BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui nilai konstanta dalam

peristiwa adsorbsi dari larutan asam asetat oleh karbon aktif pada suhu konstan.

I.2. Dasar 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. Absorbsi 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 negatif.

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.

2

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 C1/n (2)

dimana C adalah konsentrasi solute saat kesetimbangan.

Persamaan (2) dapat dituliskan dalam bentuk logaritma :

log10y = log10k + 1/n log10C (3)

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.

Jika adalah fraksi total luas permukaan yang tertutup oleh

molekul yang teradsorbsi, maka ruang kosong yang masih tersedia untuk

adsorbsi adalah (1-).

Menurut teori kinetik, kecepatan rata-rata molekul yang menyerang

satuan luas permukaan solid yang tidak tertutupi adsorbat.

Rate kondensasi = k1 (1-) 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 = k2 (5)

Pada saat kesetimbangan maka rate kondensasi harus sama dengan

rate penguapan sehingga :

4

k1 (1-) C = k2

=

= (6)

dimana k = k1/k2

Dan karena = N/Nm, maka dari persamaan (6) selanjutnya dapat

diturunkan sebagai berikut :

Jika kedua ruas dibalik akan diperoleh :

dan akhirnya didapatkan bentuk persamaan :

…….(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 . . 10-20 (m2/gram) …….(8)

Dimana :

A = luas permukaan adsorbsi per gram (m2/gram)

No = Bilangan Avogadro

= Luasaan yang ditempati satu molekul teradsorbsi.

(Maron and Lando, 755)

5

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

II.1. Variabel Percobaan

Variabel yang digunakan dalam percobaan ini adalah konsentrasi larutan

CH3COOH 0,02 N; 0,04N; 0,045 N; 0,085 N; dan 0,1N.

6

II.2. Prosedur Percobaan

1. Membersihkan dan mengeringkan Erlenmeyer 250 ml yang dilengkapi

dengan penutup plastik.

2. Memasukkan masing-masing 1 gram karbon aktif ke dalam 4

erlenmeyer dari 5 tabung Erlenmeyer yang diperlukan.

3. Membuat CH3COOH dengan konsentrasi 0,02;0,045;0,085;0,1 M

dengan volume masing-masing 100 ml.

4. Erlenmeyer yang tidak berisi arbon aktif diisi 100 ml 0,04 M

CH3COOH, contoh ini sebagai control.

5. Menutup 5 erlenmeyer dengan aluminium foil, mengocoknya selama

30 menit, mendiamkannya selama 1 jam agar terjadi kesetimbangan.

6. Menyaring larutan memakai kertas saring halus, dan membuang 10 ml

pertama filtrate untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbs oleh

kertas saring.

7. Menitrasi 25 ml filtrate dengan 0,1 N NaOH, dengan member indicator

pp

8. Mencatat volume NaOH yang dibutuhkan

II.3. Alat

1. Erlenmeyer

2. Pipet Ukur

3. Pengaduk Kaca

4. Shaker

5. Buret + statif

6. Karet Penghisap

7. Beaker Glass

8. Labu takar

9. Corong

10. Gelas arloji

11. Thermometer

7

II.4. Bahan

1. Karbon aktif (serbuk dan granule) 4 gram.

2. Kertas saring.

3. Larutan Asam asetat, CH3COOH 1 N.

4. Larutan NaOH baku 3,52 N.

5. Indikator PP.

II.5. Gambar Alat

Pipet Ukur

8

II.6 Hasil Percobaan

Tabel II.6-1 Asam asetat ditambah serbuk karbon aktif.

Konsentrasi

CH3COOH (N)

Volume NaOH yang diperlukan untuk titrasi (ml)

Run I Run II Rata-rata

0,02 8,8 8,2 8,5

0,045 10,4 10,1 10,25

0,085 33,6 33,2 33,4

Kaca Pengaduk

Buret + Statif

Termometer

Karet Pengisap

Labu Takar

Beaker Glass

Gelas arlojiCorong Kaca

Shaker

9

0,1 45,8 45,1 45,45

Keterangan : Konsentrasi NaOH = 0,1 N

Tabel II.6-2 Asam asetat ditambah granule karbon aktif.

Konsentrasi

CH3COOH (N)

Volume NaOH yang diperlukan untuk titrasi (ml)

Run I Run II Rata-rata

0,02 9 8,8 8,9

0,045 16 16,2 16,1

0,085 32,5 32,3 32,4

0,1 48,5 48,7 48,6

Keterangan : Konsentrasi NaOH = 0,1 N

Untuk larutan kontrol digunakan larutan asam asetat 0,04 N dan

diperoleh volume NaOH 0,1 N yang diperlukan untuk titrasi adalah

17,7 ml.

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil Perhitungan

Tabel III.1-1 Hasil perhitungan dari data percobaan untuk karbon aktif

halus.

10

Larutan

CH3COOH

(N)

Konsentrasi

CH3COOH

Mol

CH3COOH C/N

(ml-1)HALUS

Akhir (C)

(molar)

N (no – n)

(mol)LOG Y LOG C

0,15 0,007 0,000039 182,75 -4,41-2,15

0,12 0,0146 5,3E-05 275,63 -4,27-1.83

0,09 0,0464 0,000069 667,46 -4,16-1.33

0,06 0,0568 8,6E-05 657,74 -4,06-1.25

Tabel III.1-2 Hasil perhitungan dari data percobaan untuk karbon aktif

granula.

Larutan

CH3COOH

(N)

Konsentrasi

CH3COOH

Mol

CH3COOH C/N

(ml-1)KASAR

Akhir (C)

(molar)

N (no – n)

(mol)LOG Y LOG C

0,02 0,011 0,000018 626,76-4.75 -1.95

0,045 0,027 0,000027 984,71-4,56 -1.57

0,085 0,054 0,000047 1161,29-4,33 -1.27

0,1 0,069 0,0000535 1297,73-4,27 -1,16

Keterangan : Y (gram) = mol teradsorb x BM CH3COOH

(BM CH3COOH = 60 gr/mol)

Konsentrasi CH3COOH akhir = 17,7*0,1/45

= 0,039 N

mol CH3COOH = konsentrasi x volume labu takar

= 0,039 x 100/1000 liter = 0,0039 mol

n = mol awal – mol akhir

= 0,004 – 0,0039 = 0,0001 mol.

faktor koreksi = 0,0001 / 0,004 x 100 % = 2,5 %.

III.2 Pembahasan

11

Pada percobaan ini kita akan mengamati peristiwa adsorbs solute yaitu

larutan asam asetat oleh karbon aktif yang berupa padatan. Adsorbs ini diamati

pada suhu kamar yang relative konstan sehingga peristiwanya disebut adsorbs

isothermis. Bila larutan asam asetat ini dikocok bersama karbon aktif, maka

sebagian dari konsentrasi asam asetatnya akan diadsorbsi oleh permukaan karbon

aktif sehingga konsentrasi asam asetat dalam larutan akan berkurang. Hal ini

terlihat dari hasil percobaan di mana jumlah volume NaOH (titran) yang

dibutuhkan untuk menitrasi larutan asam asetat yang telah diberi karbon aktif

lebih sedikit dibandingkan dengan volume titran yang dibutuhkan untuk menitrasi

larutan asam asetat mula-mula. Pada percobaan ini digunakan dua jenis karbon

aktif yaitu berbentuk serbuk dan granule. Dengan berat yang sama, luas

permukaan zat dalam bentuk serbuk lebih besar daripada bentuk kepingan atau

bongkahan. Pada perlakuan yang sama seharusnya mol asam asetat yang teradsorb

pada permukaan karbon serbuk akan lebih besar daripada permukaan karbon

granule. Konsentrasi asam asetat setelah penambahan karbon serbuk harus lebih

kecil bila dibandingkan dengan setelah penambahan karbon granule.

Adsorbsi Isothermis pada Karbon Aktif Berbentuk Serbuk

Dari hasil percobaan dari table III.1.1 dibuat plot kurva antara C/N sebagai

sumbu y melawan C sebagai sumbu x.

Grafik III.2-1:

12

Dari grafik III.2-1 di atas didapat harga slope sebesar 9828,7 dan harga

intercept sebesar 147,53. Dari persamaan : , dimana :

C : Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah ditambah karbon aktif).

N : Jumlah mol CH3COOH yang teradsorbsi per gram karbon aktif.

Nm : Jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada karbon.

K : Konstanta.

Maka dengan slopenya (1/Nm) = 9828,7 dan interceptnya (1/K.Nm)

=147,53. Maka dari grafik di atas didapat harga Nm adalah 0,0001 mol,

sedangkan harga K adalah 66,62.

Dari hasil perhitungan di atas juga dibuat grafik N vs C dan grafik log Y

vs log C. Grafiknya adalah sebagai berikut :

Grafik III.1-2 :

Dari grafik di atas, percobaan ini sesuai dengan Type I

Grafik III.1-3 :

13

Dari grafik 3.1.3 di atas didapat harga slope sebesar 0,3455 dan intercept

sebesar –3,6601.

Dari persamaan Freundlich yaitu : y = k C1/n. Apabila dibuat plot grafik,

maka persamaan menjadi : log y = log k + 1/n log C, dengan log y sebagai sumbu

y dan log C sebagai sumbu x. Dimana y adalah mol teradsorbsi persatuan massa

adsorban, C adalah konsentrasi kesetimbangan (akhir adsorbsi), sedangkan k dan

n adalah konstanta. Dari grafik 3.1.3 di atas didapat harga n dan k masing-masing

adalah -0,485 dan 2,2.

Untuk menghitung luasan total adsorbs menggunakan rumus:

m2 / gram

m2/gram

A = 12,6 m2/gram

dimana No : Bilangan Avogadro

δ : Luasan yang ditempati oleh molekul teradsorbsi ( oΛ2 ), untuk asam

asetat dianggap = 21 oΛ2.

Adsorbsi Isothermis pada Karbon Aktif Berbentuk Granule

Dari hasil percobaan di atas dibuat plot kurva antara C/N sebagai sumbu y

melawan C sebagai sumbu x.

Grafik III.1-4:

14

Dari grafik III.1-4 di atas didapat harga slope sebesar 10622 dan harga

intercept sebesar 589,05. Dari persamaan : , dimana :

C : Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah ditambah karbon aktif).

N : Jumlah mol CH3COOH yang teradsorbsi per gram karbon aktif.

Nm : Jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada karbon.

K : Konstanta.

Maka dengan slopenya (1/Nm) = 10622 dan interceptnya (1/K.Nm) =

589,05. Maka dari grafik di atas didapat harga Nm adalah 0,00009 mol,

sedangkan harga K adalah 18,03.

Dari hasil perhitungan di atas juga dibuat grafik N vs C dan grafik log Y

vs log C. Grafiknya adalah sebagai berikut :

Grafik III.1-5 :

Dari grafik di atas, percobaan ini sesuai dengan Type I

Grafik III.1-6 :

15

Dari grafik 3.1.6 di atas didapat harga slope sebesar 0,615 dan intercept

sebesar -3,5649.

Dari persamaan Freundlich yaitu : y = k C1/n. Apabila dibuat plot grafik,

maka persamaan menjadi : log y = log k + 1/n log C, dengan log y sebagai sumbu

y dan log C sebagai sumbu x. Dimana y adalah mol teradsorbsi persatuan massa

adsorban, C adalah konsentrasi kesetimbangan (akhir adsorbsi), sedangkan k dan

n adalah konstanta. Dari grafik 3.1.6 di atas didapat harga n dan k masing-masing

adalah 1,63 dan 0,01.

Untuk menghitung luasan total adsorbsi menggunakan rumus:

m2 / gram

m2/gram

A = 11,9 m2/gram

dimana No : Bilangan Avogadro

δ : Luasan yang ditempati oleh molekul teradsorbsi ( oΛ2 ), untuk asam

asetat dianggap = 21 oΛ2.

Dari hasil perhitungan didapat bahwa setelah ditambah karbon aktif,

konsentrasi CH3COOH menjadi lebih sedikit. Hal ini disebabkan sebanyak N mol

CH3COOH diadsorbsi oleh karbon aktif. Adsorbsi ini terjadi secara isotermis,

karena itu dalam percobaan ini erlenmeyer ditutup dengan aluminium foil. Untuk

perbandingan dipakai larutan blanko dimana larutan tersebut tidak ditambah

karbon aktif. Setelah 1,5 jam larutan yang ditambah karbon aktif dan larutan

blanko dititrasi. Ternyata perubahan konsentrasi larutan yang ditambah karbon

aktif lebih besar dibanding dengan konsentrasi larutan blanko yang kecil dan

hampir sama dengan konsentrasi awal. Perubahan kecil ini disebabkan oleh sifat

16

volatile dari CH3COOH, sehingga konsentrasi CH3COOH menjadi lebih sedikit.

Sedangkan perubahan konsentrasi pada larutan kontrol sendiri adalah sebesar

2,5%.

Berdasarkan grafik, dapat diketahui bahwa persamaan Langmuir cocok

untuk adsorbsi isotermis pada larutan CH3COOH. Hal ini disebabkan adanya

kemungkinan campuran larutan CH3COOH dengan karbon aktif hanya

membentuk satu lapisan saja. Untuk grafik lainnya memiliki kecenderungan

sesuai dengan literatur. (Gambar 12.1-1 : Geankoplis, C.J , page 698).

17

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

IV.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan di atas dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Jumlah mol CH3COOH yang diperlukan untuk membentuk lapisan

tunggal pada

karbon aktif serbuk adalah 0,0001 mol.

karbon aktif granule adalah 0,00009 mol

2. Jumlah luasan total adsorbsi CH3COOH pada:

karbon aktif serbuk adalah 12,6 m2/gram

karbon aktif granule adalah 11,4 m2/gram.

3. Harga k dari persamaan Langmuir

untuk karbon aktif serbuk adalah 66.62,

untuk karbon aktif granule adalah 18.03.

4. Harga n dan k dari persamaan Freundlich

untuk karbon aktif serbuk adalah -0,485 dan 2,2,

untuk karbon aktif granule adalah 1,62 dan 0,01.

5. Perubahan konsentrasi pada larutan 0,0001 blanko adalah sebesar

2,5%.

6. Untuk sistem larutan CH3COOH dengan karbon aktif, lebih sesuai

menggunakan persamaan Langmuir daripada persamaan Freundlich.

7. Daya serap adsorbs karbon aktif yang berbentuk serbuk lebih tinggi

dibandingkan karbon aktif yang berbentuk granul

IV.2 Saran

Agar mendapat hasil yang baik, maka perlu diperhatikan hal-hal seperti di

bawah ini :

1. Pada waktu pembuatan (pengenceran) larutan CH3COOH harus

diperhatikan sifat kevolatilannya, sehingga Erlenmeyer harus ditutup

dengan aluminium foil.

18

2. Sebaiknya selama proses adsorbsi (pencampuran, pengocokan, dan

pendiaman) dilaksanakan di dalam suatu ruangan tertentu yang

suhunya benar-benar isothermis.

DAFTAR PUSTAKA

19

Glasstone, Samuel, “Textbook of Physical Chemistry”, 2nd ed. , D. Van Nostrand

Company Inc, New York, 1946, Hal. 1202.

Maron, S. H. J.B. Lando, “Fundamental of Physical Chemistry”, Mac.Millan

Publishing Co Inc, New York, 1974, Hal. 753 – 756.

Shoemaker, D.P, Carl W. Garland, “Experiments in Physical Chemistry”, 2nd ed.,

McGraw Hill Inc, New York, 1967, Hal. 258 – 262.

DAFTAR NOTASI

20

Notasi Keterangan Satuan

28 Berat molekul Gram/ mol

Cp Kapasitas panas Kal/mol K

H Enthalpi Kal

M Massa kalorimeter Gram

N Normalitas Mole/lt

P Tekanan Atm

Q Panas reaksi Kal

T Suhu oC atau K

U Energi dalam Kal

V Volume Ml

W Kerja Kal

G Gravitasi m/s2

M Massa Al Gram

C Variabel dari (MCp kal + mCp p) Kal

H Perubahan Entalpi Kal

T0 Suhu Awal Larutan oC atau K

T1 Suhu Konstan Larutan oC atau K

T2 Suhu Awal Logam Al oC atau K

T3 Suhu Konstan Larutan+Al oC atau K

T Waktu Detik

APPENDIKS

21

Membuat larutan 0,15 N NaOH dari larutan 2,56 N NaOH

Misal membuat 250 ml 0,15 N NaOH

Maka dengan rumus : V1 N1 = V2 N2

250 x 0,15 = V2 x 2,56

V2 = 14,4 ml

Jadi 14,4 ml 2,56 N NaOH diencerkan dengan aquades sampai volume 250 ml

dalam labu takar.

Membuat larutan 0,15 N CH 3COOH dari larutan 2,56 N CH3COOH

Misal membuat 250 ml 0,15 N CH3COOH

Maka dengan rumus : V1 N1 = V2 N2

250 x 0,15 = V2 x 2,56

V2 = 14,4 ml

Volume air yang dibutuhkan = 250 ml – 14,4 ml

= 235,6 ml

Jadi 14,4 ml 2.56 N CH3COOH diencerkan dengan aquades sampai volume

250 ml dalam labu takar dan volume air yang ditambahkan adalah 235,6 ml.

Menghitung Konsentrasi Larutan CH 3COOH

Misal volume 2,56 N NaOH yang diperlukan untuk titrasi : 0,35 ml

Volume CH3COOH yang dititrasi : 10 ml

Maka dengan rumus :

N1 = V2/V1 x N2

= (0,35/10) x 2,56

= 0,0896 N

dimana molnya adalah : 0,0896 N x 100/1000 liter = 0,00896 mol.

Hasil selengkapnya pada tabel III.2-1.

Menghitung % perubahan konsentrasi dari larutan kontrol (0,15 N)

volume NaOH yang diperlukan untuk titrasi = 0,35 ml

Konsentrasi CH3COOH awal = 0,15 N

mol CH3COOH = konsentrasi x volume labu takar

= 0,15 x 100/1000 liter = 0,015 mol.

Konsentrasi CH3COOH akhir = 17,7*2,56/10

= 0,039 N

22

mol CH3COOH = konsentrasi x volume labu takar

= 0,039 x 100/1000 liter = 0,0039 mol

n = mol awal – mol akhir

= 0,004 – 0,0039 = 0,0001 mol.

faktor koreksi = 0,0001 / 0,004 x 100 % = 2,5 %.