Laporan Kimia Fisika Isoterm Adsorpsi Karbon

laporan kimia fisika isoterm adsorpsi karbon aktif LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA E. DATA PENGAMATAN Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data yang disajikan pada table 1 dan 2. Suhu kamar : 27 0 C Table 1. Data Pengamatan

Awal

Konsentras i CH COOH

CH COO H

0,5 N

10 ml

18,5

0,25 N

10 ml

0,125 N

Akhir CH COO H

NaOH 0,25 N

18,4

10 ml

17,2

15,3

11,5

12,6

10 ml

8,4

7,1

25 ml

11,3

10,8

25 ml

10

10,1

0,0625 N

50 ml

10,5

10,2

50 ml

10,1

9,1

0,0313 N

50 ml

6,6

6,5

50 ml

5,5

5,2

0,0156 N

50 ml

3,6

3,9

50 ml

2

2,2

3

3

3

NaOH 0,25 N

Tabel 2. Data Hasil Perhitungan

M CH COOH 3

N o

1.

2.

Awal 0,4612 5

0,3012 5

3.

0,1105

4.

0,0517 5

Akhir 0,4062 5

0,1937 5

0,1005

0,048

Yang teradsorps i (C)

0,055

x (gram) 0,3302 7

x/m

log x/m

log C

0,3302 7

0,4811 2

1,2596 3 0,9685 9

0,1075

0,6455

0,6455

1,1901 0

0,01

0,0600 5

0,0600 5

-1,2214

-2

0,00375

0,0225 2

0,0225 2

1,6474 3

2,4259 6

5.

0,0327 5

6.

0,0187 5

0,0267 5

0,0105

0,03475

0,2086 7

0,2086 7

0,6805 4

0,00825

0,0495 4

0,0495 4

-1,3050

-1,4590

-2,0835

m= massa adsorbent mula-mula=1 gram

1. F.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan yang dilakukan pada bab isotherm adsorpsi arang aktif adalah dengan menggunakan larutan organic yaitu asam asetat dengan variasi 6 konsentrasi. Adsorben yang digunakan adalah arang yang telah diaktifkan sebelumnya. Pada percobaan ini adsorban yang digunakan adalah arang,dimana sebelum digunakan harus diaktifkan dulu dengan cara dipanaskan. Hal ini agar pori-pori arang semakin besar sehingga dapat memepermudah penyerapan. Karena semakin luas permukaan adsorben maka daya penyerapannya pun semakin tinggi. Pengaktifan arang dapat dilakukan dengan beberapa cara. Ann Limley, Et.al, 1995, menyatakan bahwa dengan proses oksidasi, karbon aktif yang dihasilkan terdiri dari dua jenis, yaitu : 1. L-karbon (L-AC) yaitu karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC – 400oC (570o-750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+. Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam seperti NaCl hampir sama pada perlakuan pertukaran ion. 2. H-karbon (H-AC) yaitu karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800o-1000oC (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosphere inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. Akan tetapi H-AC dapat dimodifikasi dengan menaikan angka asiditas. Permukaan yang netral akan mengakibatkan tidak efektifnya dalam mereduksi dan mengadsorbsi kimia organik sehingga efektif mengadsorbsi ion logam berat dengan kompleks khelat zat organik alami maupun sintetik dengan menetralkannya. Pada percobaan ini pengaktifan arang dilakukan dengan cara pemanasan menggunakan suhu yang tinggi, hal ini dilakukan karena percobaan ini mengadsorbsi larutan organic (asam asetat) sehingga pengaktifan dilakukan dengan suhu tinggi dan tidak sampai membara. Perlakuan ini dimaksudkan supaya arang tidak menjadi abu. Arang yang telah aktif digunakan untuk mengadsorpsi asam asetat dengan variasi konsentrasi yaitu, 0,5 N; 0,25 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N; 0,0156 N diperoleh dari hasil titrasi dengan NaOH 0,25 N, asam asetat yang dititrasi berasal dari sisa asam yang digunakan pada percobaan. Masa arang aktif yang digunakan dalam setiap konsentrasi adalah 1 gram. Volume asam asetat yang digunakan dalam adsorpsi adalah 100 ml. langkah pertama, memasukkan 1 gram arang aktif kedalam Erlenmeyer dan menambahkan asam asetat dengan konsentrasi yang ada sebanyak 100 ml kemudian tutup Erlenmeyer dan diamkan selama 30 menit dengan perlakuan pengocokan setiap 10 menit dengan rentang 1 menit dan temperature tetap dijaga konstan. Langkah ini dilakukan untuk menjaga kestabilan adsorben dalam mengadsorpsi adsorbat. Setelah 30 menit, larutan disaring dengan kertas saring. Terakhir, titrasi asam asetat hasil adsorpsi dengan indicator PP dan larutan NaOH 0,25 N sebagai titran. Dalam percobaan ini diambil 10 ml dari dua konsentrasi asam asetat tertinggi, selanjutnya 25 ml dan tiga konsentrasi terendah diambil 50 ml.

Pada percobaan ini akan ditentukan harga tetapan-tetapan adsorbsi isoterm Freundlich bagi proses adsorpsi CH3COOH terhadap arang. Variabel yang terukur pada percobaan adalah volume larutan NaOH 0,25 N yang digunakan untuk menitrasi CH3COOH. Setelah konsentrasi awal dan akhir diketahui, konsentrasi CH3COOH yang teradsorbsi dapat diketahui dengan cara pengurangan konsentrasi awal dengan konsentrasi akhir. Selanjutnya dapat dicari berat CH3COOH yang teradsorbsi. Dari data pengamatan dan hasil perhitungan, konsentrasi asam asetat sebelum adsorpsi lebih tinggi daripada setelah adsorpsi. Hal ini karena asam asetat telah diadsorpsi oleh arang aktif. Dari data juga dibuat suatu grafik dimana x/m diplotkan sebagai ordinat dan C sebagai absis. Grafik hubungan antara x/m dengan c maupun hubungan antara log x/m dengan log C dari percobaan dapat dilihat pada gambar grafik berikut ini,

Grafik 1. Grafik Isotherm Adsorpsi Freundlich Grafik 2. Grafik Isoterm Adsorpsi Langmuir Grafik merupakan Grafik Isoterm Adsorpsi Freundlich. Dari persamaan grafik tersebut jika dianalogikan dengan persamaan Freundlich maka akan didapat nilai k dan n. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut. Log (x/m) = log k + 1/n log c sedangkan persamaan grafik Isotherm Adsorpsi Freundlich adalah y = 1x + 0,7785, sehingga didapat nilai Log k = 0,7785 dan 1/n = 1. Maka nilai k adalah 6,0048 dan nilai n adalah 1. Adsorpsi karbon membuat konsentrasi asam asetat mengalami penurunan. Pada data diatas penyerapan tiap percobaan terjadi ketidaksamaan antara data 1 sampai 6 dapat dilihat dari X gram ( jumlah zat yang teradsorpsi) kurang stabil. Hal ini terjadi karena dalam adsorpsi terdapat beberapa factor yang dapat mempengaruhi hasil adsorpsi. Menurut M.T. Sembiring dkk, 2003 bahwa karbon aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada SII No.0258 -79. Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu : 1. Sifat Serapan Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 1. Temperatur/ suhu. Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi suhu proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada suhu kamar atau bila memungkinkan pada suhu yang lebih kecil. 1. pH (Derajat Keasaman). Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut.

Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam. 1. Waktu Singgung Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama. Kesalahan –kesalahan yang terjadi pada percobaan ini juga dapat mempengaruhi data percobaan. Kesalahan yang terjadi seperti: kesalahan dalam pembacaan skala pada buret titrasi, kesalahan dalam pengocokan campuran larutan dan adsorben, kesalahan yang dilakukan oleh praktikan.

1. G. SIMPULAN DAN SARAN A. 1. Simpulan Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa: 1. Isoterm adsorbsi karbon aktif merupakan hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi( acetic acid) persatuan luas atau persatuan berat adsorben, dengan konsentrasi zat terlarut pada temperature tertentu. 2. Isoterm yang terjadi pada percobaan ini adalah isoterm adsorpsi Freundlich, dimana adsorben mengadsorpsi larutan organic yang sangat bagus dengan situs-situs hoterogen seperti situs Freundlich. 3. Semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi daya adsorpsinya dan semakin banyak pula zat yang teradsorpsi demikin juga sebaliknya. 4. Semakin luas permukaan adsorben, maka semakin tinggi daya adsorpsinya pada zat terlarut. 5. Dari perhitungan di peroleh harga n = 1 dan k = 6,0048.

1. H. DAFTAR PUSTAKA. Castellan. 1983. Physical Chemistry. Edisi ketiga. Addison-Wesley Publishing Company Day, R.A, Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga Dwi, Vallentinus. 2009. Studi Adsorpsiion Cu (Ii) Dalam Larutan Tembaga Menggunakan Komposit Serbuk Cangkang Kupang Khitosanterikatsilang. Surabaya: Skripsi FMIPA ITS.

Fitryana, Rizka.2012. Isoterm Adsorpsi.                    http://berburudggema.blogspot.com/2012/01/percobaan­ isoterm­adsorbsi.html diakses 29 Maret 2012 Sembiring, dkk. 2003. Isoterm Adsorpsi ion Cr3+ oleh abu sekam padi varietas IR 64. Skripsi. Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA Undiksha. Suardana, Nyoman. 2009. Optimalisasi Daya Adsorpsi Zeolit Terhadap Ion Kromium (III). Jurnal Penelitian dan Pengembangan Sains & Humaniora, 17-23 diakses tanggal 28 Maret 2012. Wahyuni, Sri. 2012. Diktat petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES.

1. I.

JAWABAN PERTANYAAN A. 1. Apakah proses adsorpsi ini merupakan adsorpsi fisik atau kimia?

Pada percobaan ini proses adsorpsi terjadi secara adsorpsi fisik yang memiliki ciri molekul yang terikat pada adsorben oleh gaya Van Der Walls, mempunyai entalpi reaksi dan bersifat tidak spesifik.

pada percobaan termasuk ke dalam adsorpsi secara fisika dikarenakan ikatan yang terlibat dalam adsorpsi ini yaitu ikatan yang lemah yang merupakan ikatan van der waals dan melalui panas reaksi yang rendah. 1. 2.

Apakah perbedan antara kedua jenis adsorpsi ini? Berikan beberapa contoh dari kedua jenis

adsorpsi ini! A. Adsorbsi fisik, yaitu berhubungan dengan gaya Van der Waals dan merupakan suatu proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan diadsorbsi pada permukaan adsorben, tidak melibatkan energy aktivasi. B. Adsorbsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi, terjadi pemutusan dan pembentukan ikatan kimia, panas adsorbsinya tinggi, melibatkan energy aktivasi. Ex: adsorpsi SDBS 

Adsorsi fisik : adsorpsi nitrogen pada besi secara fisik nitrogen cair pada -190 0 C akan teradsorpsi pada



besi Adsorpsi kimia: pada suhu 500 0 C nitrogen teradsorpsi cepat pada permukaan besi.

1. Adsorpsi secara kimia : merupakan adsorpsi menggunakan senyawa kimia. o

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia.

o

Mempunyai entalphi reaksi -40 sampai -500 kj/mol.

o

Membentuk lapisan monolayer.

o

Contoh : ion exchange.

b. adsorpsi secara fisika : adsorpsi dengan menggunakan sifat fisika

J.

o

Molekul terikat pada adsorben oleh gaya vander waals.

o

Mempunyai entalphi reaksi Melibatkan energy aktivasi -4 sampai -40 kJ/mol.

o

Dapat membentuk lapisan multi player.

o

Tidak melibatkan energy aktivasi.

o

Contoh : adsorbs oleh karbon aktif.

LAMPIRAN

Diketahui [NaOH] = 0,25 N Asam asetat yang diadsorpsi = 100 mL

1. Konsentrasi awal CH3COOH A. V1 x N1 = V2 x N2 18.45 x 0.25 = 10 x N2 N2

= 0.46125 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 12.05 x 0.25 = 10 x N2 N2

= 0.30125 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 11.5 x 0.25 = 25 x N2 N2

= 0.1105 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 10.35 x 0.25 = 50 x N2 N2

= 0.05175 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 6.55 x 0.25 = 50 x N2 N2

= 0.03275 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 3.75 x 0.25 = 50 x N2 N2

= 0.01875 N

1. Konsentrasi akhir CH3COOH A. V1 x N1 = V2 x N2 16.25 x 0.25 = 10 x N2 N2

= 0.40625 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 7.75 x 0.25 = 10 x N2 N2

= 0.19375 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 10.05 x 0.25 = 25 x N2 N2

= 0.1005 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 9.6 x 0.25 = 50 x N2 N2

= 0.048 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 5.35 x 0.25 = 50 x N2

N2

= 0.02675 N

1. V1 x N1 = V2 x N2 2.1 x 0.25 = 50 x N2 N2

= 0.0105 N

1. Jumlah zat yang teradsorbsi (x) A. x1 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000 = (0,46125-0,40625) x 60,05 x 100 / 1000 = 0,330275 gram 1. x2 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000 = (0,30125-0,19375) x 60,05 x 100 / 1000 = 0,6455 gram 1. x3 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000 = (0,1105-0,1005) x 60,05 x 100 / 1000 = 0,06005 gram 1. x4 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000 = (0,05175-0,048) x 60,05 x 100 / 1000 = 0,02252 gram 1. x5 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000 = (0,03275-0,02675) x 60,05 x 100 / 1000 = 0.036303 gram 1. x6 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000 = (0,01875-0,0105) x 60,05 x 100 / 1000 =0,04954 gram