laporan Difusi, Kelompok 6.docx

LAPORAN UOP 2 DIFUSI

Kelompok : 6

Alristo Sanal

1106070836

Galih Mery Damaiati

1206314610

Ratna Dewi Verinasari

1106070893

Willi Yaohandy

1106052991

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2014

DIFUSI

Page 1

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan akhir modul difusi ini. Dalam kesempatan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan makalah Industri Kertas ini. Pihak-pihak yang turut membantu penulisan antara lain: 1. Tim dosen pengampu mata kuliah praktikum unit operasi proses 2 yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasihat dalam pembuatan makalah ini 2. Kedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini, oleh sebab itu saya memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non teknis didalam makalah ini. Akhir kata, saya berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Terimakasih Depok, April 2014

Tim Penulis

DIFUSI

Page 2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan akhir modul difusi ini. Dalam kesempatan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan makalah Industri Kertas ini. Pihak-pihak yang turut membantu penulisan antara lain: 1. Tim dosen pengampu mata kuliah praktikum unit operasi proses 2 yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasihat dalam pembuatan makalah ini 2. Kedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini, oleh sebab itu saya memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non teknis didalam makalah ini. Akhir kata, saya berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Terimakasih Depok, April 2014

Tim Penulis

DIFUSI

Page 2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................... .................................................................. ............................................. ..................................... ............... 2 DAFTAR ISI ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. .............................. ....... 3

................................................................ ............................................ .................................. ............ 4 BAB I PENDAHULUAN .......................................... 1.1 Tujuan Percobaan ................................................. ....................................................................... ............................................ .............................. ........ 4 1.2 Prinsip Kerja Percobaan ........................................... ................................................................. ............................................ .......................... .... 4 1.3 Prosedur Percobaan ..................................................... ........................................................................... ............................................. ....................... 5 1.3.1 Prosedur Percobaan Difusi Dif usi Gas - Cair ............................................. ............................................................ ............... 5 1.3.2 Prosedur Percobaan Difusi Cair - Cair ............................................... ........................................................... ............ 6 1.4 Kegunaan Alat dan Bahan ........................................... .................................................................. ............................................. ...................... 7 1.4.1 Difusi Gas - Cair .......................... ................................................ ............................................ ............................................ ........................ 7 1.4.2 Difusi Cair - Cair ................................................... ......................................................................... ......................................... ................... 7 .................................................................. ............................................ .................................. ............ 8 BAB II DASAR TEORI ............................................ 2.1 Difusi Fasa Cair ........................................... .................................................................. ............................................. ..................................... ............... 10 2.2 Difusi Fasa Gas ................................................... ......................................................................... ............................................ .............................. ........ 13 BAB III DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA ................................. ................................ 20

3.1 Data Pengamatan .......................................... ................................................................ ............................................ ..................................... ............... 20 3.1.1 Percobaan Difusi Gas –  Gas –  Cair  Cair Pada Suhu 50 oC............................................. C................................................ ... 20 3.1.2 Percobaan Difusi Gas –  Gas –  Cair  Cair Pada Suhu 60 oC............................................. C................................................ ... 20 3.1.3 Percobaan Difusi Cair –  Cair –  Cair  Cair Dengan KCl 1 M ............................................. ............................................. 21

DIFUSI

Page 3

3.1.4 Percobaan Difusi Cair –  Cair –  Cair  Cair Dengan KCl 1 M ............................................. ............................................. 21 3.2 Pengolahan Data ........................................... ................................................................. ............................................ ..................................... ............... 22 3.2.1 Percobaan Difusi Gas –  Gas –  Cair  Cair Pada Suhu 50 oC............................................. C................................................ ... 22 3.2.2 Percobaan Difusi Gas –  Gas –  Cair  Cair Pada Suhu 60 oC............................................. C................................................ ... 27 3.2.3 Percobaan Difusi Cair –  Cair –  Cair  Cair Dengan KCl 1 M ............................................. ............................................. 32 3.2.4 Percobaan Difusi Cair –  Cair –  Cair  Cair Dengan KCl 1 M ............................................. ............................................. 35 .................................................................. ............................................ ......................................... ................... 38 BAB IV ANALISIS ............................................ 4.1 Analisis Percobaan ................................... ......................................................... ............................................ ......................................... ................... 38 4.2 Analisis Pecobaan dan Hasil .......................................... ................................................................. ......................................... .................. 42 4.2.1 Analisis Difusi Gas –  Gas – Cair Cair ............................................................... .............................................................................. ............... 42 4.2.1 Analisis Difusi Cair –  Cair  – Cair Cair ........................................... .................................................................. .................................. ........... 46 4.3 Analisis Alat dan Bahan .......................................... ................................................................. ............................................. ......................... ... 49 4.3.1 Analisis Difusi Gas –  Gas – Cair Cair ............................................................... .............................................................................. ............... 49 4.3.1 Analisis Difusi Cair –  Cair  – Cair Cair ........................................... .................................................................. .................................. ........... 51 4.4 Analisis Kesalah ............................ .................................................. ............................................ ............................................ .............................. ........ 53 4.4.1 Analisis Difusi Gas –  Gas – Cair Cair ............................................................... .............................................................................. ............... 53 4.4.1 Analisis Difusi Cair –  Cair  – Cair Cair ........................................... .................................................................. .................................. ........... 53 .................................................................. ............................................ ......................................... ................... 54 BAB III PENUTUP ............................................ 3.1 Kesimpulan................................................ ...................................................................... ............................................ ......................................... ................... 54

DIFUSI

Page 4

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Tujuan Percobaan

Praktikan mampu menggunakan persamaan dasar perpindahan massa (Hukum Fick) untuk mengetahui dan menentukan koefisien difusivitas pada fenomena difusi gas-cair dan difusi cair-cair. 1.2

Prinsip Kerja Percobaan

Praktikan akan mengamati proses difusi fasa gas (menggunakan aseton volatil dan udara bebas) dan juga difusi fasa cair (menggunakan larutan KCl KCl 1M dan aquades) aquades) kemudian memonitor dan mencatat parameter yang menunjukkan intensitas terjadinya  peristiwa difusi. Untuk difusi fasa gas parameter yang perlu dicatat adalah level cairan dan untuk difusi fasa cair, parameternya adalah konduktivitas. Dengan mencatat  parameter –   parameter –  parameter  parameter terjadinya difusi pada kedua fasa, Praktikan dapat mengolah data tersebut untuk menentukan koefisien difusivitas keduanya. Dalam praktikum ini, Praktikan juga dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap proses difusi pada fasa gas dan pengaruh konsentrasi larutan KCl terhadap proses difusi pada fasa c air.

DIFUSI

Page 5

1.3

Prosedur Percobaan

1.3.1 Prosedur Difusi Gas - Cair

Mengisi kapiler n 35 mm dengan cairan aseton murni.

Merendam tabung kapiler dalam wadah waterbath, dan memasang termometernya pada waterbath.

Mengatur jarak mikroskop dengan tangki (20-30 mm) dan men atur lensa a ar miniskus terlihat terbalik.

Mengatur sliding vernier scale pada skala tertentu.

Men alakan

om a udara, kemudian mencatat level.

Menyalakan temperatur kontroler dan mengatur pada temperatur 50 0C, lalu menunggu hingga temperatur mencapai steady state.

Mengulangi

percobaan

untuk suhu aseton 60 0C. Mencatat waktu (t) dan level cairan setiap interval waktu 3 menit.

DIFUSI

Page 6

1.3.2 Prosedur Difusi Cair Cair

Mengisi sel difusi dengan larutan KCl 1

Membersihkan cairan yang berlebih pada luar sel difusi.

Menempatkan sel difusi ke dalam tangki, lalu atur kedudukan sel horizontal sedikit di bawah aris tan ki.

Men isi tan ki den an a uades. Mengulangi untuk konsentrasi KCl 2M. Memasang konduktometer.

Menyalakan pengaduk dengan kecepatan sedang agar konsentrasi merata.

Mencatat konduktivitas setiap interval 3 menit dalam waktu 30 menit.

DIFUSI

Page 7

1.4

Kegunaan Alat dan Bahan

1.4.1 Difusi Gas - Cair

Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu: Pipa kapiler berbentuk T yang berfungsi sebagai tempat aseton dan wadah



 proses difusi. Water bath  dengan heater yang digunakan untuk menaikkan temperatur dari



aseton saat pipa dicelupkan. 

Thermometer yang digunakan untuk mengukur 8embrane8l8 water bath.



Thermostat yang digunakan untuk menjaga agar 8embrane8l8 water bath agar tetap. Pompa yang digunakan untuk mengalirkan udara secara 8embrane8l pada pipa



kapiler. 

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur perubahan ketinggian dari aseton.



Aseton yang digunakan sebagai zat yang berdifusi.

1.4.2

Difusi Cair-Cair

Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu: Sel difusi



Berfungsi sebagai tampat larutan KCl dimana terdapat 8embrane semipermeabel  pada salah satu ujungnya untuk melewatkan larutan KCl tersebut. 

Water bath Berfungsi sebagai tempat deionizad water.



Konduktometer Digunakan untuk mengukur konduktansi dari larutan selama percobaan.



Pengaduk Digunakan untuk mengaduk deionized water sehingga ion-ion K +  dan Cl -akan teraduk dan terdispersi sempurna.



Larutan KCL Digunakan sebagai zat yang terionkan yang selanjutnya akan berdifusi.

DIFUSI

Page 8

BAB II DASAR TEORI

Difusi merupakan peristiwa perpindahan massa yang berpindah dari suatu keadaan yang memiliki konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Perpindahan massa yang terjadi dapat berlangsung dalam fasa gas maupun dalam fasa cair. Peristiwa difusi akan terus berlangsung hingga tercapainya kondisi kesetimbangan antara dua keadaan dimana sebelumnya terdapat perbedaan besarnya konsentrasi suatu komponen pada masing-masing keadaan. Oleh karena itu proses difusi akan dapat berlangsung secara kontinyu apabila dipertahankan perbedaan (gradien) konsentrasinya antara kedua keadaan tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan mengalirkan fluida yang merupakan tempat akan berdifusinya suatu molekul.

Gambar 2.1.Difusi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah

Secara garis besar terdapat dua jenis difusi; yaitu difusi molekular dan difusi konvektif. Difusi molekular adalah perpindahan massa yang paling dasar dimana suatu molekul –   molekul A berpindah dalam molekul  –   molekul B (biasanya pelarut) karena  perbedaan gradien konsentrasi. Pada gambar 1b dapat dilihat bahwa gerak dari bawah ke atas dari molekul A terjadi karena area relatif atas lebih sedikit molekul A dibandingkan area yang relatif bawah (lebih banyak molekul A). Karena pergerakan melekul berlangsung dalam gerakan acak, maka pergerakan molekul sering disebut sebagai Random-Walk Process.

DIFUSI

Page 9

Gambar 2.2. (Atas) Peristiwa sederhana merepresentasikan difusi. (Bawah) Randon-

walk process pada difusi. Pada gambar 2.2 merupakan peristiwa yang terjadi saat tidak ada  pengadukan atau pergolakan dalam badan larutan. Ini artinya molekul –  molekul B yang dilalui oleh molekul  –   molekul A berada dalam keadaan  stagnan atau cenderung diam satu sama lain. Pada saat difusi terjadi pada lapisan –   lapisan cairan stagnan, difusi ini dinamakan difusi molekular. Untuk difusi semacam ini, Hukum Fick berlaku untuk meregulasi perpindahan massa yang terjadi pada difusi molekul A diantara molekul B tersebut dengan campuran molekul A dan B.

   

(1)

dimana :

   fluks molar komponen A pada arah molekular sumbu z ()   difusi molekular molekul A melalui molekul –  molekul B ()   jarak difusi ()   konsentrasi A dan B () DIFUSI

Page 10

  fraksi mol dari A dalam campuran A dan B (  ) Jika   tetap maka dengan mengingat    ;     

(2)

Dengan mensubstitusi persamaan Hukum Fick tadi dengan persamaan diatas, akan didapatkan persamaan difusi untuk konsentrasi konstan :

    

(3)

Persamaan diatas digunakan sangat luas dalam proses  –   proses skala mikroskopik, laboratorium maupun skala pabrik yang melibatkan difusi molekular dengan memanfaatkan gradien konsentrasi. Di lain sisi, jika difusi yang terjadi melibatkan  perpindahan molekular seperti yang telah dijelaskan diatas ditambah pergolakan, maka difusi ini menjadi difusi pada aliran massa yang turbulen. Untuk difusi semacam itu dengan konsentrasi konstan berlaku persamaan berikut ini :

     

(4)

2.1 Difusi Fasa Cair

Difusi yang terjadi pada suatu larutan sangat penting dalam proses industri, khususnya pada proses separasi misalnya ekstraksi cair-cair, absorpsi gas dan distilasi. Difusi cairan juga terjadi di alam misalnya berdifusinya garam pada air laut. Laju difusi molekular untuk cairan lebih kecil apabila dibandingkan terhadap laju difusi molekul gas. Hal ini disebabkan jarak antara molekul dalam fasa liquid lebih rapat apabila dibandingkan dalam fasa gas. Umumnya koefisien difusi untuk gas lebih  besar hingga 105 kali koefisien difusi cairan. Namun flux pada gas tidak berbeda jauh dari flux dalam liquid yaitu 100 kali lebih cepat, hal itu disebabkan karena konsentrasi liquid lebih besar daripada konsentrasi dalam fasa gas. Jarak molekul dalam cairan lebih rapat daripada dalam fasa gas, maka densitas dan hambatan difusi pada cairan akan lebih besar. Hal ini juga menyebabkan gaya

DIFUSI

Page 11

interaksi antar molekul sangat penting dalam difusi cairan. Perbedaan antara difusi cairan dan difusi gas adalah bahwa pada difusi cairan difusifitas sering bergantung pada konsentrasi daripada komponen yang berdifusi.  Equimolar counterdiffusion, dimulai dengan persamaan umum fick kita dapat mensubstitusi untuk NA = NB pada keadaan steady state,  N  A 

 D AB (C  A1  C  A 2 )  z 2   z 1



 D  AB C  AV  ( x A1  c A 2 )  z 2   z 1

(5)

dimana, NA  adalah flux komponen A dalam kgmol.A/s.m 2, DAB  adalah difusifitas A melalui B dalam m2/s, cA1  merupakan konsentrasi komponen A dalam kgmol/m3 pada keadaan 1, dan x A1 fraksi mol komponen A dalam keadaan 1, dan c AV disefinisikan sebagai :

 

    1   2       M  M           1 2      2   M   av

(6)

dimana cAV merupakan konsentrasi rata-rata total dari A+B dalam kgmol/m 3, M1 merupakan berat molekul rata-rata larutan pada keadaan 1 dalam kg masssa/ kgmol, dan ρ1 merupakan densitas rata-rata pada keadaan 1. Pada penentuan koefisien difusi cairan digunakan sel difusi. Sel difusi tersebut terdiri atas N pipa kapiler yang panjangnya 5 mm dan diameternya 1 mm. Untuk satu  pipa kapiler proses difusi dapat digambarkan pada alat :

Gambar 2.3 Percobaan Difusi Cairan

DIFUSI

Page 12

Transfer nilai difusi :

    D dcdL  c  A

 A1

  c A2

(7)

 L

Jumlah mol yang telah berdifusi selama selang waktu dt melalui N pipa kapiler adalah:

   Jika

 D. .d 2  c A1  c A2    L   dt . N  4     .d 2  c A1  c A2  =  N  4   L dt  

dc A

(8)

   dan dianggap    maka: 

4.V tan gki L 2

 .d 

dk 

(9)

.C  M  .C  A dt 

Keterangan : a.  b. c. d. e. f. g.

  volume tangki   panjang pipa kapiler   jumlah pipa kapiler  diameter pipa kapiler   konsentrasi/molaritas A   perubahan konduktifitas per mol   konduktifitas dan tangki Tabel 2.1 Koefisien Difusi Cairan (Geankopolis)

DIFUSI

Terlarut

Pelarut

 NH3 

air

Temperatur 0

0

Difusifitas 2

F

(cm /s)

12

285

1,64

15

288

1,77

C

Page 13

18

291

1,98

25

298

2,41

air

25

298

2

H2

air

25

298

4,8

metil alkohol

air

15

288

1,26

etil alkohol

air

10

283

0,84

25

298

1,24

9.7

282,7

0,769

25

298

1,26

 benzena

25

298

2,09

urea

etanol

12

285

0,54

air

etanol

25

298

1,13

air

25

298

1,87

25

298

0,119

O

air

CO2

acetic acid

KCl

air

etilen glikol

2.2 Difusi Fasa Gas

Pada Gambar 2.4 terdapat dua jenis gas, A dan B pada tekanan total P dimana difusi molekular dalam keadaan tak transienterjadi antara dua buah tangki yang saling terhubungkan dengan pipa. Putaran pengaduk menjaga agar konsentrasi pada setiap tangki adalah homogen/uniform. Tekanan parsial p A1> pA2  dan pB2> pB1. Molekul A akan berdifusi ke tangki sebelah kanan dan molekul B akan berdifusi ke tangki sebalah kiri. Karena tekanan total P konstan, maka junlah total molekul A yang berdifusi ke tangki sebelah kanan harus sama dengan jumlah molekul B yang berdifusi ka tangki sebelah kiri. Jika hal ini tidak berlangsung maka tekanan total tidak akan konstan. Sehingga jika kita memasuki persamaan matematis;

   

DIFUSI

(10)

Page 14

Gambar 2.4 Equimolar CounterDiffusion untuk Gas A dan B

dimana subscript z menunjukkan arah difusi molekular. Hukum fick molekul b untuk konsentrasi yang konstan :

    

(11)

Karena P = p A + pB = konstan, maka :

    

(12)

 

(13)

Dengan mendiferensialkan kedua sisi,

Lalu dilakukan substitusi persamaan diatas kepada Hukum Fick molekul B, diperoleh :

        

(14)

Mensubstitusi persamaan didapat,

   DIFUSI

Page 15

Persamaan tersebut menunjukkan pada campuran biner gas A dan B, koefisien difusi DAB  (menentukan laju difusi gas A melalui gas B) akan sama dengan D BA  (difusi sebaliknya). Pada dasar teori ini, Praktikan secara khusus membawa perihal yang sama dengan yang akan dilakukan pada praktikum ini, yaitu peristiwa difusi gas satu arah. Peristiwa  berdifusinya molekul A melalui molekul B yang tidak berdifusi sering terjadi. Pada keadaan ini terdapat daerah batas yang tidak memungkinkan molekul B berdifusi ke dalam daerah yang lebih banyak molekul B. Sebagai contoh adalah berdifusinya aseton (A) yang terdapat pada bagian  bawah pipa kapiler menuju bagian atas dimana terdapat molekul udara (B) yang mengalir pada bagian atas. Dapat diilustrasikan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Difusi Komponen A melalui Komponen B yang Stagnan : (a) Difusi

Aseton ke Udara, (b) Ammonia diserap oleh Air. Molekul udara (B) tidak dapat berdifusi ke daerah yang mayoritas aseton, hal ini disebabkan oleh karena adanya daerah batas 1 dimana udara tidak dapat larut dalam aseton. Pada titik 2 tekanan parsial p A= 0, karena tidak sebanding dengan volume udara yang melalui titik tersebut.Contoh lainnya adalah seperti ditunjukkan pada gambar dimana terjadi absorbsi uap NH 3 (A) yang berada dalam udara menuju air. Permukaan air bersifat imepermebel terhadap uadara (B), karena udara hanya sedikit larut dalam air. Karena komponen B tidak dapat berdifusi, maka N B = 0.

DIFUSI

Page 16

Untuk menurunkan persamaan difusi komponen A melalui komponen B yang tidak dapat berdifusi dapat disubstitusi dengan persamaan umum :

        , untuk   ;

        Karena tekanan total p adalah konstan, dengan mensubstitusi persamaan

  ,    ke persamaan diperoleh :    D RT  dpd   AB

 A

 +

 z 

 P  A  P 

(15)

 ,



(16)

Dengan menyusun ulang persamaan tersebut untuk kemudian diintegrasikan :

    1   P  P     = -  D RT  dpd   AB

 A

 A

 z 

 z 2

 P  A1

 D AB

  dz =  RT   z 1

dP  A

 1   p

 P  A 2

A

/ P 

   RT  D( z   P   z  ) ln  P  P  P  P   AB

 A 2

2

(17)

 A1

1

Persamaan di atas merupakan persamaan akhir yang dapat digunakan untuk menghitung flux A. karena

         , maka       dan      .

Persamaan tersebut juga sering dituliskan dalam bentuk lain, nilai log mean inert B dapat didefinisikan sebagai berikut :

  ln( P  P  / P  P  )  ln[( P  P  P  )  P /( P  P  )]  B 2

 B 2

 B1

 A 2

 B1

 A 2

 A1

(18)

 A1

Dengan mensubstitusikan dengan persamaan sebelumnya diperoleh :

   RT ( z  D  z  P ) P   AB

2

DIFUSI

1

( P  A1   P  A 2 )

(19)

 BM 

Page 17

Salah satu metode penentuan koefisien difusi gas adalah dengan menggunakan tabung kapiler yang diisi dengan cairan A murni dengan di atas bibir tabung dialirkan gas B horizontal. Laju transfer massa diberikan oleh persamaan :

   D

 P T  ( P  A1    P  A 2 )

 AB

(20)

 RTLP  BM 

Akibat penguapan maka cairan dalam tabung akan berkurang. Laju pengurangan cairan dalam tabung adalah sama dengan flux N A  dikalikan dengan luas area  penampang tabung,

   BM     A

 A

 A

dL

(21)

dt 

Gabungan kedua persamaan di atas menghasilkan :    A

 M 

 BM  A dt 

 =

 D AB P T   R.T . L. P  BM 

( P  A1   P A2 )

(22)

Dengan mengintegrasikan diperoleh :    A

 L

 D AB P T 



 P  BM 

t 



dt   LdL  =  R.T . L. P  BM  ( P  A1  P  A2 ) to  BM  A  L0 L2 –  L02 =

2 BM  A D AB P T  ( P  A1   P  A 2 )    A R.T . P   BM 

t 

(23)

Karena gas B terus mengalir, maka konsentrasi gas A di bibir tabung selalu sama dengan nol atau p A2 = 0. Plot antara L2-L02 terhadap t akan memberikan slope S.



DIFUSI

2 BM  A D AB P T  ( P  A1 )

(24)

   A R.T . P   BM 

Page 18

  Dimana,

   A =

   A R.T . P   BM  2 BM  A D AB P  T  ( P   A1 )

(25)

2 BM  A D AB  p

densitas cairan A

  ln( P  P  / P  P  )  B 2

 B 2

(26)

 B1

 B1

  tekanan uap cairan A pada keadaan 1   koefisien difusi A dalam B   berat molokul A  tekanan total   temperature absolute Persamaan gas secara semi empiris dapat dapat dituliskan melalui persamaan fuller sebagai berikut :

 

1.00 x10 7 T 1.75 .(1 / M  A  1 / M  B ) 0.5 1 1  P  v A  3   v B  3   

(27)

2

Tabel 2.2 Difusifitas untuk Berbagai Jenis Gas

Sistem

(cm2/s)

0

273

0,198

0

273

0,220

25

298

0,260

42

315

0,288

3

276

0,142

44

317

0,177

Udara-H2

0

273

0,611

Udara-C2H5OH

25

298

0,135

Udara-H2O

Udara-CO2

0

Difusifitas F

Udara-NH3

DIFUSI

Temperatur C

0

Page 19

Udara-n-heksana

21

294

0,080

Udara-benzene

25

298

0,0962

Udara-toluena

25.9

298.9

0,086

0

273

0,0703

25.9

298.9

0,087

25

298

0,726

25

298

0,784

85

358

1,052

38.1

311.1

0,404

Udara-n-butanol H2-CH4 H2-N2 H2-benzena

DIFUSI

Page 20

BAB III DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Pengamatan o

3.1.1 Percobaan Difusi Gas - Cair Pada Suhu 50 C

Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut : o

Tabel 3.1 Data Percobaan Difusi Gas - Cair pada Suhu 50 C t (menit)

L (mm)

0

60

3

60.2

6

60.3

9

60.4

12

60.5

15

60.6

18

60.7

21

60.8

24

60.9

27

70

30

70.2 o

3.1.2 Percobaan Difusi Gas - Cair Pada Suhu 60 C

Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut : o

Tabel 3.2 Data Percobaan Difusi Gas - Cair pada Suhu 60 C

DIFUSI

t (menit)

L (mm)

0

70.2

3

70.4

6

70.5

9

70.6

12

70.7

15

70.8

18

70.9

21

80

24

80.1

27

80.2

30

80.4

Page 21

3.1.3 Percobaan Difusi Cair - Cair dengan KCl 1 M

Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.3 Data Percobaan Difusi Cair - Cair dengan KCl 1 M No.

t(s)

K (µS)

K (S)

1

0

90

9E-05

2

180

98.4

9.84E-05

3

360

99.3

9.93E-05

4

540

100.4

1.004E-04

5

720

101.2

1.012E-04

6

900

102.3

1.023E-04

7

1080

103.2

1.032E-04

8

1260

104.4

1.044E-04

9

1440

107.9

1.079E-04

10

1620

111.9

1.119E-04

11

1800

112.3

1.123E-04

3.1.4 Percobaan Difusi Cair - Cair dengan KCl 2 M

Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.4 Data Percobaan Difusi Cair - Cair dengan KCl 2 M

DIFUSI

No.

t(s)

K (µS)

K (S)

1

0

51.1

5.11E-05

2

180

59.1

5.91E-05

3

360

66.9

6.69E-05

4

540

69.5

6.95E-05

5

720

72.9

7.29E-05

6

900

74.4

7.44E-05

7

1080

85.2

8.52E-05

8

1260

88.2

8.82E-05

9

1440

95

9.5E-05

10

1620

97

9.7E-05

11

1800

98

9.8E-05

Page 22

3.2 Pengolahan Data o

3.2.1 Percobaan Difusi Gas - Cair pada suhu 50 C

Bahan yang digunakan: a. Aseton

Berat Molekul

: 58,08 gr/mol

Masa jenis

: 0,791 gr/cm3 (pada T= 25º C)

Titik didih

: 56,50C (pada P=1 atm)

b. Udara

Berat Molekul

: 29 gr/mol

Masa jenis

: 1,2943 x 10-3 gr/cm3 (pada T= 25 ºC)

Konstanta R

: 82.06 cm3 atm/mol K

Hasil pengamatan yang didapat adalah sebagai berikut:

Tabel 3.5 Data Percobaan Difusi Gas - Cair pada Suhu 50oC

DIFUSI

2

2

t (menit)

L (mm)

∆L (mm)

L -Lo  (mm)

0

60

0

3

60.2

0.2

24.04

6

60.3

0.3

36.09

9

60.4

0.4

48.16

12

60.5

0.5

60.25

15

60.6

0.6

72.36

18

60.7

0.7

84.49

21

60.8

0.8

96.64

24

60.9

0.9

108.81

27

61

1

30

61.2

1.2

0

121 145.44

Page 23

Langkah perhitungan : 1. Menghitung tekanan uap aseton (P A1) menggunakan persamaan Antoine

Persamaan Antoine

log P  sat    A 

 B T   C 

dengan P  sat  dalam torr dan T  dalam ºC Berdasarkan Perry’s Chemical Handbook table 13-4, p.13-21, nilai koefisien A, B, dan C  dari persamaan Antoine untuk aseton adalah: A = 7,11714 B = 1210,595 C = 229,664 Maka, tekanan uap pada suhu 50ºC dapat dihitung dengan persamaan Antoine, yaitu: log  P  sat    A 

 B T   C 

log  P  A1  7,11714

1210,595 50  229,664

 P  A1  614,3161 torr  P  A1  0,8083 atm

0

2. Menghitung Tekanan Uap Standar Aseton (P A1 ) dengan Persamaan Antoine

Suhustandar

T  = 25ºC



log  P  sat    A 

 B T   C 

log  P  A1   7,11714 

1210,595 25  229,664

 P  A1   230,9112 torr  P  A1   0,3038 atm

3. Menghitung Tekanan Uap total (P T )

 P  A1

0

1 atm

DIFUSI



 P  A1  P T 

Page 24

 P  A1  1 atm  P T  



 P  A1  P T 

 P  A1  P  A1 

1 atm 

0,8083 0,3038

 1 atm  2,6606 atm

4. Menghitung Tekanan Uap Udara (P B1)  P  B1   P T   P A1  2,6606  0,8083  atm  1,8523 atm  P  B 2  P T   2,6606 atm

5. Menghitung Log Mean Inert B (P BM)

 P  BM  

 P  B 2   P  B1 2,6606  1,8523   2,2321 atm  P  B 2 2,6606 ln ln  P  B1 1,8523

6. Menghitung Koefisien Difusi Gas D AB percobaan 

 L2   Lo  2

y

2. BM  A . D AB . P T  ( P  A1   P  A2 )    A . R.T . P   BM 

=

Dengan memplot grafik antara  L2   Lo

b 2

x

±

t 

a

(sumbu y) dan t (sumbu x), akan

diperoleh grafik perubahan tinggi cairan aseton pada tabung kapiler terhadap waktu seperti pada gambar di bawah ini:

DIFUSI

Page 25

160 y = 4.4073x + 6.3709 R² = 0.9917

140 120 100    2    o

   L   -

80

   2

   L

60 40 20 0 0

5

10

15

20

25

30

35

t (menit)

Gambar 3.1 Grafik L2-L02 vs t untuk aseton pada suhu 50 0C

Dari grafik didapatkan persamaan sebagai berikut: dengan R 2 =0,9917

 y = 4,4073 x+ 6,3709 Sehingga

2. BM  A . D AB . P T  ( P  A1   P  A2 )    A . R.T . P   BM 

 D AB  percobaan 



 4.4073 mm 2 /menit

4,4073 mm 2 /menit     A  R  T   P  BM  2  BM  A  P T    P  A1   P  A 2 

2 3 3 4,4073 mm /menit  0,791 g/cm  82,06 cm atm/mol.K  323,15 K  2,2321 atm

2  58,08 g/mol  2,6606 atm  (0,8083  0) atm

 826,02 mm 2 /menit  0,138 cm2 /s 7. Perhitungan DAB

literatur 

dari

Persamaan

Fuller,

Schletter,

Giddings

(Literatur)

 M  A = 58,08 g/mol  M  B = 29 g/mol T  = 50ºC = 323,15 K v A = 66,86 cm3/mol DIFUSI

Page 26

v B = 20,1 cm3/mol 3

1, 75

10 T     D AB





 P T  v A 3

1, 75

10 T   D AB  3

1/ 3

 v B

323,15

v

1, 75

0,791 g/cm3

1/ 3

 A

0 ,5



1/ 3 2

 M  A   M  B    M  A   M  B     . P T 

10  D AB 

 M  A   M  B    M  A   M  B  

 v B

0, 5



1/ 3 2

58,08  29   58,08  29 

2,6606 atm 1 atm

66,86

1/ 3

0,5

 20,11 / 3 

2

 D AB literatur  0,4409 cm 2 /s

8. Menghitung kesalahan literature

% kesalahan literatur 



 D AB  percobaan  D AB literatur   D AB literatur  0,138  0,4409 0,4409

 100%

100%

 68,7%

DIFUSI

Page 27

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

log  P  sat    A 

 B T   C 

log  P  A1  7,11714 

1210,595 60  229,664

 P  A1  866,6271 torr  P  A1  1,1403 atm

*

2. MenghitungTekananUapStandarAseton (P A1 ) denganPersamaan Antoine

Suhu standar

T  = 25ºC



log  P  sat    A 

 B T   C 

log  P  A1   7,11714 

1210,595 25  229,664

 P  A1   230,9112 torr  P  A1   0,3038 atm

3. Menghitung Tekanan Uap total (P T )

 P  A1 



1 atm  P T  

 P  A1  P T 

 P  A1  P  A1 

 1 atm 

1,1403 0,3038

 1 atm  3,7535 atm

4. Menghitung Tekanan Uap Udara (P B1)  P  B1   P T   P A1  3,7535  1,1403  atm  2,6132 atm

 P  B 2  P T   3,7535 atm

5. Menghitung Log Mean Inert B (P BM)  P  BM  

 P  B 2  P  B1 3,7535  2,6132   3,1490 atm  P  B 2 3,7535 ln ln 2,6132  P  B1

6. Menghitung Koefisien Difusi Gas Percobaan

DIFUSI

Page 29

 L2   Lo  2

y

2. BM  A . D AB . P T  ( P  A1   P  A2 )    A . R.T . P   BM 

=

b

Dengan memplot grafik antara  L2   Lo

2

t 

x ± a

(sumbu y) dan t (sumbu x), akan

diperoleh grafik perubahan tinggi cairan aseton pada tabung kapiler terhadap waktu seperti pada gambar di bawah ini:

160 y = 4.4073x + 6.3709 R² = 0.9917

140 120    2    o    L      2    L

100 80 60 40 20 0 0

5

10

15

20

25

30

35

t (menit)

2

2

0

Gambar 3.2 Grafik L -L0  vs t untuk aseton pada suhu 60 C

Dari grafik di atas didapat persamaan

  y

=62,973 + 364.54, maka  D AB  hasil

 percobaan adalah:

2. BM  A . D AB . P T  ( P  A1   P  A2 )    A . R.T . P   BM 

DIFUSI

 62,973 mm 2 /menit

Page 30

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

% kesalahan literatur  



 D AB  perc obaan   D AB literatur   D AB literatur  1,438  0,3296 0,3296

 100%

 100%  336,3%

Grafik Perbandingan T=50°C dan T=60°C

Chart Title 1800 1600 1400 1200 1000

   2    o

   L   -

   2

   L

800

T=50C

600

T=60C

400 200 0 -200 0

10

20

30

40

t (menit)

Gambar 3.3. Grafik Perbandingan Perubahan Tinggi Cairan Aseton pada Tabung

Kapiler terhadap Waktu untuk T  = 50ºC dan T  = 60ºC

DIFUSI

Page 32

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

3.2.4 Percobaan Difusi Cair - Cair dengan KCl 2 M

Diketahui: Jumlah pipa kapiler (N)

= 121

Diameter (D)

= 0,1 cm

Panjang pipa kapiler (L)

= 0,5 cm

Volume tangki

= 900cm3

Konsentrasi A (CA (KCI))

= 2M = 2 x 10-3 mol/cm3

Perubahan konduktifitas per-Mol (CM)

= 0,41 mol/cm3

Langkah Perhitungan : 1. Membuat grafik K vs t

Dari Tabel 3.3 kita dapat membuat grafik hubungan antara konduktifitas (K) dengan waktu (t). Berikut adalah grafik tersebut :

Konduktivitas vs Waktu (KCl 2M) 0.00012 0.0001     )    S     (    s    a    t    i    v    i    t     k    u     d    n    o    K

0.00008

y = 3E-08x + 5E-05 R² = 0.9754

0.00006

K vs t

0.00004

Linear (K vs t)

0.00002 0 0

500

1000

1500

2000

Waktu (s)

Gambar 3.5 Grafik hubungan antara konduktifitas (K) dengan waktu (t)

DIFUSI

Page 36

2. Mencari nilai DAB percobaan

Selanjutnya kita mencari nilai D Ab  dari percobaan ini. Pertama-tama kita memerlukan persamaan garis dari grafik di atas didapatkan persamaan garis linearnya adalah y = 3x10 -7 x + 0.00005 dengan R 2  = 0,975 dimana  slope  sama dengan dK/dt , sehingga,

         Sehingga didapatkan slope sebagai berikut

    Kemudian kita menggunakan rumus untuk mencari D yang telah diturunkan  pada modul. Perhitungannya adalah sebagai berikut.

                                          3. Menentukan DAB dengan literatur dengan persamaan Wilke-Chang

Setelah

kita

mendapatkan

nilai

D AB  dari

percobaan

ini,

kita

perlu

mengklarifikasikannya dengan rumus yang telah ada. Rumus yang digunakan adalah  persamaan Wilke-Chang yang didapat dari buku Transport Phenomena: A Unified  Approach, Volume 2oleh Robert S. Brodkey,Harry C. Hershey. Berikut adalah rumusnya :

             DIFUSI

Page 37

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Download With Free Trial