Kamis, 11 Juni 2020

Laporan Adsorpsi Pada Larutan

LAPORAN PRAKTIKUM 

ADSORPSI PADA LARUTAN

Abstrak

Adsorpsi (adsorption ‘penyerapan’) adalah proses pemisahan dimana komponen tertentu dari suatu fase fluida berpindah kepermukaan zat padat yang menyerap (adsorbent). Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorbent adalah bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori atau letak-letak tertentu dalam partikel itu. Oleh karena pori-pori itu biasanya sangat kecil, luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih besar dari permukaan luar dan bisa sampai 2000 m2/gr. Isoterm adsorpsi menyatakan hubungan antara tekanan parsial adsorbat dengan jumlah zat yang teradsorpsi pada temperatur tetap dalam keadaan setimbang. Dengan kata lain, adsorpsi isoterm menunjukkan ketergantungan jumlah zat yang teradsorpsi terhadap tekanan setimbang dari gas pada temperatur tetap.



BAB I

PENDAHULUAN 

1.1       Judul Praktikum       : Adsorpsi Pada Larutan

1.2       Tanggal Praktikum   : 10 May 2015

1.3       Tujuan Praktikum    :

Menyelidiki sifat-sifat adsorpi dari suatu adsorben pada larutan




BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 

            Adsorpsi adalah proses yang terjadi ketika gas atau zat terlarut cairan terakumulasi di permukaan yang solid atau cair (adsorben), membentuk sebuah film molekul atau atom (adsorbat). Hal ini berbeda dari penyerapan , substansi berdifusi ke cairan atau padat untuk membentuk solusi. Para penyerapan istilah meliputi baik proses, sedangkan desorpsi adalah sebaliknya proses. Adsorpsi adalah operasi dalam sistem fisik, biologi, dan kimia yang paling alami, dan banyak digunakan dalam aplikasi industri seperti arang aktif, resin sintesis, dan air pemurnian. Mirip dengan tegangan permukaan, adsorpsi merupakan konsekuensi dari energi permukaan. Dalam missal material, semua persyaratan ikatan (baik itu ionik, kovalen,  atau logam) dari atom penyusun materi yang terisi. Tapi atom dipermukaan (bersih) mengalami obligasi kekurangan, karena mereka tidak sepenuhnya dikelilingi oleh atom lain. Oleh karena itu penuh semangat menguntungkan bagi mereka untuk ikatan dengan apapun yang terjadi akan tersedia. Persis sifat ikatan tergantung pada rincian dari spesies yang terlibat, tapi teradsorpsi bukan umumnya diklasifikasikan sebagai menunjukkan physorption atau chemisorption.

            Physisorption adsorpsi atau fisik adalah jenis adsorpsi dimana pada sorbat melekat pada bagian hanya melalui Van der waals (antar molekul lemah) interaksi, yang juga bertanggung jawab atas prilaku non-ideal gas nyata. Chemisorption adalah jenis adsorpsi dimana molekul melekat ke permukaan melalui pembentukan ikatan kimia, yang bertentangan dengan Van der walls yang menyebabkan physisorption. Adsorpsi biasanya digambarkan melalui isoterm, yaitu fungsi yang menghubungkan jumlah adsorbat pada adsorben , dengan tekanannya (jika gas) atau konsentrasi (jika cair). Satu dapat menemukan tekanannya dalam literatur beberapa molekul yang menggunakan /menggambarkan proses adsorbsi , yaitu Trendlich isotermis,isotermis langmuir, BET isoterm, dll kami akan berurusan dengan Langmuir isoterm lebih detail tentang LangMUir isoterm.

            Pada tahun 1916, Irving Langmuir menerbitkan sebuah isoterm untuk gas teradsorpsi pada padatan, yang mempertahankan namanya. Ini adalah isoterm empiris berasal dari mekanisme kinetik yang diusulkan.

Hal ini diadasarkan pada empat hipotesis :

1.      Permukaan adsorben adalah seragam , yaitu, semua sifat adsorpsi adalah sama.

2.      Molekul teradsorpsi tidak berinteraksi.

3.      Semua adsorpsi terjadi melalui mekanisme yang sama.

4.      Pada adsorpsi maksimum, hanya monolayer terbentuk : molekul adsorbat tidak menyetorkan pada lainnya, sudah teradsorpsi, molekul adsorbat, kiranya pada bebas permukaan adsorben.

(Budiman Anwar,2005)

 

            Molekul pada permukaan solid mendapat gaya tarik menarik dari molekul sekitarnya yang tidak seimbang karena molekul-molekul tersebut cenderung menarik molekul lainnya. Phenomena ini disebut dengan adsorpsi.

            Peristiwa adsorpsi ini bersifat selektif dan spesifik, dimana solute lebih mudah teradsorpsi daripada solvent. Jumlah solute yang teradsorpsi oleh sejumlah adsorben berbanding lurus dengan konsentrasi larutan/ukuran partikel adsorben. Secara empiris Frendlich telah memberikan hubungan antara jumlah solute teradsorpsi dengan konsentrasi dalam range tertentu :

 

Dimana :

x = gram solute teradsoprsi oleh m gram adsorben

C = konsentrasi

n = tetapan

k = tetapan

Pada log x/m = versus log c menggambarkan garis lurus, dengan slope (n) , dan intercept = loh k. Kemudian secara  tradisional /teoritis Langmuir telah menyelidiki peristiwa adsorbsi, dan memberikan persamaan :

 

Atau :

 

A dan B adalah tetapan.

Dalam hal ini c/(x/m) dapat diplot versus C, juga akan memberikan grafik lurus dimana, slope = B/A, dan intersept = 1/A.

(S K Dogra, 1990)

 

1.      Adsorpsi Isoterm Langmuir

Menurut Langmuir, bila gas diserap pada permukaan zat padat lapisan yang terjadi hanya satu lapis molekul. Bagian permukaan yang diliputi gas = ᶱ , jadi.

 

b = tetapan

P = Tekanan gas

Bila b kecil , artinya gas hanya diserap lemah :                       

atau :

            Bagian permukaan yang diikuti gas, berbanding lurus dengan tekanan gas.

Bila b besar, artinya gas diserap kuat :

                      

atau :

            bila gas diserap kuat, hampir semua permukaan diliputi gas (  Ø = 1).

Bagian permukaan yang kosong ;


Atau :

Bagian kosong dari permukaan terbalik dengan tekanan gas.

1.1              Gas Diserap lemah

Pada reaksi


A                →            hasil-hasil


A hanya lemah diserap oleh permukaan katalisator :

 

Pi  =  tekanan awal

X  = pengurangan tekanan pada saat t

Contoh :

·         Uraian fosfin di atas gelas, porselin, dan silika

·         Uraian uap- asam formiat di atas gelas, Pt, Rh

·         Uraian N2O di atas Au

·         Uraian HI diatas Pt

 

1.2         Gas Diserap Kuat

A                           hasil-hasil

 

 

            Kecepatan reaksinya tidak tergantung pada tekanan, dan tingkat reaksinya = 0

Integrasinya :


Contoh :

·        Uraian NH3 diatas wolfrom

·        Uraian NH3 diatas Mo dan Ar

·        Uraian HI diatas emas

 

1.3         Diserap Sebagian


A          →    hasil-hasil

 


Contoh :

·       

 

1.4         Penghalang Reaksi

Adanya hasil reaksi yang sangat kuat diserap oleh katalisator dapat menghalangi reaksi yang bersangkutan, sebab sebagian permukaan katalisator ditutup oleh hasil reaksi tersebut :

Contoh :

A → B + C

Lemah Diserap     Kuat Diserap

Pa= tekanan gas A     ØB= bagian yang diisi B

Pb = tekanan gas B    (1-ØB) = bagian yang kosong



Jadi kecepatan reaksi berbanding lurus dengan tekanan pereaksi dan berbanding terbalik dengan tekanan hasil reaksi.

Misal :

2 NH3N2 + 3 H2

H2 diikat kuat oleh Pt

Bila hasil reaksi tidak begitu kuat dengan diserap oleh katalisator, rumus berlaku ;


Contoh :

·        Uraian N2O diatas Pt, CdO, CaO, dan NiO  (O2 diikat kuat )

(Sukardjo, 1989)

 

Adsorpsi (adsorption ‘penyerapan’) adalah proses pemisahan dimana komponen tertentu dari suatu fase fluida berpindah kepermukaan zat padat yang menyerap (adsorbent). Biasanya partikel-partikel terkecil zat penyerap ditempatkan dalam suatu hamparan tetap, dan fluida lalu dilalui melalui hamparan ini sampai zat padatan itu mendekati jenuh dan pemisahan yang dikehendaki tidak dapat lagi berlangsung.

Aliran itu dipindahkan kehamparan kedua sampai adsorbent jenuh tadi dapat diganti atau di regenerasi. Proses lain yang biasa digunakan adalah dengan cara setengah tampak (semibath) ini adalah perrtukaran ion (ion Exchange).

Ion yang akan dilaksanakan di deionisasi dilewatkan melalui manic-manik resin penukar ion didalam kolom sampai resin itu menjadi hampir jenuh. Pemisahan ketakmurnian-rumus melalui reaksi dengan zat padat dapat pula dilakukan dalam hamparan tetap; contohnya yang cukup dikenal adalah pembersihan dari gas H2S dari gas sintesis dengan pelat-pelat ZnO.

Adsorbent dan Proses Adsorpsi

            Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorbent adalah bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori atau letak-letak tertentu dalam partikel itu. Oleh karena pori-pori itu biasanya sangat kecil, luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih besar dari permukaan luar dan bisa sampai 2000 m2/gr. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot molekul dan karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan itu lebih erat dari pada molekul-molekul lainnya.

Dalam kebanyakan hal, komponen komponen yang di adsorpsi atau adsorbat melekat sedemikian kuat sehingga memungkinkan pemisahan komponen itu secara menyeluruh dari fluida tanpa terlalu banyak adsorpsi terhadap komponen lain. Regenerasi adsorben dapat dilaksanakan kemudian untuk mendapatkan adsorbat dalam bentuk terkonsentrasi atau hamper murni. Adsorpsi dapat pula digunakan untuk memulihkan hasil-hasi reaksi yang tidk mudah dipisahkan dengan distilasi atau kristalisasi.

                                                                                                                    (Smith,1985)

 

Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya.

Definisi lain menyatakan adsorpsi sebagai suatu peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben.

Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben, sedang absorpsi adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat, sedang bahan yang berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut adsorben.

Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan) yang ada pada permukaan adsorbens) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya yang merupakan fungsi tekanan dan suhu).

 

1.       Adsorpsi fisika

Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.


2.            Adsorpsi Kimia

               Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent sehingga efektifitasnya berkurang.

Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :

·         Macam adsorben

·         Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)

·         Luas permukaan adsorben

·         Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)

·         Temperatur

            Menurut Cheremisinorf (1993) factor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi antara lain:

1.      Sifat kimia dan fisika adsorbent yaitu luas permukaan, ukuran pori dan komposisi kimia

2.      Sifat fisika dan kimia adsorbat yaitu ukuran molekul, polaritas molekul dan komposisi kimia

3.      Sifat fase cairan yaitu pH dan suhu

4.      Konsentrasi untuk fase terserap untuk fase air

5.      Waktu kontak terserap antara fase terserap dengan adsoebent.

 

Istilah adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Adsorpsi adalah peristiwa menempelnya atom/molekul suatu zat pada permukaan zat lain karena tidak ada kesetimbangan gaya dalam permukaan sedangkan absorpsi adalah masuknya zat yang diserap kedalam adsorben. Zat yang diadsorpsi adalah adsorbat sedangkan zat yang mengadsorpsi adalah adsorben. Secara umum proses adsorpsi dapat diartikan sebagai proses penyerapan suatu zat oleh zat lain yang prosesnya hanya terjadi pada permukaan zat tersebut, sehingga dalam hal ini luas permukaan mempunyai peranan penting.

Isoterm adsorpsi menyatakan hubungan antara tekanan parsial adsorbat dengan jumlah zat yang teradsorpsi pada temperatur tetap dalam keadaan setimbang. Dengan kata lain, adsorpsi isoterm menunjukkan ketergantungan jumlah zat yang teradsorpsi terhadap tekanan setimbang dari gas pada temperatur tetap. Nilai ini bervariasi dari 0 pada P/Po = 0 ke tak terhingga P/Po = 1. Sudut kontak dari uap yang terkondensasi = 0, ini berarti permukaan terbasahi secara sempurna. Apabila garis isoterm mendekati garis vertikal melalui P/Po, menunjukkan sudut kontak dari uap = 0, yang berarti bahwa permukaan terbasahi secara sempurna.

Ukuran dan bentuk pori dalam suatu padatan bervariasi. Pengkalsifikasian pori awalnya dilakukan oleh Dubinin yaitu berdasarkan lebar rata-rata kemudian disempurnakan oleh Internasional Union of Pure and Applied Chemistry menjadi seperti berikut ini :

Jenis-jenis Isoterm Adsorpsi

Berdasarkan interaksi yang terjadi antara adsorben dengan adsorbat maka adsorpsi dibedakan menjadi :

1.      Adsorpsi Fisika

Adsorpsi fisika terjadi jika inetraksi antara adsorbat dan permukaan adsorben hanya disebabkan oleh gaya van der waals, karena itu adsorpsi fisika disebut juga adsorpsi van der waals. Adsorpsi fisika berlangsung cepat, reversibel, dan molekul teradsorp tidak terikat kuat pada permukaan adsorben sehingga panas adsorpsinya kecil (hanya beberapa kilojoule). Isoterm adsorpsi fisika dikelompokkan menjadi lima berdasarkan klasifikasi Brunauer, Deming, Deming dan Teller (BDDT).

Grafik adsorpsi isoterm tipe I biasa disebut tipe Langmuir. Isoterm ini jarang ditemukan untuk material nonpori, umumnya pada karbon teraktivasi, silica gel dan zeolit yang mempunyai pori sangat halus. Nilai asimtot ini menunjukkan mikropori yang terisi seluruhnya. Tipe isoterm ini diperkirakan untuk kemisorpsi reversible.

Grafik isoterm tipe II kadang disebut isoterm berbentuk S atau sigmoid. Umumnya ditemui pada material nonpori atau pada material yang diameter porinya lebih besar dari mikropori. Perubahan titik atau lengkungan dari isoterm selalu terjadi dekat dengan titik akhir dari lapisan tunggal adsorbat yang pertama, dengan kenaikan tekanan relatif (P/Po), kemudian lapisan kedua sampai lapisan tertinggi dan berakhir sampai tingkat kejenuhan ketika jumlah lapisan adsorbat menjadi tidak terbatas. Titik B menunjukkan bahwa molayer sudah sempurna terbentuk.

 

                             Gambar 3. Tipe Isoterm Adsorpsi Fisika

Grafik isoterm tipe III berbentuk konveks. Sistem ini relatif jarang dan merupakan tipe dimana gaya adsorpsinya relatif rendah. Pada dasarnya dikarakteristik oleh panas adsorpsi yang lebih kecil dari panas pencairan adsorbat. Oleh karena itu, selama adsorpsi berlangsung, adsorpsi tambahan lebih mudah terjadi karena interaksi adsorbat dengan lapisan yang menyerap lebih besar daripada interaksi dengan permukaan adsorben. Isoterm tipe IV terjadi pada adsorben yang memiliki jari-jari pori sebesar 15 – 1000 Å. Saat nilai P/Po kecil, tipe isotermnya mirip tipe II namun peningkatan adsorpsi menyolok sekali pada nilai P/Po yang lebih besar yakni saat kondensasi pori (kapilaritas) terjadi.  Isoterm tipe V sama dengan tipe III namun kondensasi pori terjadi pada nilai P/Po yang lebih tinggi. Tipe ini relatif jarang ditemui. Ukuran pori untuk isoterm ini sama range pori tipe IV.

 

2.      Adsorpsi Kimia

Jika molekul teradsorpsi bereaksi secara kimia dengan permukaan, fenomena ini disebut kemisorpsi. Karena ikatan kimia diputuskan dan dibentuk dalam proses kemisorpsi maka panas adsorpsi mempunyai range nilai yang sama dengan reaksi kimia (mencapai 400 KJ).

(Zemansky. 1955)




BAB III

METODELOGI PRAKTIKUM

 

3.1       Alat dan Bahan

            3.1.1    Alat

1.      Erlenmeyer

2.      Timbangan

3.      Buret

4.      Kertas Saring

5.      Corong

6.      Gelas Ukur

3.1.2    Bahan

1.      Larutan CH3COOH 0,1 N, 0,2N, 0,3N, 0,4N, 0,5N dan 0,6N

2.      Karbon aktif

3.      Larutan standart 0,5N (NaOH)

4.      Indikator pp 10%

 

3.2       Cara Kerja

1.      6 macam larutan CH3COOH dengan konsentrasi yang berbeda dimasukkan kedalam erlenmeyer, sebanyak 25 ml

2.      Karbon aktif ditambahkan kedalam erlenmeyer , masing-masing sebanyak 1 gram

3.      Campuran diaduk dan dibiarkan 1 x 24 jam dalam keadaan tertutup rapat

4.      Setelah 1 x 24 jam, masing-masing campuran disaring dan diambil filtratnya sebanyak 10 ml

5.      2 tetes indikator ditambahkan

6.      Dititrasi dengan larutan standart NaOH 0,5 N

 


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

 

4.1       Hasil

 

CH3COOH

NaOH 0,5 N

V (ml)

N

V (ml)

V (ml)

Vrata-rata

10

0,1

2

1,5

1,75

10

0,2

3

3

3

10

0,3

5,5

5,5

5,5

10

0,4

8

7,5

7,75

10

0,5

9,5

9,5

9,5

10

0,6

11

11

11

 

4.2       Pembahasan

            Pada penyaringan, CH3COOH agak sedikit keruh, dikarenakan pada saat didiamkan 1 x 24 jam, campuran yang ada mengalami proses adsorbsi, dimana karbon aktif yang ada menyerap larutan CH3COOH , oleh karenanya, larutan sedikit keruh.

            Pada saat titrasi nilai titik ekivalen yang didapat 1,75 ml ; 3 ml; 5,5 ml; 9,5 ml; 11 ml, disini semakin tinggi konsentrasi suatu senyawa, semakin sukar dan semakin banyak larutan NaOH digunakan pada proses titrasi yang untuk menghasilkan perubahan warna. Mengapa demikian, karena disebabkan oleh pengaruh faktor larutan asam yang dicampur dengan bahan karbon aktif, dimana larutannya bersifat asam, dan prosesnya terjadi perubahan warna, yaitu warna pink, juga dikarenakan larutan asam yang dititrasi dengan larutan basa akan berubah menjadi pink. Selain itu, asam asetat memiliki polaritas yang rendah dibandingkan larutan yang memiliki polaritas yang tinggi. Dan pada saat proses penyerapan terjadi , itu dikarenakan struktur dari karbon aktif , yang mana, semakin luas permukaan karbon aktif, maka semakin banyak struktur asam asetat yang melekat dipermukaan karbon. Oleh karena itu larutan sedikit mengalami perubahan.

 


BAB V

KESIMPULAN 

            Adapun kesimpulan yang didapat dari data pengamatan sebagai berikut :

1.     1.    Larutan Asam Asetat apabila teradsorpsi, warnanya menjadi lebih keruh
2.      Larutan sedikit keruh karena pengaruh dari bahan karbon aktif
3.      Semakin besar nilai konsentrasinya, semakin besar dan lama pulalah nilai ekivalennya tercapai
4.      Apabila larutan Asam dititrasi dengan larutan basa, maka akan mengalami perubahan warna
5.      Persamaan yang didapat dari Last Square yaitu :


 6. Persamaan yang didapat dari LangMuir yaitu :




DAFTAR PUSTAKA 

1.      Anwar, budiman. 2005. Kimia Pemantapan. Bandung : Yrama Widia.

2.      Sear, F. W dan M. W. Zemansky. 1955. University Phisic. New York: Addison Wesley Publishing Company. Inc

3.      Smith C, Julian, Peter Hariot and Warren L. McCabe. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jakarta: Erlangga

4.      Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Yogyakarta : Rineka Cipta.

5.      S. K. Dogra .1990. Kimia Fisik. Jakarta : UI-Press.


Tidak ada komentar:

Posting Komentar