LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA (2)

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA ISOTERM ADSORBSI

I. TUJUAN

Menentukan isoterm adsorbsi menurut Freundlich bagi proses adsorbsi asam

asetat pada arang

II. DASAR TEORI

Arang adalah padatan berpori hasil pembakaran bahan yang mengandung

karbon. Arang tersusun dari atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen

membentuk struktur heksagonal datar dengan sebuah atom C pada setiap

sudutnya. Susunan kisi-kisi heksagonal datar ini tampak seolah-olah seperti

pelat-pelat datar yang saling bertumpuk dengan sela-sela di antaranya (Sudarman,

2001).

Karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk yang

mengandung karbon yang telah diaktifkan untuk meningkatkan luas

permukaannya. Karbon aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori-porinya

telah mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap

dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan

(Murdiyanto, 2005). Luas permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif bergantung pada bahan baku, pengarangan, dan proses aktivasi. Berdasarkan

ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif diklasifikasikan menjadi 3, yaitu mikropori

(diameter <2 nm), mesopori (diameter 2–50 nm), dan makropori (diameter >50 nm) (Kustanto, 2000). Penggunaan karbon aktif di Indonesia mulai berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai adsorben untuk pemurnian pulp,

air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif domestik masih rendah

(Harfi, 2003), dengan demikian perlu ada peningkatan mutu karbon aktif tersebut.

Adsorbsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada

permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada

permukaaan zat tersebut. Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi

tergantung pada beberapa faktor, seperti : jenis adsorben, jenis adsorbat, luas

permukaan adsorben, konsentrasi zat terlarut, dan temperatur. Bagi suatu sistem

adsorbsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan luas

atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi yang teradsorpsi pada

temperatur tertentu disebut dengan isoterm adsorbsi ini dinyatakan sebagai :

x/m = k. Cn ...(1)

dalam hal ini :

x = jumlah zat teradsorbsi (gram)

m = jumlah adsorben (gram)

C = konsentrasi zat terlarut dalam larutan, setelah tercapai kesetimbangan

adsorpsi

k dan n = tetapan, maka persamaan (1) menjadi :

log x/m = log k + n logc...(2)

Persamaan ini mengungkapkan bahwa bila suatu proses adsorbsi menuruti

isoterm Freundlich, maka aluran log x/m terhadap log C akan merupakan garis

lurus. Dari garis dapat dievaluasi tetapan k dan n (Tim Dosen Kimia Fisik, 2012).

Isoterm Freundlich :

Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm

adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empirik yang dikemukakan oleh

Freundlich. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai

permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang

berbeda-beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak

digunakan saat ini. Persamaannya adalah :

x/m = k C 1/n

dimana:

x = banyaknya zat terlarut yng teradsorpsi (mg)

m = massa adsorben (mg)

C = konsentrasi adsorben yang sama

k,n = konstanta adsorben

Dari persamaan tersebut, jika konsentrasi larutan dalam kesetimbangan

diplot sebagai ordinat dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai absis

pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradien n dan intersept. Dari isoterm ini,

III.

ALAT DAN BAHAN

A. Alat

1. Cawan porselin 1 buah

2. Labu erlenmeyer bertutup 250mL 12 buah

3. Labu erlenmeyer 150 ml 6 buah

4. Pipet 5 ml 1 buah

5. Pipet 10 ml 1 buah

6. Buret 25 ml 1 buah

7. Corong 2 buah

8. Pengaduk 1 buah

9. Spatula 1 buah

10. Neraca analitik 1 buah

11. Kertas saring 6 buah

12. Statif 1 buah

13. Stopwatch 1 buah

14. Pembakar spirtus 1 buah

15. Kasa asbes 1 buah

16. Kaki tiga 1 buah

B. Bahan

1. Larutan asam asetat 0,5 N

2. Adsorben arang atau karbon

3. Larutan standar NaOH 0,1 N

IV.

CARA KERJA

Panaskan arang

Menyiapkan masing-masing

125 ml larutan CH3COOH

0,5 N ; 0,25N ; 0,125 N ;

0,0625 N ; 0,0313 N dan

0,0156N

Masing-masing sisa CH3COOH10

mL dititrasi dengan NaOH 0,1 N

NaOH

CH3COOH

NaOH

Titrasi larutan tersebut dengan

NaOH 0,1 M masing-masing 5 mL,

5mL, 10 mL, 25 mL, 25 mL, 25 mL

CH3COOH

dinginkan Masukkan masing-masing 1

gram ke dalam 6 erlenmeyer

masuk

Tutup dengan plastik Biarkan 30

Langkah pertama yang dilakukan dalam praktikum isoterm adsorbsi ini

adalah melakukan pemanasan arang terlebih dahulu. Pemanasan dihentikan pada

saat timbul asap, bukan pada saat arang menjadi berwarna merah (membara).

Ketika arang dipanaskan, pori-pori pada permukaan arang akan membuka

sehingga nantinya arang menjadi aktif dan dapat digunakan untuk mengabsorbsi

asam asetat secara maksimal. Apabila pemanasan arang terlalu lama, akibatnya

arang akan berubah menjadi abu dan tidak lagi dapat digunakan sebagai absorben

lagi.

Adapun sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Berikut

merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi daya serap adsorbsi.

1. Sifat Serapan

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.

2. Temperatur/ suhu

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.

3. 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.

4. 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.

Larutan asam asetat yang digunakan dalam praktikum ini memiliki beberapa

variasi konsentrasi, yakni 0,5 N ; 0,25 N ; 0,125 N ; 0,0625 N ; 0,0313 N ; 0,0156 N.

Selain adanya variasi konsentrasi, ke-enam macam larutan asam asetat tersebut

juga mendapatkan dua perlakuan yang berbeda, yakni : (1) tidak mendapat

setiap jangka waktu 10 menit dalam 30 menit pertama, dan kemudian disaring.

Selanjutnya, semua larutan tersebut dititrasi dengan larutan NaOH 0,1 N untuk

mendapatkan konsentrasi awal (larutan asam asetat murni) dan konsentrasi akhir

(larutan asam asetat + arang). Penentuan konsentrasi awal dak akhir larutan asam

asetat disini menggunakan rumus pengenceran, yakni V1.M1 = V2.M2

Konsentrasi awal dan akhir yang didapat berdasarkan hasil praktikum

kemudian dikurangkan untuk mengetahui harga ∆C larutan asam asetat. Selain itu,

data konsentrasi tersebut juga dapat digunakan untuk menghitung harga X (gram)

dengan rumus X = massa x Mr x 100/1000. Akhirnya, berdasarkan analisis data

yang telah dilakukan, dihasilkan 2 grafik yang berbentuk linier, yakni grafik C vs

X/m dan grafik log X/m vs log C. Terbentuknya grafik linier dalam praktikum ini

menunjukkan bahwa isotherm adsorbsi yang berlangsung disini memang benar

merupakan isotherm adsorbsi Freundlich.

Berdasarkan persamaan grafik Isoterm Adsorpsi Freundlich (log x/m vs log

c) 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 = 1,000x – 0,776

Jadi, didapat nilai Log k = -0,776 dan 1/n = 1,000. Maka nilai k adalah 0,1675 dan

nilai n adalah 1.

Mengenai gambar grafik log x/m vs log C yang dihasilkan sudah sesuai

dengan teori isotherm adsorpsi Freundlich yaitu grafik berupa garis linear

sedangkan grafik C vs x/m belum sesuai dengan teori isotherm adsobsi Langmuir

karena seharusnya grafik seperti setengah trapezium mengalami kenaikan dan

selanjutnya terjadi kekonstanan. Namun dari hasil percobaan ini grafik mengalami

terus mengalami kenaikan. Hal ini mungkin terjadi karena kekurang cermatan

praktikan dalam mengencerkan larutan asam asetat yang akan digunakan, atau

ketidaktepatan praktikan dalam memanaskan arang sehingga arang yang

VI.

KESIMPULAN DAN SARAN



Kesimpulan

1. Percobaan ini tergolong isotherm adsorpsi Freundlich. Oleh karenanya,

didapatkan kurva antara log x/m dengan Log C berbentuk linier.

2. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dalam percobaan ini dapat

dituliskan y = 1,000x – 0,776. Dengan K = 0,1675 dan n = 1,000



Saran

1. Praktikan lebih baik menyiapkan langkah kerja dan pembagian tugas

anggota kelompok terlebih dahulu sehingga waktu praktikum dapat

digunakan seefektif dan seefisien mungkin

2. Praktikan harus cermat dalam melaksanakan praktikum ini, terlebih lagi

dalam penggunaan buret pada saat titrasi.

VII. DAFTAR PUSTAKA

Harfi.2003.Senyawa-Senyawa Organik.Jakarta : Bumi Aksara.

Kustanto.2000.Karbon Aktif dalam Kehidupan Sehari-hari.Jogjakarta : Universitas

Gadjah Mada

Murdiyanto.2005.Senyawa Karbon.Malang : Universitas Brawijaya.

Sudarman.2001.Manfaat Arang Aktif.Makassar : Universitas Hassanudin.

Tim Dosen Kimia Fisik.2012.Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik.Semarang :

Universitas Negeri Semarang.

VIII.

JAWABAN PERTANYAAN

1. Apakah proses adsorpsi ini merupakan adsorpsi fisik atau khemisorpsi?

Jawab :

Pada percobaan ini proses adsorpsi terjadi secara adsorpsi fisik yang memiliki

cirri molekul yang terikat pada adsorben oleh gaya Van Der Walls, mempunyai

entalpi reaksi dan bersifat tidak spesifik

2. Apakah perbedan antara kedua jenis adsorpsi ini? Berikan contoh dari kedua

jenis adsorpsi ini !

Jawab :

a. Adsorbsi fisik, yaitu berhubungan dengan gaya Van der Waals dan

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.

3. Apakah perbedaan yang terjadi pada pengaktifan arang dengan cara

pemanasan ?

Pengaktifan arang dengan cara pemanasan :

a. 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.

b. 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.

4. Bagaimana isotherm Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat

padat? Apa pembatasannya?

Jawab :

Isotherm Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang baik

aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen. Gas merupakan campuran

yang homogeny sehingga kurang cocok jika digunakan dalam isotherm

Freundlich.

Batasannya : adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben

bersifat heterogen.

5. Mengapa isotherm adsorpsi Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat

padat kurang memuaskan dibandingkan dengan isotherm adsorpsi Langmuir ?

Bagaimana bentuk isotherm adsorpsi yang berakhir ini?

Jawab :

Karena pada adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben

bersifat heterogen, sedangkan adsorpsi pada Langmuir bersifat homogen.

Ketika mengadsorpsi gas yang wujudnya campuran yang homogeny, maka

adsorpsi Freundlich kurang cocok. Dari percobaan yang telah dilakukan,

adsorpsi ini berbentuk adsorpsi Langmuir.

Perhitungan

Diketahui [NaOH] = 0,1 N

Asam asetat (CH3COOH) yang diadsorpsi = 100 mL

Jumlah zat yang teradsorbsi (x)

4. x4 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= 0,009 x 60 x 100 / 1000

= 0,054 gram

5. x5 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= 0,0004 x 60 x 100 / 1000

= 0,0024 gram

6. x6 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= 0,003 x 60 x 100 / 1000