133398149 Laporan Sementara Reaktor CSTR Q

Laporan Sementara Praktikum Laboratorium Teknik Kimia II

REAKSI SAPONIFIKASI  ETHYL ACETATE (CH3COOC2H5) dengan SODIUM HYDROXIDE (NaOH) pada REAKTOR CSTR 

Disusun oleh:

FEUBY LADY MARIANA

(0607134881)

JOKO SULISTYANTO

(0607120426)

NYOMAN KURNIAWAN

(0607120710)

YULIA FERANITA

(0607134453)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK  UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2009

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan Percobaan

Untuk menentukan konstanta laju reaksi pada reaksi saponifikasi ethyl acetate (CH3COOC2H5) dengan sodium hydroxide (NaOH) pada (NaOH)  pada CSTR(Continuous CSTR(Continuous Stirred Tank   Reactor ). ). 1.2

Dasar Teori

Reaktor tubular terdiri dari pipa silinder dan biasanya dioperasikan untuk keadaan  steady

stat statee

seba sebaga gaii

CSTR CSTR..

Kegu Keguna naan an

reak reakttor

ini

pada pada

baha bahan, n,

kit kita

har harus

memper mempertim timbang bangkan kan sistem sistem aliran aliran tinggi tinggi yang yang acak acak dan aliran aliran dasar dasar yang yang mungki mungkin n dicont dicontohk ohkan an dari dari aliran aliran sumbat sumbat.. Perbeda Perbedaan an lingkar lingkaran an dalam dalam konsen konsentra trasi si dan reakto reaktor  r  adalah untuk menghubungkan reaktor dalam aliran sumbat (PFR). Dalam Dalam reakto reaktorr tubula tubularr pada gambar gambar 1.1 dibawa dibawah h ini, ini, reakta reaktan n terus terus meneru meneruss dipakai sebagai reaktan yang alirannya lambat tapi terus mengalir dalam reaktor. Dalam  pengoperasian reaktor tubular, kita mengambil jenis konsentrasi terus-menerus dalam arah aksial melalui reaktor. Oleh karena itu, aliran reaksi berfungsi sebagai penyedia seluruh konsentrasi, yang juga akan dihasilkan secara aksial.

Reaktan

Produck 

E-1

Gambar 1.2.1. Continuous Stirred Tank Reactor(CSTR)

Operasi isotermal Continuous Stirred Tank Reactor pada kondisi ideal memiliki laju alir tetap sehingga neraca energi yang dibutuhkan diperkirakan pada temperatur  tetap. Panas reaksi  sufficient  (pertukaran panas antara lingkungan dan reaktor  insuffecient ) disebabkan oleh perbedaan antara umpan dan temperatur reaktor. Reaksi saponifikasi ethyl acetate dengan sodium hydroxide merupakan contoh reaksi order dua dengan batasan konsentrasi 0 – 0,1 M dan temperatur 20 – 40 oC. adapun reaksinya sebagai berikut:

 NaOH

+

 sodium hydroxide

CH3COOC2H5 → ethyl acetate

CH3COONa sodium acetate

+

C2H5OH ethyl alcohol 

Reaksi ini dapat dilakukan pada CSTR ataupun Tubular sampai kondisi  steady state. Kondisi  steady state ini akan bervariasi tergantung pada kondisi reagen, flowrate, volume reaktor dan temperatur reaksi.

Pengukuran Konduktivitas

Konduktivitas larutan yang bereaksi dalam reaktor tergantung pada tingkat konversi dan hal ini memberikan suatu metode yang cocok untuk memonitor   perkembangan reaksi. Konsentrasi umpan dapat dihitung sebagai berikut: Konsentrasi sodium hydroxide dalam umpan campuran: a0

=

 F a  F a

+  F b

a µ 

(1)

Konsentrasi ethyl acetate dalam umpan campuran: b0

=

 F b  F a

+  F b

b µ 

(2)

Jika diberikan waktu tak hingga, reaksi akan berlangsung kontinyu sehingga salah satu atau kedua reagen tersebut terkonversi sempurna. Sehingga, konsentrasi sodium acetate dalam reaktor pada waktu tak hingga menjadi: c∞

=b

0

 jika

b0

< a0

(3)

c∞

=a

0

 jika

b0

≥a

(4)

atau 0

dan konsentrasi sodium hydroxide dalam reaktor setelah waktu tak hingga: a

∞

=0

 jika

a0

< b0

(5)

a0

≥b

(6)

atau c∞

= ( a 0 − b0 )

jika

0

Hubungan konduktivitas sodium acetate pada waktu tak hingga dengan konsentrasinya dapat dinyatakan melalui persamaan berikut:

Λc∞ = 0,07[1 + 0,0248( T  − 294 ) ]c∞

untuk T ≥ 294

(7)

dengan cara yang sama, hubungan konduktivitas  sodium hydroxide pada waktu tak  hingga dengan konsentrasinya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Λa∞ = 0,195[1 + 0,01848( T  − 294 ) ] a ∞

untuk T ≥ 294

(8)

Konduktivitas larutan setelah waktu tak hingga:

Λ ∞ = Λc∞ + Λ a ∞

(9)

dan konduktivitas sodium hydroxide dalam umpan campuran:

Λa 0 = 0,195[1 + 0,01848( T  − 294) ]a0

(10)

konduktivitas awal larutan dapat juga dihitung dengan asumsi bahwa  sodium acetate sama dengan nol:

Λ0 = Λ a 0

asumsi c0 = 0

(11)

Perhitungan Faktor Konversi

Dengan perhitungan dari persamaan-persamaan di atas maka harga konsentrasi  sodium hydroxide dalam reaktor pada waktu t (a1) dan konsentrasi sodium acetate pada waktu t  (c1) serta tingkat konversi ( Xa dan  Xc) untuk masing-masing sampel konduktivitas yang dilakukan tiap periode waktu selama percobaan dapat dihitung dengan persamaan-persamaan berikut: Konsentrasi sodium hydroxide dalam reaktor pada waktu t : a1

 Λ − Λ1  = ( a ∞ − a0 )  0  + a0 Λ − Λ ∞   0

(12)

Dengan cara yang sama, konsentrasi sodium acetate pada waktu t adalah: c1

dimana

Λ1

 Λ − Λ1  = c∞  0  Λ0 − Λ∞ 

untuk c0 = 0

(13)

merupakan konduktivitas pada waktu t . Konversi  sodium hydroxide dapat

didefinisikan sebagai jumlah yang bereaksi, yang dinyatakan sebagai persentase jumlah awal. Jumlah yang sama dapat didefinisikan untuk produksi  sodium acetate, sebagai  jumlah yang dihasilkan yang dinyatakan sebagai persentase jumlah total yang diharapkan setelah waktu tak hingga:  Xa

=

 Xc

=

− a1

a0

(14)

a0 c1

untuk c0 = 0

c∞

(15)

Perhitungan Konstanta Laju

Konstanta laju spesifik (k), dapat dihitung dari k onsentrasi sodium hydroxide pada kondisi  steady state dalam reaktor (a1). Neraca massa keseluruhan untuk reaktor dapat ditulis sebagai:  Laju perubahan dalam reaktor = Input – Output + Akumulasi

(16)

Untuk reaktan a dalam reaktor dengan volume V , dapat ditulis:

d (V .a1 ) dt 

=  F .a 0 − F .a1 − V .k .a12

(17)

Untuk reaktor kontinyu yang beroperasi pada keadaan steady state, laju perubahan dalam reaktor adalah nol dan volume dapat diasumsikan konstan, sehingga: k  =

(

 F  a0

−

a1

)

(18)

2

V 

a1

maka k  =

( F 

a

+  F b

V 

) ( a0 − a1 ) 2

a1

(19)

Perhitungan Waktu Tinggal

Pengaruh tahap perubahan input membuat kita dapat melakukan perhitungan waktu tinggal rata-rata jika A merupakan konsentrasi dalam tangki pada waktu t setelah tahap perubahan dan E adalah konsentrasi input, kemudian :  A

− =  E   1 − e         1 T 

(20)

Dan : dA dt 

=

 E .e

1

T 

T 

=

 E 

(21)

T 

Maka dapat diplot : ln

a ∞−a1 a∞

−a

(22) 0

Terhadap waktu untuk tiap periode waktu selama percobaan, dimana konsentrasi  sodium hydroxide pada waktu t1 dan

a

∞

merupakan rata-rata waktu tinggal yang sama dengan V 

a

1

merupakan

adalah konsentrasi awal. Slope

 F  dimana V merupakan volume

reaktor dan F adalah laju aliran total masuk reaktor.

BAB II METODOLOGI PERCOBAAN 2.1. Bahan dan Alat 2.1.1 Bahan : 

 Ethyl acetate



 NaOH



HCl



Air Deion/Aquadest

2.1.2

Alat :



Reaktor CSTR dan kelengkapannya (lihat Gambar 2.1.1.)



Stopwatch



Gelas ukur 

2.1. Deskripsi Alat

Alat ini terdiri dari beberapa bagian: 1. Tangki Reaktan (2)

Tangki reaktan ini terdiri dari dua buah dengan kapasitas volume masing-masing 5 liter. Pada bagian bawah tangki dilengkapi dengan drain valve yang berfungsi untuk pengosongan tangki.

2. Pompa Umpan (6) dan (7)

Tipe pompa peristaltik dengan kemampuan pada range 0 – 95 ml/menit. Operasi normal dilakukan dengan switch toggle (16) pada posisi manual. Untuk   pengaturan kecepatan pompa dapat diatur dengan memutar potensio meter.

3. Sirkulator Air Panas (11)

Sirkulator air panas ini digunakan jika reaktor dioperasikan diatas temperatur  kamar. Air dipanaskan dengan elemen pemanas dalam sirkulator, dipompa dengan pompa sirkulasi yang terletak dalam sirkulator. Air dikembalikan ke

 priming vessel (21) setelah dipanaskan. Sistem sirkulasi dioperasikan pada tekanan sub-atmospherik untuk meningkatkan keamanan. Priming vessel ini digunakan untuk mengisi awal sirkulator dan reaktor serta untuk menghembuskan udara. 4. Control Temperatur Automatik 

Control temperatur dijalankan dengan sirkulasi pemanas atau pendingin air  melalui coil yang terletak dalam CSTR. Sensor temperatur (13) dirancang dalam reaktor yang berhubungan dengan pengontrol temperatur otomatis. Temperatur   proses diset dengan menekan tombol (23) bersamaan dengan tombol (24), jika untuk menaikkan temperatur. Sedangkan untuk menurunkan temperatur dengan menekan tombol (23) bersamaan dengan tombol (25). Untuk menghidupkan sirkulator dengan cara menekan switch toggle (26) pada posisi “1”. 5. Pengukur Konduktivitas

Konduktivitas ditunjukkan pada monitor (27) dalam satuan miliSiemen. Selama  bereaksi, konduktivitas dari larutan berubah. Dari data ini dapat digunakan untuk  menentukan tingkat konversi dan kecepatan konversi.

Gambar 2.1.1. Reaktor CSTR dan kelengkapannya

2.3. Prosedur percobaan 2.3.1. Persiapan Percobaan

1.

Kalibrasi Pompa Feed   a) Isi kedua tangki feed reagen dengan air.  b) Hidupkan pompa nomor (1) dan set kontrol kecepatannya sampai 2. c) Kumpulkan air yang terpompa tersebut pada periode waktu tertentu (tiap menit). d) Ukur volume air tersebut dengan gelas ukur. e) Ulangi percobaan di atas pada setting 4, 5, 6, 7 dan 9. f) Buatlah grafik hubungan flowrate vs speed setting. g) Ulangi langkah di atas untuk pompa feed no. 2.

2.

Pembuatan Larutan Umpan a) Buatlah larutan NaOH dan ethyl acetate masing-masing 0,03 M sebanyak  5 liter untuk masing-masing run. Gunakan persamaan berikut untuk  membuat larutan 0,03 M ethyl acetat sebanyak 1 liter.  b) Tambahkan

2.934 ml konsentrat ethyl acetat (untuk kadar 100%) ke

dalam 900 ml air deion pada labu takar 1000 ml. Kemudian tambahkan air deion sampai volumenya 1 liter.

2.3.2. Pelaksanaan Percobaan

a. Masukkan reaktan yang telah dibuat masing-masing ke dalam tangki reaktan sampai dengan kira-kira 5 cm dari batas atas tutup tangki reaktan.  b.

Set pengatur kecepatan pompa pada kecepatan yang menghasilkan aliran masing-masing 30 ml/menit.

c.

Set pengatur suhu pada temperatur 30oC

d.

Catat konduktivitas hasil reaksi pada konduktivitimeter setiap 2 menit sampai tercapai keadaan  steady, kira-kira memakan waktu 30 menit. Sebaiknya pengambilan data dilakukan selama 45 menit. Hitung konversi dengan data konduktivitas tiap interval tersebut.

e.

Bersihkan alat dengan dialiri air demin.

2.4. Pengolahan Data 2.4.1. Data-data yang dicatat

1.

Laju alir NaOH (Fa), L/s

2.

Laju alir CH3COOC2H5 (Fb), L/s

3.

Konsentrasi NaOH dalam tangki (aµ), mol/L

4.

(bµ), mol/L

5.

Temperatur reaktor (T), K  

6.

Volume reaktor (V): 0,4 L

2.3.3. Data-data yang dihitung

1.

Konsentrasi NaOH dalam umpan campuran (a0), mol/L 

pers. (1)

2.

Konsentrasi CH3COOC2H5 dalam umpan camp. (b0), mol/L pers. (2)

3.

Konsentrasi sodium acetate pada t∞ (c∞), mol/L 

pers.(3)&(4)

4.

Konduktivitas sodium acetate pada t∞ (Λ∞)



Konduktivitas NaOH dalam umpan campuran (Λa0)



 pers. (7) 5.  pers. (10) 6.

Konduktivitas awal larutan (Λ0) 

7.

pers. (11)

Konsentrasi NaOH dalam reaktor setelah waktu t∞ (a∞) 

8.

pers.(5)&(6)

Konduktivitas NaOH setelah waktu t∞ (Λa∞)



Konduktivitas larutan setelah waktu t∞ (Λ∞)



 pers.(8) 9.  pers. (9)

10.

Konsentrasi NaOH dalam reaktor pada waktu t (a1), mol/L 

pers. (12)

11.

Konsentrasi natrium acetate  pada waktu t (c1), mol/L 

12.

pers. (13)

Konversi sodium hidroxide (Xa) 

pers. (14)

13.

Konversi sodium acetate (Xc) 

14.

pers. (15) 

Konstanta laju spesifik (k)

 pers. (19)

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Perhitungan

3.1.1 Hubungan antara waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi  steady state dengan konstanta laju reaksi Dari data yang diperoleh, didapat hasil perhitungan konstanta terhadap waktu pada  berbagai setting pengadukan yang dapat dilihat pada tabel 3.1.1 sebagai berikut: Tabel 3.1.1 Hubungan antara waktu vs konstanta laju reaksi hingga mencapai kondisi  steady state t(menit)

k (L mol/menit) pada setting pengadukan 3

k (L mol/menit) pada setting pengadukan 4

k (L mol/menit) pada setting pengadukan 5

k (L mol/menit) pada setting pengadukan 6

2

1,1148

4,1174

4,2997

2,0829

4

1,1148

3,8560

4,1174

2,0290

6

1,1540

3,6894

3,7719

2,0290

8

1,1938

3,5286

3,6083

1,9760

10

1,1938

3,2979

3,3735

1,9239

12

1,2342

3,0790

3,1507

1,8726

14

1,2753

2,9392

3,0085

1,8726

16

1,2753

2,8041

2,8711

1,8221

18

1,8726

2,7383

2,5474

1,7725

20

1,9239

2,6100

2,4859

1,7726

22

1,9760

2,4859

2,4254

1,7236

24

1,9760

2,4254

2,3075

1,7236

26

2,0290

2,3075

2,3075

1,7236

28

2,0829

2,1933

2,1933

1,7236

30

2,0829

2,1933

2,1933

32

2,0829

2,1933

2,1377

34

2,1377

2,1933

2,0829

36

2,1933

2,0290

38

2,1933

2,0290

40

2,2499

2,0290

42

2,2499

2,0290

44

2,2499

46

2,2499

48

2,2499

Dari data tabel di atas di dapatkan grafik hubungan waktu dengan konstanta laju reaksi  pada gambar 3.1.2 sebagai berikut: 5 4,5 4

   i   s 3,5    k   a   )   e   t    i    R 3   u  n   e    j   a   m 2,5    L   /   a   l   o    t   n   m 2   a    t   s   L    (   n   o 1,5    K

Setting Pengadukan 3 Setting Pengadukan 4 Setting Pengadukan 5 Setting Pengadukan 6

1 0,5 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Waktu (menit)

Gambar 3.1.2. Grafik hubungan waktu dengan konstanta laju reaksi

Dari persamaan, k  =

( Fa + Fb) ( a 0 − a1 ) ×

V

2

a1

, pada grafik di atas dapat dilihat dengan jelas

hubungan antara konsentrasi produk dalam reaktor pada waktu t (a1) dengan nilai k   berbanding terbalik, yaitu semakin besar konsentrasi produk dalam reaktor dimana waktu yang dibutuhkan semakin lama (mencapai steady state) maka semakin kecil nilai k yang dihasilkan. Jika ditinjau dari berdasarkan harga konstanta larutan yang diperoleh dari data  percobaan, teori ini terbukti. Hal ini dapat dilihat pada data hasil percobaan dan grafik  hubungan di atas dimana waktu 2 menit sampai 20 menit, konstanta yang didapatkan  pada setting 6 semakin besar yaitu dari nilai 2.0829-1.772 6 L mol/menit dan penambahan selanjutnya dicapai nilai konstanta tetap yaitu 1.7726 L mol/menit.

3.1.2

Hubungan konstanta laju spesifik terhadap kecepatan pengadukan berdasarkan  pada titrasi produk dengan menggunakan pentiter HCL

Dari data yang diperoleh, didapat hasil perhitungan konstanta terhadap waktu pada  berbagai setting pengadukan yang dapat dilihat pada tabel 3.2.1 sebagai berikut:

Tabel 3.2.1 Hubungan konstanta laju spesifik terhadap kecepatan pengadukan  berdasarkan pada titrasi produk dengan menggunakan pentiter HCL Setting Pengadukan

Volume Produk  (ml)

Volume HCl 0,02 M (ml) V1 (ml)

V2 (ml)

Vav (ml)

3

20

7,5

6,8

7,15

4

20

8,4

7,7

8,05

5

20

7,6

7,8

7,7

6

20

9

8,2

8,6

a0

a1

mol/dm3

mol/dm3

0,026 5 0,026 5 0,026 5 0,026 5

0,002 9 0,003 2 0,003 1 0,003 4

k  L.mol/menit

434,4161 337,5014 371,0944 292,9244

Dari data tabel di atas di dapatkan grafik hubungan waktu dengan konstanta laju reaksi  pada gambar 3.1.2 sebagai berikut:

500 450    k    i    f    i 400   s   e 350   p    S   u 300    j   a    L 250   a 200    t   n   a 150    t   s   n   o 100    K 50 0 0

2

4

6

8

Kecepatan Pengadukan

Gambar 3.1.2. Grafik hubungan konstanta laju spesifik terhadap kecepatan pengadukan  berdasarkan pada titrasi produk dengan menggunakan pentiter HCl

Variabel berubah pada kecepatan pengadukan 3; 4; 5 dan 6 dimana kondisi steady lebih cepat tercapai pada kecepatan pengadukan yang lebih tinggi. Hal ini dapat dilihat  pada data hasil percobaan dimana pada set kecepatan pengadukan 5 pada rentang waktu 36 menit  baru mencapai kondisi  steady sedangkan pada set kecepatan pengadukan 9 hanya membutuhkan waktu 22 menit untuk mencapai kondisi steady. Hal ini disebabkan oleh fungsi dari pengadukan itu sendiri yaitu untuk membantu mempercepat proses  pencampuran

dari

masing-masing

reaktan,

dimana

semakin

tinggi

kecepatan

 pengadukannya maka pencampuran akan lebih cepat terjadi. Dan jika pencampuran sudah sempurna maka dianggap telah mencapai kondisi steady. Ini dapat dilihat pada data  percobaan. Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kecepatan pengadukan akan mempercepat proses pencampuran yang juga akan mempercepat tercapainya kondisi  steady.

3.3 Perbandingan nilai k dari percobaan dengan k pada titrasi HCl

Dari data yang diperoleh, didapat hasil perhitungan konstanta laju reaksi  percobaan rata dan konstanta laju reaksi titrasi pada berbagai setting pengadukan yang dapat dilihat pada tabel 3.3.1 sebagai berikut: Tabel 3.3.1 Perbandingan nilai k dari percobaan dengan k pada titrasi k percobaan rata-rata

k titrasi

L mol/menit

L mol/menit

3

1,8065

434,4161

4

2,8619

337,5014

5

2,7142

371,0944

6

1,8605

292,9244

Setting Pengadu kan

Dari data tabel di atas didapatkan grafik hubungan setting pengadukan dengan konstanta laju reaksi pada data percobaan rata-rata dan titrasi pada gambar 3.3.1 sebagai  berikut:

500 450 400 350    )    t    i   n300   e   m    /    l 250   o   m    L    ( 200    k 150

k percobaan rata-rata k titrasi

100 50 0 2

3

4

5

6

7

SettingPengadukan

Gambar 3.3.1. Grafik hubungan setting pengadukan dengan konstanta laju reaksi

Dari grafik 3.3.1, terlihat bahwa konstanta laju spesifik secara titrasi dipengaruhi oleh kecepatan pengadukan dan volume pentiter dimana semakin besar dimana nilai k  yang dihasilkan berfluktuasi

(berubah-ubah) karena bergantung dari volume pentiter 

dengan kecepatan pengadukan tertentu. Semakin besar volume maka nilai k semakin kecil. Sedangkan konstanta laju spesifik percobaan rata-rata memiliki nilai yang jauh lebih kecil dibanding konstanta laju spesifik titrasi, hal ini karena banyaknya volume  pentiter yang didapatkan pada saat titrasi sehingga didapatkan hasil konstanta laju reaksi secara titrasi lebih besar daripada konstanta laju reaksi pada percobaan.

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan

1.

Semakin tinggi kecepatan pengadukan akan mempercepat proses pencampuran yang juga akan mempercepat tercapainya kondisi  steady dan konstanta laju reaksi  juga semakin besar.

2.

Range nilai k pada set pengadukan 3 sampai 6 pada suhu 300C dan laju alir 25 ml/menit adalah 1.7872-1.8605 L/mol.menit.

3.

Dari persamaan k  =

( Fa + Fb ) ( a 0 − a1 ) V

×

2

a1

,

didapat hubungan bahwa semakin

 besar konduktivitas semakin kecil konstanta laju reaksi.

4.2 Saran

Dari praktikum reaksi safonifikasi Ethyl Acetate dengan NaOH dalam CSTR yang telah kami lakukan sebelumnya, maka saran yang kami berikan untuk praktikan selanjutnya adalah: •

Lebih hati-hati dan teliti dalam kalibrasi pompa mengingat peralatan CSTR yang digunakan sudah tidak optimal lagi.

•

Agar sabar menunggu tercapainya  steady state dan ini memerlukan waktu yang Cukup lama/ tidak sebentar.

•

Pada saat titrasi, agar lebih teliti dan hati-hati karena setetes HCl dalam buret bisa mempengaruhi hasil titrasi.

DAFTAR PUSTAKA Achmadi, Suminar, “ Kimia Organik”, Edisi keenam, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990 Bailey, Alton Edward, “ Bailey’s Industrial Oil and Fat Products, 5th edition, Jhon-Wiley & Sons,Inc, 1996 Coulson, Richardson’s. Chemical Engineering, Volume 6 , 3th edition. R.K. Sinnot, Chemical Engineering Design. Fogler, H. Scott, “Element of the Chemical Reaction Engineering, Prentice-Hall, 1999. Levenspiel, Oktave, “Chemical Reaction Engineering ”, Jhon Wiley and Son, United State: 1999. Tim Penyusun, “Penuntun Praktikum Laboratorium Teknik Kimia II ”, Prodi S-1 Teknik  Kimia, Pekanbaru: 2009. Smith,J.M,

“Chemical

International: 1981.

Engineering

Kinetics”,

Third

Editions,

McGraw-Hill

URL: http://www.armfield.co.uk , USA Office:Armfield Inc.436 West Commodore Blvd (#2) Jackson NJ 08527.

LAMPIRAN A DATA SEMENTARA

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN

Larutan NaOH (0.03 M) dan etil asetat (0.03 M) dipompa dengan laju alir masing-masing 30ml/menit dengan setting kecepatan pengadukan 4 dan suhu 30 oC. konstanta laju reaksi yang dihitung pada waktu 4 detik. Massa NaOH yang digunakan dalam 5 liter =

 0.03 × BM   × 5000 =  0.03 × 40  × 5000 = 6  gram         1000     1000   Volume konsentrasi Ethyl Asetat dalam 5 liter=

 0.03 × BM    0.03 ×88.11      ×5 =     ×5 =14.67 ml     ρ    0.90       Konsentrasi NaOH dititrasi dengan HCl 0.008N

× M  =V  × M  10 ×0.03 =11.3 × M   M  = 0.0026549  M  V 1

1

2

2

2

2

Dari data, pada saat t=4 detik, Λ1=2.89 ms = 0.00289 siemen 1. Konsentrasi NaOH dalam campuran (ao) Pada laju alir 30 ml/menit ao

30  =   Fa  × a =  × 0.026549 = 0.013725 mol / dm 3   Fa +  Fb   30 + 30  µ 

2. Konsentrasi CH3COOC2H5 dalam umpan campuran bo

 Fa  30  =  × b =  × 0.03 = 0.015 mol  / dm 3    Fa + Fb  30 + 30  µ 

3. Konsentrasi CH3COONa pada t∞ (c∞) nilai bo ≥ ao, maka nilai c∞ = ao c∞ =

0.013725

mol/dm3

4. Konduktivitas CH3COONa pada t∞ (Λc∞)

( ∧c∞ ) = 0.070(1 + 0.0284( T  − 294 ) ) × c∞ ( ∧c∞ ) = 0.070(1 + 0.0284( 303 − 294 ) ) × 0.013725 = 0.001137 siemen 5. Konduktivitas NaOH dalam umpan campuran (Λao)

( ∧ ao ) = 0.195(1 + 0.0184( T  − 294) ) ⋅ ao ; T  ≥ 294. ( ∧ ao ) = 0.195(1 + 0.0184( 303 − 294) ) × 0.013725 = 0.003019 siemen 6. Konduktivitas awal larutan (Λo)  Nilai Λo = Λao Λao = 0.003019 siemen 7. Konsentrasi NaOH dalam reactor setelah waktu t∞ (a∞)  jika nilai ao < bo maka a∞ = 0 8. Konduktivitas NaOH setelah waktu t∞ (Λa∞)

( ∧ a∞ ) = 0.195(1 + 0.0184( 303 − 294 ) ) × a∞ ( ∧ a∞ ) = 0.195(1 + 0.0184( 303 − 294 ) ) × 0 = 0 9. Konduktivitas larutan setelah waktu t∞ (Λ∞)

∧∞ = ∧ ∞ + ∧ ∞ ∧∞ = 0.001137 + 0 = 0.001137  siemen c

a

10. Konsentrasi NaOH dalam reaktor pada waktu t (a1) ai

 ∧ −∧  = ( a∞ − a )  +a ∧ − ∧ ∞  0.003019 − 0.00289  = ( 0 − 0.013725)  + 0.013725 0.003019 − 0.001137  = 0.012364 mol  / cm o

l 

o

o

o

al  al 

3

11. Konsentrasi CH3COONa pada waktu t (c1)

Λo − Λ1 Λo − Λ∞

c1

= c∞

c1

= 0.013725

0.003019 − 0.00289 0.003019 − 0.001137

= 0.00091 mol  / cm 3

12. Konversi NaOH (Xa)  X a

 a − a    0.013725 − 0.012364   =  o l     = 0.068556  =   a 0 . 013725     o  

13. Konversi CH3COONa (Xc)  Xc

=

c1 c∞

=

0.00091 0.013725

= 0.6678386

14. konstanta laju spesifik (k) k  =

k  =

 F a

−  F b ( ao − a1 ) V 

a1

2

30 + 30 ( 0.013725 − 0.012364 ) 5000

0.012364

2

= 0.89289 ml  / molmenit 

LAMPIRAN C HASIL PERHITUNGAN

Fa = Fb = konsen NaOH = konsen CH3COOCH2 =

30 0.026549 0.03

volume reaktor =

0.4

suhu =

30

ml/menit mol/dm3 mol/dm3 dm3 oC

= 400 = 303

cm3 K  

untuk setting pengadukan 4 waktu

Λ

a0

b0

(menit)

(mS)

(mol/dm3)

(mol/dm3)

2

2.98

0.013275

0.015

4

2.89

0.013275

0.015

6

2.81

0.013275

0.015

8

2.76

0.013275

0.015

10

2.72

0.013275

0.015

12

2.7

0.013275

0.015

14

2.67

0.013275

0.015

16

2.66

0.013275

0.015

18

2.65

0.013275

0.015

20

2.63

0.013275

0.015

22

2.62

0.013275

0.015

24

2.62

0.013275

0.015

26

2.62

0.013275

0.015

28

2.61

0.013275

0.015

30

2.61

0.013275

0.015

32

2.61

0.013275

0.015

c~

T

Λc~ (siemen)

(siemen)

(siemen)

0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

(mol/dm3)

(K)

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

0.013275

303

Λa0

Λ0

a~ (mol/dm3)

Λa~ (siemen)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Λ~ (siemen) 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

Λ1 (siemen)

a1 (mol/dm3)

c1

Xa

Xc

0.02074 5 0.06855 6 0.11105 4 0.13761 5 0.15886 4 0.16948 9 0.18542 5 0.19073 8

0.0207 45 0.0685 56 0.1110 54 0.1376 15 0.1588 64 0.1694 89 0.1854 25 0.1907 38 0.1960 5 0.2066 74 0.2119 87 0.2119 87 0.2119 87 0.2172 99 0.2172 99 0.2172 99

(mol/dm3)

0.00298

0.012999

0.000275

0.00289

0.012364

0.00091

0.00281

0.011800

0.001474

0.00276

0.011448

0.001827

0.00272

0.011166

0.002109

0.0027

0.011025

0.00225

0.00267

0.010813

0.002461

0.00266

0.010743

0.002532

0.00265

0.010672

0.002602

0.00263

0.010531

0.002744

0.00262

0.010460

0.002814

0.00262

0.010460

0.002814

0.00262

0.010460

0.002814

0.00261

0.010390

0.002885

0.00261

0.010390

0.002885

0.00261

0.010390

0.002885

Fa+Fb (ml/menit)

0.19605 0.20667 4 0.21198 7 0.21198 7 0.21198 7 0.21729 9 0.21729 9 0.21729 9

k (L/mol.menit)

60

0 .244 454 495

60

0 .892 897 757

60

1 .588 016 275

60

2 .090 915 651

60

2 .537 268 492

60

2 .776 658 175

60

3 .157 770 897

60

3 .291 023 112

60

3 .427 533 182

60

3 .710 710 561

60

3.85757824

60

3.85757824

60

3.85757824

60

4 .008 104 805

60

4 .008 104 805

60

4 .008 104 805

untuk setting pengadukan 5 waktu

Λ

a0

b0

c~

T

Λc~

Λa0

Λ0

( me ni t)

( m S)

( m ol /d m3 )

( mo l/ dm 3)

( m ol /d m3 )

(K)

( s ie me n)

( s ie me n)

( s ie me n)

2

2.43

0 .013275

0.015

0.013275

4

2.47

0 .013275

0.015

0.013275

6

2.51

0 .013275

0.015

0.013275

8

2.53

0 .013275

0.015

0.013275

10

2.55

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

12

2.55

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

14

2.56

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

16

2.57

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

18

2.57

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

20

2.58

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

22

2.58

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

24

2.58

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

26

2.59

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

28

2.59

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

30

2.59

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

32

2.59

0 .0 13 275

0.0 15

0.0 13 275

30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3

0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

a~ ( m ol /d m3 )

Λa~ ( si em en )

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Λ~ ( si em en ) 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

Λ1 ( si em en )

a1 ( mo l/ dm 3)

c1

Xa

Xc

( m ol /d m3 )

0.00243

0.009121

0.004154

0.00247

0.009403

0.003872

0.00251

0.009685

0.00359

0.00253

0.009826

0.003449

0.00255

0.009967

0.003308

0.00255

0.009967

0.003308

0.00256

0.010037

0.003237

0.00257

0.010108

0.003167

0.00257

0.010108

0.003167

0.00258

0.010178

0.003096

0.00258

0.010178

0.003096

0.00258

0.010178

0.003096

0.00259

0.010249

0.003026

0.00259

0.010249

0.003026

0.00259

0.010249

0.003026

0.00259

0.010249

0.003026

Fa+Fb ( ml /m en it )

0.3129 2 0.2916 71 0.2704 22 0.2597 97 0.2491 73 0.2491 73 0.2438 6 0.2385 48 0.2385 48 0.2332 36 0.2332 36 0.2332 36 0.2279 24 0.2279 24 0.2279 24 0.2279 24

0.3129 2 0.2916 71 0.2704 22 0.2597 97 0.2491 73 0.2491 73 0.2438 6 0.2385 48 0.2385 48 0.2332 36 0.2332 36 0.2332 36 0.2279 24 0.2279 24 0.2279 24 0.2279 24

K ( L/ mo l. me ni t)

60

7.490 163 422

60

6.568 944 572

60

5.740 777 908

60

5.358 039 936

60

4.994 513 315

60

4.994 513 315

60

4.819 591 587

60

4.649 048 014

60

4.649 048 014

60

4.482 751 608

60

4.482 751 608

60

4.482 751 608

60

4.320 576 079

60

4.320 576 079

60

4.320 576 079

60

4.320 576 079

untuk setting pengadukan 6 waktu

Λ

a0

b0

c~

( me ni t)

( mS )

( mol /dm3 )

( mo l/d m3 )

( m ol /dm3 )

2

2.56

0 .013275

0.015

0.013275

4

2.57

0 .013275

0.015

0.013275

6

2.58

0 .013275

0.015

0.013275

8

2.59

0 .013275

0.015

0.013275

10

2.5 9

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

12

2.6

0.013275

0.015

0.013275

14

2.6

0.013275

0.015

0.013275

16

2.6

0.013275

0.015

0.013275

18

2.6

0.013275

0.015

0.013275

20

2.6

0.013275

0.015

0.013275

T

Λc~

Λa0

Λ0

( K)

( si em en)

( si eme n)

( si em en)

30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3

0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

a~ ( mo l/ dm3 )

Λa~ ( s ie me n)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Λ~ ( si eme n) 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

Λ1 ( sie me n)

a1 ( mo l/d m3 )

c1

Xa

Xc

( m ol /dm3 )

0.00256

0.010037

0.003237

0.00257

0.010108

0.003167

0.00258

0.010178

0.003096

0.00259

0.010249

0.003026

0.00259

0.010249

0.003026

0.0026

0.010319

0.002955

0.0026

0.010319

0.002955

0.0026

0.010319

0.002955

0.0026

0.010319

0.002955

0.0026

0.010319

0.002955

Fa+Fb ( ml /me nit )

0.2438 6 0.2385 48 0.2332 36 0.2279 24 0.2279 24 0.2226 11 0.2226 11 0.2226 11 0.2226 11 0.2226 11

K ( L/m ol .me ni t)

0.24386

60

4.819591587

0.238548

60

4.649048014

0.233236

60

4.482751608

0.227924

60

4.320576079

0.227924

60

4.320576079

0.222611

60

4.162399637

0.222611

60

4.162399637

0.222611

60

4.162399637

0.222611

60

4.162399637

0.222611

60

4.162399637

untuk setting pengadukan 8 waktu

Λ

a0

b0

c~

( me ni t)

( mS )

( mol /dm3 )

( mo l/d m3 )

( mol /dm3 )

2

2.5

0.013275

0.015

0.013275

4

2.54

0 .013275

0.015

0.013275

6

2.56

0 .013275

0.015

0.013275

8

2.58

0 .013275

0.015

0.013275

10

2.5 9

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

12

2.6 1

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

14

2.6 2

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

16

2.6 2

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

18

2.6 3

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

20

2.6 3

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

22

2.6 3

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

24

2.6 3

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

26

2.6 3

0.01 32 75

0 .01 5

0 .01 32 75

T

Λc~

Λa0

Λ0

( K)

( si em en)

( si eme n)

( si em en)

30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3

0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

a~ ( mo l/ dm3 )

Λa~ ( sie me n)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Λ~ ( si eme n) 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

Λ1 ( sie me n)

a1 ( mo l/d m3 )

c1

Xa

Xc

( mol /dm3 )

0.0025

0.009614

0.00366

0.00254

0.009896

0.003378

0.00256

0.010037

0.003237

0.00258

0.010178

0.003096

0.00259

0.010249

0.003026

0.00261

0.010390

0.002885

0.00262

0.010460

0.002814

0.00262

0.010460

0.002814

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

Fa+Fb ( ml /me ni t)

0.2757 34 0.2544 85 0.2438 6 0.2332 36 0.2279 24 0.2172 99 0.2119 87 0.2119 87 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74

0.275734

60

0.254485

60

0.24386

60

0.233236

60

0.227924

60

0.217299

60

0.211987

60

0.211987

60

0.206674

60

0.206674

60

0.206674

60

0.206674

60

0.206674

60

K ( L/ mol .me ni t) 5.93973482 3 5.17394909 2 4.81959158 7 4.48275160 8 4.32057607 9 4.00810480 5 3.85757824 3.85757824 3.71071056 1 3.71071056 1 3.71071056 1 3.71071056 1 3.71071056 1

untuk setting pengadukan 9 waktu

Λ

a0

b0

(menit)

(mS)

(mol/dm3)

(mol/dm3)

2

2.58

0.013275

0.015

4

2.6

0 .013275

0.015

6

2.61

0.013275

0.015

8

2.62

0.013275

0.015

10

2.62

0.013275

0.015

12

2.63

0.013275

0.015

14

2.63

0.013275

0.015

16

2.63

0.013275

0.015

18

2.63

0.013275

0.015

20

2.63

0.013275

0.015

22

2.63

0.013275

0.015

c~ (mol/dm3) 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275 0.013275

T

Λc~

Λa0

Λ0

(K)

(siemen)

(siemen)

(siemen)

30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3 30 3

0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19 0.0030 19

a~ (mol/dm3)

Λa~ (siemen)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Λ~ (siemen) 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37 0.0011 37

Λ1 (siemen)

a1 (mol/dm3)

c1

Xa

Xc

0.2332 36 0.2226 11 0.2172 99 0.2119 87 0.2119 87 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74

0.2332 36 0.2226 11 0.2172 99 0.2119 87 0.2119 87 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74 0.2066 74

(mol/dm3)

0.00258

0.010178

0.003096

0.0026

0.010319

0.002955

0.00261

0.010390

0.002885

0.00262

0.010460

0.002814

0.00262

0.010460

0.002814

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

0.00263

0.010531

0.002744

Fa+Fb (ml/menit)

K (L/mol.menit)

60

4 .48 27 5160 8

60

4 .16 23 9963 7

60

4 .00 81 0480 5

60

3.85757824

60

3.85757824

60

3 .71 07 1056 1

60

3 .71 07 1056 1

60

3 .71 07 1056 1

60

3 .71 07 1056 1

60

3 .71 07 1056 1

60

3 .71 07 1056 1

LAMPIRAN D DAFTAR DAN ARTI LAMBANG

A = Luas penampang reactor tubular (cm2) aµ = Konsentrasi NaOH dalam tangki umpan (mol/dm3) ao = Konsentrasi NaOH dalam pencampur umpan (mol/dm3) a1 = Konsentrasi NaOH excess atau sisa (mol/dm3) a∞ = Konsentrasi NaOH dalam reactor (mol/dm3)  bµ = Konsentrasi Ethyl acetat dalam tangki umpan (mol/dm3)  bo = Konsentrasi Ethyl acetat dalam pencampur umpan (mol/dm3)  b1 = Konsentrasi Ethyl acetat excess atau sisa (mol/dm3) Fa = Laju alir NaOH (mol/dm3) Fb = Laju alir Ethyl acetate (mol/dm3) Ft = Laju alir total (mol/dm3) Xa = Konversi NaOH ∧

= Konduktivitas siemens

∧o = Koduktivitas awal ∧1 = Koduktivitas waktu t ∧∞ = Koduktivitas waktu ∞