laporan Difusi, Kelompok 6.docx

(1)

LAPORAN UOP 2

DIFUSI

Kelompok : 6

Alristo

Alristo Sanal

Sanal

1106070836

Galih

Galih Mery

Mery Damaiati

Damaiati

1206314610

Ratna

Ratna Dewi

Dewi Verinasari

Verinasari

1106070893

Willi

Willi Yaohandy

Yaohandy

1106052991

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2014

(2)

KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan akhir modul difusi ini.

rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan akhir modul difusi ini.

Dalam kesempatan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak Dalam kesempatan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan makalah Industri Kertas ini. yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan makalah Industri Kertas ini. Pihak-pihak yang turut membantu penulisan antara lain:

Pihak-pihak yang turut membantu penulisan antara lain: 1.

1. Tim dosen pengampu mata kuliah praktikum unit operasi proses 2 yang telahTim dosen pengampu mata kuliah praktikum unit operasi proses 2 yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasihat dalam pembuatan memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasihat dalam pembuatan makalah ini

makalah ini 2.

2. Kedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan danKedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis

semangat kepada penulis

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini, oleh sebab itu saya memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non ini, oleh sebab itu saya memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non teknis didalam makalah ini.

teknis didalam makalah ini.

Akhir kata, saya berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Akhir kata, saya berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Terimakasih Terimakasih Depok,

Depok, April April 20142014

Tim Penulis Tim Penulis

(3)

KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan akhir modul difusi ini.

rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan akhir modul difusi ini.

Dalam kesempatan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak Dalam kesempatan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan makalah Industri Kertas ini. yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan makalah Industri Kertas ini. Pihak-pihak yang turut membantu penulisan antara lain:

Pihak-pihak yang turut membantu penulisan antara lain: 1.

1. Tim dosen pengampu mata kuliah praktikum unit operasi proses 2 yang telahTim dosen pengampu mata kuliah praktikum unit operasi proses 2 yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasihat dalam pembuatan memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasihat dalam pembuatan makalah ini

makalah ini 2.

2. Kedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan danKedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis

semangat kepada penulis

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini, oleh sebab itu saya memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non ini, oleh sebab itu saya memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non teknis didalam makalah ini.

teknis didalam makalah ini.

Akhir kata, saya berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Akhir kata, saya berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Terimakasih Terimakasih Depok,

Depok, April April 20142014

Tim Penulis Tim Penulis

(4)

DAFTAR ISI DAFTAR ISI KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR ... ... 22 DAFTAR ISI DAFTAR ISI ... ... 33 BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN ... ... 44 1.1

1.1 Tujuan Tujuan Percobaan ...Percobaan ... 4... 4

1.2

1.2 Prinsip Prinsip Kerja Kerja Percobaan ...Percobaan ... 4.... 4

1.3

1.3 Prosedur Prosedur Percobaan ...Percobaan ... 5... 5

1.3.1 Prosedur

1.3.1 Prosedur Percobaan DifPercobaan Difusi usi Gas Gas - Cair ...- Cair ... ... 55

1.3.2 Prosedur

1.3.2 Prosedur Percobaan Difusi Percobaan Difusi Cair - Cair - Cair ...Cair ... ... 66

1.4

1.4 Kegunaan Kegunaan Alat Alat dan dan Bahan Bahan ... ... 77

1.4.1

1.4.1 Difusi Difusi Gas Gas - - Cair ....Cair ... 7. 7

1.4.2 Difusi

1.4.2 Difusi Cair Cair - - Cair ...Cair ... ... 77

BAB II DASAR TEORI

BAB II DASAR TEORI ... ... 88

2.1

2.1 Difusi Difusi Fasa Fasa Cair Cair ... ... 1010

2.2

2.2 Difusi Fasa Difusi Fasa Gas ...Gas ... ... 1313

BAB III DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

BAB III DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA ... ... ... 2020

3.1

3.1 Data Data Pengamatan Pengamatan ... 20... 20

3.1.1 Percobaan Difusi Gas

3.1.1 Percobaan Difusi Gas – – Cair Pada Suhu 50 Cair Pada Suhu 50ooC...C... ... 2020

3.1.3 Percobaan Difusi Cair

(5)

3.1.4 Percobaan Difusi Cair – – Cair Cair Dengan KCl Dengan KCl 1 M ...1 M ... ... 2121

3.2

3.2 Pengolahan Pengolahan Data Data ... 22... 22

BAB IV ANALISIS

BAB IV ANALISIS ... ... 3838

4.1

4.1 Analisis Analisis Percobaan ...Percobaan ... ... 3838

4.2

4.2 Analisis Pecobaan dan Analisis Pecobaan dan Hasil ...Hasil ... ... 4242

4.2.1 Analisis Difusi Gas

4.2.1 Analisis Difusi Gas – – Cair ...Cair ... 42... 42

4.2.1 Analisis Difusi Cair

4.2.1 Analisis Difusi Cair – – Cair Cair ... 46... 46

4.3

4.3 Analisis Analisis Alat dan Alat dan Bahan Bahan ... ... 4949

4.4

4.4 Analisis Analisis Kesalah ...Kesalah ... 53... 53

BAB III PENUTUP

BAB III PENUTUP ... ... 5454

3.1

(6)

BAB I BAB I

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

1.1

1.1 Tujuan PercobaanTujuan Percobaan

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

gas-cair dan difusi cair-cair.

1.2

1.2 Prinsip Prinsip Kerja Kerja PercobaanPercobaan

Praktikan akan mengamati proses difusi fasa gas (menggunakan aseton volatil Praktikan akan mengamati proses difusi fasa gas (menggunakan aseton volatil dan udara bebas) dan

dan udara bebas) dan juga difusi fasa cair juga difusi fasa cair (menggunakan larutan KC(menggunakan larutan KCl 1M dan aquadl 1M dan aquades)es) kemudian memonitor dan mencatat parameter yang menunjukkan intensitas terjadinya kemudian memonitor dan mencatat parameter yang menunjukkan intensitas terjadinya peristiwa

peristiwa difusi. difusi. Untuk difusi Untuk difusi fasa fasa gas gas parameter parameter yang perlu yang perlu dicatat dicatat adalah adalah level level cairancairan dan untuk difusi fasa cair, parameternya adalah konduktivitas. Dengan mencatat dan untuk difusi fasa cair, parameternya adalah konduktivitas. Dengan mencatat parameter

parameter – – parameter terjadinya difusi pada kedua fasa, Praktikan dapat mengolah data parameter terjadinya difusi pada kedua fasa, Praktikan dapat mengolah data tersebut untuk menentukan koefisien difusivitas keduanya. Dalam praktikum ini, tersebut untuk menentukan koefisien difusivitas keduanya. Dalam praktikum ini, Praktikan juga dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap proses difusi pada fasa gas Praktikan juga dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap proses difusi pada fasa gas dan pengaruh konsentrasi larutan KCl terhadap proses difusi pada fasa c

(7)

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.

Mencatat waktu (t) dan level cairan setiap interval waktu 3 menit.

Mengulangi percobaan untuk suhu aseton 60 0C.

(8)

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.

Memasang konduktometer.

Menyalakan pengaduk dengan kecepatan sedang agar konsentrasi merata.

Mencatat konduktivitas setiap interval 3 menit dalam waktu 30 menit.

Mengulangi untuk konsentrasi KCl 2M.

(9)

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

(10)

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.

(11)

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.













_



dimana :









fluks molar komponen A pada arah molekular sumbu z (





)







difusi molekular molekul A melalui molekul – molekul B (







)

 

jarak difusi (



)

 

konsentrasi A dan B (





)

(12)







fraksi mol dari A dalam campuran A dan B (

 

) Jika



tetap maka dengan mengingat



_

 

_

;





 



  



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







 





_



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 :











 







_



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

(2)

(3)

(13)

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,

1 2 2 1 1 2 2 1 ) ( ) ( z z c x C D z z C C D

N _A AB A A AB AV A A









dimana, NA adalah flux komponen A dalam kgmol.A/s.m2, DAB adalah

difusifitas A melalui B dalam m2/s, cA1 merupakan konsentrasi komponen A dalam

kgmol/m3 pada keadaan 1, dan xA1 fraksi mol komponen A dalam keadaan 1, dan cAV

disefinisikan sebagai :







₂ 2 2 1 1





























M M M _av   

dimana cAV merupakan konsentrasi rata-rata total dari A+B dalam kgmol/m3, 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 2.3Percobaan Difusi Cairan

(5)

(14)

Transfer nilai difusi :









Ddc_dL A



c A1



_LcA2

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















_







_





dt N L c c d D _A _A . 4 . . 2 ₁ ₂





dc_dt A ₌ _N L c c d _A _A















2 ₁ ₂ 4 . 

Jika

  

_



_

dan dianggap



_

 

_

maka:

 

_d

V

_C

L

_C

dk

_dt

A M gki

.

4

2 tan  Keterangan : a.



_{}



volume tangki b.

 

panjang pipa kapiler c.

 

jumlah pipa kapiler d.

 

diameter pipa kapiler e.



_



konsentrasi/molaritas A

f.



_



perubahan konduktifitas per mol g.

 

konduktifitas dan tangki

Tabel 2.1 Koefisien Difusi Cairan (Geankopolis)

Terlarut Pelarut Temperatur Difusifitas

(cm2/s) 0_C 0_F NH3 air 12 285 1,64 15 288 1,77 (7) (8) (9)

(15)

O air 18 291 1,98

25 298 2,41

CO2 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

acetic acid air

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 KCl air 25 298 1,87 etilen glikol 25 298 0,119

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 pA1> 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;

(16)

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 :





 





_



Karena P = pA + pB = konstan, maka :





 



 

Dengan mendiferensialkan kedua sisi,









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







 





_



 









_



Mensubstitusi persamaan didapat,





 



(11)

(12)

(13)

(17)

Persamaan tersebut menunjukkan pada campuran biner gas A dan B, koefisien difusi DAB (menentukan laju difusi gas A melalui gas B) akan sama dengan DBA (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 2.5Difusi 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 pA= 0, karena tidak sebanding dengan volume udara

yang melalui titik tersebut.Contoh lainnya adalah seperti ditunjukkan pada gambar dimana terjadi absorbsi uap NH3 (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 NB = 0.

(18)

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 :







z A AB d dp RT D + P P _A





Dengan menyusun ulang persamaan tersebut untuk kemudian diintegrasikan :









_



1



P _P A

_





= - z A AB d dp RT D







2 1 z z dz = RT D_AB



1

_

21 / A A P P A A P p dP







1 2 1 2 ln ) ( _A A AB P P P P z z RT P D



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( _/ ₎ _ln[( ₎_/( _)] 1 2 1 2 1 2 1 2 A A A A B B B B P P P P P P P P P P







Dengan mensubstitusikan dengan persamaan sebelumnya diperoleh :







( ) ) ( ₂ ₁ _BM A1 A2 AB P P P z z RT P D

_



(15) (16) (17) (18) (19)

(19)

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 :







BM A A T AB RTLP P P P D ( ₁



₂)

Akibat penguapan maka cairan dalam tabung akan berkurang. Laju pengurangan cairan dalam tabung adalah sama dengan flux NA dikalikan dengan luas area

penampang tabung,







AdL_dt BM _A

A



Gabungan kedua persamaan di atas menghasilkan :

dt M BM _A A  = ( ) . . . _BM A1 A2 T AB _P _P P L T R P D



Dengan mengintegrasikan diperoleh :



L L A A _LdL BM 0  =





t to A A BM BM T AB dt P P P P L T R P D ) ( . . . ₁ ₂ L2 – L02 = t P T R P P P D BM BM A A A T AB A . . ) ( 2 ₁ ₂ 



Karena gas B terus mengalir, maka konsentrasi gas A di bibir tabung selalu sama dengan nol atau pA2 = 0.

Plot antara L2-L02 terhadap t akan memberikan slope S.

 

BM A A T AB A P T R P P D BM . . ) ( 2 ₁  (20) (21) (22) (23) (24)

(20)







RT P _BM BM _D D_p P P AB A A T AB A BM A 2 ) ( 2 . . ₁ 

Dimana,  A = densitas cairan A







_ln( _/ ₎ 1 2 1 2 B B B B P P P P









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 :







   

13 13 2 5 . 0 75 . 1 7 ) / 1 / 1 .( 10 00 . 1









_





 B A B A v v P M M T x

Tabel 2.2 Difusifitas untuk Berbagai Jenis Gas

Sistem Temperatur Difusifitas

0 C 0F (cm2/s) Udara-NH3 0 273 0,198 Udara-H2O 0 273 0,220 25 298 0,260 42 315 0,288 Udara-CO2 3 276 0,142 44 317 0,177 Udara-H2 0 273 0,611 Udara-C2H5OH 25 298 0,135 (25) (26) (27)

(21)

Udara-n-heksana 21 294 0,080 Udara-benzene 25 298 0,0962 Udara-toluena 25.9 298.9 0,086 Udara-n-butanol 0 273 0,0703 25.9 298.9 0,087 H2-CH4 25 298 0,726 H2-N2 25 298 0,784 85 358 1,052 H2-benzena 38.1 311.1 0,404

(22)

BAB III

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Pengamatan

3.1.1 Percobaan Difusi Gas - Cair Pada Suhu 50oC Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.1 Data Percobaan Difusi Gas - Cair pada Suhu 50oC

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

3.1.2 Percobaan Difusi Gas - Cair Pada Suhu 60oC Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut :

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

(23)

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

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

(24)

3.2 Pengolahan Data

3.2.1 Percobaan Difusi Gas - Cair pada suhu 50oC

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:

t (menit) L (mm) ∆L (mm) L2-Lo2 (mm) 0 60 0 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 1 121 30 61.2 1.2 145.44

(25)

Langkah perhitungan :

1. Menghitung tekanan uap aseton (PA1) menggunakan persamaan Antoine

Persamaan Antoine C T B A P sat







log

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: atm 0,8083 torr 3161 , 614 664 , 229 50 595 , 1210 11714 , 7 log log 1 1 1         A A A sat P P P C T B A P

2. Menghitung Tekanan Uap Standar Aseton (PA10) dengan Persamaan Antoine

Suhustandar T = 25ºC

atm

0,3038

torr

9112

,

230

664 ,

229

25

595 ,

1210

11714

,

7 log

log

1 1 1























A A A sat

P

C

T

B

A

P

3. Menghitung Tekanan Uap total (PT )

A

A P

P ₁0 ₁

(26)

atm

6606

,

2 atm

1 3038

,

0 8083

,

0 atm

1 atm

1

1 1 1 1















A A T T A A

P

4. Menghitung Tekanan Uap Udara (PB1)



2,6606 0,8083



atm 1,8523 atm 1 1



T



A







B P P P atm 2,6606 2



T



B P P

5. Menghitung Log Mean Inert B (PBM)

atm

2321

,

2 8523

,

1 6606

,

2 ln

8523

,

1 6606

,

2 ln

1 2 1 2









B B B B BM

P

6. Menghitung Koefisien Difusi Gas D AB percobaan

t P T R P P P D BM L L BM A A A T AB A o . . . ) ( . . . 2 ₁ ₂ 2 2 







y = b x ± a

Dengan memplot grafik antara 2 2 o L

L



(sumbu y) dan t (sumbu x), akan diperoleh grafik perubahan tinggi cairan aseton pada tabung kapiler terhadap waktu seperti pada gambar di bawah ini:

(27)

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

Dari grafik didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 4,4073 x+ 6,3709 dengan R 2 =0,9917 Sehingga

/menit

mm

4073

.

4 .

.

)

(

.

2

₁ ₂ ₂





BM A A A T AB A

P

T

R

P

D

BM







/s

cm

138 ,

0 /menit

mm

02 ,

826 atm

)

0 8083

,

0 (

atm

6606

,

2 g/mol

08 ,

58

2 atm

2321

,

2 K

15 ,

323 atm/mol.K

cm

06 ,

82 g/cm

791 ,

0 /menit

mm

4073

,

4

2 /menit

mm

4073

,

4

2 2 3 3 2 2 1 2















A A T A BM A AB

P

BM

P

T

R

percobaan

D



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 y = 4.4073x + 6.3709 R² = 0.9917 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 20 25 30 35 L 2 - L o 2 t (menit)

(28)

DIFUSI Page 27 v B = 20,1 cm3/mol

































_

_





/s cm 4409 , 0 1 , 20 86 , 66 atm 1 atm 6606 , 2 g/cm 791 , 0 29 08 , 58 29 08 , 58 15 , 323 10 . 10 10 2 2 3 / 1 3 / 1 3 5 , 0 75 , 1 3 2 3 / 1 3 / 1 5 , 0 75 , 1 3 2 3 / 1 3 / 1 5 , 0 75 , 1 3



















































   literatur D D v v P M M M M T D v v P M M M M T D AB AB B A T B A B A AB B A T B A B A AB  

8. Menghitung kesalahan literature

%

7 ,

68 %

100 4409

,

0 4409

,

0

138 ,

0 %

100 literatur

kesalahan

%















literatur AB literatur AB percobaan AB

D

(29)

You're Reading a Preview

Unlock full access with a free trial.

(30)

atm 1,1403 torr 6271 , 866 664 , 229 60 595 , 1210 11714 , 7 log log 1 1 1















A A A sat P P P C T B A P

2. MenghitungTekananUapStandarAseton (PA1*) denganPersamaan Antoine

Suhu standar T = 25ºC atm 0,3038 torr 9112 , 230 664 , 229 25 595 , 1210 11714 , 7 log log 1 1 1























A A A sat P P P C T B A P

3. Menghitung Tekanan Uap total (PT )

atm 7535 , 3 atm 1 3038 , 0 1403 , 1 atm 1 atm 1 1 1 1 1















A A T T A A P P P P P P

4. Menghitung Tekanan Uap Udara (PB1)



3,7535 1,1403



atm 2,6132 atm 1 1



T



A







B P P P atm 3,7535 2



T



B P P

5. Menghitung Log Mean Inert B (PBM)

atm 1490 , 3 6132 , 2 7535 , 3 ln 6132 , 2 7535 , 3 ln 1 2 1 2









B B B B BM P P P P P

(31)

t P T R P P P D BM L L BM A A A T AB A o . . . ) ( . . . 2 ₁ ₂ 2 2 







y = b x ± a

Dengan memplot grafik antara 2 2 o L

L



(sumbu y) dan t (sumbu x), akan diperoleh grafik perubahan tinggi cairan aseton pada tabung kapiler terhadap waktu seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 3.2 Grafik L2-L02 vs t untuk aseton pada suhu 60 0C

Dari grafik di atas didapat persamaan  y =62,973 + 364.54, maka D AB hasil

percobaan adalah:

/menit

mm

973 ,

2

6 .

.

)

(

.

2

₁



₂

_

₂ BM A A A T AB A

P

T

R

P

D

BM

 y = 4.4073x + 6.3709 R² = 0.9917 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 20 25 30 35 L 2 - L o 2 t (menit)

(32)

(33)

%

3 ,

336 %

100 3296

,

0 3296

,

0

438 ,

1 %

100 literatur

kesalahan

%















literatur AB literatur AB perc obaan AB

D

Grafik Perbandingan T=50°C dan T=60°C

Gambar 3.3. Grafik Perbandingan Perubahan Tinggi Cairan Aseton pada Tabung Kapiler terhadap Waktu untuk T = 50ºC dan T = 60ºC

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 10 20 30 40 L 2 - L o 2 t (menit)

Chart Title

T=50C T=60C

(34)

(35)

(36)

(37)

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 :

Gambar 3.5 Grafik hubungan antara konduktifitas (K) dengan waktu (t) y = 3E-08x + 5E-05 R² = 0.9754 0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001 0.00012 0 500 1000 1500 2000 K o n d u k t i v i t a s ( S ) Waktu (s)

Konduktivitas vs Waktu (KCl 2M)

K vs t Linear (K vs t)

(38)

2. Mencari nilai DAB percobaan

Selanjutnya kita mencari nilai DAb 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 DAB 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 :





   



_

 







 







(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)