PTK II PERCOBAAN III ADSORPSI ISOTHERM A.PRINSIP PERCOBAAN

Teori Langmuir dan Freundlich yaitu dimana banyaknya zat yang diadsorpsi pada temperature

tetap oleh suatu asorben tergantung dari konsentrasi dan keaktifan adsorbat mengadsorpsi zat-zat

tertentu.

B. TUJUAN PERCOBAAN Menentukan jumlah gram zat yang diadsorpsi oleh karbon pada temperature tertentu C. TEORI

Dalam kehidupan sehari-hari kita mengenal dua istilah yang hampir sama tetapi

sebenarnya mempunyai pengertian yang sedikit berbeda, yaitu istilah absorbsi dan adsorbsi.

Istilah adsorbsi dan absorbsi biasanya disamakan, padahal tidak. A bsorbsi merupakan proses

dimana substansi tidak hanya terikat pada permukaan saja tetapi menembus permukaan dan

terdistribusi ke bagian-bagian dalam dari komponen yang mengabsorbsi, solid atau liquid

Sebagai contoh air terabsorbsi oleh spons, uap air terabsorpsi oleh anhidrat CaCl2. Sedangkan

pengertian adsorbsi adalah peristiwa penyerapan molekul- molekul cairan atau gas pada

permukaan adsorban, hingga terjadi perubahan konsentrasi pada cairan atau gas tersebut. Zat

yang diserap disebut adsorbat, sedangkan zat yang menyerap disebut adsorban., contoh dari

peristiwa adsorbsi adalah larutan asam asetat diadsorbsi oleh karbon.

Pada peristiwa adsorbsi ini, bila konsentrasi zat pada bidang batas menjadi lebih besar

daripada konsentrasi medan salah satu fase adsorbsi maka disebut adsorbsi positif, demikian juga

sebaliknya.apabila konsentrasi zat pada bidang batas menjadi lebih kecil daripada konsentrasi

medan salah satu fase adsorbsi maka disebut adsorbsi negative.

Peristiwa adsorbsi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. yang mempengaruhi jumlah dari

molekul yang teradsorbsi, antara lain adalah sifat-sifat dari adsorban dan adsorbat itu sendiri,

luas permukaan total adsorban, suhu proses dan tekanan jika pada adsorbsi tersebut terdiri dari

gas. Substansi yang tertarik pada permukaan disebut adsorbat, sementara substansi yang menarik

disebut adsorban.

Ada dua tipe adsorbsi, dimana perbedaan antara kedua tipe adsorbsi ini ditentukan oleh panas reaksi yang terlibat dalam proses adsorbsi tersebut. Kedua tipe reaksi tersebut adalah : 1. Adsorbsi secara fisika Adsorbsi secara fisika ini mempunyai karakteristik antara lain panas reaksi yang rendah yaitu 10000 kal/mol atau kurang. Hal ini disebabkan oleh ikatan yang terlibat dalam adsorbsi itu

ikatan yang lemah, yakni gaya Van der Waals. 2. Adsorbsi secara kimia. Adsorbsi secara kimia ini melibatkan panas adsorbsi yang cukup besar yaitu antara 10000 kal/mol sampai 20000 kal/mol. Hal ini disebabkan adanya reaksi kimia yang biasanya terjadi dan menyebabkan adanya ikatan antara adsorban dan adsorbat menjadi lebih kuat.

Hubungan antara jumlah substansi yang diserap oleh adsorban dan tekanan atau konsentrasi

pada kesetimbangan pada suhu konstan disebut adsorbsi isothermis. Hubungan dari jumlah zat

teradsorbsi persatuan luas atau satuan massa dan tekanan dinyatakan dengan persamaan

Freundlich :

y=k P1/n (1) (Maron and Lando, 755) dimana : y = berat atau volume zat yang teradsorbsi persatuan luas atau massa adsorban. P = tekanan saat kesetimbangan tercapai k, n = konstanta untuk adsorbsi solute yang tidak melibatkan gas maka persamaan Freundlich menjadi : y = k C 1/n

(2)

dimana C adalah konsentrasi solute saat kesetimbangan.

Persamaan (2) dapat dituliskan dalam bentuk logaritma :

log10y = log10k + 1/n log10C (3) jika kemudian dibuat plot log10y melawan log10C maka akan diperoleh garis lurus yang mempunyai slope sebesar 1/n dan nilai interceptnya sebesar log10k.

Disamping persamaan Freundlich terdapat persamaan yang lebih baik untuk

menyatakan adsorbsi isothermis yaitu persamaan Langmuir. Langmuir berpendapat bahwa gas

diadsorbsi pada permukaan solid dan membentuk tidak lebih dari satu lapis ketebalannya.

Pada adsorbsi isothermis ini, persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan diturunkan dari teori Langmuir, dengan asumsi-asumsi :

1. Seluruh permukaan adsorban memiliki aktivitas adsorbsi yang sama atau seragam.

2. Tidak terjadi interaksi antara molekul-molekul adsorbat.

3. Mekanisme adsorbsi yang terjadi seluruhnya sama.

4. Hanya terbentuk satu lapisan adsorbat yang sempurna di permukaan adsorban.

Teori Langmuir menggambarkan proses adsorbsi terdiri dari dua proses berlawanan,

yaitu kondesasi molekul-molekul fase teradsobsi menuju permukaan dan evaporasi/penguapan

molekul- molekul dari permukaan kembali ke dalam larutan.

JikaU adalah fraksi total luas permukaan yang tertutup oleh molekul yang teradsorbsi, maka ruang kosong yang masih tersedia untuk adsorbsi adalah (1-U). Menurut teori kinetik, kecepatan rata-rata molekul yang menyerang satuan luas permukaan solid yang tidak tertutupi adsorbat.

Rate kondensasi = k1 (1-U) C (4) dimana : k1 adalah konstanta perbandingan. Pada sisi lain, bila k2 adalah rate dimana suatu molekul menguap dari permukaan saat permukaan tersebut tertutup penuh, maka rate penguapannya adalah : Rate penguapan = k2U (5) Pada saat kesetimbangan maka rate kondensasi harus sama dengan rate penguapan sehingga : k1 (1-U) C = k2U U = C k k C k 1 2 1

U = kC 1 kC

(6) dimana k = k1/k2Dan karenaU = N/Nm, maka dari persamaan (6) selanjutnya dapat diturunkan sebagai berikut : kC)

(1 / kC Nm N

! kC 1 Nm kC N

! Jika kedua ruas dibalik akan diperoleh : NmkC 1 N kC

! Nm k kC 1 NC

! dan akhirnya didapatkan bentuk persamaan : Nm k 1 Nm C NC

!

.(7) dimana : N = jumlah adsorbat yang teradsorbsi per gram adsorban pada konsentrasi pada saat kesetimbangan

C = konsentrasi saat tercapai kesetimbangan Nm = jumlah mol adsorbat yang diperlukan untuk satu lapisan tunggal. Luas permukaan adsorban dapat dihitung dengan menggunakan persamaan A = Nm . N . H . 10-20 (m2/gram)

.(8) Dimana : A = luas permukaan adsorbsi per gram (m2/gram) No = BilanganAvogadro H = Luasaan yang ditempati satu molekul teradsorbsi. (Maron and Lando, 755) 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 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. D. A LAT DAN BAHAN PERCOBAAN 1. A lat- alat yang digunakan a. Erlenmeyer f. Flask Shaker b. Buret g. Botol Sampel c. Corong kaca h. Statif dan Klem d. KacaArloji i. Labu Semprot e. Kertas Saring

2. Bahan-bahan yang digunakan

a. A samAsetat (CH3COOH)

b. Natrium Hidroksida (NaOH)

c. Karbon aktif

d. A quadest

e. Indikator PP

Daftar Pustaka Anonim.1995.Farmakope Indonesia Edisi IV. Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Basset, J etc. 1994. Buku Ajar Vogel, Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC.

Day, R. A. dan Underwood,A . L. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga.

Mulyono, HAM. 2005. Kamus Kimia Cetakan ke-3. Jakarta : Bumi aksara.

Svehla, G. 1995. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik KualitatifMakro dan Semimakro.

Jakarta: Kalman Media Pustak