PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP KECEPATAN REAKSI REDUKSI FOTOKATALITIK
PADA MASING -MASING ION LOGAM Col+ DAN Ag• DENGAN KATALIS TITANIUM DIOKSIDA
R)~\
r 11 . ?~3
Mt~.~,
p- ~ -17?7
Ole II :
ANNA MUAWANAH Nrp. 1492 100 047
JURUSAN KIMIA ~S MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
1997
PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP KECEPATAN REAKSI REDUKSI FOTOKATALITIK
PADA MASING -MASING ION LOGAM CuH DAN Ag+ DENGAN KATALIS TITANIUM DIOKSIDA
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi syarat ujian sidang tugas akhir
pada tahap sarjana strata satu di j urusan Kimia FMIPA
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
_..-",~,ketahui oleh r-.c::~~ta Jurusan Kimia
0 I e b :
ANNA MUAWANAH
Nrp. 1492 100 047
M.Si
Disetujui oleh Pembimbing
Ir. Endah Mutiara M.P. NIP. 131 453 663
Tanggal, lO Maret 1997
Untuk Ibu dan Bapakku yang tersayang serta saudaraku
mbak Nik, dik' Fi - Ta
i i i
ABSTRACT
Met-al ion was st::~oyed at TiO.t suspeJ)sion will reducted if ·the suspension cont.i nue- ::;hi ned with sunshine. A research was done for studied dependence o~ temperature with rate or photocotalytic reduction Ag (!) n~tal ion and Cu Cll) metal ion. Experiment. "'as done at.. temperature range 45°C, 55°C , e5°C . 75°C. S5°C. lnisial concentration of metal ion solulion were 2!5 ppm, 50 ppm. 75 ppm and 100 ppm. Investigation "'as done for metal ion coJ)Centration that 'lias 1·est at once or 30 minutes. These ~t.al ion concentration anali zed 'Iii th At.omi c Absorbt.i on Speclrofoton~i.er. Was found
r t.hat. phot.ocat.alyt.ic reduction rat.e for t.wo metal ion Ag and Cu
2' were not. dependence of temperature. From i t.s
temperature react.i on given constant rat-e value. . - .. - 4 - .. respect..ivelv wer-:.• 7,441~. 10 ; 8 , 2:82:3. 10 ; 7.B4060.l0 ; _ ..., -1 ,.. 2,.
88. 2078. 10 minutes fo1· Ag met-al ion and for Cu metal ion wer~ 3,9St:;0.10-.. ; 4 . 2:2:76.10- 4 4,0340. 10- 4
;
3, 52:10. 1 (I- .. ; 4 , 3313. 10- 4 mi 1'1Ules-1 .
lV
ABSTRAK
Adanya ion logam yang terdapat dalam s uatu suspensi TiO akan mengalami reduksi bila suspensi tersebut disinarl dengan sinar matahari secara kontinu. Suatu penelitian telah dilakukan untuk mempelaJari adanya pengaruh suhu pada kecepatan r eaksi reduksi fotokatalitik ion logam f;s (!) gan Cu CII >. Penelitian dilakukan pada Jarak suhu 45 C, 55 C,
0 0 0 65 C, 75 C dan 85 C. Konsentrasi awal larutan ion logam yang digunakan adalah 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm dan 100 ppm. Pengamatan dilakukan berdasarkan konsentrasi ion logam yang tersisa pada setiap waktu 30 menit . Konsentraei ion logam ini dianaliea dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom. Ditemukan bahwa kecepatan reaksi 2 reduksi fotokatalitik pada dua ion logam Ag• dan Cu • tidak dipengaruhi oleh temperatur. Dari masing-masing kondiei euhu rea~~i diperoleh -~arga tetapan - ~ecepatan rea~~i 7,4416.10_. ; 8,~823 . 10 ; 7,6460.~0 ; 8,2078.10 ; 8,9867.10 ~~nit ,untuk ion lo~~ Ag , seda~ikan untuk ion logam Cu adalah 3,9866 .10 ; 4,2276.10 ; 4,0340.
- 4 - . - · - :1. 10 ; 3,5210 . 10 4 ,3313. 10 menit .
v
KATA PENGANTAR
B1sm1llah1rrahman1rrah1m
Alhamdul1llah1rob1l 'Alamin
Segala puj1 bag1 Allah SWT eeru sekalian alam, berkat
taufiq dan hidayah-NYa penul1e dapat menyeleea1kan Tugae
Akhir, yang ditulie dengan judul "Pengaruh t.emperat.ur
t.erhadap kecepat.an reaksi reduksi . tot.okat.alit.ik
pada masing-masing ion logam cu2 + dan Ag+ dengan kat.alis
t.it.anium dioksida.
Tugas Akhir 1n1 d1ajukan untuk n1enyeleeaikan tugas
dan memenuhi eyarat untuk menempuh tahap earjana Strata
satu di Juruean Kimia, Fakultae FMIPA, Inetitut Tehnologi
Sepuluh Nopember, Surabaya.
Pacta keeempatan ba1k 1n1 dieampaikan ucapan
terimakae1h yang eebeear-beearnya dari penulie kepada:
1. Ir. Endah Hutiara M.P. eebaga1 doeen pemb1mb1ng yang
telah banyak memberikan arahan, saran dan bimbingan
dalam penyeleeaian Tugae Akhir ini.
2. Ir.Ninuk Sukanti, eelaku doeen Wali
mengarahkan penulis selama etud1.
yang telah
3. Bapak Dre.Djoko Hartanto, H.Si. eelaku ketua jurusan
Kimia FMIPA ITS Surabaya, yang telah banyak memberikan
faeilitas kepada penulis eelama etud1 eampa1
terseleea1kannya Tugas Akhir.
Vi
4. Dra.Irmina K.M. MS1., yang memberikan saran dan telah
banyak membantu penulie eelama melakukan penel1t1an
dilaborator 1um.
5. Semua dosen di Juruean Kimia FHIPA ITS eebagai pendidik
eelama etudi.
6. Bapak dan Ibu tercinta yang eelalu memberikan dorongan
baik moril maupun mater111 kepada penulia aehingga
dapat menyeleaaikan tugas Akhir pada studi 1n1 .
7. Ketiga saudaraku yang telah member i kan aemangat dan
bantuan eehingga tereeleeaikan suatu tugae akhir.
8. Dodi Harmoko yang eelalu memberikan semansat dan aaa
pacta penulia aehingga memacu penyeleaaian tug as akhir.
9 . Ev1 dan eehtruh kel uars anya yang telah
bantuan eelama penuliean tugae akhir .
memberikan
10 . Teman-temanku: Heet1, Yuena, Lienny , Num.ms , Uli n,Anik,
Endah, Dina, Elvin, Fredy, Rizki , dan semua arek
angkatan 92 serta Pihak lain yang banyak membantu
penulia namun tidak biea penulis cantumkan .
Penulie menyadar1 bahwa penuliaan tusaa akhir 1n1
masih banyak kekurangannya, maka diharapkan saran dan
kr1t1k yang memb~~gun dar1 eemua pihak, demi penyempurnaan
tugae akhir 1n1. Dengan demikian tusas akhir menJadi lebih
bermanfaat.
Februari 1997
Penulis
Vii
JUDUL
LEMBAR PERSETUJUAN
LEMBAR PERSEHBAHAN
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR GAHBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAHPIRAN
SAB I PENDAHULUAN
DAFTAR lSI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Fotok1m1a
2.2. Kinetika K1m1a
2.3. Katal1e Semikonduktor Titanium Diokeida
2 .4. Eners1 Hatahar1
2.5. Losam Tembaga dan Perak
2.6. Spektroskopi Serapan Atom
BAB III HETODOLOGI PENELITIAN
halaman
1
11
1V
v
vi
v111
X
x11
x111
1
4
9
13
16
18
19
3.1. Ala~ dan Bahan yang Digunakan 23
3.2. Penentuan Intens1tae Sinar Hatahari 24
3. 3. Penentuan Kecepatan Reduksi Fotokatalit1k
Reakei 25
v111
BAB IV ~~SIL DAN PEHBA&~SAN
4.1. Penentuen Intene1tas Si ner Hatahari 27
4 . 2. Pengaruh Temperatur pade Reaksi 29 Reduksi Fotokatalitik ion logam
4.3. Kinet1ke Reaksi Fotokata litik Ion 36 Logam Ag <I >
4.4. K1net1ka Reakei Fotokata lit1k Ion 42 Logam Cu <II >
BAB V KESIHPULAN
DAFI'AR PUSTAKA
LAMPI RAN
ix
49
51
53
DAFTAR GAMBAR
ha.1ame.n
2 . 1. Diagram tingka.t eners1 pa.da semikonduktor 8 tipe n bila terdapat konta.k le.ngsung denga.n l:arut.an yang terd1r1 dar! pase.nge.n redoks A / A.
2. 2. Skerna pera1atan SSA
1. Susuna.n reaktor fotok1rn1a
4. 1. Gra.fik penentua.n kecepa.tan
4. 2 .
4 0 3 .
d1ssos1as1 a.sa.rn oksa1a.t .
Gra.fik h$s11 penurunan konsentras1 losam As dengan konsentrasi awal 25 pada kindlei suhu 45°C, 55°C , 65°C, dan 85 C.
Grafik h$e11 penurunan koneentras1 1ogam As densa.n konsentras1 ewaJ 50 pa.da kond1e1 suhu 45°C, 55°C, 65 C, 85°C.
Gra.fik h$s11 penurunan konsentrasi 1ogam As densan konsentras1 awa1 75 pa~a. kondisi suhu 45°C, 55°C, 65°C, 85 c.
rea.ks1
ion porn
75°C
ion porn
75°C
ion porn
75°C
22
26
27
30
30
31
Grafik h$811 penurunan konsentrasi ion 31 1oga.m As dengan konsentrasi a.wa1 100 P~
4 0 6.
4. 7.
peda. kondisi suhu 45°C, 55°C, 65°C, 75 C 85°C.
Grafik hr~11 penurunan konsent.ras1 1osam Cu densen konsentras1 awa1 25
0 0 0 pe~a kond1s1 suhu 45 C, 55 C, 65 C, 85 c. Grafik hr~11 penurunan konsentrasi 1ogam Cu densan konsentrasi ewa1 50 Pa~a kond1s1 suhu 45°C, 55°C, 65°C, 85 c.
ion porn
75°C
ion P8rn
75 c
34
34
Gambar 4. 8. Grafik h~~il penur unan konsentrasi ion 35 l osam Cu dens an konsentrasi awal 75 pgm
0 0 0 75 c pa~a kondisi suhu 45 C, 55 C, 65 C, 85 c.
Gambar 4 . 9 . Grafik h~~il penurunan konsentrasi ion 35 losam CU dengan koneentrasi awal 100 p~ paga kondiei euhu 45°C, 55°C , 65°C, 75 C 85 c. Grafik penentuan kecepatan reaksi ( r ) 37 pada re~kei reduksi
0 fotokatalitik ion
logam As pada euhu 45 C.
Grafik penentuan kecepatan reaksi <r> 37 pada re~kei reduks1
0 fotokatalitik ion
losam As pada euhu 55 C.
Gambar 4.12. Grafik penentuan kecepatan reaksi (r) 38 pada re~kei reduksi
0 fo t okatal itik ion
losam As pada euhu 65 C.
Grafik penentuan kecepatan reakei (r) 38 pada re$ksi redukei
0 fotokatalitik ion
logam As pada suhu 75 c. Gambar 4.14. Grafik penentuan kecepatan r eakei ( l') 39
pada re$ks1 redukei0
fotoka t alitik ion losam As pada euhu 85 C.
Gambar 4.15. Grafik penentuan kecepatan reakei (r ) 43 untuk re~~ei redukei botokatal1t1k ion losam Cu pada suhu 45 C.
Gambar 4.16. Grafik penentuan kecepatan reaksi (l') 43 untuk re~ksi redukei fotokatal1t1k
+ 0 losam Cu pada euhu 55 C. ion
r 4 . 17 . Grafik penentuan kecepatan reaksi <r> 44 untuk re~kei reduksi fotokatalitik ion
+ 0 logam Cu pada euhu 65 C.
4.18. Grafik penentuan kecepatan reakei ( r ) 44 untuk re~~si redukei totokatalitik ion logam Cu pada suhu 75 C.
Grafik penentuan kecepatan reaksi <r> 45 untuk re~~si reduksi totokatalitik ion logam Cu pada euhu 85 C.
Xi
DAFTAR TABEL
4 . 1. Harga kecepatan reaksi pada fotokatalitik ion logam Ag (!) .
reduksi
halaman
40
4.2. Harga tetapan kecepatan reaksi dan orde 42 reaksi pada reduksi fotokatalitik ion logam Ag (I > •
4.3. Harga kecepatan reaksi pada fotokatalitik ion logam Cu ( II) .
reduksi 43
4 .4. Harga tetapan kecepatan reaksi dan orde 44 reaksi pada reduksi fotokatalitik ion loi(am Cu (!I > •
:<11
DAFTAR LAMPIRAN
halame.n
ran A. Skema kerJa 53
B. Penurunan koneentrasi aeam oksalat pada 54 proses penentuan intensitas sinar matahari.
C. Car~ pembuatan larutan ion logam Ag• dan 55 Cu .
01. Hasil pengukuran koneentrasi Ag (I) dengan 56 SSA.
02. Hasil pengukuran kon5entrasi dengan SSA.
Cu (II) 57
El. Grafik penentuan tetapan kecepa.tan reaksi 58 dan orde.reaksi redukei foto~atalitik0 ion logam Ag pacta temperatur 45 C dan 55 C.
E2. Grafik penentuan tetapan kecepatan reaksi 59 dan orde reaksi redukei fotokatalitik i on
• 0 0 logam Ag pada temperatur 65 C dan 75 C.
E3. Grafik penentuan tetapan kecepatan reaksi 60 dan orde reaksi reduksi fotokatalit1k ion logam Ag· pada tempera"Cur 85°C .
E4. Grafik penentuan tetapan kecepa.tan reakei 61 dan orde
2reaksi reduksi fotokatalitik ion • 0 0 logam Cu pada temperatur 45 C dan 55 C.
E5. Graf1k penentuan tetapan kecepatan reakei 62 dan orde
2reaksi reduksi fotokatalit1k ion • 0 0
loge.m Cu pada temperatur 65 C dan 75 C.
ES. Grafik penentuan tetapan kecepatan reaksi 63 dan orde reakei reduksi f otokatalitik ion
2. 0 logam Cu pacta temperatur 85 C.
xiii
Lampiran F 1 Kurva kalibraei untuk penentuan konaentraai 64 ion logam Ag Cl)
F 2 Kurva kalibraei untuk penentuan konaentrai 65 ion logam Cu ell)
G. Contoh analiaie var1ana1. 66
xiv
BAB I
PENDAHULUAN
BAB I
PENDAHULUAN
Pencemaran di lingkungan pera1ran
terjadi pede eaat ini. Salah satu sumber
adanya ion logam yang terlarut dalam
suspensi
telah banyak
polutan adalah
air dieamp1ns
padatan senyawa- senyawa organik dan
Logam-losam tereebut sebagian beaar berasal dari
lainya.
lim bah
1ndustri elektroplating, baja, elektrokimia, dan 1ndustri
kimia yang lain (1).
Konsentras1 ion logam yang terlarut dalam air
tersebut dapat diturunkan dengan metode fotokimia, dengan
memanfaatkan einar matahari langsung. Metode ini merupakan
metode yang sangat menguntungkan sebab negara Indonesia 1n1
merupakan negara tropia yang tentunya mendapatkan einar
matahari setiap hari, eepanjang tahun secara berlimpah dan
terus-menerus. Sinar matahari tidak bereifat polusi dan
energinya diperoleh densan gratis [2).
Reaksi pada proses pengurangan konsentrasi logam pada
metode ini dikenal dengan reaksi redukei fotokatalitik.
Katalis yang digunakan adalah katalis eemikonduktor
titanium diokeida. Hasil reakei menunjukkan bahwa
konsentraei ion logam dalam larutan berkurang karena ion
losam tereduksi menjadi logamnya dan terdeposit pada
permukaan partikel katalie semikonduktor Ti02 [3).
Pada penelitian eebelumnya telah dipelajari kinetika
reaks1 reduksi fotokatalitik ion logam tunggal dan campuran
1
dua logam. Kedua penelitian memberikan haail bahwa ion
logam dapat teredukei menJadi logam dankecepatanreakainya
dapat diamati dengan baik. (4).
Pada penelitian tereebut belum dipelaJari adanya
pengaruh auhu terhadap kecepatan reakai. Dalam kinet1ka
kimia euhu adalah merupakan variabel yang mempengaruhi
kecepatan reakei, aehingga perlu dipelaJari bagaimana
pengaruh euhu terhadap peningkatan kecepatan reakai redukei
fotokatalitik ion logam.
Penelitian ini bertuJuan untuk mengetahui pensaruh
euhu terhadap beearnya peningkatan kecepatan reakai reduka1
fotokatalitik ion logam densan katal1e titani um diokeida,
dengan konaentraai awal reaktan yang berbeda- beda.
Pensamatan dilakukan pada jarak auhu 45° C aampa1 85° C,
dengan aelang 10° C. Dari aetiap reakei yang kondiai
euhunya berbeda diharapkan akan memberikan kecepatan reakai
yang berbeda-beda eehingga beaarnya pengaruh euhu terhadap
reakai reduka1 fotokatalitik ion logam ini dapat d1ketahui .
Pada penelitian ini digunakan dua Jenie ion logam Ag • Z•
dan Cu , yang keduanya merupakan ion logam berat yang
terdapat dalam air limbah. Larutan ion logam yang digunakan
pada percobaan in1 dibuat dari garam aenyawa logam
tereebut. Kecepatan reake1 diamat1 berdaearkan pengurangan
koneentraai ion logam pada eet1ap waktu tertentu. D1mana
koneentraa1 ion logam tera1aa dianal1aa dengan menggunakan
epektrofotometer eerapan atom. Intenaitae a1nar matahar1
2
yang digunakan sebagai sumber energi foton pada reaksi
fotokimia ini ditentukan dengan metode aktinometri.
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat diterapkan
langsung pada penaolahan limbah sesuai dengan kondisi auhu
dalam penelitian ini. Dengan demikian masalah pencemaran
oleh ion loaam berat di lingkungan perairan diharapkan
dapat diatasi dengan metode ini.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1 • Fot.olci 11\l. a
BAB II
TINJAUAN PUST AKA
Fotok1m1a adalah cabang ilmu k1m1a yang mempelajar1
reaks1-reaks1 fotokimia. Dimana reaksi fotok1m1a merupakan
reaks1 yang terjad1 apab1la ke dalam sistem tersebut
terdaPat energi foton yang masuk, energi foton d1abeorbs1
oleh molekul reaktan dan akh1rnya akan menghasilkan suatu
molekul teraktivaei atau radikal bebas, yang akan bereaksi
lebih lanjut sehing~a membentuk produk. Keadaan molekul
teraktivasi mempunyai energi dan distribusi elektron yang
berbeda dar1 keadaan dasarnya eeh1ngga mem111k1 eifat k1m1a
yang berbeda.
Perbedaan reakei fotok1m1a dengan reake1 termal biaea
adalah pada energ1 yang menyebabkan reake1. Dalam reakei
fotok1m1a energ1 pensaktifannya beraeal dar1 penyerapan
foton cahaya oleh molekul-molekulnya. Dalam reake1
fotok1m1a suatu reaksi akan mempunya1 s1fat selekt1f1tas
yang tinggi terhadap energ1 foton, berarti bahwa energi
kuantum cahaYa eesuai dengan reake1 tertentu eaja [5]
Foton adalah merupakan rad1ae1 elektromagnetik yang
berbentuk paket-paket energ1 yang menyerupa1 part1kel. Dari
teori 1n1 dapat d1jelaekan baga1mana cahaya dapat
member1kan energi pada elektron dan menyebabkan terjadinya
trane1e1 elektronik. Enersi untuk eatu foton pada gelombang
4
cahaya monokromatle yang mem111k1 frekuenei radiael v
adalah
E = h v = c h T (2.1)
Dimana h adalah 10-2?
tetapan Planck = 6,62 . erg/dt,
c adalah kecepatan radiaei dalam ruang hampa = 3.10'0
cm/dt
dan >.. adalah panjang selombang dalam eatuan em.
Henurut Einstein jika euatu foton dari gelombang
cahaya bertumbukan dengan elektron pada euatu zat padat
make. energi fot:on dapat eesera ditransfer ke elektron. Jika
eners1 yang diberikan oleh foton melebihi energi celahnya
maka elektron tereebut dapat terlepae dari ikatannya.
Proeee 1n1lah yang dapat menyebabkan berlanseungnya reakei
fot.ok1m1a (6] .
Hukum yang mendasar1 proses fotokimia adalah hukum
Grotthus dan Draper (1943) yang menyatakan bahwa hanya
radiaei yang diabsorbei eaja yang dapat menyebabkan
perubahan fotokimia. Hukum 1n1 dikenal dengan hukum I
fotok1m1a. Pada hukum I fotok1mia ini belum menjelaekal•
bahwa eebenarnya ada pengaruh lain yaitu radiaei yang tidak
dieerap tetap1 dapat mendorong molekul teraktivae1 untuk
memancarkan energi.
Untuk dapat menggambarkan proeee fotokimia eecara
kuantitatif t1daklah cukup densan menssunakan hukum
fotokim1a I eaja. Hal 1n1 dapat dijelaekan dengan
menggunakan hukum II fotok1m1a yang diueulkan oleh Star dan
Einstein ( 1908-1912 ). Hukum I I fotok imia menyatakan bahwa
5
satu molekul reaktan dalam reaksi fotokimia menyerap satu
kuanta dar1 radiaei foton yang menyerap reaks1 [7).
Energ1 foton yang telah diserap oleh suatu molekul
akan menyebabkan perubahan kimia dan f1s1ka eehingga
menjadi teraktifkan. Dengan demikian hasil kuantum suatu
proses f1s1ka dan k1m1a yang
sinar atau energi foton dapat
dieebabkan
dihitung.
oleh penyerapan
Persamaan reaks1
fotokimia eecara umum dapat dituliskan seba.ga1 berilrut:
A + h v A* (2.2)
Sebaga1 eumber energi foton pede penel1t1an 1n1
adalah energi sinar matahar1. Siner matahari mem111k1
panjang gelombang dan 1ntens1tas yang dapa t memenuh1 eyarat
reaksi fotokimia. Penyerapan sinar matahar1 oleh larutan
penyerap terjad1 dengan kepekaan t1ngg1. Pem111han 1n1
didaaarkan pada penel1t1an eebelumnya, yang menggunakan
metode akt1nometr1 untuk menentukan
matahar1.
2.1.1. Folokalalisis
1ntens1tas s1nar
Pr1ne1p dasar fotok1m1a adalah konvers1 dar1 energ1
f ot on menjadi energ1 k1m1a atau energ1 l1str1k
( f otoelektrok1m1a ) . Konvers1 energ1 dapat d1percepat dengan
menambahkan auatu katalis. Katal1s 1n1 d1namakan
fotokatalis, karena dalam pengaktifan katal1s tersebut
diperlukan energ1 foton yang diperoleh dar1 luar. Katal1s
yang bisa digunakan pada reaks1 fotokimia adalah katalis
6
yang bereifat eemikonduktor. Katalie eemikonduktor yang
pernah digunakan dalam reakai fotokimia untuk reakai
okeidaai redukai adalah euatu aenyawa legem okaida
titanium d1oke1da ( T102
), wolfram oke1da (W09 ), ferr1
okaida <F•20
8) dan eeng oke1da <ZnO) .
Katalie aemikonduktor akan dapat membantu jalannya
reaksi apabila dikenai sinar yang energ1nya aama atau lebih
beaar dengan harsa eners1 celah. Apab1la terjadi ·penyerapan
sinar oleh molekul semikonduktor akan terjadi desakan
elektron dari pita valensi menuju ke pita kondukei eehinssa
menghasilkan epeaiee yang berpaeangan yaitu elektron dan
hole. Bilamana proses ini terjadi dalam larutan yang beriei
katalie dan larutan 1on1k maka ion teraebut sebasian akan
teredukei dan terokeidaei (8].
Pede semikonduktor tipe n bila dicelupkan ke dalam + larutan yang terdiri dar1 paaangan redoke A I A, elektron
yan!'l t1mb\tl pada permukaan eemlkonduktor akan bereakei
+ densan zat okeidator A . Dengan dem1k1an kekosonsan pacta
permukaan eemikonduktor menyebabkan pita energ1 melengkuns.
hal in1 diperlihatkan pede gambar 2.1 . Dengan melengkungnya
pita enersi elektron dan hole memieah eecara epontan,
elektron menuju fasa ruah sem1konduktor. Bile terdapat
epee1 yang poteneial reduke1nya rendah make terjad1 tranfer
elektron pada antar muka (9):
7
PLlo Jcondulcci..
Li.t\9Jcc:u. fermi. -~~==-:::
rQ..Qa. muka
Gambar 2.1. Diagram tinskat eners1 pacta aemikonduktor tipe n bile. terdapat kontak langaung den~an larutan yang terdiri dari paaansan redoka A /A.
2.1.2. Reduksi Polokatalitik
Reaksi reduksi fotokatalitik dapat berlangsung
apabila sistem tereebut merupakan suspena1 larutan yang
terd1r1 dar1 ion logam dan partikel katalis semikonduktor,
dan kemudian dieinari dengan energi foton yang lebih beaar
dari energ1 gap katalienya. Untuk katalis titanium diokeida
biaeanya digunakan einar UV dengan panjang gelombang lebih
kecil dari 400 nm. Hasil reaksi berupa logam teredukai yang
terdepoait pacta partikel katalia. 2+ Suatu aistem yang terdapat ion logam Cu dan T10
2
dan energi foton hv make. akan terjadi reaksi berikut:
+ h v e (2.3>
8
+ 2 e
+ 2 p t/z 0 + 4 H+ 2
Sedangkan reaksi secara keseluruhan adalah:
(2.4)
(2.5)
+ ~/2 0 + 4H+ ( 2. 6) 2
Karena pada reaksi reduksi ini terJadi penguraian
molekul air menJadi oksigen, untuk menghindari oksidasi
kedalam sistem tersebut dialiri dengan gas nitrogen eelama
be~lanssungnya reaksi. Pada penelitian ini kecepatan alir
gas nitrogen eebeear 3 liter per Jam [10) .
2. 2 . Kinetilca Kim! a
Kinetika ltimia merupakan cabang ilmu kimia yang
mempe laJari masalah laJu dan mekanisme reaksi kimia.
Kinetika kimia mempunya1 dua tuJuan utama yaitu
mengestimasikan data-data mengenai hubungan laju reaks1
densan variabel yang dapat d1kendalikan dan sekaligus
memperkirakan mekanisme reaksi terse but dari hasil
pengamatan laJu reaksi·
2.2. 1. Laju realcsi dan penentuannya
Laju reaksi didefinisikan sebagai berkurangnya
konsentrasi reaktan per eatuan waktu a tau bertambahnya
koneentrasi produk per aatuan waktu. Satuan dar1 laju
reaksi tergantung pada satuan konsentrasi dan waktu. Bila
konsentrasi reaktan diungkapkan dalam ppm dan waktu menit
n1aka laJunya adalah ppm per menit [ 11].
9
Ungkapan laJu reaksi untuk reaksi reduksi • 2+ fotokatalitik ion logam As dan Cu dinyatakan sebagai:
Besarnya laJu reaksi reduksi logam 1n1 diperoleh densan
cara memplotkan koneentrasi ion logam tersisa sebagai
funssi waktu. Harga 1n1 ditunJukkan oleh besarnya
kemiringan dari srafik yang didapatkan.
2.2.2. Tetapan laju reaksi d a n Ord e Reaksi
Proses reduksi fotokatalitik pada logam tembaga yang
melibatkan persamaan reaks1 pada persamaan (2 . 6) akan
menghaailkan persamaan laJu reaksi :
k ( 2. 7)
Karena Jumlah H20 dalam larutan sangat berlebih (larutan
sangat encer dibandingkan ion losam tembaga) maka dalam hal
1n1 dapat dikatakan bahwa konsentrasi airnya adalah konetan
sehingga persamaan laju reaksinya dapat dituliskan:
= k (2 . 8)
Dari persaman laju reaksi diatas konstanta kesebandinsan k
disebut densan tetapan la:lu reaksi, yang epesifik dan
karakteristik untuk laJu reaks1 tertentu. Harga 1n1 berubah
terhadap perubahan temperatur reaksi. Sedangkan pangkat m
pacta konsentrasi ion tembaga pacta persamaan laju diatas
menunjukkan orde reaksinya. Orde reak s i 1n1 tidak dapat
10
ctitentukan ctari euatu pereamaan reakei kimia tetapi harue
dipastikan dari data ekeperimen.
Cera menentukan harga tetapan laJu reaksi dan orde
reakei pede penelitian ini adalah dengan menggunakan metode
konsentrasi awal. Pacta konsentrasi awal yang berbeda
diperoleh beearnya laJu reakei yang berbeda maka harsa k
dan m ctapat ditentukan ctari penurunan persamaan (2.8). Bile
laJu reaksi yang diperoleh tiap konsentraei awal adalah r
dan koneentraei awal eebesar C maka persamaan tereebut
analog densan:
r = k C m
log r = log k + m los C
(2.9)
(2.10)
Ternyata ha81l penurunannya merupakan euatu persamaan saris
lurus. Dengan demikian harga k dan m ditentukan dari
intersep dan kemirinsan dari srafik yang memplotkan harsa r
sebagai fungei koneentrasi awal larutan ion logam.
Pacta penelitian sebelumnya didapatkan pereamaan laJu
reaksi reduksi fotokatalitik pacta ion logam Cu2• dan ion
As• adalah r [Cu2
• ] = 1,112.10- s [Cu2 •J 0'563
= 2,793.10-• [Ag•] 0'678 [12].
2.2.3. Pengaruh temperatur terhadap kecepatan reaksi
Secara umum kenaikan suhu menyebabkan kecepatan
reaksi bertambah, sebaliknya penurunan suhu akan
memperlambat reaksi. Adanya perubahan kecepatan reakei
11
akibat perubahan suhu dinyatakan dalam harga tetapan laju
reaksi k. Ket1ka suhu d1na1kan harsa k menJad1 bertambah .
Bila daerah suhu tidak terlalu lebar, ketergantungan
tetapan kecepatan reaks1 terhadap temperatur eerta energi
akt1vae1 dapat d1tul1skan dengan persamaan emp1r1k yang
diueulkan oleh Arhenius C1889 ) sebagai berikut [13]:
Dimana: k =
A =
R =
=
= E a. =
k = A
Tetapan
Tetapan
Tetapan
-Ea./RT e
kecepatan
Arhenius
gas umum
8,314 Joule mol -· 1,987 Kalori mol -· Energi aktivasi
(2.11)
reaksi
K-'
K-•
Energ1 aktivaei edalah merupakan energi minimum yang harua
dilampaui agar dapat terjedi reaks1, energi aktivaei
mempunyai aatuan Joule per mol atau kalori per mol. Pada
suatu reaksi apabila makin tinggi energi aktivasi, maka
makin lambat reakei berlangsung pacta euhu tertentu. Energi
aktivae1 ser1ngkal1 berguna dalam meninJau mekan1eme
reake1. Dari pereamaan diatae dapat diturunkan sehingga
bisa digunakan untuk menentukan energ1 aktivaei eecara
grafik. Haeil penurunan meberikan pereamaan:
ln k = ln A E I RT a.
(2 . 12)
Harge energi aktivasi dinyatakan dari kemiringan grafik
yang dibuat dengan ln k eebagai sumbu Y dan 1/T (auhu)
sebagai eumbu X ( 14].
12
Penel1t1an mengena1 pengaruh euhu terhadap reake1
fotok1m1a telah banyak d1pelaJar1, d!antaranya adalah pada
reake1 H + N02 OH + NO yang diamat! pada euhu
antara 296 - 760 K dan diperoleh energi aktivaei 1,5 kJoule -· mol (15].
2.3. Ka~alis Semikonduk~or Ti~anium Dioksida
Diantara katal!e eemikonduktor berupa losam okeida,
eelama in! YanR paling banyak digunakan dalam penelitian
adalah T102 • Reakei-reakei yang menggunakan katalie
titanium diokeida adalah reakei fotoredukei, fotookeidaei
dan fotodekompoeiei. Ditinjau dar! eifatnya T102
mempunya1
eners1 oelah yang relatif eempit (3,2 eV), eehinssa
memungltinkan proeee fotokimia terbentuk dengan penyerapan
eejumlah frakei enersi yang eeeuai dar! einar tampak.
Setelah dilakultan penyinaran maka akan terjadi perpindahan
elektron dar! pita valenei menuju pita kondukei, perietiwa
1n1 akan menshaeilkan paeansan elektr on dan l .vbang, eehingga
mensak1batkan terJadinya proeee katal1ea. Selain 1tu T102
dan W09 mem111k1 keetab1lan pada Jarak pH yang luae [15].
Proses fotokim!a yang menssunakan eebaga1
katalie, pertama kali dilakukan oleh Bard (1978). Titanium
diokeida disunakan untuk proeee okeidaei pada polutan
organik fenol dan eianida, aehinssa didapatkan proses
reaka1 yang lebih cepat. Pacta reakai fotooka1das1 1n1
kecepatan reake1nya dipensaruhi Juga oleh kehadiran logam
terlarut. Kehad1ran logam-logam teraebut ada yang
13
mempercepat reaksi dan memperlambat r eaksi . Dari pe nelitian
sebelumnya yang dilakukan Aikigawa dan Sukigara (1983) yang
menyatakan bahwa kontak pad a permukaan katalis
semikonduktar merupakan faktor utama terJadinya transfer
elektron pacta reaksi yang menggunakan sinar atau foton
Penelitian tentang proses fotookaidasi dengan katalia Ti02
yang telah dilakukan adalah untuk oksidasi senyawa-senyawa
orsanik berbahaya dalam bentuk larutan ca ir. Salah aatu
reakai fotooksidasi tersebut adalah penguraian aeam okealat
yang terdegradaei menjadi karbondioksida . Pacta reakei
oksictasifotokatalitik ini eangat diperlukan oksigen aebagai
oksictator selama proses reaksi [16) .
Katalis Ti02
banyak ctimanfaatkan j uga pada r eaksi
reduksi fotokatalitik ion-ion logam, sehingga logam hasil
rectuksi terdepoeit pacta semikonduktor Ti02
dan warna
suspensi mengalami perubahan. Pertama kali T102
ctigunakan
pacta reaksi reduksi fotokatal1t1k terhadap i on merkuri (II>
yang terdapat pacta suatu larutan, dan disinari ctengan lampu
UV. Dalam perkembangannya telah banyak penelitian yang
dilakukan pacta rectuksi fotokatalitik yang menggunakan
katalis Ti02
, yakni reduksi terhadap logam Cu <II>, Ag (!),
Au <I II ), Hg (!!), Pt <IV), Ni CII) dan Cd <II> [17). Pacta
saat berlangeungnya proses rectuksi f otokatalitik ini
ctiharuskan tidak terctapat oksigen terlarut. T102
seperti
halnya oksida logam lainnya dapat bertindak pula sebagai
adsorbat terhactap ion-ion logam, dengan membentuk i katan
koordinasi. Dengan ctemikian katalis Ti 02
dapat membantu
14
penurunan konsentrasi ion logam yang terdapat dalam
larutan. Pens~naan katalis Ti02
selain untuk reaksi
redoks adalah pada proses fotodekomposisi . Pacta proses ini
suatu senyawa yang menerima dan menyerap sinar, secara
langsung menghasilkan suatu molekul teraktivasi. Molekul
1n1 dapat bereaksi lebih lanjut atau mengalami suatu
peluruhan. Molekul ini menyalurkan energinya melalui
tumbukan dengan molekul lain dan akhirnya menghasilkan
suatu produk.
Reaksi-reaksi lain yang melibatkan katalis titanium
dioksida Juga telah banyak diPelaJari, diantaranya oks1das1
hidrogen eulfida menjadi sulfur dioksida, dehidrasi
alkohol, amoksidasi, metilasi, isomerieasi dan alkilasi.
Keberadaannya di alam T102
berbentuk ··anatase··,
"rutile" , dan "brookite". Dar1 ketiga bentuk tereebut yang
paling stabi l adalah anatase dan Jen is inilah yang d ipakai
pada penelitian ini. Dipilihnya bentuk anatase sebagai
katalis sebab mem1lik1 sifat-sifat antara lain bisa
lebih aktif bila d1kena1 sinar, secara k1m1a lebih stabil,
tidak berbahaya bag! 11ngkungan dan mudah didapatkan d1
alam serta mempunyai luas permukaan yang besar dan mem111k1
peri- pori yang kecil. Dengan adanya sifat-sifat tersebut
titanium d1oks1da anatase mempunyai aktifitas yang besar
sebagai katalis [18).
Pada penelitian in1 disunakan titanium d1oks1da
anatase Desussa P-25 dengan cir1-cir1 eebaga1 berikut [19):
15
area spesifik
diameter partikel
den sitae
energi celah
2.4. Energi Kalahar i
= = = =
2 50 m /gr
0.78 ~m
3,9 gr/ml
3.2 eV.
2.4.1. Tinjauan umum sinar malahari
Energi matahari merupakan hasil reaksi termonuklir
yang terJadi dalam perut matahari. Intensitas penyinaran 2
yang diterima di bumi mencapai 1300 W/m . Sebelum menembue
atmoefer bumi rad1ae1 sinar matahari mempunyai panjans
gelombang antara 0,1 - 50 ~m. Berdasarkan pada panjang
gelombangnya, energi matahari dibagai menjadi tisa daerah
spektrum : Spektrum ultra violet A kurang dari.0,38 ~m.
spektrum sinar tampak dengan A 0,3 ~m- 0,78 ~m. spektrum
infra merah dengan A lebih besar dari 0,78 ~m.
Sewaktu menembus atmosfer bumi, s inar ultra violet
yang A nya kurang dari 0,29 ~m akan diserap oleh ozone,
sedangkan untuk infra merah diserap oleh uap air dan C02 .
Dengan demikian sinar matahari yang sampai pada permukaan
bumi A nya sekitar 0,3 - 3,0 ~m dan intensitasnya kira-kira
100 W/ m2
[20).
Adanya partikel debu dan molekul-molekul gas
diangkaea maka einar matahari sebagian akan dipantulkan
kembali ke anskaea atau dipantulkan ke berbagai arah. Jadi
einar matahari yang diterima di bumi dibedakan menjadi
radiasi langeuns dan radiasi difusi . Pada cuaca cerah
16
radiasi langsung dan radiasi difusi. Pada cuaca cerah
radiasi langsung dapat mencapai 85 % dan sisanya radiasi
difusi.
Tinaai rendahnya intensitas sinar matahari pacta suatu
tempat antara lain dipengaruhi oleh letak geografis,
Perubahan iklim dan cuaca. N~~~u dalam setahun, waktu dalam
har1 dan sudut datang sinar matahari pada permukaan bumi
(21).
Pada penelitian 1n1 sinar matahari yang digunakan
adalah pada saat cuaca cerah khususnya pada pukul 10.00
sampai pukul 14.00. Pada selang waktu 1n1 intensitas sinar
bisa dianggap te~ap, eebab perubahan intensitasnya relatif
sangat kecil. Dari pen~lit1an yang telah dilakukan
diperoleh harga intensitas sinar rata-rata untuk tiap jam
sebesar 7,73.HJ8; 8,58.1018
7,89.ld8; 7,3l.ld8 pada
jarak waktu tersebut (22].
2.4.2. Penentuan intensitas sinar matahari
Besarnya intensitas sinar matahari yang digunakan
pacta penelitian ini diukur dengan metode aktincmetri. Pacta
metode aktinometri intensitas diukur berdasarkan pads
jumlah foton yang bisa menyebabkan reaksi fotokimia yang
terjadi pads suatu larutan yang telah diketahui rendemen
kuantiknya. Larutan tersebut adalah uranil oksalat dengan
rendemen kuantik 0,53. Yang dimaksud rendemen kuantik 0,53
adalah setiap foton akan mangakibatkan dekomposisi 0,53
molekul asam oksalat menjadi cq,, CO, dan liz 0.
Persamaan reaksinya adalah:
17
uo 2+ :t
+ h v (2 . 13)
co- + co + H o + uo 2 +<2.14> 2 2 2
Pada reaksi tersebue dapat dilihat bahwa asam oksalat yang
terdisosiasi ekivalen densan intensitas sinar yang masuk
kedalam larutan. Densan mengamati kecepatan dissosiasi asam
oksalat t1ap satuan waktu tetentu, maka intensitas sinar
dapat dihitung densan rumus berikut:
r v I abe = (2.15)
1' = kecepatan reaksi dekomposis1 a sam oksalat
(mol/11ter-men1tl, Volume larutan total = V dan n adalah
rendemen kuantik dari larutan uranil oksalat [23 ] .
2 . 5. Logam Tembaga CII) dan Perak CI)
Kedua logam tembaga Cu (II) dan perak As (I)
merupakan logam yang merupakan sumber polutan yang banyak 2 ~ ~ dieemukan pada perairan. Ion logam Cu dan Ag mem111k1
urutan toksisitas yang termasuk t1ngg1 terhadap makhluk
hidup. Ion tereebut bersifat eebagai pencari susus nitrogen
dan sulfur pada metabolisme makhluk hidup [24] .
Banyak 1ndustr1 yang 11mbahnya menyumbangkan polutan
1 Ag• ogam dan Cu2•, misalnya 1ndustri elektroplatt1ng,
alat-alat 11str1k, pabrik gelas, zat warne dan pabrik
alloy. Pest1sida juga banyak menganduns garam tembaga.
• d Cu2• Selain alasan diatas pemilihan ion As an
sebagai logam yang akan d1reduks1 didasarkan pad a
18
penelitian sebelumnya yang sudah terbukti bahwa ion
tersebut dapat tereduks1 dan kinetikanya dapat diamat!
dengan baik.
Antara kedua
?Otens1al reduksi
log am
yang
As• dan
besar.
cU2• dibedakan oleh
Parameter 1n1 akan
berpengaruh pada berle.nssungnya reaks1 reduksi
• fotokatalitik pada masing-masins ion. Ion Ag potensial
reduks1nya 0,779 V dan ion Cu2• 0,345 V (25).
2.6. Spektroskopi S&rapan Atom
Spektroskopi serapan atom (SSAI merupakan metoda
teknik analise k1mia pede penentuan kadar unsur logam dan
semilogam yang terdapat didalam cuplikan. Metoda 1n1
didaearkan pede pengukuran besaran sifat fisika yang timbul
atau berubah akibat adanya interaksi antara materi dengan
berbagai bentuk energi (panes, eners1 radiasi, energi kimia
dan energ1 lietrikl.
Bile suatu atom yang berada dalam keadaan daear
dikenakan euatu energ1 dengan pan.1ang selombang yang eeeuai
akan dieerap oleh atom netral tereebut dan akan tereksitasi
ke tingkat tenaga yang lebih tinggi (tingkat terekeitasi).
Atom yang berada pacta keadaan terekeitaei keadaannya tidak
stabil dan akan kembali ke tinskat tenaga dasar dengan
men1ancarkan enet'Ri yang berbentuk sinar.
Antara abeorbe1 radiasi densan medium penyerap
terdapat hub\tnRan kuantitatif. Teori in1 diungkapkan oleh
Lambert dan Beer (1768) . Dimana bile suatu medium penyerap
19
dibagi menjadi lapisan- lapisan imajiner yang sama tebalnya
dan suatu berkas radiasi monokromatis dilewatkan pada
medium teraebut maka setiap lapisan akan menyerap bagian
yang sama dar1 rad1as1. Secara matematik dapat dituliskan:
di - db (2.16)
Persamaan di atas menyatakan bahwa berkurangnya intensitas
- di untuk aetiap ketebalan db adalah berbanding lurus
dengan 1ntensitaa I, dengan k adalah suatu tetapan.
Hasil integrasi dari persamaan 2 . 16 adalah:
log Io -I-
Bila konsentrasi zat penyerap C. maka:
log Io = k2 c -I-
sehingga, ~ !C = \ /b
bila \ /C = a
maka k i = a C dan k2 = a b
sehingga log Io = a b c -~-
atau dapat dituliskan A = a b c
(2.17)
(2.18)
(2.20>
(2.21)
Dimana A adalah absorbansi. C adalah konsentrasi zat
penyerap dan a absorbtifitas spesifik. Dengan mengukur
absorbsi yang terjad1 pada suatu unsur logam maka akan
d1ketahu1 kadar logam tersebut.
Rangkaian kerja dan instrumentas1 pad a
spektrofotometer serapan atom dijelaskan pad a uraian
berikut. Pada alat spektrofotometer serapan atom terdapat
bagian -bagian yaitu:
20
1. Sumber sine.r
2. Sistem penge.t ome.n
3. Monokrome.tor
4. Detektor
5. Sistem pembacaan
Sumber sine.r diperlukan untuk menghasilkan sinar yang
nantinye. energinye. dape.t dieerap oleh atom- atom unsur yang
dianalisa. Sumber sinar yang d1sunakan adalah lampu katoda
berongga (Hollow Cathode Lamp). Jenie lampu katoda berongga
yang digunakan dalam analise. tergantung pada jenis losam
yang akan dianalisa.
Cuplikan yang diamati dengan metoda 1n1 adalah berupa
larutan, perlu dilakukan euatu proses untuk mengubah
cuplikan dalam larutan yang berbentuk ion menjad1 atom
bebae . Proses ini dikenal densan atom1sas1 yang menggunakan
n1etode atomisasi nyala api. Untuk mendapat atom bebas
dlperlukan tenaga untuk memieahkan keterikatannya de.lam
eenyawa atau molekul. Tenasa 1n1 diperoleh dari panas nyala
api dengan temperatur tertentu. Nyala beraeal de.ri be.han
bake.r dan okside.tor. Cuplike.n d1h1eap maeuk kamar pencampur
dan dlsemprotke.n ke dalam nyala ap1 eebaga1 kabut he.lue.
Kemudian terjadi proses desolvas1 (penguapan pelarut) dan
cuplikan men.jadi but iran hal us. Densan demikian d1has1lkan
suatu nyala api vans mense.ndung atom-atom netral unsur yang
akan d1anal1ea, dimana elektron pacta uneur tersebut berada
pacta keadaan azasnya.
21
Sinar yang berasal dari sumber sinar diterima
atom-atom netral unsur pada nyala. Pada saat 1n1 radiasi
resonansi akan diserap oleh atom tersebut. Fraksi tertentu
dari uep atom logam akan mengalami proses eksitasi. Atom
yang tereksitasi ini akan mengemisikan radias1 resonansi ke
semua arah pada panjang gelombang yang sesuai. Radiasi
emisi diteruskan dan dibiarkan melalui monokhromator dan
ditangkap oleh detektor dan diubah menJadi energi listrik.
Energi 11str1k yang dihasilkan dipergunakan
mendapatkan suatu data yang dapat dibaca. Data
dihasilkan berupa prosen transmitan atau absorban.
untuk
yang
Pacta gambar 2.2 d1Je laskan secara skematik semua peristiwa
mulai dari atomisasi sampai perekaman data [26, 27] .
[D--6---Sumber Chopper -< s.- Bahan/' '-rn-rl
Sa lear
Monoluomator
Gamber 2.2. Skema peralatan SSA
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
BAB II
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan yang D1gunakan
3. 1.1 . Peral atan yang digunakan
Alat-alat yang diperlukan dalam
adala.h: beker glass dengan volume 3 Liter
berlangsungnya reakei, hot plate lengkap
magnetik untuk mengatur su.hu dan sekalisus
penelitian ini
aebagai tempat
dengan pengaduk
untuk mengaduk
euspenei eelama berlangeungnya percobaan , termometer untuk
mengukur suhu suepenei, DO-meter untuk mengukur kadar
okai gen terlarut, tabung gas nitrogen, difuser yang
digunakan untuk mendapatkan gelembung dari gas nitrogen ,
dan spektrofotometer eerapan atom eekalisua lampu katoda
berongga untuk logam As dan Cu, alat ini digunakan untuk
menganaliea haeil reakai setelah cuplikan diearins dengan
corong Buchner dan kertae earins Wathman, serta peralatan
gelae lainnya eeperti buret, pipet velum , pipet tetee, labu
ukur. gelae ukur, erlenmeyer, dan l a in aebagainya .
3.1.2. Bahan-bahan yang digunakan
Selama
kimia berupa
penel1tian ini
perak nitrat
dibutu.hkan
(AgN09
),
ba.han-ba.han zat
tembas a nitrat
CuCN09 l 2 , eerbuk titanium d1oke1da Degueea P- 25, gas
nitrosen,uranil nitrat, aeam okealat (H2
C20.. . 2 H
20),
larutan KMn04
0,02 H. aeam eulfat pekat, aquadeat dan air
dem1neralieae1.
23
3. 2. Pen e n t.Wln Int.e ns i t. a s: S i nar M.at.ahari
Penentuan inteneitae siiner matahari dengan
menggunakan metode aktinometri, yang menggunakan uranil
oksalat yang telah diketahui rendemen kuentiknya sebesar
0,53. Asam oksalat direaksikan dens an uranil nitrat.
Langkah pertama adalah membuat larutan as am okealat 0,1 H,
dengan cera 25,2132 gram H2
C20
4. 2H
20 dilarutkan dalam
aguadeat. Larutan yang diperoleh kemudian diencer kan eampai
volume due liter dengan aquades t , seh ingga didapatkan
larutan asam oksalat 0,1 H.
Langkah kedua adalah me lakukan penyinaran larutan .
Lar utan aeam oksalat 0, 1 t1 sebanyak 2 liter d imasukkan
dalam beker glass ukuran 3 liter , kemudi an pede larutan 1ni
dikenakan sinar matahari secare. l angsung a gar sinar
matahari maeuk kedalam larutan tereebut. Uranil nitrat
sebanyak 0,4 mol ditambahkan kedalam larutan tereebut dan
eambil dilakukan pengadukan dengan pengaduk magnetik. Saat
1n1 ditetapkan eebagai waktu nol. Reaks1 dibiarkan
berlangeung dan tiap eelang waktu 30 menit yaitu pada menit
ke 0, 30, 60, 90, 120, cuplikan diambil aebenyak 5 ml.
Kemudian dianalisa dengan car a dit1tras1 densan
menggunakan larutan Kt1n04
0,02 H. Sebe lum dit1tras1 pede
cuplikan ditambahkan setetes asam oksale.t pekat dan
0 cUpanaskan pede suhu 70 C , untuk menyempur nakan reake1nya.
24
3.3. Penen~uan kecepa~an reaksi reduksi fo~oka~ali~ik
Dua lite~ masins-masing lerutan ion logam dengan
konsentrasi awal tertentu (varies! konsentrasi) dimasukkan
dalam reaktor fotokimia (gambar 3.1). Larutan diaduk dengan
pensaduk magne~ik, kemudian gas nitrogen dialirkan melalui
diffuser dengan kecepatan alir 3 liter/Jam. Kemudian
konsentrasi oksigen terlarut diukur dengan DO- meter sampai
diperoleh koneentrasi oksisen terlarut mendekati nol ppm.
Pada saat koneentrasi okeigen terlerut mendekati nol ppm,
serbuk T102
sebanyak 400 mg dimasukkan ke dalam larutan dan
tetap dilakukan pengadukan. Suhu larutan diatur eesuai
dengan euhu yang diinginkan dan dijaga agar tidak tejadi
perubahan euhu pada eaat reakei berlanseung. Pada waktu
yang bereamaan larutan d1s1nar1 dengan einar matahari.
aehingga terjadi reeks! redukei terhadap ion logam dalam
larutan oleh pertikel T102
. Reaksi terjadi bila ada
perubahan warne larutan.
Reakei dibiarkan berlangeung terus. dan pada selang
waktu 30 , 60, 90, 120 menit, larutan diambil aebanyak 10
ml, kemudian disaring dan filtrat yang diperoleh dianalisa
konsentrasi ion logamnya dengan menggunakan
Spektrofotometer Serapan Atom. Analise ion perak diamat!
pada panJang gelombans 328,1 nm sedangkan untuk analise ion
tembaga pada panJang gelombang 324,8 nm. Sebelum dilakukan
pengukuran absorbansi cuplikan. disiapkan suatu larutan
deret standar untult memperoleh kurva standar. Kurve 1n1
25
dibuat antara absorban terhadap konsentrasi , dari kurva
inilah konsentrasi cuplikan dapat diketahui.
Variasi yang dilakukan pacta percobaan ini adalah: ion
logam perak dan tembaga, koneentrasi awal masing-masing
larutan ion logam yaitu 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm dan 100 ppm,
waktu reaksi katalisa yang diamat! pacta menit ke 0, 30, 60,
90 dan 120, eerta suhu kondisi reaksi, dimana reaks1
dilakukan pacta suhu 45°C, 55°C, 65°C, 75°C, dan 85°C.
::0-/ '-/I\\
7
1
II
H(j ••. -3 -. . .00 --- --· .. . ·· o ···.;
2
0 E)
Gamber 3.1. Susunan reaktor fo tokim1a
Keterangan gambar: 1. Gelae piala 2 . Pengaduk magnet1k 3 . Difuser 4. Hot plate 5. Tabung gas nitrogen 6. Siner mataha~i 7. Termometer.
?h
BABIV
HASIL DAN PEMBAHASAN
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4. 1. Penenluan Inlensilas Sinar Kalahari
Berlangsungnya reaksi fotok1m1a sangat tergantung
pada intensitas sinar yang diabsorbsi media pereaksi. Pacta
penel1t1an 1n1 telah dilakukan pengukuran 1ntens1tae s1nar
matahari. Hetoda yang disunakan adalah aktinometr i yang
menggunakan aeam oksalat dan uranil nitrat. Dar1 percobaan
diperoleh data hasil d ieaosiaei aeam okaalat pada eetiap
waktu penyinaran 30 men1 t yang dilakukan aelan1a 120 men1 t
pacta volume larutan 1 liter. Data 1n1 tercantum pada
lamp1ran B.
0 12
0.
- 0.08
~ ·;;; :! o.ce c .. ~
" 0
"' O.o;.<
0.02 ~
0
c 6~
Wa~tu (menit)
y c 4 0007~..: • 0.09-!2~
R = 0 985-j.S
eo 100
Gambar 4.1. Grafik penentuan kecepatan d1aaos1aa1 asam okaalat
27
Dari data tersebut d i tentukan besarnya kecepatan atau
laJu d1seos1ae1 aeam okealat secara graf1k. Dimana
konsentras1 aeam okealat yang tersisa diplotkan ter hadap
waktu penyinaran. Kecepatan diss osiasi a sam okealat
dinyatakan dalam satuan mol/11ter- menit.
Persamaan saris lurus eecara lengkap yang diperoleh
adalah C = -7.5467 x 10-.. t + 0,09424 dengan koefisien _ ..
korelaei 0,9853 . Kemirinsannya adalah -7,5467 x 10 , harga
nesatif ini menyatakan pengurangan koneentraei a sam
oksalat, eedangkan kecepatan dissosiasinya adalah _ ..
7 .5467 x 10 mol/liter-menit.
Intensitae einar matahari dapat di hituns dengan rumus
pacta persamaan 2 .15 . Apabila diketahui rendemen kuantik
uranil nitrat 0,53 mol/Einstein dan volume larutannya 1
liter maka intensitas yang diperoleh adalah 1,4239 X 10-9
Einstein/menit. Bila dinyatakan pacta setiaP detik adalah
-:s 2,3731 X 10 Einstein. Jadi dalam waktu 1 detik akan
dipancarkan einar sebeear 2,3731 X 10 _,
mol foton
atau 1,4286 x 1010 foton, karena 1 mol adalah 6,02 x 1029
•
lnteneitas sinar matahari sebesar 1, 4286 x 1010
Foton/detik diperoleh dari percobean dengan volume larutan
satu liter. Jadi setiap m111ter mem111k1 intensitas sebesar
16 1.4286 x 10 . Besarnya intensitas sinar matahari dari
penelitian ini memenuhi syarat berlangsungnya r eakei
fotokimia. Biaeanya dalam eietem fotokimia inteneitas sinar i!ll t:S 9 yang digunakan adalah 10 - 10 kuantum terabeorb/cm - dt.
28
Dengan demikian sinar matahari dapat digunakan pada
penelitian eelanjutnya yang mempelajar i adanya pengaruh
temperatur pacta reakei redukei fotokatalitik ion logam
perak dan tembaga.
Namun perlu diperhatikan bahwa kondiei cuaca dan
waktu pelakeanaan pada kedua percobaan harue eama eehingga
apabila ada perubahan intenaitaa, perubahan tereebut tidak
terlalu beear.
4 . 2. Pe ngaruh Tampara~ur pada Reaksi Reduksi ~o~oka~ali~ik Ion Logam
4. 2.1 . Pengaruh Tempera~ur pada Penurunan Konsen~ra~i Ion Logam Ag CD
Haeil penurunan ion logam Ag+ eelama reakei redukei
fotokatalitilt pada eemua variaai temperatur tercantum pacta
lampiran C2 dan telah digambarkan pada gambar 4.2, 4.3, 4.4
dan 4.5 . Haeing- maeing gambar tereebut menyatakan haeil
penurunan konsentrasi ion logam pada koneentraei awal
25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, dan 100 ppm.
Selama percobaan kond1e1 suhu dibuat konetan tetapi
pada pelakeanaannya maeih mengalami deviasi eebesar + 1°C.
Selain kondisi suhu ada kondisi lain yang perlu dicatat.
Yalmi kondisi pH larutan untuk eetiap sistem reakei
berk1ear antara 5,0 - 6,5. Sedangkan untuk kadar okisl.gen
terlarut adalah 0,5 - 0,7 ppm, eetelah pensueiran dengan
nitrogen selama 1 ,jam. Kadar okeigen 1n1 tidak bisa
mencapa1 0 ppm eebab reakai dilakukan pada tempat terbuka.
29
3C I 25
e c. .Sc
20
;; .. IS I ~ .. ..
c 0
"' 10
s
0 0 20
Gambar 4 . 2 .
MK :: l ' •o
E 0.
= I
·;; 35-
.s = .. ~
30
3 "' 25
20
15
10 0 20
Gambar 4.3.
- ... n,Js<t --"'"" s5<t --,.,.., es't -A- sunu i!fC
-- •UI"'I es"C
40 50 so 100 120 140
waktu (menit)
Hasil penurunan konsentrasi i on ( !) den§an ko~sentra&i awal 25 euhu 45 C, 55 c , 65 C, 75 C dan
losam As ppm pada 85°C.
40 60 80 100
waktu (menit)
' --s"~u4'f2 --- $1,.!'11.. 59: ~sunueft -4t- su.,u 75°C
--sura es0c
120 \4 0
Hasil penurunan konsentr asi ion (I) denQan konsentrasi awal 50
'(:/ 0 0 0
logam Ag ppm pada 85°C. suhu 45 C, 55 C , 65 C, 75 C dan
30
c "' .e .. .. ~
: u .. c 0 ...
ao
70
e 150
~ .. ~ so i .. " 0 ... •o
30
20
110
1~
90
80
70
150
50
•o
30 0
0 20 40 80
waktu (menit)
100
• -+- suill.l o* i--.- sur" 1fc -+--..ru es't
120 140
Gambar 4.4. Haail penurunan konaentrasi ion logam Ag (!) den§an konaentrasi awal 75 ppm pada auhu 45 C, 55°C , 65°C, 75°C dan 85°C.
20 60 80
wak1u {menit)
100
j -- suhu •S'c I 1 -- sut'u 5S°C '
i -+-- so.hu ss"c : . ' I -- Slll\U 75 c I ! -+-- ' """ es"c
120
Gambar 4.5. Ha s il penurunan konsentrasi ion logam Ag ( !) denQan konsentrasi awal 100 ppm pada
~ 0 0 0 0 euhu 45 C, 55 C , 65 C, 75 C dan 85 C.
31
Pacta gambar 4.2 terlihat penurunan konsentrae1 pacta
waktu reaksi 30 menit leb1h besar dari pacta penurunan yang
terJad1 pacta waktu reakei 60, 90 dan 120 menit. Haeil
pengamatan penurunan konsentras1 pacta perubahan suhu reaksi 0 0 45 C - 85 C untuk saat reaksi 30 menit pertama adalah
4,5 ppm, sedangkan pacta 30 menit kedua, ketiga, dan keempat
masing-masing adalah 1,7 ppm, 1,9 ppm dan 0,53 ppm . Atau
dapat dikatakan bahwa konsentrasi i on logam As• mengalami
penurunan terbesar pacta saat reakei 30 meni t pertama.
Sedangkan pacta gambar 4.3 memberikan hasil pengamatan +
untuk penurunan konsentraei ion logam Ag pacta koneentrae1
awal 50 ppm. Fenomena yang terjadi adalah eama dimana
penurunan koneentraei ion logam ter l ihat jelas ketika waktu
reakei 30 menit pertama. Demikian juga untuk koneentraei
awal 75 ppm dan 100 ppm.
Dar1 pengamatan yang dilakukan pacta haeil penelitian
1n1 dapat d1s1mpulkan bahwa peningkatan temperatur dapat
meningkatkan hasil reakei reduksi fotokatalitik ion logam
Ag· hanya pacta waktu reakai 30 menit pertama. Haeil 1n1
menunJukkan bahwa ada faktor dar! katalis titanium dioksida
yang dipergunakan. Pacta saat awal titanium dioksida mae1h
mem111k1 permukaan yang bereih, sehingga log am yang
terdeposit bisa maksimal. Kenaikan suhu memberikan sed1k1t
pengaruh pacta kecepatan reaksinya. Sedangkan waktu reaksi
diatae 30 menit, reaksi menJadi lebih lambat sebab partikel
titanium dioksida eudah terpenuhi oleh deposit logam .
32
Bagaimana pengaruh temperatur pacta kecepatan reakei
reduke1 fotokatal1t1k ion logam As• akan lebih Jelae bile
melihat hasil k1net1ka eecara keeeluruhan. Pengaruh 1n1
dapat diamat! dar! harga kecepatan reaksi (r) pad a
mae1ng-mae1ng kond1e1 temperatur percobaan. Hasil 1n1 akan
dibahas pacta bagian sub bab 4.3 dalam makalah 1n1 ..
4 .2.2. Pengaruh Tempera~ur p ada Penurunan Konsen~rasi Ion Logam Cu CII)
Densan ){oncl1e1 reaksi yang same dengan konctisi reakei ... redukei pacta logam Ag diclapatkan haeil penelitian terhadap
2..-logam Cu clengan data eeperti pacta lampiran C2. Hasil
penurunan konsentrasi ion logam pad a eet1ap
temperatur. untuk koneentraei awal 25 ppm ct1gambarkan pacta
gambar 4.5. Sedangkan untuk konaentrasi awal 50 ppm pacta
gambar 4.6, konsentrasi awal 75 ppm pacta gambar 4.7 dan
konsentras1 awal 100 ppm pacta gambar 4.8.
Dar1 semua gambar 4.7 sampai 4 . 10 diperl1hatkan
adanya eedikit peningkatan hasil reaksi reduksi ion logam 2• 0 0 Cu akibat adanya kenaikan euhu dar! 45 Ceampa1 85 C.
hae11 1n1 hanya teramati pacta waktu reakai 30 menit
pertama. Sedangkan pacta saat reaksi eetelah 30 menit tidak
1 C Z• terjadi kena1kan pada penurunan koneentrasi ion ogam u .
Haeil 1ni membukt1kan bahwa kenaikan suhu t1dakmen1ngkatkan 2+
hae11 reakei reduks1 fotokatalitik ion logam Cu .
33
~ g -;; • " " .. c 0 ...
e "' .!!: ;;
" ~ c ., .. c .. "'
30
25 I
- - '""" ·~'t _._ ,.....,;s't
-- '""" 6s't '
101 -at.- sunu 7~ _._ sutu ss't
15
lO
5
0
55
50
45
40
~5
30
25
20
15
0 20 40 60 80 100 120
Gamber 4. 6 . Hasil penurunan konsentrasi ion logam Cu CII) dengan konsentrasi awal
025 ppm
pada suhu 45, 55, 65, 75 dan 85 C
1--suhu •ft 1
- - sunu ss't -+- sUI'lu 61'C ~s"hu 7'!'C
I , ~ stJttu es<t
0 20 •O 60 80 100 120
wak1u (memt)
Gambar 4.7. Hasil penurunan konsentrasi ion logam Cu (Ill dengan konsentrasi awal
050 ppm
pada suhu 45, 55, 65, 75 dan 85 C
34
140
140
e a. ~ ;;; ~
!; ;; d c c> ""
E' c. ~ ;; e " u .. e 0
""
80
: -- "'tw 4~ I •
70 1 -- ,.r,v s;<t -- «lltu6~
• -- sultv 7S't ! -- s..-., s~ !
eo
50
40
30~----------------------~------~------~------------~
110
100
90
80
70
eo
50
JO
0 20 40 60 80 100 120
walrtu (monn)
Gambar 4.8. Has11 penurunan konsentrasi ion logam Cu CII> dengan konsentrasi awal 75 ppm pada suhu 45, 55, 65, 75 dan 85 C
0 20 40 ao ao waktu (menit)
1CO
j su~u •s"t I I .c>o. l - - suhu5n. l
I -- ••hu ss<t __._ S<:l!u 75'c _._ sUI.! asoc
120
Gam bar 4. 9 . Hasil penurunan konsentrasi ion logam Cu (II> dengan konsentrasi awal
0100 ppm
pada euhu 45, 55, 65, 75 dan 85 C
35
140
4. 3.Kinetika Reaksi Reduksi Fotokatalitik Ion logam Ag CI)
4. 3.1. Penentuan kecepatan reaksi reduksi fotokatalitik ion logam Ag (!)
Pada penelitian ini kecepalan reaksi tidak ditent..ukan
~erdasarkar. perubahan kcnsent..rasi pada waktu tertent..u.
tetapi ditentukan berdasarkan perbedaan laju reaksi untuk
konsent..rasi awal yang berbeda- beda. Serangkaian percoban
dibuat.. dengan lcondisi yang sama dan hanya dibedalcan oleh
l:onsent..rasi awalnya. Untuk redul:si ion lcgam Ag ini
percobaannya dilakukan pada empat.. macam konsent..rasi awal e 5c:fpm . 7~pm . dan 100 ppm.
Data hasil pengamat..an dengan menggunal:an AAS
tercantum pada lampiran Cl. Dari data ini dapat dibuat..
grafik ant..ara konsentrasi + ion logam Ag tersi sa t..erhadap
waktu reaksi. Grafik yang diperoleh adalah berupa garis
lurus yang memiliki kemiringan dan intersep tert..entu. Harga
kecepat..an reaksi Cr) dapat. dlt..entuk an dari harga posit..if
kemiringan kurva. ~ecepatan reaksi (r) ini dinyatakan dalam
satuan ppm/menit .
Pada bagi an 4.2 data- data tidak disajikan dalam
bentuk gratik garis lurus melainkan berbent..uk kurva yang
memialui semua t..it.ik. Dengan menggunakan program regresi
linier maka diperoleh persamaan garis lurus yangmasih
memiliki koetisien korelasi yang mendekati sat..u, Jadi
data-data yang diperoleh dalan penel i ti an i ni masih
memenuhi syarat. unt.uk suatu garis linier.
36
e 0. .a ;; ~
" u M c 0
.><
i • Y•0.2016t• 23.579 '
l • Y=-0.29i t+4 7.5S.. !
I! 4 Y&.0.42131+74,4C8
1 • Y•0.534~+98.92
Gambar. 4. 10. Grari k Penenluan kecepalan reaksi reduksi 0 ion logam Ag CI) pada suhu 45 C.
120
11 0
100
90
eo 70
GO
50
40
30
20
10
0 I
·10 20 40 60 eo
wa,tu (menh)
100 I 0
• Y•0.2016t+23.22S6
• Y•3049t•46,478 4 Y•0.43833t•74.4
e Y• O.S371Et+98 058
Gambar.4.ll. Grarik Penenluan kecepalan reaksi reduksi 0 ion logam Ag CI) pada suhu 55 C.
37
'E
120r---------------------------------------~
110
100
90
80
.e 70
60
20c==:~;::::~ 10
0 ·I 0 .._ ____ ..;w.. ____ _.oo. _ __ ---6Jl.--_ ._...ilQ_ ___ .1.00. _ _ ...u
waktu {men~)
I+ Y- 0.196731+21.544 1 • Y"-0.301161•43.92
, . Y-ll.44433t•70.51 I e Y- 0.54451•95.97
Gambar. 4 . 14. Grafik Penentuan kecepatan reaksi reduksi ion logam Ag C!) pada suhu 85 C.
Tabel 4 . 1. merupakan l abel harga kecepatan reaksi Cr)
pada redulc:si + Ag unt.uk seU ap konsent.rasi a"'al dan set.! ap
temperatur yang berbeda-beda. Harga kecepat.an reaksi Cr)
pada t.abel tersebut. dinyatakan dalam sat.uan pp~/ menit yang
diperoleh dar! grafik.
Besarnya kenaikan kecepat.an reaksi reduksi
!'otokat.alitik ion Ag+ apabila suhu naik 10°C diungkapkan
pada kolom fakt.or kenaikan. Pada set.iap kenaikan suhu l0°C
t.idak didapatkan ada nya faktor lcenaik an Jcecepat.an reaksi.
F'akt.or kenaikan kecepat.an reaksi dari set.iap suhu pada
penelit.ian ini relat.if sama, yakni mendekat.i sat.u. Hal ini
disebabkan oleh katalis yang digunakan sebagai pereduks~,
semakin lama "'aktu reaksi semakin menurun akt.ifitasnya
sebagai pereduksi logam.
39
Tabel 4.1 Harga kecepatan reaksi pada reduksi ion logam Ag CI)
Konsentrasi Suhu Kecepatan reaksi Faktor a wal Cppm) C°C) C ppr.'/me:U L) kenaikan
25 45 0,2016 1 55 0.2016 1 05 0.1979 1 75 0,1972 l 85 0,1967 l
50 45 0 ,2973 1 55 0,3050 1,026 85 0,2973 1,0003 75 0, 2989 1 . 006 95 0,301Z 1.013
75 45 0,42!13 1 !3!5 0, 4383 1,040 65 0, 42!53 1.030 75 0 ,4327 1 . 030 95 0, 4443 1 , 050
100 45 0,5345 1 55 0,5371 1,005 05 0,5369 1.004 75 0,6424 1.015 85 0,5445 1,018
Terlihat. bahwa makin besar konsentrasi awal makin
besar pula kecepalan reaksinya. Ini membuklikan bahwa
konsent.rasi mempengaruhi kecepatan reaksi. Pada sist.em
reaksi yang konsent.rasinya besar berarti ju~~ah molekulnya
makin besar. Jadi pada volume yang sa~..a dan waklu reaksi
yang sama , tumbukan antar molekul yang terjadi makin
banyak. Sehingga kecepatan reaksinya makin besar. Rat.a-ra t.a
t.erjadi kenaikan kecepalan reaksi sebesar 0.1 ppr.'/menit.
unt.uk kenaikan konsent.rasi awal sebesar 25 ppm. Berart.i
40
bahwa kecepalan ~eaksi reduksi folokaLalilik ion loga~
di pengar uhi oleh lconsenlrasi a""al lela pi lidalc
dipengaruhi oleh lcenailcan l e mperalur.
4. 3. 2. Penenluan telapan lcecepatan real::si dan orde realcsi pada realcsi redulcsi ion logam Ag CI)
Setiap siste~ realcsi dengan lcondisi terlentu akan
member 1 lean sebuah ni lai tetapan kecepalan real::si C lc) dan
sebuah orde realcsi. Penenluan lelapan l::ecepalan realcsi Clc)
dan orde dalam penelilian ini dilakulcan secara grafik yang
mengacu pada rumus persamaan 2.10. Dari grafi k yang
memplot.lcan harga log konsenlrasi awal melawan log r Cdari
label 4 .1) malc:a menghasilkan sualu kurva berupa garis
lurus. Grafik penenluan harga 1c dan orde dapal dilihal pada
lampiran 01 sampai dengan 03, unluk seliap lcondisi suhu .
Kemiringan lc:urva menyatakan orde realc:si sedangl::an
harga k diperoleh dari invers log int.ersep. Tabel 4. 2
merupakan hasil penenluan harga t.et.apan kecepalan Clc) dan
0 0 0 orde realc:si unlulc sislem realcsi pada suhu 45 C. 55 C, 55 C.
75°C, dan 85°C. Karena orde realcsi yang didapallcan medekall
salu maka dianggap reaksi ini mengikuli real::si orde salu,
-· sehlngga saluan bagi k adalah menll .
Pada t.abel 4.2. dialas dapal dilihal bahwa orde
reaksi lidah t.erpengaruh oleh perubahan suhu reaksi,
sedanglcan harga lela pan lcecepat.an realcsi (1:) dapal
dilcalalcan hampir lidak ada peninglcalan. Hal ini membulclilcan
bahwa suhu lidak berpengar uh pada lc:ecepalan reaksi reduksi
+ fololcalalililc lerhadap ion logam Ag .
Tabel 4 .2. Harga tetapan kecepatan reaksi Ck) dan orde reaksi pada reduksi fotokatalitik 1 on loc;am Ag Cl)
suhu C°C) k (10- 4 - 1 meni l ) orde reaksi
45 7,4416 0,7223
55 8,2823 0,7347
6!5 7,6460 0,7248
75 8,2078 0,7331
85 8.9867 0,7434
4.. 4. Kinelika reaksi reduksi fotokatali til:: pada ion logam Cu (ll)
4.4.1. Penentuan kecepatan reaksi reduksi folokatalilik ion logam Cu CID
Harga kecepatan reaksi redul::si fotokalalilik ion
logam Cu2
• diberikan pada label 4.4 .. Penentuan harga r ini
diperoleh secara grafik, 2• antara konsentrasi ion logam Cu
lers1sa diplotkan t.erhadap waktu reaksi. Data ini dapat
dilihat ;>ada lampiran C2 yang merupakan hasil pengukuran
dari AAS.
Grafik penenluan kecepalan reaksi Cr) pada reaksi
reduksi fotokalalilik !on logam Cu2 • untuk suhu 45°C
digambarkan pada gambar 4 .16. Sedangkan unluk penenluan
kecepatan reaksi Cr) pada suhu 55°C, 65°C, 75°C, dan 85°C
diberikan pada gambar 4.17 sampai gambar 4.20.
42
f ! ;; ~ ~
c .. ~ 0 0 ..
e c. .:: ;; ~ c v -; ..
100
90
8ll
70
eo so 40
30
20
10
0 0 20 40 60 so
waktu (men~)
100 120
1• Y~O.IS2~1•24.3S ! 1• v~o 2330<••9.502
t .t. Y•0.3117El·73.5721
' · Y•0.3754~l•98.886
Ga~bar . 4. 15. Grafi k Penentuan kecepata n reaksi r eduksi 0
ion logam Cu CII) pada suhu 45 C.
120
110
100
90
80
70
EO
so •o 30
20
10
0 0 20 40 60 eo
waklu (menit)
100 120
• Y~O. I$3631•23,783
• Y-0.236331•48.63
4 Y•O,JI507t•72.689
• Y•0.381::•S9.512
Gar.'lbar. 4. l 0. Gr af U: Penentuan kecepatan reaksi reduksi 0
ion l ogam Cu CII) pada suhu 55 C.
43
e 0. .!: ;; .. ~
c .. ft
" 0 ...
e 0. .!: ;; ~ c .. ft c 0 ...
120
110
100 .t. Y~0.3156t•71 .495
90
80
70
80
50
~0
30
20
10
0 0 20 ~0 60 80 100 120
wak1u (menh)
Gambar.4.17. Grarik penentuan kecepatan reaksi Cr) untuk reaksi reduksi fot okatalitik ion
120
110
100
90
80
70
80
40
30
20
10
0
2• 0 logam Cu pada s uhu 65 C.
0 20 ~0 60 eo 100
waktu (menil)
120
+ Y-0.160361•23.12
8 Y~0.2<459H47.4926
.t. Y~0.320361•71 .028
+ Y~C.38366:•36.396
Gambar.4.18. Grarik Penentuan kecepatan reaksi reduksi 0 ion logam Cu CII) pada suhu 75 C.
44
12Q .--- - ------------- - ----.,
110 r, -~------, + Y-0. 1~04531•22 8&4
100 I • Y-o.230tt••5 84
- 8900 I • Y-0.320Jt•70. 12 _ . • Y=-0.3801•95 588
l :f ! so
30 1 40 c-------· --:_____::: 20 r---.-. ---------=:j 10 I 0~--~----~----------------~~
0 20 40 60 wak1u (men~)
80 100 120
Gambar.4.lQ. Grafik Penentuan kecepatan reaksi reduksi " ion logam Cu CI!) pada s uhu 85 C.
Dar 1 semua grafi k penentuan kecepatan reaksi di alas
dapat di peroleh harga r unt.uk :nasi ng-masi ng konsentrasi
awal dan masing-masing suhu. Sesarnya kecepatan reaksi
Cr) dalam satuan ppm/me nil tercantum pada Label 4.3.
Seliap kenalkan temperatur 10°C kecepat.an reaksl
reduksi fot.okat.ali LH: ion logam Cu2
• t.idak rr.engal ami
perubahan. Hal ini dapat. dilihat. pada data fakt.or ke naikan
kecepalan reaksi yang mendekat.i satu. Jadi dapat. dikalakan
bahwa walaupun suhu re3.ksi nai k kecepat.an reaksi reduksi
2• rot.okatalilik Lerhadap ion logam Cu adalah sama.
45
Tabel 4.3. Harga kecepaLan reaksi Cr) pada reaksi reduksi roLokaLalilik ion !ogam Cu C!!).
Konsent.rasi Suhu Kecepat.an reaksi Fakt.or a wal Cppm) C°C) C ppm/meni L) kenai lean
25 45 0 , 1526 1 55 0 . 1536 1.007 05 0 . 1531 1.003 75 0,1604 1,007 85 0 , 1605 1 , 051
50 45 0,2330 1 55 0 . 2363 1 , 012 65 0 . 2393 1 . 024 75 0 , 2 4.46 1 . 0 47 85 0,2301 1
7!5 45 0 , 3118 1 55 o. 31 51 l, 011 65 0 , 3156 1. 012 75 0 . 3204 1. 027 85 0,3203 1 . 027
100 45 0 , 3765 1 55 0,3800 1 .009 05 0 , 3830 1. 017 75 0 , 3837 1 , 019 85 0 , 3800 1,010
Apablla dibandinglcan anlara kecepalan realcsi (r) pada
reduks! ion logam Ag dan reduksi 2• ion logam Cu .t.erlihat.
bahwa kecepalan reaksi redulcsi ion logam Ag • 1 ebih besar
dibanding reduksi 2. Cu yang ion konsenLrasi awal unluk
sama. Adanya perbedaan kecepalan reaksi reduksi
foLokat.aliLik pada kedua ion logam berhubungan eraL dengan
pot.ensi al reduksi masi ng-masi ng ion 1 ogam. Pad a 1 on log am
perak poLensi al reduksi nya 1 ebi h besar dar i pot.ensi al
reduksi lon logam Lembaga . sehl ngga kecepaLan realc:si reduksi
46
folol<alali til< pada ion per ale lebih besar dari l<ecepat.an
realcsi redulcsi fotolcat.alitilc t.erhadap logam le~baga.
4.4. 2. Penenluan lelapan kecepalan realcsi dan orde realcsi pada realcsi reduksi fotokat.alililc ion logam Cu CII)
GraCile penent.uan harga t.elapan lcecepalan realcsi Ck)
dan orde real<si lercantum pada lampiran 04 sampai De. unlul<
lima keadaan suhu yang berbeda. Secara ringkas hasil l< dan
d •• i d i ~ 1 Cu 2 ' or e rea~s re ulcs •ololcalalit.ik pada ion ogam
diberikan oleh t.abel 4.~.
Tabel 4.4. Harga t.et.apan l<ecepalan reaksi (k)
suhu C°C)
45
55
05
75
85
dan orde reaksi pada reduksi fotokat.alitik ion logam Cu C!!) .
k -4 -1 (10 menit Orde reaksi
3,9866 0,6536
4.2270 0.6502
4,0340 0.6522
3.5201 0.6304
4,3310 0.6249
Berdasarkan hasii pengamalan t.erhadap kinetika reaksi
2+ reduksi fot.okat.a11lik pada ion logam Cu . didapat.lcan bahwa
adanya kenaikan suhu tidak mengakibatkan kenaikan harga
lelapan kecepalan reaksi dan orde reaksinya.
demlkian kecPpalan reaksi reduksi folokalalilik ion logam
Cu?•
j uga ti dak di pengar uhi ol eh kenai k an temper a l ur.
Dar 1 sel UJ' uh ur ai an pembahasan di a las secar a umum
dapal dinyalal<an Apab.tl a sualu si stem yang di dalamnya
Lerdapal larula" ion logam, dan TiO lersuspensi maka akan 2
47
t.erjadi reaksi reduksi t.erhada p ion logam bila disinari
dengan sinar mat.ahari. Has.il r e alc:si berupa logam t.erredulc:si
ale: an t.erdeposi l pad a pa"r li kel Ti 02
.
Terjadinya reduksi 1 ni di a""al i dengan adanya
transfer elelc:t.ron pada lc:aLalis semilc:ondulc:t.or Ti02
• ElekLron
yang limbul alc:an meredul<:si ion logam dan hole akan bereaksi
dengan H 0. 2
Adanya kenaikan suhu hanya mef'lgakibat.lc:an sedikit..
perubahan hasil reaksi reduksi balk untuk ion loga~l
• Cuz • Ag rnaupun dan per ubahan i ni han ya Ler jadi pad a s3.a I..
reaksi 30 menit. pert.ama, sebab kat.al is Titanium dioksida
semaldn menurun akt.ifi l."'snya bila •.-aktu reaksi m-."'kin l3.ma .
Dan dapat... disimpulkan bahwa kecepat..an reaksi reduksi
fol.oka I. ali t...i k ion 1 ogam l.i dak di pengaruhi suhu. Ak an t."'t...api
konsent.rasi awal reakLan mempengaruhi kecepat.an reaksi
reduksi fotolc:at.3.lit..ik ion logam. semakln besar lc:onsent.rasi
awal semalc: in besar lc:ecepat.an reaksi nya .
48
BAB V KESIMPULAN
Reaksi reduksi ion logam Ag• dan secara
fotokatalitik dapat berlanssung jika terdapat katalis
titanium dioksida dan sinar mataharl. Sinar matahari yang
disunakan dalam reaksi reduksi fotokatalitik ion losam
As• dan Cu2• adalah 1.4286.10 16 foton/cm9 -det1k.
Kecepatan reaksi reduksi fotokatalltlk pacta dua jenis + 2+
ion logam Ar;. dan Cu tldak di p ensaruhi temperatur, tetapi
dipensaruh1 konsentrasi awal reaktan. Faktor kenaikan
kecepatan reakei u n tuk setlap kenaikan temperat ur l0°C
aclalah eama ctensan satu. Selaln hal itu katalis Juga
memberlkan pen~;aruh pad a kecepatan reaksi rectuksi
fotokatalitik ion logam.
T idak actanya pengaruh tempet·atu t· terhadap kenaikan
kecepatan reaksl rectukel fotokatalltik lni dapat dibuktikan
pacta harsa tetapan kecepatan reaksi yang tetap walaupun
suhu reaksinya berubah . Dari penelitian yang dilakukan
ctldapc.tltan haeil kinetika reaks1 dengan harga tetapan
kecepatan reaksi pacta suhu 45°C, 55°C, 65°C, 75°C dan 8f°C
- 4 - " untuk maein~;-maeing losam adalah 7,4416 . 10 ; 8,2823 . 10 ;
- . - " _ .., -1 7,6460.10 ; 8,2078.10 ; 8,9867 .10 menit , untuk ion
logam + Ag • eedansken untuk
- .. 4. 2276. 10 ;
i on logam adalah
10- .. ·. - .. 4, 0340 . 3,5210.10
- · - i 4. 3313 .10 menit . Densan orde reaksi masins-masins
49
0.7223: 0,7347; 0 . 7248; 0 ,7331 ; 0 , 7434 untuk logam +
Ag '
2+ sedangkan un tuk logam Cu 0, 6536; 0, 6602; 0, 6522; 0, E304;
0,6249 pada eet1ap kondisi suhu ..
50
Lampiran A
I
I Filtrat I
Skema kerja
2 liter larutan ion logam I - dimasukkan dalam re aktor - d1al1r1 gas nitroge n
- dilakukan pengaduk ar.
- diukur kadar oksige n terlarut dengan DO- meter.
- disinari dengan sin ar matahari
I larutan bebas oksigen I
I
-diatur pada suhu ko
- dimasukkan 400 gr T
campuran I
- cuplikan diambil p reaksi 30, 60, 90, menit, kemudian dis
I
nstan
102
ada waktu dan 120 aring
I Residu I - d1anal1sa dent~an SSA
I Hasil I
53
Lampiran B.
Hasil penurunan konsentrasi asam oksalat pada penentuan 1ntens1tas sinar matahari
Waktu Cmenit) Konsentrasi asam oksalat (H)
0 0,1000
30 0,0700
60 0,0422
90 0,0220
120 0,0108
Persamaan saris lurus yang diperoleh pad a penentuan
kecepatan kecepatan dissosiasi asam oksalat adalah:
-· Y = -7,5467.10 X+ 0,0928
R = 0,9853
54
Lampiran C
+ 2+ Cara pembuatan larutan ion logam Ag dan Cu
a. Pembuatan larutan ion logam Ag+ dengan konsentrasi
1000 ppm, dar! AgNO, padat. Berat AgN03
yang dilarutkan
dalam 1000 ml aquadest diperoleh dar! perhitungan
berikut :
m AgN09
+ = m Ag X
= 1 sr
= 1,5748 sr.
BM AsNO,. Ar Ag
169,870 sr/mol 107,868 gr/mol
b. Pembuatan larutan ion logam Cu2• 1000 ppm dar! eenyawa
Cu(N09
)2
padat. Berat Cu( N09
)2
yang dit1mbang adalah:
= C 2+
m u x
= 1 gr X
= 3,4238 gr
BM Cu(N03
)2
Ar Cu
217.57 63,546
Densan melarutkan CuC N03
)2
sebanyak 3,4238 gr dalam
Cu2 + 1000 ml aguadeet maka diperoleh larutan ion logam
1000 ppm.
c. Untuk membuat koneentrae1 larutan ion logam 25 ppm,
50 ppm, 75 ppm dan 100 ppm, dilakukan densan cara
pengenceran dar1 larutan etok 1000 ppm yang menggunakan
rumue:
= Vz x Mz .
55
Lampiran 01
Haeil pengukuran koneentrasi Ag (I) dengan
SSA.
waktu 0 30 60 90 120 euhu
45°C 25 17,20 9,30 5,10 0,81
50 37,37 26,06 19,81 13,03
75 60,80 48 , 24 36 , 80 23,80
100 82,12 65. 08 52,36 34 ,70
55°C 25 16, 40 9 ,10 4 , 68 0,62
50 35,67 23 , 80 18 , 70 12.75
75 60,80 47 , 54 35,10 22' 10
100 79,90 64, 38 50 . 95 33,90
65°C 25 13,88 8,80 3,55 0, 48
50 32,28 23,20 17 ,58 12,75
75 57,30 44,70 34 ,50 22,60
100 77,89 62,96 50,24 33,30
75°C 25 13,03 7,94 3,26 0,31
50 30,58 22,10 17,02 11,95
75 55,10 44,10 32,28 21,50
100 76,47 61,55 48,60 32,58
85°C 25 12,70 7,60 3,12 0,28
50 29,40 22,10 16,45 11,30
75 53,07 42,40 31,70 20,97
100 75,05 6 1 ,55 48,10 31,80
56
Lampiran D2
auhu
45°C
55°C
65°C
75°C
85°C
Hasil pengukuran konaentrasi Cu ( II ) densan SSA.
waktu 0 30 60 90 120
25 19,80 14,04 10,27 6,87
50 42,44 34,90 27,8 22,27
75 63,58 53,00 45,45 37,30
100 85,13 77.17 66,19 53,00
25 18,19 13,66 9,90 6,10
50 40,92 33,37 25,90 22,06
75 60,50 51 ,49 43,19 36,30
100 83,20 75,66 64,00 52,60
25 17,06 13,06 9,13 5,70
50 39,41 32,60 24,82 21,80
75 59,04 50,70 41,68 36,30
100 81,36 73,3 62,45 52,80
25 16,31 12,98 8,20 5,00
50 38,20 31,11 24,73 21,05
75 58,29 49,20 40,90 35,64
100 80,19 73,20 62,28 51,50
25 16,00 12,15 8,20 4,83
50 37' 15 31,10 24,72 21,20
75 56,02 48,47 40,17 34,88
100 78,50 72,60 62,00 51,16
57
Le.mpiran El
a.
b.
Grafik penentuen tetapan kecepatan reaksi
dan orde reaksi reduksi fotokatalitik ion
•• 7
• 7
• 0 Ag pada temperatur (a) 45 C dan (b)
log c
-3.6 ·3,5 -3,4
y. 0.7Z12x. 3,1291
log<
-3.a -3,5 ·3,4 -3,3
y. 0,7361t . 3 3776 •
58
-3.2
-5.55
-5.5
·5.65
-5.7
-5,?5
.J
·:~~; f ., .,! -5 s
-5 55
·5.6
-s.ss l -5.7
.; 75
Lampire.n E2
a .
b .
Grafik penentuen tetapan kec epa tan reaks1 dan orde reaks1 r eduks1 f otokatal1t1k ion logam As· pada temperatur <a> 65°C den (b)
0 75.C.
A} -3.5
log c
-3.4 -3.3
y • 0.723x • 3.1222 •
•
log c
·-.1 ·3.6 -3,5 -3,4 -3.3
y • 0,7332x • 3,C855
59
.a -3.2 -3.1
-5.35
-5,4
-5.45
-5.5
-5.55 ~
"' .2 .s.s -5.55
-5.7
-5.75
-3.2 -3 1
-5. -5 45
-5.6(>
-5.7
-5~75 f
Lampira.n E3
• 7
Gra:ik penentuan tetapan kecepate~ reaks1
d~~ orde reaksi reduks1 fotokatalitik ion logam Ag• pada temperatur 85°C.
log t
-3.5 -3.• -3,3 -3.2 -3,1 • 3 ••
-5,;5 1
-5.4
-5.45 ~
y. 0,7435(. 3,0463 -5,5 "' .9
• -5,55
-5,6
-5,65
-5.7
60
Le.mpira.n E4
a.
b.
Grafik penentuan tetapan kecepatan reaksi dan orde reaksi reduksi fotokatalitik ion
2• 0 logam Cu pada temperatur (a) 45 C dan (bl 55°C.
log c
. 5 -3,3 -3.1 -2,9 -2.7 -5.2s'
.5
·5.3
-5.35
-5,4
·5.45
-5.5 y = 0,5539x • 3.3964
·5,55
-5.8
log c
. ··-• 5 -3.3 ·3,1 ·2.9 -2.7 -5.25
5
-5 3
-5.35
-5.4 --5,45 1 "' .!l
-5,5 y • o.sso3<. 3.3851
-5 55
-5.o
. " ..
61
. "' .!l
Lampiran ES
a.
b.
Grafik penentuan teta pan kecepaten reaksi
dan orde reaksi reduksi f otokatal!t!k ion 2+ 0 logam Cu pada temperatur (a) 65 C dan
<b> 75°C.
loge
• 5 ·3.3 ·3,1 · 2.9
y = 0,6SJx . 3.3917
fog c:
• 5 ·3,3 ·3,1 ·2.9 ·27 .5 .s 25
·5.3
-S JS
·54
.s.•s
Y = 0.531.( • J,JS 14 ·S.S
-5 55
62
-a .!l
Lampire.n ES
.
Graflk penentuan tetapan kecepate.n reaksi dan orde reaksi reduksi fotokatalitik ion
2• 0 logam Cu pada t emperatur 85 C.
fog c-
5 ·3.3 ·3.1 -2.S ·2,7 • ,5 -5,25
-5,3
-5.35
-5,4
-5,45 t • -5,5
y • 0,6301x. 3,4618 -5,55
-5.6
63
~ ... .2
Tabel 4. 3. {8"~ kecepat..an reaksi Cr) pada realcsi r u si folokalali~ik ion logam Cu C!!).
!<onsent..rasi St..:hu Kecepalan reaksi F'akt.cr awal Cppm) C°C) C ppm/meru t..) kenai lean
25 45 0 , 1526 1 55 0 , 1536 1 . 007 05 0.1531 1 . 003 75 0 ,1 504 1 , 007 as 0 ,1 605 1 , 051
50 45 0 , 2336 1 55 0 . 2363 1 . 012 65 0,2393 1,024 75 0 , 2 <1 45 1 , 0<17 95 0 , 2 3 01 1
75 <15 o . 311 8 1 55 0 , 3151 1. 011 65 0,3155 1 , 012 75 0 . 3204 1 . 027 85 0.3203 1 . 027
100 45 0 , 3765 1 55 0 , 3800 1,009 05 0,3830 1 ,017 75 0 . 3837 1 ,01 g 85 0.3800 1,010
Apablla dibandingl::an ant..a~a l::ecepatan reaks1 Cr) pada
reduksi 10n logam Ag~ can reduksi 2. . 10n logam Cu .t..erlJ.hat
bahwa l::ecepat.an real::si reduksl ion logam Ag+ lebih besar
diband1ng redul::si ion Cu2
• unt..uk ko~sent..rasi awal yang
sar:u. Adanya perbedaan kecepat.an real::si reduksi
rot..okat..alit..ik pada kedua ion logam berhubungan erat.. dengan
pot.ensial redulc:si masing-masing 1cn l cgam. Pada icn logam
perak pot..ensial redukslnya lebi h besar dari potensial
reduk si ion logarn t..embaga . sehingga kecepat..an r e aksi reduksi
46
.fot.okat.alit.ik pada ion perak lebih besar dari kecepat.an
reaksi reduksi .fot.okat.alit.ik t.erhadap logarn t.e~baga.
4. 4. 2 . Penent.uan tet.apan kec epat.an real::si dan orde realc:si pada realc:si redulc:si fot.ol::atalitilc: ion logam Cu Cll)
Grafilc: penent.uan harga t.et.apan kecepat.an reaksi (Jc)
dan orde reaksi t.ercant.um pada l ampi ran D4 sampai 06, untuk
lima keadaan suhu yang berbeda. Secara ringkas hasil k dan
d k i d '· 1 .f L '· ' 1 k d . 1 Cu 2 • or e rea s re u~ s o o~a~a iti pa a ~on ogam
diberi k an oleh label 4.4 .
Tabel 4 .4. Harga tet.apan kecepat.an reaksi Ck)
0 suhu C C)
45
5!5
65
75
85
dan orde reaksi pada reduksi fotokatalitik ion logam Cu C!I).
k - 4 -1 ClO menit l I Orde reaksi
3,9866 0,6536
4.2270 0 .6502
4,0340 0.6522
3 . 5201 0 ,630 4
4.3310 0.6249
9erdasarkan has!! pengar.~t.an terhadap kinet.ika reaksi
2• reduksi fotokatalltik pada ion logam Cu . didapatkan bahwa
adan}'a kena1kan suhu t.idak mengak1batkan kenaH:an harga
tetapan kecepat.an reaksi dan or de reaksi nya. Dengan
demilcian kecepatan :-eaksl reduksi fotokatal1tik ion logam
r 2• -u J Uga t.idak dipengaruhi oleh kenaikan temperatu:-.
Dari seluruh uraian pembahasan diatas secara umum
dapat. dinyat.akan Apabila suatu sist em yang d idalamn ya
t.erdapat. l arutan ion l ogam, dan TiO tersuspensi maka akan 2
47
t.erjadi realcsi reduksi t.erhadap ion lcgam bila disinarl
dengan sinar mat.ahar!. Hasil reaksi berupa logam t.erredulcsl
alcan t.erdeposit. pada part.ilcel Ti02
.
Terjadinya redulcsi i ni di a-wal i dengan adanya
t.r ans!'e:- el elc t.ron pada lea tali s sellU. konduk t.cr Ti 0 . El ek t.ron 2
yang t.ir.~ul akan me:-eduksi ion logam dan hole alcan bereaksi
dengan !-! 0. 2
Adanya kenaikan suhu hanya mengalcibat.kan sedikit..
perubahan hasil reaksi reduksi balk unt..uk ion logam
Ag.maupun Cu2
• dan perubahan ini hanya t.erjadi pada saat.
realc:si 30 meni t. pert.ama, sebab kat.al is Ti t.ani urn di oksi da
semakin menurun akt.i!'it.asnya bila wakt.u reaksi malcin lama.
Dan dapat. disimpulkan bahwa kecepat.an reaksi reduksi
fot.okat.alit.lk ion logam t.idak dipengaruhi suhu. Alcan t.et.api
konsent.ras i awal reakt.an mempengaruhi lc:ecepat.an reaksi
reduksi fot.okat.alit.ik ion logam, semakin besar konsenLrasi
awal semakin besar kecepat.an reaksinya.
48
'
BABY
KESIMPULAN
BAB V KESIMPULAN
Reaksi reduksi ion logam As• dan
fotokatalitik dapat berlangsung Jika terdapat
secara
katalis
titanium dioksida dan sinar matahari. Siner matahari yang
dlgunakan dalam reaksi reduksi fotokatalitik ion logam • 2... i<S 3
Ag dan Cu adalah 1. 4286.10 foton/cm -detik.
Kecepatan reeks! reduksi fotokata l itik pada dua Jenis • 2•
ion logam Ag dan Cu tidak d1pengaruh1 temperatur, tetap1
dipensaruh1 konsentras1 awal reaktan . Faktor kenaikan
kecepatan reakai untuk setiap ke naikan t empe ratur 10°C
adalah eama densan satu. Selain hal itu katalis Juga
memberikan pensaruh pad a kecepatan reaksi reduksi
fotokatal1t1k ion losam.
Tidak adanya pengaruh temperatur terhadap kenaikan
kecepatan reaks1 reduks1 fotokatalitik 1n1 dapat dibuktikan
pede harga tetapan kecepatan reaksi yang tetap walaupun
suhu reaksinya berubah. Dari penelitian yang dilakukan
didapatkan hasil kinetika reaks1 densan harga tetapan
kecepatan reaksi pada suhu 45°C, 55°C, 65°C, 75°C dan 85°C
-· -· untuk masins-masing losam adalah 7,4415.10 ; 8,2823.10 ;
- "' - "' -· - i. 7,6460.10 ; 8,2078.10 ; 8,9867.10 menit , untuk ion
losam + As • sedangkan untuk ion logam adalah
3,9866.10 • 4 -.. o- • -• 4,2276.10 ; 4,0340. 1 . ; 3,5210 . 10 -· _, 4.3313.10 menit . Dengan orde reaksi masing-mas!ng
49
0.7223; 0,7347: 0,7248; 0,7331; 0,7434 untuk logam + Ag,
2 + sedangkan untuk logam Cu 0,6536 ; 0,6602; 0,6522; 0,6304;
0,6249 pada setiap kond1s1 suhu ..
50
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
1 . Clark . John .W, Vieeman, Warrent, and Pollution ContJ•ol'', Third Row publ1eer, New York, 1977 .
at al, Water Supply edition, Happer and
2. Tanaka K, Harada Kand Murata S . , "Photocatalytlc depos1t1on of t1ete.l Ion Onto T.to
2 Powder··, Solar
Energi, Vol 36, 1985, hal 159- 161.
3. Rachimullah, H., "Ap11ke.s1 Focoklmle. de.le.m Pengolaha.n Llmbah ", Laporan Pene 11 t ian Doeen, K1m1a, ITS Surabaya, 1989.
4. Afiyahwati, "Studt Klnetlka Reaksl Reduks1 Fotoke.talltlk Camptu·an dua Ion logam Cu-Ag dan Cu-Hg dengan Bantue.n Enez•g1 Surya dan Kat8lls Ti02, Tugaa Akhir, Kimia ITS, Surabaya, 1997 ..
5. Alberty, Robert A. and Danie 1 P. , "Kimia Fieika", Jilid II, Ediei kedua, Erlanssa. Jakarta, 1984, hal 162.
6. P.W . Atkins. "Klmla F1s1ka", Jilid I, ediai keempat , Erlangga, jakarta, 1994, hal 305- 320.
7 . G. J . Fet•raudi , "Eleo1en t of Inorganic P!Jotochemlstry", John Willey and sons, Toronto, 1988, hal 7-8.
8. Imam Sarjono, "Scudl Pendlllwlue.JJ Dale.m All' dengan Adanya T.t02 ", ITS, Surabaya, 1991 .
Pemu•wJan Kadar Tugae Akhir,
Loge.m Kimia,
9. Jolly . William L, "Modern Inorganic CHemistry", HcGrow-Hill Book Co., Singapore , 1985, hal 320-325.
10. Domenech Javier and l1erce Andree, 'Photocatalytic Reduct .ton of t1ercu1·1 (I I J ln Aqueous of T1 tanlt/01 Dlokslde and Tungsten Trlokslde", Gazzeta Chimica, Italiana, vol 117, 1987, hal 495- 498.
11. Dogra 5 . K. , "Klm.ta Flslk dan Soal-soe.l ", ediei pertama UI-Pree, Jakarta, 1990, hal 623- 641 .
12. Endah Hut1ara dan Irmina Krie,M . , "Klnetlka Reduks1 Fotokatalltlk Ion-lon Loge.m Cu(IIJ, Ag(I}, Hg(JJ) dala.o1 LM'tltsn dengBn Be.ntuen Energ1 t1ate.har1 dsn Ke.tBlls T1te.n1uol D1okslda ",Laporan penelitian Doeen, Kimia ITS, Surabaya, 1995.
13 . I bid [5) hal 165.
51
14. Tacho. Ko and Arthur FontJin, ' 'Hlgh Temperatur Photochemlstz•y KJ.netlcs Study of The ReactJ.on H + NOz OH + NO from 296 tO 760, Journal Phiaical Chemistry, vol 95, 1991, hal 3594- 3600.
15. Ibid (8]
16. Okamoto K.L. Yamamoto Y., Tana~a H, Tanaka M, and Toya A. , ''Heterogen Photocha talytlc Decomposl tl.on of Phenol Ovez· T1.02 Powder ··, Bulletin Chemichal Society, Japan, 1985, vol 58, Hal 2015-2020 .
17. Pririe Michael R. , Lindsey R, Evans, et al, "An IvestJ.gatlon of T102 Photocatalytic for the Treatment of We.tel' Contaminated Whl.t 11etal and Organic Chemlce.ls", Environmental Scient Technology, vol 27, 1993. hal 1776-1782.
18. Primet A., D.Phinchet, and Matheius M. , "Infra Red Study Of The Surfe.ce of TJ.O ", Journal of Phisical Chemistry .1971, hal 1210-12~0.
19.
20 .
Endah Hutiare., Narkanti W. , "Penggunaan enez•gi pads. Reaksl Fotokatalitlk Slsten heterogen Ke.rbok::<11at ", Laporan Peneli t i an Do sen , Kimia Surabaya, 1993, hal 15.
Surye. ASBlll ITS,
Eddy. J. Amir, ·· PeaJa1lfaa tan EnergJ. Surya dalarn Pz·ose::.r PengeJ•J.ngan Produk PertanJ.an ", Seminar Energi dan Lingkungan , Jakarta, 1992. hal 258 .
21. Robert.L., Loftness, D.Sc. "Ene1·gy", Hand Book, edition II, Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1984, hal 321.
22 . Endah Hut1ara M.P., "Penge.ruh IntensJ.tas SJ.nar Secara Penelitian Doaen, Kimia, ITS, 15-17.
Adanya Butlr&l pada AktinometrJ.", Laporan Surabaya, 1992, hal
23 . Ibid (121 hal 19 .
24 . Des. W. Connette, Gregory J Hiller, "KlmJ.e. dan Ekotoks1kolog1 Pencemaran", Jakarta, 1992, hal 24-38.
25 . Ibid (4) hal 33-38.
26. Jr. Day.R.A. and A. Kuant1tat1f", edisi 444-449
L. Underwood, "Anall::.ra Klmla IV, Erlangga, Jakarta, 1993, hal
27. Khopkar S. H. , "Konsep De.sar KJ.mJ.e. Anall tlk", edisi I, !KIP Semare.ng Press, 1994, hal 231- 238 .
52
LAMP IRAN
Lampiran A
I
I Filtrat I
2 liter
Skema kerJa
larutan ion logam I - dimasukkan dalam re aktor - dialiri gas nitroge n
an - dilakukan pengaduk n terlarut - diukur kadar oksige
dengan DO- meter. - disinari dengan sin ar matahar1
I larutan bebas oksigen I
I
-diatur pacta suhu ko
- dimasukkan 400 gr T
campuran I - cuplikan diambil p ada waktu
dan 120 aring
reaksi 30, 60, 90, menit, kemudian dis
1
I Residu I - dianalisa dengan SSA
I Hasil J
53
Lampiran F 1
Kurva kalibrasi untuk penentuan konsentrei ion l osam Ag I l l
Haeil pengukuran absorbansi pada lar utan standar
Konsentrae1 (ppm ) 0 ,25 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 2,5 3. 0
Abeorbansi 10 20 34 55 68 60 102
Kurva Kallbrasl untuk Anallsa Konsentrasllon Ag (I)
110
100
90
00 • 10
!! eo • i • Q so ..
40
• 30 1 = 35 379x. 4 lli73
20 • R' = 0 990-4
10 • 0
0 0.25 0~ 0 7~ 125 1.5 175 2 225 25 2 75 3 325
konnntreel (ppm)
64
Lampiran F 2
Kurva kalibraai untuk penentuan konsentrai ion logam Cu <Ill
Haail pengukuran absorbanei pada larutan atandar
Konaentraei 0,25 0,5 o. 75 1,0 1,5 2 . 0 3,0 3,5 4, 0
Abeorbanai 5 10 17 24 40 55 80 94 100
Kurva Kalibrasi untuk Analisa Konsentrasi ion Cu (II)
110
100
90 ./ eo
70
I! eo • i • ll :;o •
4() • 30
20 r = 26 .a76r • 1 ~
10 R'=09979
• 0 0 0~ 05 075 1~ 1 5 1.75 2 2~ 25 2.75 3 3~
ko,..ntr.l (ppm)
65
Lampiran G
Contoh Perhitungan Analisis Varian
Tabel 1.: Data kecepatan reaksi reduksi f otokatalitik ion • logam Ag untuk konsentrasi awal 100 ppm.
0 Suhu < C) Kecepatan reaksi (ppm/menit )
45 0,5345 55 0,5371 65 0,5368 75 0,6424 85 0,5445
Persamaan y = 11 + (J , X 0
Ho = 11 Q = 11, = 0
H• :J. 110 = 11 , ;f. 0
Hodel take iran . y = a + b X . a = 0,47761
b = 1,253 10-3
Tabel 2. Tabel analisis varian.
sumber de raj at jumlah kuadrat rag am be bas kuadrat tengah
Regresi 1 l. 5700.10 - 3 1,5700.10 -3
siea 3 7,1685.10 - 9 ;f = 2,3894.10 - 3
total 4 8,7385 .10 - 3
66
FH i.lUI'\9 :: Kuadrat tensah res ree1 0,6570 Kuadrat tengah siea ::
N1la1 F T o b e l (1, 3) 0,5 % :: 10,128
F . Ht.tung < FT<lb•l • maka Ho d1ter1ma.
Dengan dem1k1an euhu t1dak berpengaruh pada kecepatan
reake1 redukei fotokatal1t1k.
67
FORMULI R PENGESAHAN
• 'ngoln dl dos•?n pengu.J i sk r i psi dar i
l 4 9Z l ('(\ 04 7
P-"!.1"' uh '1 em per at ur Jerhadap Kecepat.~n Rea~ ;,1
uji ·
lll.-:::---------1---~-ABATNI TANDA TANGAN
-------l l I
----------4---~------------_J 1!¥.,..__ 1\ • Kelua
--------------t------ ----+-----.-- . --"-----: I 'i..-11\''--'
~;nd •], l~ul i ;• 1 • 11. P. Se\: ret"' 1 s ·• ' 1 --- ------~- -:7rn _, ::•,Jd G.~n I i Anggo' a ~.,._. 'J ---- - li, ;~ 1
1 J u ... ·,:trlc• . }~is s Angg~t.a -\--\Jv"". --+--- --- ----!---- . -l~;.-1
I .r_ I ~)I. Anggota i _________ ! ___________ i