33
LEMBAR ASISTENSI Nama : Hendra Baloga No. Stambuk : A 251 12 041 Asisten : Widya Astuti Percobaan : Kinetika Adsorpsi No . Hari/ Tanggal Keterangan Par af

percobaan_5

Embed Size (px)

DESCRIPTION

1

Citation preview

LEMBAR ASISTENSI

Nama: Hendra BalogaNo. Stambuk: A 251 12 041Asisten: Widya AstutiPercobaan: Kinetika AdsorpsiNo.Hari/TanggalKeteranganParaf

PERCOBAAN 5KINETIKA ADSORPSI

I. TujuanAdapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat dalam larutan.II. Dasar TeoriKinetika 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).Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi digunakan untuk menyatakan bahwa ada zat lan yang terserap pada zat itu, misalnya karbon aktif dapat menyerap molekul asam asetat dalam larutannya. Karbon aktif biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang terbatas (Staf Pengajar Kimia Fisika II, 2014).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).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).Tiap partikel adsorpsi dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik. Besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh: macam adsorpsi, macam zat yang di adsorpsi, konsentrasi adsorben dan zat yang diadsorpsi, luas permukaan, temperatur dan tekanan (Staf Pengajar Kimia Fisik II, 2014).Umumnya adsorpsi bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Kecepatan adsorpsi karbon aktif terhadap molekul asam asetat dalam larutannya pada tekanan temperatur yang tetap tergantung pada konsentrasi asam asetat. Adsorpsi dan desorpsi (pelepasan) merupakan kesetimbangan. Kinetika adsorpsi sebelum kesetimbangan tercapai dapat dipelajari:

Dimana:dC/dt = Kecepatan adsorpsik= Konstanta adsorpsiC= Konsentasi adsorbatN= Orde kecepatan adsorpsi\(Staf Pengajar Kimia Fisik II, 2014).Dalam fisisorpsi yang merupakan kependekan dari adsorpsi fisika, terdapat interaksi van der Waals (contohnya, dispersi atau antaraksi dipolar) antara adsorbat dan substrat. Antaraksi van der Waals mempunyai jarak jauh, tetapi lemah, dan energi yang dilepaskan jika partikel terfisisorpsi mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. Kuantitas energi sekecil ini dapat diadsorpsi sebagai vibrasi kisi dan dihilangkan sebagai gerakan termal. Molekul yang melambung pada permukaan seperti batuan itu, akan kehilangan energinya perlahan-lahan dan akhirnya teradsorpsi pada permukaan itu, dalam proses yang disebut akomodasi. Entalpi fisisorpsi dapat diukur dengan mencatat kenaikan temperatur sampel dengan kapasitas kalor yang diketahui dan nilai khas berada sekitar 20 kJ mol-1. Perubahan entalpi yang kecil ini tidak cukup untuk menghasilkan pemutusan ikatan, sehingga molekul yang terfisisorpsi tetap mempertahankan identitasnya, walaupun molekul itu dapat terdistorsi dengan adanya permukaan (Atkins, 1990).Dalam kimisorpsi yang merupakan kependekan dari adsorpsi kimia, partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya dengan substrat. Entalpi kimisorpsi jauh lebih besar dibandingkan fisisorpsi, dan nilai khasnya sekitar -200 kJ/mol. Molekul yang terkimisorpsi, dapat terpisah karena tuntutan valensi atom permukaan yang tidak terpenuhi. Adanya fragmen molekul pada permukaan, sebagai hasil kimisorpsi, merupakan salah satu alasan mengapa permukaan mengkatalisa reaksi (Atkins, 1990).

III. Alat dan BahanAdapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:A. Alat:1. Erlenmeyer 10 buah2. Spatula3. Cawan4. Penangas 5. Corong6. Gelas ukur 25 ml 2 buah7. Buret 50 ml8. Statif dan klem 9. Lumpang dan alu10. Stop watch11. Neraca digital12. Botol semprot13. Pipet tetes

B. Bahan1. Asam asetat 0,5 N2. NaOH 0,5 N3. Karbon aktif4. Indikator pp5. Asam asetat 1 N6. Kertas saring7. Aluminium foil8. Aquades

IV. ProsedurAdapun langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:1. Mengaktifkan arang dengan memanaskan arang di atas penangas listrik.2. mengaluskan menggunakan lumpang dan alu.3. Menyiapkan 8 buah erlenmeyer.4. Menimbang 1 gram arang aktif sebanyak 8 kali dan memasukkannya ke dalam masing-masing erlenmeyer5. Mengambil 4 buah erlenmeyer tersebut lalu mengisi dengan 12,5 ml larutan asam asetat 1 N pada masing-masing erlenmeyer, kemudian mengisi 4 buah erlenmeyer lain dengan 12,5 ml larutan asam asetat 0,5 N.6. Menutup semua erlenmeyer dengan aluminium foil.7. Mengocok setiap erlenmeyer selama 1 menit dan mendiamkan selama 30 menit (CH3COOH 0,5 N dan 1 N), 60 menit (CH3COOH 0,5 N dan 1 N), 90 menit (CH3COOH 0,5 N dan 1 N) dan 120 menit (CH3COOH 0,5 N dan 1 N).8. Menyaring larutan dengan kertas saring.9. Mengambil 5 ml filtrat dan menambahkan dengan 2 tetes indikator PP.10. Menitrasi larutan dengan larutan NaOH 0,5 N.11. Mencatat volume NaOH yang diperlukan untuk melakukan titrasi.

V. Hasil PengamatanAdapun hasil yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebagai berikut:PerlakuanVolume NaOH 0,5 N (mL)

30 menit60 menit90 menit120 menit

CH3COOH 0,5 N + karbon aktif (kocok 1 menit, saring filtrat, titrasi.

3,5

2,9

2,9

2,6

CH3COOH 1 N + karbon aktif (kocok 1 menit, saring filtrat, titrasi.

6,7

6,9

2,5

7,5

VI. PerhitunganA. Menentukan konsentrsi CH3COOH akhir1. Untuk [CH3COOH] = 0,5 N 30 menit

60 menit

90 menit

120 menit

2. Untuk [CH3COOH] = 1 N 30 menit

60 menit

90 menit

120 menit

B. Menentukan nilai k1. Untuk orde I

a. Untuk [CH3COOH] = 0.5 N 30 menit = 1800 s

60 menit = 3600 s

90 menit = 5400 s

120 menit = 7200 s

b. Untuk [CH3COOH] = 1 N 30 menit = 1800 s

60 menit = 3600 s

90 menit = 5400 s

120 menit = 7200 s

2. Untuk orde II

a. Untuk [CH3COOH] = 0.5 N 30 menit = 1800 s

60 menit = 3600 s

90 menit = 5400 s

120 menit = 7200 s

b. Untuk [CH3COOH] = 1 N 30 menit = 1800 s

60 menit = 3600 s

90 menit = 5400 s

120 menit = 7200 s

3. Orde III

a. Untuk [CH3COOH] = 0.5 N

30 menit = 1800 s

60 menit = 3600 s

90 menit = 5400 s

120 menit = 7200 s

b. Untuk [CH3COOH] = 1 N 30 menit = 1800 s

60 menit = 3600 s

90 menit = 5400 s

120 menit = 7200 s

VII. Grafik Nilai kA. Orde I1. Untuk Untuk [CH3COOH] = 0,5 N

2. Untuk Untuk [CH3COOH] = 1 N

B. Orde II1. Untuk Untuk [CH3COOH] = 0,5 N

2. Untuk Untuk [CH3COOH] = 1 N

C. Orde III1. Untuk Untuk [CH3COOH] = 0,5 N

2. Untuk Untuk [CH3COOH] = 1 N

VIII. PembahasanKinetika 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).Adsorpsi ada dua jenis, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.Physisorption (adsorpsi fisika) terjadi karena gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Physisorption ini memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol. Contoh : adsorpsi oleh arang aktif. Aktivasi arang aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media adsorpsi. Chemisorption (adsorpsi kimia). Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia antara substansi terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya Van der Walls atau melalui ikatan hidrogen. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat. Contoh : Ion exchange(Atkin, 1990).Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat dalam larutan (Staf Pengajar Kimia Fisika II, 2014).Dalam percobaan ini, hal pertama yang dilakukan adalah menyiapkan adsorben yaitu arang aktif. Arang aktif digunakan karena dikenal sebagai adsorben atau penyerap yang afektif sehingga banyak dipakai sebagai adsorben. Selain itu, arang aktif adalah adsorben yang cocok untuk mengadsorpsi bahan-bahan organik seperti sampel yang digunakan yaitu asam asetat. Proses pembuatan arang aktif yaitu dengan cara memanaskan arang tersebut menggunakan penangas listrik lalu mengaluskan dengan cara menumbuk menggunakan lumpang dan alu. Arang diaktifkan dengan tujuan untuk memperbesar pori-pori karbon dan untuk memperluas permukaan agar mempermudah proses adsorpsi atau meningkatkan daya adsorpsi dari arang tesebut.Selanjutnya memasukkan arang yang telah diaktifkan ke dalam 8 buah erlenmeyer sebanyak 1 gram untuk setiap erlenmeyer. Setelah berisi arang aktif langkah selanjutnya adalah mengisi 4 buah erlenmeyer dengan 12,5 ml larutan asam asetat 1 N, sedangkan sisanya dengan 12,5 ml larutan asam asetat 0,5 N. Tujuan digunakan dua konsentrasi yang berbeda adalah untuk mengetahui pengaruh besar kecilnya konsentrasi terhadap kecepatan adsorpsi. Setelah memasukkan larutan asam asetat, selanjutnya mengocok setiap erlenmeyer selama 1 menit, tujuan pengocokkan adalah untuk mem setiap permukaan dari arang aktif dapat mengadsorpsi molekul-molekul asam asetat. Setelah itu menutup erlenmeyer dengan aluminium foil agar molekul-molekul asam asetat tidak menguap selama proses adsorpsi, sebab adsorpsi menggunakan arang aktif akan menghasilkan gas.Langkah selanjutnya adalah mendiamkan setiap erlenmeyer yaitu 4 buah erlenmeyer yang berisi larutan asam asetat 1 N didiamkan dengan selang waktu yang berbeda yaitu 30 menit, 60 menit, 90 menit dan 120 menit. Demikian pula dengan 4 buah erlenmeyer yang berisi larutan asam asetat 0,5 N. Pendiaman bertujuan untuk membiarkan proses adsorpsi mencapai tahap setimbang. Setelah waktu pendiaman selesai, tahap berikut adalah menyaring filtrat menggunakan kertas saring dengan tujuan untuk memisahkan filtrat dari adsorben (arang aktif). Proses terakhir adalah melakukan titrasi. Larutan standar yang digunakakn dalam titrasi adalah NaOH 0,5 N. Pada titrasi ini indikator yang digunakan adalah indikator PP, dimana indikator PP merupakan jenis indikator asam. Dimana pada saat suasana asam indikator PP tidak berwarna, tetapi pada suasana basa indikator PP berubah warna menjadi merah muda. Titrasi dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui konsentrasi akhir dari larutan asam asetat setelah proses adsorpsi dan hasil tersebut kemudian digunakan untuk menghitung nilai tetapan laju reaksi untuk setiap waktu pendiaman. Adapun hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut: Untuk [CH3COOH] awal 0,5 N, pada pendiaman 30 menit, 60 menit, 90 menit dan 120 menit secara berturut-turut adalah 0,35 N, 0,29 N, 0,29 N dan 0,26 N. Sedangkan Untuk [CH3COOH] awal 1 N dipeoleh hasil secara berturut turut 1,34 N, 1,38 N, 0,5 N dan 1,5 N.Setelah nilai konsentrasi untuk setiap pendiaman diketahui, maka tetapan laju reaksi (k) dapat diperoleh melali perhitungan. Adapun nilai k yang diperoleh adalah sebagai berikut: Untuk orde 1 dengan konsentrasi CH3COOH awal 0,5 N dengan waktu pendiaman 30 menit, 60 menit, 90 menit dan 120 menit diperoleh nilai k secara berturut-turut adalah 2 x 10-4s-, 1,53 x 10-4 s-, 1,02 x 10-4 s- dan 9,17 x 10-5 s-. Sedangkan untuk konsentrasi CH3COOH awal 1 N nilai k secara berturut-turut adalah 1,61 x 10-4 s-, 8,89 x 10-5 s-, 1,28 x 10-4 s- dan 5,69 x 10-5 s-. Untuk orde 2 dengan konsentrasi CH3COOH awal 0,5 N nilai k secara berturut adalah 4,72 x 10-4 s-, 4 x 10-4 s-, 2,67 x 10-4 s- dan 2,55 x 10-4 s-. Sedangkan untuk konsentrasi CH3COOH awal 1 N nilai k secara berturut-turut adalah -1,44 x 10-4 s-, -7,7 x 10-5 s-, 1,85 x 10-4 s- dan -4,72 x 10-4 s-. Dan untuk orde 3 dengan konsentrasi CH3COOH awal 0,5 N nilai k secara berturut-turut adalah 1,16 x 10-3 s-, 1,10 x 10-3 s-, 7,30 x 10-3 s- dan 7,50 x 10-4 s-. Sedangkan untuk konsentrasi CH3COOH awal 1 N nilai k secara berturut-turut adalah -1,22 x 10-4 s-, -6,66 x 10-5 s-, 2,78 x 10-4 s- dan -3,88 x 10-5 s-. Dari nilai k yang diperoleh dapat diketahui bahwa semakin besar konsentrasi, maka nilai k semakin kecil.Dalam percobaan ini, faktot yang mempengaruhi daya adsorpsi adalah sebagai berikut: yang pertama adalah waktu kontak. Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Waktu kontak memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Yang kedua adalah luas permukaan. Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang diserap, sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter adsorben maka semakin luas permukaannya. Kapasitas adsorpsi total dari suatu adsorbat tergantung pada luas permukaan total adsorbennya. Yang ketiga kelarutan adsorbat. Agar adsorpsi dapat terjadi, suatu molekul harus terpisah dari larutan. Senyawa yang mudah larut mempunyai afinitas yang kuat untuk larutannya dan karenanya lebih sukar untuk teradsorpsi dibandingkan senyawa yang sukar larut. Akan tetapi ada perkeculian karena banyak senyawa yang dengan kelarutan rendah sukar diadsorpsi, sedangkan beberapa senyawa yang sangat mudah larut diadsorpsi dengan mudah. Usaha-usaha untuk menemukan hubungan kuantitatif antara kemampuan adsorpsi dengan kelarutan hanya sedikit yang berhasil. Yang keempat adalah ukuran olekul adsorbat. Ukuran molekul adsorbat benar-benar penting dalam proses adsorpsi ketika molekul masuk ke dalam mikropori suatu partikel arang untuk diserap. Adsorpsi paling kuat ketika ukuran pori-pori adsorben cukup besar sehingga memungkinkan molekul adsorbat untuk masuk. Yang kelima adalah pH. pH di mana proses adsorpsi terjadi menunjukkan pengaruh yang besar terhadap adsorpsi itu sendiri. Hal ini dikarenakan ion hidrogen sendiri diadsorpsi dengan kuat, sebagian karena pH mempengaruhi ionisasi dan karenanya juga mempengaruhi adsorpsi dari beberapa senyawa. Asam organik lebih mudah diadsorpsi pada pH rendah, sedangkan adsorpsi basa organik terjadi dengan mudah pada pH tinggi. pH optimum untuk kebanyakan proses adsorpsi harus ditentukan dengan uji laboratorium. Dan yang terakhir adalah temperatur.Temperatur di mana proses adsorpsi terjadi akan mempengaruhi kecepatan dan jumlah adsorpsi yang terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan meningkatnya temperatur, dan menurun dengan menurunnya temperatur. Namun demikian, ketika adsorpsi merupakan proses eksoterm, derajad adsorpsi meningkat pada suhu rendah dan akan menurun pada suhu yang lebih tinggi.Setelah nilai k diperoleh, selanjutnya membuat kurva k vs t untuk masing-masing orde dan konsentrasi yang berbeda. Kurva dibuat dengan cara membuat plot antara k dan t dimana t merupakan waktu pendiaman. Sumbu y merupakan fungsi k sedangkan sumbu x merupakan fungsi t. Dari kurva yang dibuat tidak terdapat nilai yang konstan dari hubungan k dan t. Hal ini disebabkan oleh kesalahan yang terjadi dalam praktikum. Kesalahan yang paling mungkin terjadi adalah praktikan kurang teliti dalam mengamati waktu dalam proses pendiaman.

IX. KesimpulanAdapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebagai berikut:1. Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu zat dalam fungsi waktu. Dimana karbonnaktif bertindak sebagai adsorben dan asam asetat sebagai adsorbat. Pada percobaan ini nilai konsentrasi akhir yang diperoleh adalah sebagai berikut: Untuk [CH3COOH] awal 0,5 N, pada pendiaman 30 menit, 60 menit, 90 menit dan 120 menit secara berturut-turut adalah 0,35 N, 0,29 N, 0,29 N dan 0,26 N. Sedangkan Untuk [CH3C]OOH] awal 1 N dipeoleh hasil secara berturut turut 1,34 N, 1,38 N, 0,5 N dan 1,5 N.2. Nilai k yang diperoleh yaitu:a. Reaksi orde 1 Untuk [CH3COOH] awal 0,5 N yaitu: 2 x 10-4s-, 1,53 x 10-4 s-, 1,02 x 10-4 s- dan 9,17 x 10-5 s-. Untuk [CH3COOH] awal 1 N yaitu: 1,61 x 10-4 s-, 8,89 x 10-5 s-, 1,28 x 10-4 s- dan 5,69 x 10-5 s-.b. Reaksi orde 2 Untuk [CH3COOH] awal 0,5 N yaitu: 4,72 x 10-4 N- s-, 4 x 10-4 N-s-, 2,67 x 10-4 N- s- dan 2,55 x 10-4 N- s-. U ntuk [CH3COOH] awal 1 N yaitu: -1,44 x 10-4 N- s-, -7,7 x 10-5 N- s-, 1,85 x 10-4 N- s- dan -4,72 x 10-4 N- s-.c. Reaksi orde 3 Untuk [CH3COOH] awal 0,5 N yaitu: 1,16 x 10-3 N-2 s-, 1,10 x 10-3 N-2 s-, 7,30 x 10-3 N-2 s- dan 7,50 x 10-4 N-2 s-. Untuk [CH3COOH] awal 1 N yaitu: -1,22 x 10-4 N-2 s-, -6,66 x 10-5 N-2 s-, 2,78 x 10-4 N-2 s- dan -3,88 x 10-5 N-2 s-.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W., (1990),Kimia Fisika Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga.Keenan, C.W., (1999). Kimia untuk Universitas .Jakarta: Erlangga.Staf Pengajar Kimia Fisik II., (2014). Penuntun Praktikum Kimia FisikII. Palu:UNTAD-Press.Sukardjo,. (1990),Kimia Fisika. Jakarta: Bina Aksara.