Praktikum Kimia Fisika (Isoterm Adsorbsi)

Yo what's up, genki desu ka

Pada kesempatan ini minzo akan berbagi mengenai praktikum kimia fisika, praktikum yang dilakukan pada semester II setelah melalui 3 praktikum pada semseter I. Mengingatnya sungguh nostalgia haha, tidur larut ngerjain laporan, matkul yang padat, menentukan jadwal asistensi, waduh kalau diingat sangat menyenangkan rutinitas seperti itu dan bersyukur bisa melewatinya. Buat yang lagi berjuang pada semester awal, jangan pernah menyerah nikmati prosesnya hehe

Setalah sebelumnya BAB Destilasi sistem biner berikutnya adalah BAB Isoterm Adsorbsi, check it out...

3.1.    Tujuan Percobaan

-     Menentukan pengaruh lama pengocokan terhadap jumlah adsorbat yang diserap pada proses adsorbsi asam klorida (HCl) dengan karbon aktif.

3.2.    Tinjauan Pustaka

Isoterm adalah perubahan keadaan gas pada suhu yang tetap. Proses isotermal merupakan proses termodinamika yang prosesnya berjalan dan suhu gasnya tetap (Wikipedia, 2015).

Adsorbsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan sorben padat dan diikat oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut. Sesuai dengan jenis ikatan yang terdapat antara bahan yang diadsorbsi dan adsorbennya, maka dibedakan antara adsorbsi fisik dan adsorbsi kimia. Adsorbsi fisik dan kimia juga dapat dikenali dari perubahan panas yang terjadi. Panas adsorbsi pada adsorpsi fisik berada pada orde panas reaksi. Sedangkan panas adsorbsi fisik, khususnya pada campuran gas, lebih besar dan seringkali besarnya 2-3 kali panas kondensasi dari bahan yang di adsorbsi (Bernasconi, 1995).

Hubungan antara jumlah zat diadsorbsi dan tekanan kesetimbangan atau konsentrasi kesetimbangan pada temperatur tertentu disebut isoterm adsorbsi (Sukardjo, 2003).

Freundlich dari percobaan-percobaan mendapatkan persamaan adsorbsi gas pada zat padat sebagai berikut:

                                                       x/m = k.p^b

Persamaan logaritma:

                                                  log x/m = log k + 1/n (log C)

Keterangan:

x     = jumlah gram zat yang diserap

m    = gram adsorbens

p     = tekanan parsial gas

k, b = tetapan (Sukardjo, 1985).

Gambar 3.1 Kurva persamaan Freundlich (Fatimah, 2014)

Bahan yang diserap disebut adsorbat. Adsorbat adalah bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat besar. Permukaan yang luas ini terbentuk karena banyaknya pori-pori yang halus pada padatan tersebut. Disamping luas spesifik dan diameter pori, maka kerapatan unggun, distribusi ukuran partikel maupun kekerasannya merupakan data karekteristik yang penting dari suatu adsorbat (Asip dkk, 2008).

Adsorben adalah bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat besar. Permukaan yang luas ini terbentuk karena banyaknya pori yang halus pada padatan tersebut. Biasanya luasnya berada dalam orde 200-1000 m²/g adsorben. Diameter pori sebesar 0,0003-0,02 miu meter (Bernasconi, 1995).  

Adsorben dengan ciri memiliki kapasitas adsorbsi dan laju reaksi yang tinggi sera selektif terhadap molekul target merupakan pilihan ideal dalam sebuah proses adsorbsi. Secara garis besar beberapa syarat adsorben adalah:

-        Memiliki luas permukaan yang tinggi juga ditunjukan oleh volume pori yang tinggi

-        Memiliki jejaring pori yang memungkinkan transport molekul adsorbat

-        Dapat melepaskan molekul teradsorbsi melalui proses desorbsi

-        Dapat diregenerasi dengan mudah (Fatimah, 2014).

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi yaitu :

1.    Proses pengadukan

Kecepatan adsorbsi selain dipengaruhi oleh film diffusion dan pore diffusion juga dipengaruhi oleh pengadukan. Jika proses pengadukan relatif kecil maka adsorbat sukar menembus lapisan film antara permukaan adsorben dan film diffusion yang merupakan faktor pembatas yang memperkecil kecepatan penyerapan. Dan jika pengadukan sesuai maka akan menaikkan film diffusion sampai titik pore diffusion yang merupakan faktor pembatas dalam sistem batch dilakukan pengadukan yang tinggi.

2.    Karakteristik Adsorbat

Adsorbsi dipengaruhi oleh dua sifat permukaan yaitu energi permukaan dan gaya tarik permukaan. Oleh karena itu sifat fisik yaitu ukuran partikel dan luas permukaan merupakan sifat yang terpenting dari bahan yang akan digunakan sebagai adsorben.

3.    Kelarutan adsorbat

Proses adsorbsi terjadi pada molekul-molekul yang ada dalam larutan harus dapat berpisah dari cairannya dan dapat berikatan dengan permukaan adsorben. Sifat unsur yang terlarut mempunyai gaya tarik-menarik terhadap cairannya yang lebih kuat bila dibandingkan dengan unsur yang sukar larut. Dengan demikian unsur yang terlarut akan lebih sulit terserap pada adsorben bila dibandingkan dengan unsur yang tidak larut (Asip dkk, 2008).

4.    Tekanan

Tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat. Kenaikan tekanan adsorbat dapat menaikan jumlah yang diadsorbsi.

5.    Temperatur adsolut

Temperatur yang dimaksud adalah temperatur adsorbat. Pada saat molekul-molekul gas atau adsorbat melekat pada permukaan adsorben akan terjadi pembebasan sejumlah energi yang dinamakan peristiwa exothermic. Berkurangnya terperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsorpsi demikian juga untuk peristiwa sebaliknya.

Macam-macam adsorben yang umum digunakan, antara lain:

1.    Silika gel

Silika cenderung mengikat adsorbat dengan energi yang relatif kecil dan membutuhkan temperatur rendah untuk proses desorbsinya, dibandingkan jika menggunakan adsorben lain seperti karbon atau zeolit. Kemampuan desorbsi silika gel meningkat dengan meningkatnya temperatur. Pada umumnya temperatur kerja silika gel sampai pada 200^oC, jika dioperasikan lebih dari batas temperatur kerjanya, kandungan air dalam silika gel akan menyebabkan kemampuan adsorbsinya hilang.

Gambar 3.2. Silika Gel

2.    Zeolit

Zeolit mengandung kristal zeolit yaitu mineral aluminosilicate yang disebut sebagai penyaring molekul, mineral terbentuk secara alami. Zeolit buatan dibuat dan dikembangkan untuk tujuan khusus, diantaranya 4A, 5A, 10X, dan 13X yang memiliki volume rongga antara 0,05-0,30 cm³/gram dan dapat dipanaskan smpai 600^oC tanpa harus kehilangkan mampu adsorbsi dan regenerasinya (Ambarita, 2008).

Gambar 3.3. Zeolit

3.    Karbon Aktif

Karbon aktif, atau disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Dapat dicapai dengan mengaktifkan karbon tersebut, pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri. Karena memiliki luas permukaan yang sangat besar, maka karbon aktif sangat cocok digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan luas kontak yang besar seperti pada bidang adsorbsi, dan pada bidang reaksi dan katalis (Wikipedia, 2015).

Gambar 3.4. Karbon Aktif

3.3.       Tinjauan Bahan

A.       Aquadest

-        rumus molekul         : H₂O

-        berat molekul           : 18,02 gram/mol

-        bentuk fisik              : cairan

-        densitas                    : 1 g/cm³

-        titik didih                 : 100 ^oC

-        warna                       : tak berwarna

B.       Natrium Hidroksida

-        rumus molekul         : NaOH

-        berat molekul           : 40 gram/mol

-        bentuk fisik              : padat

-        densitas                    : 2,13 g/cm³

-        titik didih                 : 1390 °C

-        titik lebur                  : 323 °C

-        warna                       : putih

C.       Asam Oksalat

-        rumus kimia             : H₂C₂O₄

-        berat molekul           : 90.04 g mol^-1

-        bentuk                      : kristal putih

-        densitas                    : 1,9 g/cm³

-        titik lebur                  : 189,5 °C

-        warna                       : tak berwarna, putih

D.       Indikator Phenolptalein

-        rumus kimia             : C₂₀H₁₄O₄

-        berat molekul           : 318,32 g mol^-1

-        bentuk                      : cair

-        densitas                    : 1,299 g/cm³

-        titik beku                  : 258 °C

-        titik lebur                  : 263 °C

-        warna                       : kuning muda

E.        Asam Klorida

-        rumus kimia              : HCl

-        berat molekul            : 36,46 g/mol

-        bentuk fisik               : cair

-        densitas                     : 1,15 g/cm³

-        titik didih                  : 53 °C

-        titik lebur                  : -74 ^oC

-        warna                        : tak berwarna

F.        Karbon Aktif                

-        rumus kimia              : C

-        berat molekul            : 12,01 g/mol

-        bentuk fisik               : padat

-        densitas                     : 0,25-0,60 kg/m³

-        titik didih                  : 4000ºC

-        titik lebur                  : > 3500ºC

-        warna                        : hitam

3.4.       Alat dan Bahan

A.       Alat-alat yang digunakan -        batang pengaduk -        Beakerglass -        botol aquadest -        buret -        corong kaca -        Erlenmeyer -        gelas arloji -        karet penghisap -        kertas saring -        labu ukur -        neraca -        pipet tetes -        pipet volume -        statif dan klem -        Stopwatch -        Waterbath

B.       Bahan-bahan yang digunakan -        Aquadest (H2O) -        asam klorida (HCl) -        asam oksalat (H2C2O4.2H2O) -        indikator  fenolftalein -        karbon aktif -        natrium hidroksida (NaOH)

3.5.       Pembahasan

-  Fungsi standardisasi adalah untuk mengetahui konsentrasi larutan secara praktek, lalu membandingkan dengan konsentrasi secara teoritis.

-       Berdasarkan pada hasil praktikum, konsentrasi NaOH yang didapat sebesar 0,073 N berbeda dengan konsentrasi NaOH secara teoritis yaitu 0,1 N. Hal ini disebabkan karena larutan NaOH memiliki sifat higroskopis (mudah menguap) sehingga saat ditimbang NaOH telah terkontaminasi oleh udara.

-       Adsorben yang digunakan saat praktikum adalah karbon aktif karena sifatnya yang hidrofilik (memiliki daya serap yang sangat besar), khususnya sangat sesuai untuk adsorbsi pelarut yang tidak dapat bercampur dengan air (misalnya benzena).

3.6.       Kesimpulan

-      Pada praktikum ini memakai larutan HCl sebagai adsorbat dan karbon aktif sebagai adsorben, maka dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu pengocokan maka semakin banyak HCl yang diserap pada proses adsorbsi, sehingga konsentrasi HCl setelah proses titrasi akan semakin kecil.

Note: Sumber gambar didapat dari kating namun sumber utama tidak keliatan logo univnya, jika sempat membaca postingan ini mohon informasikan ke minzo agar ditulis sumber credit nya. Jika keberatan akan minzo hapus dari blog untuk gambarnya.