PERCOBAAN ISOTERM ADSORPSI

JUDUL PERCOBAAN “ISOTERM ADSORPSI” TUJUAN PERCOBAAN Menentukan isoterm adsorpsi menurut Freudlich bagi proses adsorpsi asam asetat pada arang. LANDASAN TEORI Percobaan adsorpsi yang paling umum adalah menentukan hubungan jumlah gas teradsorpsi (pada adsorben) dan tekanan gas. Pengukuran ini dilakukan pada suhu tetap dan hasil pengukuran digambarkandalam grafik dan dan disebut isoterm adsorpsi. Pada tahun 1918, Langmuir menurunkan teori isoterm adsorpsi dengan menggunakan model sederhana berupa padatan yang mengadsorpsi gas pada permukaannnya. Pendekatan Langmuir meliputi lima asumsi mutlak, yaitu: Gas yang teradsorpsi berkelakuan deal dalam fasa uap Gas yang teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monolayer Permukaan adsorbat homogen, artinya afinitas setiap kedudukan ikatan untuk molekul gas sama. Tidak ada antariksa lateral antara molekul adsorbat (Anonim,2009). Adsorpsi adalah pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sebagai akibat dari pada ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaan tersebut. Untuk proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat yang teradsorpsi bergantung pada beberapa faktor : Jenis adsorben Jenis adsorbat atau zat yang teradsorbsi Luar permukaan adsorben Konsentrasi zat terlarut Temperatur Bagi suatu sistem adsorpsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi, persatuan luas atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut pada temperatur tertentu disebut isoterm adsorpsi. Oleh Freudelich isoterm adsorpsi ini dinyatakan sebagai : dx/dt = k1 ( a – x ) ( b – x ) Dengan X = jumlah zat yang teradsorpsi K1 = tetapan laju reaksi a = konsentrasi awal ester, dalam mol liter-1 b = konsentrasi awal ion OH, dalam mol liter-1 persamaan ini mengungangkap, bahwa bila suatu proses adsorpsi menurut isoterm (soterm freudlich, maka aluran log x/m terhadap log c akan merupakan garis lurus). Dari garis dapat di evaluasi tetapan k dan n. (Tim dosen kimia, 2010:13). Adsorpsi adalah proses penyerapan molekul (gas atau cair), oleh permukaan (padatan).defenisi tersebut digunakan untuk memperjelas terjadinya akumulasi molekul-molekul gas pada permukaan padatan. Adsorpsi dapat terjadi karena interaksi gaya elektrostatik atau van der waak antar molekul (physisrphon) maupun oleh adanya interaksi kimiawi antar molekul (kimisophon kimisorpsi). Kimisorpsi bisa dinyatakan oleh besarnya energi adsorpsi. Adsorpsi adalah peristiwa kesetimbangan kimia. Oleh karenanya, berkurangnya kadar zat yang teradsorpsi (adsorbat) oleh material pengadsorpsi (adsorpben) terjadi secara kesetimbangan. (Annonim, 2010). Pada kesetimbangan, laju adsorpsi desorpsi gas adalah sama. Bila menyatakan fraksi yang ditempatioleh adsorpbar dan p menyatakan tekanan gas yang teradsorpsi maka k1 θ = k2 P (1-θ) Dengan k1 dan k2 masing-masing merupan tetapan laju adsorpsi dan desorpsi. Jika didefenisikan a = k1/k2. Maka : Θ = p/█((a+b)@) Pada adsorpsi monolayer jumlah gas teradsorpsi pada tekanan p (y) dan jumlah gas yang diperlukan untuk membentuk lapisan monolayer dihubungkan dengan θ melalui persamaan : Θ = Y/Ym Y = (Ym p)/((a+P)) teori isoterm adsorpsi langmuir berlaku untuk adsorpsi kimia dimana reaksi yang terjadi adalah spesifik dan umumnya membentuk lapisan monolayer(sugianto,2004:166). Isoterm paling sederhana, didasarkan pada asumsi bahwa setiap tempat adsorpsi adlah equivalen dan kemampuan partikel untuk terikat di tempat itu, tidak tergantung pada di tempati atau tidaknya tempat yang berdekatan. Keseimbangan dinamika adalah : A(g) + M (permukaan) AM Dengan konstanta laju ka untuk adsorpsi dan kd untuk adsorpsi laju perubahan penutupan permukaan karena adsorpsi sebanding dengan tekanan A sebesar P dan jumlah tempat kosong A (1-θ) dengan N merupakan jumlah tempat total : Θ = kaPN (1-θ) Laju perubahan θ karena desorpsi, sebanding dengan jumlah spesies yang teradsorpsi, Nθ Θ=Kd N θ (Afkins, 1995:439) ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan : Erlenmeyer 250 ml 7 buah Erlenmeyer bertutup 250 ml 6 buah Pipet volume 10 ml dan 25 ml dan 5 ml Pipet ukur 25 ml Buret 50 ml + klem 2 buah Botol semprot Batang pengaduk Spatula Pipet tetes Termometer 100o C Shaker Kurs Bahan yang digunakan : Larutan asam asetat 0.500M, 0,250M, 0,125M, 0,0625M, 0,313M dan 0,0156M Larutan standar NaOH 0,1N Karbon/ arang Indikator pp PROSEDUR KERJA Mengaktifkan arang dengan cara memanaskan dalam kurs diatas api Memasukkan arang kedalam erlenmeyer bertutup masing-masing 1 gram Memasukkan 50 ml larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,500M, 0,250M, 0,125M, 0,0625M, 0,313M dan 0,0156M kedalam erlenmeyer yang berisi arang Menutup labu erlenmeyer tersebut dan membiarakan selama 50 menit. Dalam rentang waktu ini larutan ini dikocok selama satu menit secara teratur Menyaring larutan dengan kertas saring yang kering Larutan filtrat dititrasi Dua laruta dengan konsentrasi paling tinggi diambil 5ml dan dititrasi dengan larutan NaOH Larutan dengan konsentrasi 0,125M diambil sebanyak 10ml dan dititrasi dengan larutan NaOH, begitupun 3 larutan dengan konsentrasi terendah sebanyak 5 ml, kemudian dititrasi. Masing-masing larutan sebelum dititrasi ditambah indikator pp HASIL PENGAMATAN Standarisasi Larutan NaOH 50 ml H2C2O4 0,2 M 100 mLdiencerkan 100 mL H2C2O4 0,1 N 10 mlambil + indicator PP NaOH titrasi larutan merah muda (3X titrasi ) V1 = 9,1, V2 = 9,2 ml (0,22 M NaOH) Isoterm Adsorpsi Arang diaktifkan merah membara, 1 gram arang + CH3COOH (0,5; 0,25; 0,125 ; 0,0625; 0,313; 0,0156 ) M 10 menit selama 30 menit kocok saring fitrat bening CH3COOH 0,5000 M (10 ml) titrasiNaOH 63,8 ml CH3COOH 0,2500 M (10 ml) titrasiNaOH 27,2 ml CH3COOH 0,1250 M (25 ml) titrasiNaOH 37,5 ml CH3COOH 0,0625 M (50 ml) titrasiNaOH 28 ml CH3COOH 0,0313 M (50 ml) titrasiNaOH 9,9 ml CH3COOH 0,0156 M (50 ml) titrasiNaOH 5,1 ml ANALISIS DATA Erlenmeyer I = 0,5 M [CH3COOH] awal = 0,5 M mmol CH3COOH awal = V X M = 100 ml X 0,5000 M = 50 mmol mmol CH3COOH sisa = mmol NaOH = V X M = 63,8 ml X 0,2 M = 12,76 mmol mmol CH3COOH yang teradsorpsi = mmol awal – mmol sisa = 50 mmol – 12,76 mmol = 37,24 mmol Jumlah CH3COOH yang teradsorpsi = X = n . BM = 37,24 mmol X 60 mg/mmol = 2234,4 mg = 2,2344 gram Massa arang = 1 gram X/m = (2,2344 gram)/(1 gram) = 2,2344 => log X/m = 0,3491 [CH3COOH] sisa = C = (mmol sisa)/V = (12,76 mmol)/(10 ml) = 1,26 M Log C = 0,158 Erlenmeyere 2 [CH3COOH] awal = 0,2500 M mmol CH3COOH awal = V X M = 100 ml X 0,2500 M = 25 mmol mmol CH3COOH sisa = mmol NaOH = V X M = 27,2 ml X 0,2 M = 5,44 mmol mmol CH3COOH yang teradsorpsi = mmol awal – mmol sisa = 25 mmol – 5,44 mmol = 19,56 mmol Jumlah CH3COOH yang teradsorpsi = X = n . BM = 19,56 mmol X 60 mg/mmol = 1173,2 mg = 1,1732 g Massa arang = 1 gram X/m = (1,1732 gram)/(1 gram) = 1,1732 => log X/m = 0,0693 [CH3COOH] sisa = C = (mmol sisa)/V = (5,44 mmol)/(10 ml) = 0,544 M Log C = - 0,264 Erlenmeyer 3 [CH3COOH] awal = 0,1250 M OH awal = V X M = 100 ml X 0,1250 M = 12,5 mmol mmol CH3COOH sisa = mmol NaOH = V X M = 37,5 ml X 0,2 M = 7,5 mmol mmol CH3COOH yang teradsorpsi = mmol awal – mmol sisa = 12,5 mmol – 7,5 mmol = 5 mmol Jumlah CH3COOH yang teradsorpsi = X = n . BM = 5 mmol X 60 mg/mmol = 300 mg = 0,3 g Massa arang = 1 gram X/m = (0,3 gram)/(1 gram) = 0,3 => log X/m = -0,522 [CH3COOH] sisa = C = (mmol sisa)/V = (7,5 mmol)/25ml = 0,3 M Log C = -0,5228 Erlenmeyer 4 [CH3COOH] awal = 0,0625 M mmol CH3COOH awal = V X M = 100 ml X 0,0625 M = 6,25 mmol mmol CH3COOH sisa = mmol NaOH = V X M = 28 ml X 0,2 M = 5,6 mmol mmol CH3COOH yang teradsorpsi = mmol awal – mmol sisa = 6,25 mmol – 5,60 mmol = 0,65 mmol Jumlah CH3COOH yang teradsorpsi = X = n . BM = 0,65 mmol X 60 mg/mmol = 39 mg = 0,039 g Massa arang = 1 gram X/m = (0,039 gram)/(1 gram) = 0,039 => log X/m = -1,4089 [CH3COOH] sisa = C = (mmol sisa)/V = (5,6 mmol)/(50 ml) = 0,112 M Log C = - 0,9507 Erlenmeyer 5 [CH3COOH] awal = 0,0313 M mmol CH3COOH awal = V X M = 100 ml X 0,0313 M = 3,13 mmol mmol CH3COOH sisa = mmol NaOH = V X M = 9,9 ml X 0,2 M = 1,98 mmol mmol CH3COOH yang teradsorpsi = mmol awal – mmol sisa = 3,13 mmol – 1,98 mmol Jumlah CH3COOH yang teradsorpsi = X = n . BM = 1,15 mmol X 60 mg/mmol = 69 mg = 0,069 g Massa arang = 1 gram X/m = (0,069 gram)/(1 gram) = 0,069 => log X/m = -1,1611 [CH3COOH] sisa = C = (mmol sisa)/V = (1,98 mmol)/(50 ml) = 0,396 M Log C = - 1,4023 Erlenmeyer 6 [CH3COOH] awal = 0,0156 M mmol CH3COOH awal = V X M = 100 ml X 0,0156 M = 1,56 mmol mmol CH3COOH sisa = mmol NaOH = V X M = 5,1 ml X 0,2 M = 1,02 mmol mmol CH3COOH yang teradsorpsi = mmol awal – mmol sisa = 1,56 mmol – 1,02 mmol = 0,54 mmol Jumlah CH3COOH yang teradsorpsi = X = n . BM = 0,54 mmol X 60 mg/mmol = 32,4 mg = 0,0324 g Massa arang = 1 gram X/m = (0,0324 gram)/(1 gram) = 0,0324 => log X/m = -1,4894 [CH3COOH] sisa = C = (mmol sisa)/V = (1,02 mmol)/(50 ml) = 0,0204 M Log C = - 1,6903 PEMBAHASAN Pada percobaan ini adsorban yang digunakan adalah arang atau karbon aktif. Sebelum arang ini digunakan harus diaktivasi terlebih dahulu untuk memperbesar pori – pori sehingga dapat menyerap dengan baik. Setelah arang diaktifkan ditambahkan dengan larutan asam dengan konsentrasi yang berbeda – beda, kemudian dikocok, pengocokan dapat mempengaruhi banyaknya zat yang teradsorpsi. Setelah dikocok, campuran disaring. Filtrate yang diperoleh dititrasi dengan larutan NaOH dengan menggunakan volume yang berbeda- beda untuk dua larutan yang memiliki konsentrasi paling tinggi dipipet sebanyak 10 mL dan dititrasi dengan larutan standar NaOH yang sebelumnya telah distandarisasi dan diketahui konsentrasinya adalah 0,2 M. larutan berikutnya diambil 25 mL dan tiga larutan dengan kosentrasi paling rendah diambil masing – masing 50 mL. Larutan ini juga dititrasi dengan larutan NaOH yang tadi. Tapi sebelum dititrasi jangan lupa menambahkan indicator phenoptalein. Adanya perbedaan tersebut menunjukkan bahwa, semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak molekul CH3COOH yang teradsorpsi. Hal ini menunjukkan adanya pengaruh konsentrasi terhadap adsorpsi. Untuk mengetahui banyaknya asam asetat yang teradsorpsi oleh arang maka larutan ini dititrasi dengan NaOH. Berkurangnya konsentrasi asam asetat menandakan adanya sejumlah zat yang teradsorpsi oleh arang. Dari hasil analisis data terlihat bahwa semakin besar konsentrasi asam asetat, maka jumlah zat yang teradsorpsi semakin besar karena pada konsentrasi yang tinggi semakin banyak zat terlarut sehingga semakin banyak yang diadsorpsi. Hal ini berarti semakin sedikit CH3COOH sisa, artinya NaOH yang digunakan semakin sedikit. Tapi hal ini berbeda dengan yang dipraktekkan. Hal ini dikarenakan kesalahan poada saat menimbang. Hasil perhitungan diperoleh nilai C (konsentrasi CH3COOH sisa) dan X/m ( massa CH3COOH yang teradsorpsi berbanding massa arang sebelum adsorpsi). Dari hasil ini diplotkan pada grafik menurut persamaan freudlich sehingga diperoleh kurva curam. Kurva tersebut menunjukkan kapasitas adsorpsi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi keseimbangan. PENUTUP Kesimpulan Daya adsorpsi adsorben dipengaruhi oleh konsentrasi zat terlarut, jenis adsorben, jenis adsorbat, dan luas permukaan adsorben Kapasitas atau daya adsorpsi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Saran Diharapkan kepada praktikan selanjutnya untuk lebih teliti dalam percobaan ini terutama dalam pemilihan bahan JAWABAN PERTANYAAN Perbedaan isotherm adsorpsi fisik dengan adsorpsi kimia yaitu : Adsorpsi fisik Atraksi mengikuti gaya van der walls reaktifitas energy rendah Selalu terjadi dengan cepat pada temperature rendah dan kebalikannya Selalu reversible sempurna Besarnya adsorbsi adalah mendekat adanya hubungan pencairan gas Membentuk lapisan multi molekuler Adsorbsi kimia Reaksi mengikuti gaya ikat kimia sehingga energy aktivitasnya tinggi dapat terjadi pada termperatur yang sangat tinggi Seringkali irreversible Tidak berpengaruh adsorbsi dengan penncairan gas Membentuk lapisan monomolekuler Contohnya : Adsorpsi kimia seperti pada percobaan ini yaitu asam asetat dengan arang Adsorpsi zat utama yaitu adsorpsi lapis molekul tunggal. Proses adsorpsi pada percobaan ini adalah adsorpsi fisik karena hanya terjadi pada asam asetat pada permukaan arang sehingga hanya ada daya atau gaya tarik – menarik secra fisika tanpa ada perubahan kimia . Pengaktifan arang dengan menggunakan pemansandapat menyebabkan pori- pori pada arang melebar sehinngga arang dapat lebih aktif atau mudah dalam mengasorpsi asam asetat. Isotherm freudlick secara empiric dan hanya berlaku untuk gas yang bertekanann rendah. Persamaannya adalah V = K . p 1/n Isoterm adsorpsuntuk adfsorpsi : gas pada permukaan zat padat kurang memuaskan dibandingkan dengan isotherm adsorpsi langmunier. DAFTAR PUSAKA Anonim. 2010. Adsorpsi. http : // isafatimah.staff. uii –ac - id / 2010/04/26/. Diakses tanggal 3 Desember 2010. Anonim. 2010. Isotherm Adsorpsi. http: // adikimia.blog.friendster. com/. Diakses tanggal 3 Desember 2010. Atkins. 1995. Kimia Fisik jilid 2. Erlangga : Jakarta Sugiayarto.2004. kimia anorganik I.UNY press : Yogyakarta Tim Dosen Kimia Fisik. 2010. Penuntun Praktikum kimia Fisik II. FMIPA UNM : Makassar