk Log m n

( )

y=1 x−1,619

log k =−1,619

k =0,0240 1 log c=1 x n

1 =1 n

VIII.

ANALISA PERCOBAAN

Pada praktikum Isoterm Freunlich (Isotern Adsorbsi Freunlich) yang telah dilakukan, tujuan dari praktikum ini adalah untuk mempelajari proses adsorbsi karbon aktif dengan larutan asam organik serta menentukan besarmya tetapan Isoterm Freunlich. Isoterm Freunlich berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Dalam percobaan ini menggunakan karbon aktif sebagai adsorben, asam asetat dengan berbagai konsentrasi sebagai adsorbat, serta larutan NaOH 0,1 N sebagai larutan standar. Sebelumnya, arang diaktifkan dengan cara dipanaskan dalam oven selama ± 15 menit pada suhu 60oC namum tidak sampai membara, hal ini dikarenakan agar karbon dapat mengadsorpsi larutan asam asetat. Karbon tersebut kemudian didinginkan dan ditimbang sebesar 0,5 gram sebanyak 5 kali. Karbon yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam larutan asam asetat 100 ml dengan konsentrasi yang berbeda, yaitu 1 N, 0,5 N, 0,25 N, 0,125 N, dan 0,0625 N lalu diaduk selama 10 menit dan didiamkan selama 1 jam. Peristiwa adsorpsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana asam asetat lebih mudah teradsorpsi dari pelarut (air), karena karbon aktif hanya mampu mengadsorpsi senyawasenyawa organik. Setelah 1 jam, masing-masing larutan dikocok kembali kemudian dititrasi menggunakan NaOH. Larutan tersebut sebelumnya ditambahkan dengan indikator phenoptalin dan dilihat perubahan warna dari bening menjadi merah muda. Konsentrasi awal asam asetat mempengaruhi volume titrasi yang digunakan. Semakin besar konsentrasinya maka semakin banyak larutan NaOH yang digunakan. Hal ini disebabkan karena semakin besar konsentrasinya, letak antara molekulnya semakin berdekatan sehingga sulit untuk mencapai titik ekivalen pada proses titrasi. Dari data yang diperoleh, diketahui bahwa konsentrasi asam asetat sebelum adsorpsi lebih besar dibandingkan dengan setelah adsorpsi. Hal ini dikarenakan asam asetat telah mengalami adsorpsi karena penambahan karbon aktif. Adsorpsi karbon aktif mengakibatkan penurunan konsentrasi asam asetat.Pada grafik yang diperoleh, dapat diketahui bahwa grafik tersebut merupakan grafik Isoterm Adsorpsi Freunlich karena dapat dianalogikan dengan persamaan Log

( mx )= 1n log c + logk

= 0,0240 dan n = 1.

. Dimana, didapatkan nilai k dan n yaitu k

IX. 1.

2. 3.

4. 5.

KESIMPULAN Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: Isoterm Freunlich berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Arang dapat berfungsi sebagai adsorbsi. Semakin besar konsentrasi asam asetat, maka semakin besar zat dalam larutan asam asetat yang terserap atau semakin besar konsentrasi asam asetat maka semakin banyak larutan NaOH yang digunakan. Konsentrasi asam asetat sebelum adsorpsi lebih besar dibandingkan dengan setelah adsorpsi. Dari perhitungan regresi linear diperoleh nilai k sebesar 0,0240 dan nilai n sebesar 1.

GAMBAR ALAT 1

2

Kaca Arloji Erlenmeyer

3

4

Spatula Gelas Ukur

5

6

Bola Karet Pipet Ukur

7

8

Gelas Kimia

Batang Pengaduk

9

10

Labu Ukur Neraca Analitik

11

12

Corong

DAFTAR PUSTAKA Tim Penyusun. 2015. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya Fatma, Luneta Aurelia. 2014. Laporan Praktikum Kimia Isoterm, http://lunetaaureliafatma.blogspot.com/2014/01/laporan-praktikum-kimiaisoterm.html (diakses 22 Januari 2014) Fitriyani, Rizka. 2012. Percobaan Isoterm Adsorbsi, http://berburudggema.blogspot.com/2012/01/percobaan-isotermadsorbsi.html (diakses 27 Desember 2012) Nisa, Hidayatun. 2013. Laporan Praktikum Kimia Fisika Isoterm Adsorpsi Karbon Aktif, http://hidayatunnisa2.blogspot.com/2013/11/laporan-praktikum-kimiafisika-isoterm.html (diakses 21 November 2013)

ISOTERM FREUNLICH (ISOTERM ADSORBSI FREUNLICH) LAPORAN TETAP KIMIA FISIKA

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

DISUSUN O L E H KELOMPOK III, KELAS 2 KB Anggota: Muhammad Ricky (061239400325) Nila N. Fadila (061430400326) Rahma Suryani (061430400329) Shanty Nurmeutia (061430401238) Sri Beasulani (061430400332) Yonada Khairunnisa (061430400334) Zita Amelia Maharani (061430400335) Dosen Pembimbing: Idha Silviyati, S.T., M.T POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA JURUSAN TEKNIK KIMIA PALEMBANG 2015