Laporan Praktikum Adsorbsi Isotermis - VA

(1)

Percobaan

:

ADSORBSI ISOTERMIS

Kelompok

:

V A

Nama

:

1. Eriska Wahyu Kusuma

NRP.

2313 030 099

2. Faiz Riskullah

NRP.

2313 030 027

3. Irine Ayundia

NRP.

2313 030 057

4. Mulya Nugraha

NRP.

2313 030 001

5. Nurul Qiftiyah

NRP.

2313 030 067

Tanggal Percobaan

: 28 Oktober 2013

Tanggal Penyerahan

: 11 November 2013

Dosen Pembimbing

: Warlinda E ka Triastuti, S.Si, M.T.

Asisten Laboratorium

: Dhaniar Rulandri W.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2013

(2)

i

ABSTRAK

Percobaan Adsorbsi Isotermis ini bertujuan untuk mengamati peristiwa adsorbsi pada larutan asam asetat dengan variabel 0,015N; 0,03N; 0,06N; 0.09N; 0,12N dan 0,15N pada suhu konstan yaitu pada suhu kamar ±20-25⁰C.

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan larutan asam asetat dalam berbagai konsentrasi yaitu, 0,015N; 0,03N; 0,03N; 0,06N; 0,09N; 0,12N; dan 0,15N. Larutan tersebut kemudian ditambah dengan 1gram karbon aktif ke dalam masing-masing larutan, kecuali ke dalam salah satu larutan asam asetat 0,03N, karena nantinya larutan ini akan menjadi kontrol, untuk mengadsorbsi pengotor-pengotor dalam larutan tersebut. Proses adsorbsi dilakukan pada keadaan isoterm (temperatur tetap) karena temperatur juga dapat berpengaruh dalam adsorbsi, sehingga untuk memudahkan analisis maka temperatur dibuat tetap, yakni pada temperatur kamar ±20-25⁰C. erlenmeyer kemudian dikocok selama 30 menit dengan kecepatan 200 rpm agar terjadi pencampuran yang merata sehingga membantu dalam proses adsorbsi, dengan kata lain, adsorbsi dapat berjalan lebih cepat. erlenmeyer kemudian ditutup dengan aluminium foil dan didiamkan selama + 30 menit agar terjadi kesetimbangan. Campuran yang terbentuk kemudian disaring dengan kertas saring dan membuang 10ml saringan pertama untuk menghindari kesalahan. Proses penyaringan ini digunakan cara dekantir. Dekantir adalah suatu metode untuk memisahkan campuran yang penyusunnya berupa cairan dan padatan. Untuk memudahkan proses dekantir ini digunakan pengaduk saat menuang cairan. Dengan demikian, cairan tidak mengalir di luar wadah dan dapat terpisah dari padatan dengan baik. Filtrat yang dihasilkan dari pemisahan inilah yang merupakan larutan asam asetat murni tanpa pengotor. Filtrat tersebut kemudian dititrasi dengan larutan NaOH 1N dan menggunakan indikator PP untuk mengetahui konsentrasi sesungguhnya. Indikator PP digunakan dalam titrasi ini karena merupakan indikator yang bekerja pada pH basa, yaitu pada rentang pH 8,3-10.

Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa adsorbsi isotermis ini termasuk ke dalam adsorbsi fisika dikarenakan ikatan yang terlibat dalam adsorbsi ini adalah ikatan yang lemah yang merupakan ikatan Van der Waals yang menyebabkan terbentuknya dua lapisan (multilayer). Faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi adalah konsentrasi zat pelarut maupun terlarut. Semakin besar konsentrasi kesetimbangan suatu larutan, maka akan semakin besar daya adsorbsinya, yang artinya semakin besar pula jumlah adsorbat yang dapat dijerap ke dalam adsorben. Adsorben yang digunakan adalah karbon aktif yang merupakan suatu adsorben yang sangat baik dan dapat menyebabkan besarnya adsorbsi yang terjadi kerena memiliki permukaan yang luas.

(3)

ii

ABSTRAK ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR GAMBAR ... iii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GRAFIK ... v

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... I-1 I.2 Rumusan Masalah ... I-1 I.3 Tujuan Percobaan ... I-1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori ... II-1 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN III.1 Variabel Percobaan ... III-1 III.2 Bahan Yang Digunakan ... III-1 III.3 Alat Yang Digunakan ... III-1 III.4 Prosedur Percobaan ... III-1 III.5 Diagram Alir Percobaan ... III-2 III.6 Gambar Alat Percobaan ... III-4 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Pembahasan ... IV-1 BAB V KESIMPULAN ... V-1 DAFTAR PUSTAKA ... vi

DAFTAR NOTASI ... vii

APPENDIKS ... viii LAMPIRAN

- Laporan Sementara - Fotokopi Literatur - Lembar Revisi

(4)

iii

DAFTAR GAMBAR

(5)

iv

Tabel II.1 Perbedaan Adsorbsi Fisik dan Kimia ... II-2

Tabel IV.1 Hasil Percobaan dan Perhitungan Konsentrasi Akhir Larutan Asam Asetat ... IV-2

(6)

v

DAFTAR GRAFIK

Grafik II.1 Grafik Isoterm Langmuir ... II-6

Grafik II.2 Grafik Isoterm Freudlich ... II-7

Grafik II.3 Grafik Isoterm BET ... II-8

Grafik IV.1 Pengaruh Konsentrasi Larutan CH3COOH terhadap Volum NaOH ... IV-3

Grafik IV.2 Grafik Langmuiruntuk Hubungan Berat Adsorbat dengan Konsentrasi

(7)

I-1 I.1 Latar Belakang

Air merupakan bahan yang tidak lepas dari kehidupan manusia. Namun, dewasa ini, kandungan air telah tercemari oleh zat-zat lain (pengotor) tertentu sehingga membuat kandungan air tersebut tidak murni. Kebanyakan zat-zat lain tersebut bersifat merugikan sehingga apabila digunakan dalam jangka waktu yang lama dapat menyebabkan berbagai macam penyakit, seperti penyakit kulit, diare, dan lain-lain. Beberapa metode telah dilakukan untuk menghilangkan zat-zat organik tersebut dengan menggunakan pengaktifan sludge, koagulasi kimia, elektrokimia, osmosis, katalis hidrogen peroksida dan pengaktifan karbon atau adsorbsi. Pada beberapa metode yang disebutkan di atas, metode adsorbsi adalah metode yang relatif lebih murah.

Proses adsorbsi oleh karbon aktif terbukti memberikan hasil yang baik dalam menyisihkan kandungan-kandungan organik. Pemakaian karbon aktif dalam tangki aerasi lumpur aktif menghasilkan efisiensi pengolahan yang lebih baik dan biaya yang lebih ekonomis.

Oleh karena itu, untuk lebih mengetahui tentang adsorbsi isotermis oleh karbon aktif secara mendalam maka dilakukanlah percobaan ini. Hal tersebut dimaksudkan supaya kita bisa lebih mengerti mengenai adsorbsi tersebut dan nantinya bisa mengaplikasikannya dalam menjaga lingkungan kita.

I.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana peristiwa adsorbsi dari larutan asam asetat dengan variabel 0,015N; 0,03N; 0,06N; 0,09N; 0,12 dan 0,15N pada temperatur konstan?

I.3 Tujuan Percobaan

1. Mengamati peristiwa adsorbsi pada larutan asam asetat dengan variabel 0,015N; 0,03N; 0,06N; 0,09N; 0,12N; dan 0,15N pada temperatur konstan.

(8)

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Adsorbsi

Adsorbsi atau penyerapan adalah suatu proses pemisahan di mana komponen dari suatu fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap atau adsorban. Biasanya partikel-partikel kecil dari zat penyerap dilepaskan pada adsorbsi kimia yang merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap, sehingga tidak mungkin terjadi proses yang bolak-balik.

Dalam adsorbsi digunakan istilah adsorbat dan adsorban, dimana adsorbat adalah substansi yang terjerat atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya sedangkan adsorban adalah suatu media penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon

(Choirunnisa, 2011).

Berdasarkan sifatnya, adsorbsi dibedakan menjadi adsorbsi fisik dan kimia. 1.Adsorbsi Fisik

Secara fisika, adsorbsi adalah perubahan energi radiasi elektromagnetik, bunyi, berkas partikel, dan lain-lain ke dalam bentuk energi lain jika dilewatkan pada suatu medium. Bila foton diserap akan terjadi suatu peralihan ke keadaan tereksitasi. Adsorbsi fisik terjadi karena adanya gaya mempunyai jarak jauh tapi lemah dan energi yang dilepaskan jika partikel teradsorbsi secara fisik mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. Adsorbsi ini bersifat reversible, berlangsung pada temperatur rendah, yaitu 1000 kal/mol atau kurang dan tidak perlu aktivasi. Penerapannya antara lain pada penentuan luas permukaan, analisis kromotografi, pemurnian gas dan pertukaran ion.

2.Adsorbsi Kimia

Secara kimia, adsorbsi adalah masuknya gas ke dalam padatan atau larutan, atau masuknya cairan ke dalam padatan. Adsorbsi kimia terjadi dengan adanya pembentukan ikatan kimia dengan sifat yang spesifik karena tergantung pada jenis adsorban dan adsorbatnya. Adsorbsi kimia bersifat irreversible, berlangsung pada temperatur tinggi, yaitu antara 10.000 kal/mol sampai 20.000 kal/mol dan tergantung pada energi aktivasi. Penerapannya antara lain pada proses korosi dan katalis heterogen.

(9)

Laboratorium Kimia Fisika

Tabel II.1 Perbedaan Adsorbsi Fisik dan Kimia

Adsorbsi Fisik Adsorbsi Kimia

Molekul terikat pada adsorban oleh gaya van der Waals

Molekul terikat pada adsorban oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi – 4 sampai – 40 kJ/mol

Mempunyai entalpi reaksi – 40 sampai – 800 kJ/mol

Dapat membentuk lapisan

multilayer Membentuk lapisan monolayer

Adsorbsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat

Adsorbsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Jumlah adsorbsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat

Jumlah adsorbsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorban dan adsorbat

Tidak melibatkan energi aktifasi

tertentu Melibatkan energi aktifasi tertentu

Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik

Kinetika adsorbsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh adsorban dalam fungsi waktu. Adsorbsi terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorbsi. Adsorbsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorban sedangkan pada adsorbsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1985).

Proses adsorbsi dapat digambarkan sebagai proses di mana molekul meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat adsorban akibat kimia dan fisika. Proses adsorbsi tergantung pada sifat zat padat yang mengabsorbsi, sifat atom atau molekul yang

(10)

II-3 BAB II Tinjauan Pustaka

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D-3 Teknik Kimia FTI-ITS

diserap, konsentrasi, temperatur, dan lain-lain. Pada proses adsorbsi terbagi menjadi empat tahap, yaitu:

1. Transfer molekul-molekul zat terlarut yang teradsorbsi menuju lapisan film yang mengelilingi adsorban.

2. Difusi zat terlarut yang teradsorbsi melalui lapisan film (film diffusion process).

3. Difusi zat terlarut yang teradsorbsi melalui kapiler atau pori dalam adsorban (pore diffusion process).

4. Adsorbsi zat terlarut yang teradsobsi pada dinding pori atau permukaan adsorban (proses adsorbsi sebenarnya).

Operasi dari proses adsorbsi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

1. Proses adsorbsi dilakukan dalam suatu bak dengan sistem pengadukan, di mana penyerap yang biasanya berbentuk serbuk dibubuhkan, dicampur dan diaduk dengan air dalam suatu bangunan sehingga terjadi penolakan antara partikel penyerap dengan fluida.

2. Proses adsorbsi yang dijalankan dalam suatu bejana dengan sistem filtrasi, di mana bejana yang berisi media penyerap dialirkan air dengan model pengaliran gravitasi. Jenis media penyerap sering digunakan dalam bentuk bongkahan atau butiran atau granular dan proses adsorbsi biasanya terjadi selama berada di dalam media penyerap.

(Reynolds, 1982).

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi : 1. Agitation (pengadukan)

Tingkat adsorbsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori, tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

2. Karakteristik adsorban (karbon aktif)

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting karbon aktif sesuai dengan fungsinya sebagai adsorban. Tingkat adsorbsi naik dengan adanya penurunan ukuran partikel. Oleh karena itu, adsorbsi menggunakan karbon PAC (powdered activated carbon) lebih cepat dibandingkan denagn menggunakan karbon GAC (granular activated carbon). Kapasitas total adsorbsi karbon tergantung pada luas permukaanya. Ukuran partikel karbon tidak mempengaruhi luas permukaannya. Oleh karena itu, GAC dan PAC dengan berat yang sama memiliki kapasitas adsorbsi yang sama.

(11)

3. Kelarutan adsorbat

Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorbsi dibandingkan senyawa yang tidak larut.

4. Ukuran molekul adsorbat

Tingkat adsorbsi pada aldehid atau alkohol biasanya naik diikuti dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan bahwa gaya tarik antara karbon dan molekul semakin mendekati ukuran pori karbon. Tingkat adsorbsi tertinggi terjadi jika pori karbon cukup besar untuk dilewati oleh molekul.

5. pH

Asam organik lebih mudah teradsorbsi pada pH rendah, sedangkan adsorbsi basa organik efektif pada pH tinggi.

6. Temperatur

Tingkat adsorbsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun dengan penurunan temperatur (Benefield, 1982).

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas adsorbsi, yaitu: 1. Luas Permukaan Adsorban

Semakin luas permukaan adsorban, semakin banyak adsorbat yang diserap, sehingga proses adsorbsi dapat bersifat efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaan adsorban.

2. Ukuran Partikel

Semakin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin besar kecepatan adsorbsinya. Ukuran diameter dalam bentuk butir adalah lebih dari 0,1mm, sedangkan ukuran dalam bentuk serbuk adalah 200mesh.

3. Waktu Kontak

Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorbsi. Waktu kontak yang lebih lama memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat organik akan turun apabila waktu kontaknya cukup dan waktu kontak berkisar 10-15menit (Reynolds, 1982).

4. Distribusi Ukuran Pori

Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat yang masuk ke dalam partikel adsorban (Sari, 2013).

Percobaan adsorbsi yang paling umum adalah menentukan hubungan jumlah gas teradsorbsi (pada adsorban) dan tekanan gas. Pengukuran ini dilakukan pada suhu tetap dandan hasil pengukuran digambarkan dalam grafik dan disebut adsorbsi isotermis.

(12)

K1 θ = K2P (1- θ)

Lapisan Adsorbat

Adsorban

Gambar II.1 Pendekatan Isotherm Langmuir Macam macam adsorbsi isotermis:

a. Adsorbsi Isotermis Langmuir

Pada tahun 1918, Langmuir menurunkan teori Isotherm Adsorbsi dengan menggunakan model sederhana berupa padatan yang mengadsorbsi gas pada permukaannya. Pendekatan Langmuir meliputi lima asumsi mutlak, yaitu:

1. Gas yang teradsorbsi berkelakuan ideal dalam fasa uap. 2. Gas yang teradsorbsi dibatasi sampai lapisan monolayer.

3. Permukaan adsorbat homogen, artinya afinitas setiap kedudukan ikatan untuk molekul gas sama.

4. Tidak ada antaraksi lateral antar molekul adsorbat.

5. Molekul gas yang teradsorbsi terlokalisasi, artinya mereka tidak bergerak pada permukaan (Anonim,2009).

Pada kesetimbangan, laju adsorbsi dan desorbsi gas adalah sama. Bila θ menyatakan fraksi yang ditempati oleh adsorbat dan P menyatakan tekanan gas yang teradsorbsi maka :

Dengan K1 dan K2 masing-masing merupakan tetapan laju adsorbsi dan desorbsi.

Jika didefinisikan maka :

Pada adsorbsi monolayer, jumlah gas yang teradsorbsi pada tekanan P(y) dan jumlah gas yang diperlukan untuk membentuk lapian monolayer dihubungkan dengan θ melalui persamaan :

(13)

K

1

θ = K

2

P (1- θ)

Log y = Log k + Log C

Teori adosrbsi isotherm langmuir berlaku untuk adsorbsi kimia, di mana terjadi reaksi yang terjadi spesifik dan umumnya membentuk lapisan monolayer(Sugianto, 2004).

Keterangan :

qe = mol zat teradsordsi (pada kesetimbangan) per massa adsorben.

Ce = konsentrasi kesetimbangan dalam larutan ketika jumlah terserap sama dengan

qe.

b. Adsorbsi Isotermis Freudlich

Adsorbsi zat terlarut (dari suatu larutan) pada padatan adsorban merupakan hal yang penting. Aplikasi penggunaan prinsip ini antara lain penghilangan warna larutan decolorizing dengan menggunakan teknik kromatografi. Pendekatan isotherm adsorbsi yang cukup memuaskan dijelaskan oleh H.Freudlich.

Menurut Freudlich, jika y adalah berat zat terlarut per gram adsorban dan c adalah konsentasi zat terlarut dalam larutan, maka :

Dimana k dan n adalah konstanta empiris. Jika persamaan diaplikasikan untuk gas, maka y adalah jumlah gas yang teradsorbsi dan C digantikan dengan tekanan gas.

(14)

Grafik II.2 Grafik Isoterm Freudlich

Keterangan :

Ce = konsentrasi kesetimbangan dalam larutan ketika jumlah terserap sama

dengan qe.

c. Adsorbsi Isotermis BET

Teori isotherm adsorbsi BET merupakan hasil kerja dari S. Brunaver, P.H. Emmet, dan E-Teller. Teori ini menganggap bahwa adsorbsi juga dapat terjadi di atas lapisan adsorbat monolayer. Sehingga, isotherm adsorbsi BET dapat diaplikasikan untuk adsorbsi multilayer. Keseluruhan proses adsorbsi dapat digambarkan sebagian :

a. Penempelan molekul pada permukaan padatan (adsorban) membentuk lapisan monolayer.

b. Penempelan molekul pada lapisan monolayer membentuk lapisan multilayer.

Perbedaan isotherm ini dengan Languir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di permukaanya. Pada isotherm ini, mekanisme adsorbsi untuk setiap proses adsorbsi berbeda-beda. Mekanisme yang diajukan dalam isotherm ini adalah: Isotherm Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorbsi kimia, sedangkan isotherm BET lebih baik daripada isotherm Langmuir bila diterapkan pada adsorbsi fisika.

(15)

Grafik II.3 Grafik Isoterm BET

Keterangan :

Ce = konsentrasi kesetimbangan dalam larutan ketika jumlah terserap sama

dengan qe.

Cs = Konsentrasi larutan pada saat titik jenuh

Bila V menyatakan volume gas teradsorbsi, Vm menyatakan volume gas yang diperlukan untuk membentuk lapisan multilayer, dan X adalah, maka isotherm adsorbsi BET dapat dinyatakan sebagai :

(Anonim, 2010)

Adsorbsi larutan oleh zat padat ada 3 kemungkinan: 1. Adsorbsi Positif

Apabila solute relative lebih besar teradsorbsi daripada adsorban. Contoh : Zat warna oleh aluminium atau chromium.

2. Adsorbsi Negatif

Apabila solven relative lebih besar teradsorbsi daripada solute dalam larutan. Contoh : Alkaloid dengan karbon aktif.

Berdasarkan kondisi kita mengenal dua jenis adsorbsi : 1. Adsorbsi Fisika (Physisorpsion)

(16)

Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur rendah dan prosesnya reversible jumlah asam yang hilang karena diadsorbsi = pengurangan konsentrasi asam dalam larutan. 2. Adsorbsi Kimia (Chemisorpsion, activated adsorbsion)

Apabila adsorbsi berjalan pada temparatur tinggi disertai dengan reaksi kimia yang irreversible.

3. Adsorbsi Molekular

Dikatakan adsorbs molekuler bila molekul yang diadsorbsi tdak mengalami disosiasi 4. Adsorbsi Asosiatif

Dikatakan adsorbsi asosiatid bila molekul yang diadsorbsi terurai menjadi molekul lain yang lebih kecil.

(Anonim, 2011)

II.2 Karbon Aktif

Karbon aktif umumnya memiliki daya adsorbsi yang rendah daya adsorbsi tersebut dapat diperbesar dengan mengaktifkan arang dengan menggunakan uap atau bahan kimia. Aktivasi karbon bertujuan memperbesar luas permukaan arang dengan membuka pori-pori yang tertutup. Hidrokarbon allppkatt dapat digunakan sebagai bahan pengaktif karbon yang mempunyai aktivasi baik (Karenen, 1987).

Pembuatan karbon aktif dilakukan dengan proses kartonasi dan dilanjutkan dengan proses aktivasi cartona-cartona material berkarbon biasanya berasal dari tumbuh-tumbuhan. Adsorban yang paling baik adalah arang yang dihasilkan oleh kayu, lignin tempurung kelapa, kulit biji kacang (Susana, 1993).

Berdasarkan bentuknya karbon aktif dibedakan menjadi empat golongan, yaitu : 1. Karbon aktif serbuk

2. Krbon aktif granula 3. Karbon aktif pelet

4. Karbon aktif berlapisi polimer

(Daintith, 1994)

II.3 Titrasi Asam-Basa

Menentukan konsentrasi suatu larutan dengan konsetrasi dan volume yang telah diketahui dapat direaksikan dengan larutan yang akan ditentukan konsentrasinya sampai perbandingan molnya tepat seperti yang diperlukan dalam persamaan kimia seimbang kemudian konsentrasi larutan yang belum diketahui dapat dihitung. Prosedur titrasi. Suatu indikator digunakan untuk memberitahukan kapan titrasi harus dihentikan. Biasanya indikator adalah suatu senyawa yang mempunyai satu warna dalam larutan

(17)

yang bersifat asam dan mempunyai warna lain dalam larutan yang bersifat basa

(Goldberg,2004).

Titrasi asam basa dapat memberikan titik akhir yang cukup tajam dan digunakan sebagai pengamatan dengan indikator bila pH pada titik ekuivalen antara 4-10. Titik akhir ditandai dengan semacam perubahan sifat fisis. Titik ekuivalen adalah titik di mana asam telah beraksi sempurna atau telah ternetralkan oleh basa (Chang, 2005).

II.4 Sifat-sifat NaOH

Sifat-sifat NaOH sebagai berikut :

Berwarna putih atau praktis putih, massa melebur, berbentuk pellet, serpihan atau batang atau bentuk lain. Sangat basa, keras, rapuh dan menunjukkan pecahan hablur. Bila dibiarkan di udara akan cepat menyerap karbondioksida dan lembab. Kelarutan mudah larut dalam air dan dalam etanol tetapi tidak larut dalam eter. Titik leleh 318°C serta titik didih 1390°C. Hidratnya mengandung 7; 5; 3,5; 3; 2 dan 1 molekul air (Daintith, 2005). NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air, NaOH murni merupakan padatan berwarna putih, densitas NaOH adalah 2,1. Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ionnatrium dan hidroksida (Keenan dkk., 1989).

Sifat-sifat Asam Asetat sebagi berikut :

1. Keasaman, atom hidrogen pada gugus karboksil (-COOH) dalam asam karboksilat seperti asam cuka dapat dilepas sebagai ion H(+), sehingga memberikan sifat asam. 2. Sebagai pelarut, asam cuka cair adalah pelarut protik hidrofilik (polar), mirip seperti

air dan etanol. Asam cuka memiliki konstanta dielektrik 6.2, sehingga dapat melarutkan senyawa polar dengan baik seperti garam anorganik, gula dan senyawa non polar seperti minyak dan unsur-unsur seperti sulfur dan iodin.

3. Reaksi-reaksi kimia, asam cuka bersifat korosif terhadap banyak logam seperti besi, magnesium, dan seng membentuk gas hidrogen dan garam-garam asetat (Yuliastri, 2012).

(18)

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan 200 rpm 30 menit

III.2 Alat Yang Digunakan 1. Beaker gelas 2. Buret 3. Corong kaca 4. Erlenmeyer 5. Gelas ukur 6. Kertas saring 7. Klem holder, Statif 8. Pipet tetes

III.3 Bahan Yang Digunakan 1. Aquadest

2. Indikator PP 3. Karbon aktif

4. Larutan asam asetat 5. Larutan NaOH 0,1N

III.4 Prosedur Percobaan

1. Bersihkan dan keringkan Erlenmeyer lengkap dengan tutupnya, 7 buah. 2. Letakkan 1gr karbon aktif ke dalam 6 erlenmeyer.

3. Buat larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,15N, 0,12N, 0,09N, 0,06N, 0,03N, 0,015N dengan volume masing-masing 100ml. larutan 0,12N, 0,09N, 0,06N, 0,03N, dan 0,015N dibuat dari larutan 0,15N larutan asam asetat.

4. Masukkan 100ml larutan asam asetat dengan variabel konsentrasi 0,15N, 0,12N, 0,09N, 0,06N, 0,03N, 0,015N dengan volume masing-masing 100ml ke dalam erlenmeyer dan 0,03N larutan asam asetat ke dalam erlenmeyer tanpa karbon aktif.

(19)

BAB III Metodologi Percobaan

Laboratorium Kimia Fisika Program D3 Teknik Kima 5. Tutup semua Erlenmeyer tersebut dan kocok secara periodik selama 30menit,

kemudian diamkan paling sedikit selama satu jam agar terjadi kesetimbangan.

6. Saring masing-masing larutan memakai kertas saring halus, buang 10ml pertama dari filtrat untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbsi oleh kertas saring.

7. Titrasi 25ml larutan filtrat dengan larutan 1N NaOH baku dengan indikator PP, tahap ini dilakukan sebanyak dua kali untuk setiap larutan.

III.5 Diagram Alir

Bersihkan dan keringkan Erlenmeyer lengkap dengan tutupnya, 7 buah

Letakkan 1gr karbon aktif ke dalam 6 erlenmeyer

Buat larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,15N, 0,12N, 0,09N, 0,06N, 0,03N, 0,015N dengan volume masing-masing 100ml larutan 0,12N, 0,09N, 0,06N, 0,03N, dan 0,015N dibuat dari larutan

0,15N Mulai

Tutup semua Erlenmeyer tersebut dan kocok secara periodik selama 30 menit, kemudian diamkan paling sedikit selama satu jam agar terjadi

kesetimbangan

Masukkan 100ml larutan 0,03N asam asetat ke dalam Erlenmeyer yang tidaka ada karbon aktifnya sebagai kontrol

(20)

III-3

BAB III Metodologi Percobaan

Laboratorium Kimia Fisika Program D3 Teknik Kima FTI-ITS Saring masing-masing larutan memakai kertas saring halus, buang 10ml

pertama dari filtrat untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbsi oleh kertas saring

Titrasi 25ml larutan filtrat dengan larutan 1N NaOH baku dengan indikator PP, tahap ini dilakukan sebanyak dua kali untuk setiap larutan

Selesai A

(21)

BAB III Metodologi Percobaan

Laboratorium Kimia Fisika Program D3 Teknik Kima III.6 Gambar Alat

Beaker gelas Buret Corong Kaca

Erlenmeyer Gelas Ukur Kertas Saring

(22)

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Pembahasan

Percobaan adsorbsi isotermis ini bertujuan untuk memahami sifat-sifat adsorbsi zat terlarut dari suatu larutan pada permukaan adsorben. Adsorbsi adalah suatu contoh metode yang biasanya digunakan untuk menjernihkan suatu larutan, contoh di kehidupan sehari-hari adalah dalam proses penjernihan air. Pada percobaan ini, praktikan menganalisis adanya zat pengotor dalam larutan asam asetat yang disediakan di laboratorium kimia fisik.

Percobaan ini dilakukan secara kuantitatif, yaitu dengan cara menghitung konsentrasi larutan asetat mula-mula sebelum ditambah karbon aktif dibandingkan dengan konsentrasi larutan asetat setelah ditambah karbon aktif serta menghitung berat zat yang teradsorbsi dibandingkan dengan konsentrasi kesetimbangan larutan, seperti yang tercantum di hasil percobaan dan direpresentasikan dalam bentuk kurva. Dari hasil percobaan itu, diketahui bahwa di dalam larutan asam asetat yang dianalisis, terdapat beberapa pengotor yang terlarut dalam larutan tersebut sehingga mengakibatkan bertambahnya konsentrasi. Dengan melakukan analisis isoterm adsorbsi larutan ini dapat diketahui berat pengotor yang ada dalam larutan asam asetat.

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan larutan asam asetat dalam berbagai konsentrasi yaitu, 0,015N; 0,03N; 0,03N; 0,06N; 0,09N; 0,12N; dan 0,15N. Larutan tersebut kemudian ditambah dengan 1gram karbon aktif ke dalam masing-masing larutan, kecuali ke dalam salah satu larutan asam asetat 0,03N, karena nantinya larutan ini akan menjadi kontrol, untuk mengadsorbsi pengotor-pengotor dalam larutan tersebut. Proses adsorbsi dilakukan pada keadaan isoterm (temperatur tetap) karena temperatur juga dapat berpengaruh dalam adsorbsi, sehingga untuk memudahkan analisis maka temperatur dibuat tetap, yakni pada temperatur kamar ±20-25⁰C. Erlenmeyer kemudian dikocok selama 30 menit agar terjadi pencampuran yang merata sehingga membantu dalam proses adsorbsi, dengan kata lain, adsorbsi dapat berjalan lebih cepat. Erlenmeyer kemudian ditutup dengan aluminium foil dan didiamkan selama + 30 menit agar terjadi kesetimbangan. Campuran yang terbentuk kemudian disaring dengan kertas saring dan membuang 10ml saringan pertama untuk menghindari kesalahan. Proses penyaringan ini digunakan cara dekantir. Dekantir adalah suatu

(23)

metode untuk memisahkan campuran yang penyusunnya berupa cairan dan padatan. Untuk memudahkan proses dekantir ini digunakan pengaduk saat menuang cairan. Dengan demikian, cairan tidak mengalir di luar wadah dan dapat terpisah dari padatan dengan baik. Filtrat yang dihasilkan dari pemisahan inilah yang merupakan larutan asam asetat murni tanpa pengotor. Filtrat tersebut kemudian dititrasi dengan larutan NaOH 1N dan menggunakan indikator PP untuk mengetahui konsentrasi sesungguhnya. Indikator PP digunakan dalam titrasi ini karena merupakan indikator yang bekerja pada pH basa, yaitu pada rentang pH 8,3-10. Hal ini sesuai dengan sifat larutan hasil titrasi, yaitu bersifat basa. Indikator diperlukan dalam proses titrasi sebagai penanda pada proses titrasi. Pada saat titik akhir titrasi ditandai dengan terjadinya perubahan warna sehingga proses titrasi dapat dihentikan.

Secara perhitungan, percobaan ini didapatkan hasil dalam bentuk tabel sebagai berikut :

Tabel IV.1 Hasil Percobaan dan Perhitungan Konsentrasi Akhir Larutan Asam Asetat

Bahan

Variabel Konsentrasi

(N)

Volum NaOH Konsentrasi

Akhir (N) V1 (ml) V2 (ml) V Rata-rata (ml) Larutan CH3COOH 0,015 0,6 0,5 0,55 0,022 0,03 0,7 0,5 0,6 0,024 0,03* 0,9 0,8 0,85 0,030 0,06 1,2 1,8 1,5 0,06 0,09 2,1 2,2 2,15 0,086 0,12 2,8 3 2,9 0,116 0,15 4 5,4 4,7 0,188 Dan apabila direpresentasikan dalam bentuk grafik, pada kolom rata-rata akan membentuk kurva seperti berikut :

(24)

IV-3 BAB IV Hasil Percobaan dan Pembahasan

Grafik IV.1 Pengaruh Konsentrasi Larutan CH3COOH terhadap

Volum NaOH

Pada tabel IV.1 dapat diketahui bahwa konsentrasi pada larutan asam asetat 0,03N, 0,09N, dan 0,12N sebelum dan sesudah penambahan karbon aktif berubah menjadi semakin kecil. Hal ini menunjukkan bahwa zat-zat pengotor dalam larutan asam asetat telah diadsorbsi dengan baik oleh karbon aktif. Namun, pada larutan asam asetat 0,015N dan 0,15N konsentrasi mengalami kenaikan. Hal ini dapat disebabkan karena kesalahan praktikan kurang teliti dalam mengamati perubahan warna larutan pada saat menitrasi.

Pada tabel IV.1 dan grafik IV.1 dapat diketahui juga bahwa volum rata-rata NaOH pada konsentrasi 0,015 N sebesar 0,55ml, pada 0,03N volum rata-rata NaOH sebesar 0,6ml, pada 0,03N(*) volum rata NaOH sebesar 0,85ml, pada 0,06N volum rata-rata NaOH sebesar 1,5ml, pada 0,09N volum rata-rata-rata-rata NaOH sebesar 2,15ml, pada 0,12N volum rata-rata NaOH sebesar 2,9ml, pada 0,15N volum rata-rata NaOH sebesar 4,7ml. Di sini terdapat pengaruh konsentrasi larutan CH3COOH terhadap volum NaOH,

di mana semakin besar konsentrasi larutan asam asetat, maka semakin banyak pula volum NaOH (titran) yang diperlukan untuk menitrasi larutan asam asetat yang telah diadsorbsi. Hal tersebut disebabkan karena semakin besar konsentrasi, letak antara molekulnya semakin berdekatan sehingga susah untuk mencapai titik ekivalen pada saat proses titrasi. Ini sesuai dengan teori dimana nilai absorbansi seharusnya meningkat dengan meningkatnya konsentrasi larutan yang diukur (Yulia, 2012).

Semakin besar volum titran yang diperlukan untuk titrasi, menunjukkan bahwa semakin besar pula zat terlarut yang dapat teradsorbsi. Zat terlarut yang teradsorbsi merupakan hasil pengurangan dari larutan asam asetat mula-mula dan larutan asam asetat setelah ditambah adsorben. Hal ini dapat dilihat dari perhitungan berat teradsorbsinya. 0 1 2 3 4 5 0.015 0.03 0.03* 0.06 0.09 0.12 0.15 V ol u m e R at a -r at a N aO H (m l)

(25)

Grafik IV.2 GrafikLangmuir untukHubungan Berat Adsorbat dengan Konsentrasi

Larutan Asam Asetat Setelah Diadsorbsi

Tabel IV.2 Hasil Perhitungan Mol Adsorbat Setelah Diadsorbsi

Bahan Variabel Konsentrasi (N) V (ml) Jumlah Mol Mol awal (mmol) Mol Akhir (mmol) Mol Adsorbat (mmol) Larutan CH3COOH 0,015 25 1,5 0,55 0,95 0,03 25 3 0,6 2,4 0,03* 25 3 3 0 0,06 25 6 1,5 4,5 0,09 25 9 2,15 6,85 0,12 25 12 2,9 9,1 0,15 25 15 4,7 10,3

Apabila direpresentasikan dalam bentuk grafik, pada kolom mol adsorbat akan membentuk kurva seperti berikut :

Grafik yang dibuat adalah grafik yang berdasarkan grafik isotherm Langmuir, dengan menggambarkan hubungan konsentrasi larutan dalam kesetimbangan terhadap jumlah adsorbat yang teradsorbsi ke dalam adsorban. Dapat diketahui bahwa mol zat

0 2 4 6 8 10 12 0.022 0.024 0.06 0.086 0.116 0.188 M ol z at yan g te rad sor b si ( m m ol )

(26)

IV-5 BAB IV Hasil Percobaan dan Pembahasan

yang teradsorbsi pada konsentrasi kesetimbangan 0,022N adalah 0,95mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,024N adalah 2,4mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,06N adalah 4,5mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,08N adalah 6,85mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,116N adalah 9,1mmol, dan pada konsentrasi kesetimbangan 0,18N adalah 10,3mmol.

Apabila membandingkan antara grafik IV.3 dengan grafik isotherm Langmuir yang sesungguhnya, maka dapat dilihat bahwa di antara keduanya memiliki persamaan. Pada grafik IV.3, semakin besar nilai konsentrasi kesetimbangan larutan, semakin besar jumlah adsorbat yang terserap ke dalam adsorben. Hal ini sesuai dengan literatur teori grafik isoterm Langmuir yang menyatakan bahwa semakin besar konsentrasi kesetimbangan suatu larutan, maka akan semakin besar daya adsorbsinya, yang artinya semakin besar pula jumlah adsorbat yang dapat dijerap ke dalam adsorben.

Berdasarkan literatur, dapat disimpulkan bahwa pada percobaan termasuk ke dalam adsorbsi secara fisika dimana molekul-molekul zat terikat pada permukaan oleh gaya-gaya fisis, gaya-gaya Van der Waals; 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. Gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair sehingga terbentuk dua lapisan (multilayer).

(27)

V-1

Dari percobaan ini didapatkan hasil konsentrasi akhir larutan asam asetat pada konsentrasi 0,015N sebesar 0,022N, pada konsentrasi 0,03N konsentrasi akhir larutan asam asetat sebesar 0,024N, pada 0,03N(*) konsentrasi akhir larutan asam asetat sebesar 0,03N, pada 0,06N konsentrasi akhir larutan asam asetat sebesar 0,06N, pada 0,09N konsentrasi akhir larutan asam asetat sebesar 0,086N, pada 0,12N konsentrasi akhir larutan asam asetat sebesar 0,116N, pada 0,15N konsentrasi akhir larutan asam asetat sebesar 0,188N. Terdapat penurunan konsentrasi yang dapat diartikan bahwa zat-zat pengotor dalam larutan asam asetat telah diadsorbsi dengan baik oleh karbon aktif.

Hasil perhitungan mol zat-zat organik yang teradsorbsi pada konsentrasi kesetimbangan 0,022N adalah 0,95mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,024N adalah 2,4mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,06N adalah 4,5mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,08N adalah 6,85mmol, pada konsentrasi kesetimbangan 0,116N adalah 9,1mmol, dan pada konsentrasi kesetimbangan 0,18N adalah 10,3mmol.

Percobaan adsorbsi isotermis ini termasuk ke dalam adsorbsi fisika dikarenakan molekul-molekul zat terikat pada permukaan oleh gaya-gaya fisis, gaya Van der Waals; 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. Gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair sehingga terbentuk dua lapisan (multilayer).

Dapat disimpulkan bahwa faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi isotermis adalah konsentrasi zat terlarut maupun pelarut. Semakin besar konsentrasi larutan asam asetat maka semakin besar konsentrasi kesetimbangan larutan, sehingga semakin besar pula jumlah zat yang dapat teradsorbsi ke dalam adsorben.

(28)

vi

DAFTAR PUSTAKA

Sari, Sri. 2013. Laporan Adropsi. http://sriimayangsarii.blogspot.com/2013/11/laporan-adsorpsi.html

Yuliastri, Winahyu. 2012. Analisis Cuka Metode Alkalimetri.

(http://winahyuyuliastri.blogspot.com/2012/10/analisis-cuka-metode-alkalimetri.html)

(29)

vii

SIMBOL KETERANGAN SATUAN

N Normalitas N

V Volume ml

M Molaritas M

mol Jumlah zat mmol

(30)

viii APPENDIKS

 Pembuatan larutan asam asetat

1. Membuat larutan asam asetat 0,015 N dari 0,15N V1.M1=V2.M2

0,15.y = 0,015.100 y = 10ml

0,15.y = 0,03.100 y = 20ml

0,15.y = 0,06.100 y = 40ml

0.15.y = 0.09.100 y = 60ml

0,15.y = 0,12.100 y = 80ml

 Perhitungan volum rata-rata NaOH

1. V pada 0,015N = 0,6 + 0,5 = 0,55 2 2. V pada 0,03N = 0,7 + 0,5 = 0,6 2 3. V pada 0,03N* = 0,9 + 0,8 = 0,85 2 4. V pada 0,06N = 1,2 + 1,8 = 1,5 2 5. V pada 0,09N = 2,1 + 2,2 = 2,15 2 6. V pada 0,12N = 2,8 + 3 = 2,9 2 7. V pada 0,15N = 4 + 5,4 = 4,7 2 V rata-rata = V1 + V2 2

(31)

viii 1. Nakhir 0,015N 2. Nakhir 0,03N 3. Nakhir 0,03N * 4. Nakhir 0,06N 5. Nakhir 0,09N 0,086 25 2,15 1 _  6. Nakhir 0,12N 0,116 25 2,9 1 _  7. Nakhir 0,15N 0,188 25 4,7 1    (*) = tanpa Karbon

 Perhitungan mol awal

1. Mol variable konsentrasi 0,015N = 0,015 x 100 = 1,5mmol 2. Mol variable konsentrasi 0,03N = 0,03 x 100

= 3mmol

3. Mol variable konsentrasi 0,03N* = 0,03 x 100 = 3mmol 4. Mol variable konsentrasi 0,06N = 0,06 x 100

= 6mmol

5. Mol variable konsentrasi 0,09N = 0,09 x 100 = 9mmol Vol. Larutan yang dititrasi

022 , 0 25 0,55 1 _  034 , 0 25 0,85 1 _  024 , 0 25 0,6 1 _  06 , 0 25 1,5 1 _ 

(32)

viii

6. Mol variable konsentrasi 0,12N = 0,12 x 100

= 12mol

7. Mol variable konsentrasi 0,15N = 0,15 x 100

= 15mmol

 Perhitungan mol akhir

1. Mol akhir variable konsentrasi 0,015N = 0,022 x 25 = 0,55mmol 2. Mol akhir variable konsentrasi 0,03N = 0,024 x 25 = 0,6 mmol 3. Mol akhir variable konsentrasi 0,03N* = 0,030 x 25 = 0,75 mmol 4. Mol akhir variable konsentrasi 0,06N = 0,06 x 25 = 1,5 mmol 5. Mol akhir variable konsentrasi 0,09N = 0,086 x 25 = 2,15 mmol 6. Mol akhir variable konsentrasi 0,12N = 0,116 x 25 = 2,9 mmol 7. Mol akhir variable konsentrasi 0,15N = 0,188 x 25 = 4,7 mmol

 Perhitungan mol teradsorbsi (adsorban)

1. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,015N = 1,5 – 0,55 = 0,95 2. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,03N = 3 – 0,6 = 2,4 3. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,03N* = 3 – 0,75 = 2,25 4. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,06N = 6 – 1,5 = 4,5 5. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,09N = 9 – 2,15 = 6,85 6. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,12N = 12 – 2,9 = 9,1 7. n adsorbat pada variable konsentrasi 0,15N = 15 – 4,7 = 10,3

Mol akhir = M akhir x V akhir