PERPINDAHAN MASSA PERPINDAHAN MASSA
Tiga prinsip mekanisme perpindahan massa : Tiga prinsip mekanisme perpindahan massa :
1.
1. MolMoleculecular diar diffuffusiosion ( Difn ( Difusi musi moleolekulkuler )er ) 2.
2. IntInterperphase mhase mass trass transansfer (ofer (one-ne-film tfilm theoheory)ry) .
. IntInterperphase mhase mass trass transansfer (tfer (t!o-!o-film tfilm theoheory)ry)
1. Molecular Diffusion ( Difusi
1. Molecular Diffusion ( Difusi Molekuler )Molekuler ) Dif
Difusi usi adaadalah lah perperistiisti!a !a menmengalgalirnyirnya"#ea"#erpirpindandahnyhnya a suasuatu tu $at $at daladalamm pelarut
pelarut dari dari #agian #agian #erkonsentrasi #erkonsentrasi tinggi tinggi ke ke #agian #agian yang yang #erkonsentrasi#erkonsentrasi rendah. %er#edaan konsentrasi yang ada pada dua larutan dise#ut gradien rendah. %er#edaan konsentrasi yang ada pada dua larutan dise#ut gradien konsentrasi. Difusi akan terus ter&adi hingga seluruh partikel terse#ar luas konsentrasi. Difusi akan terus ter&adi hingga seluruh partikel terse#ar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetim#angan dimana perpindahan secara merata atau mencapai keadaan kesetim#angan dimana perpindahan molekul tetap ter&adi !alaupun tidak ada per#edaan konsentrasi.
molekul tetap ter&adi !alaupun tidak ada per#edaan konsentrasi. De
Definfinisi isi didifufusi si adadalaalah h pepenynye#ae#araran n momoleklekul ul $at $at dadan n gagas s " " cacairiran an yayangng konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke gas " cairan yang konsentrasinya le#ih konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke gas " cairan yang konsentrasinya le#ih ren
rendah dah (hi(hipotpotonionis). s). DenDengan gan katkata a lain lain setsetiap$iap$at at akaakan n #er#erdifdifusi usi menmenuruurunini gradien konsentrasinya. 'asil dari difusi adalah konsentrasiyang sama antara gradien konsentrasinya. 'asil dari difusi adalah konsentrasiyang sama antara larutan terse#ut dinamakan
larutan terse#ut dinamakan isotonis.isotonis.
%roses difusi ter&adi karena adanya perpindahan massa suatu $at dimana %roses difusi ter&adi karena adanya perpindahan massa suatu $at dimana massa dapat #erpindah dari kondisi dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi massa dapat #erpindah dari kondisi dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi ren
rendadah. h. %e%erprpinindadahahan n mamassa ssa dadapapat t terter&ad&adi i dadalam lam fasfasa a gagas s mamaupupun un cacairir.. %eristi!a difusi #erakhir &ika telah mencapai keadaan setim#ang antara dua %eristi!a difusi #erakhir &ika telah mencapai keadaan setim#ang antara dua keadaan (pada keadaan se#elumnya terdapat per#edaan konsentrasi sehingga keadaan (pada keadaan se#elumnya terdapat per#edaan konsentrasi sehingga keadaan #elum setim#ang). %roses difusi dapat terus-menerus #erlangsung keadaan #elum setim#ang). %roses difusi dapat terus-menerus #erlangsung &ika
&ika per#edaan per#edaan konsentrasi konsentrasi antara antara dua dua kondisi kondisi dipertahankan. dipertahankan. 'al 'al ini ini dapatdapat di
dilalakukukakan n dedengngan an memengngalalirirkakan n flfluiuida da yyanang g memerurupapakakan n tetempmpat at akakanan #erdifusinya suatu
#erdifusinya suatu molekul secmolekul secara terara terus menerus. us menerus. %roses difusi %roses difusi akan #erhentiakan #erhenti &ika kondisi dari dua fluida sudah sama atau setim#ang.
&ika kondisi dari dua fluida sudah sama atau setim#ang.
%ada a#sor#si gas $at- terlarut terdifusi melalui fase gas ke antarmuka %ada a#sor#si gas $at- terlarut terdifusi melalui fase gas ke antarmuka an
destila
destilasi komponen yang #ertitik didih rendah terdifusi melalui fase si komponen yang #ertitik didih rendah terdifusi melalui fase $at $at cair cair ke antarmuka dan dari antarmuka ke fase uap. omponen yang #ertitik didih ke antarmuka dan dari antarmuka ke fase uap. omponen yang #ertitik didih tinggi terdifusi pada arah yang #erla!anan dan #erpindah melalui uap ke $at tinggi terdifusi pada arah yang #erla!anan dan #erpindah melalui uap ke $at cair. %ada proses ekstraksi $at cair $at terlarut terdifusi melalui fase rafinat cair. %ada proses ekstraksi $at cair $at terlarut terdifusi melalui fase rafinat ke
ke antantarmarmuka uka lalalu lu ke ke fase fase eksekstraktrak. . %ad%ada a proproses ses krikristastalisalisasi si $at$at- - terterlarularutt terdifu
terdifusi melalui cairan si melalui cairan induk ke kristal dan induk ke kristal dan mengmengendap pada permukaaendap pada permukaan n $at$at padat.
padat. %ada %ada proses proses humidifikasi humidifikasi ( ( kelem#a#an ) kelem#a#an ) tidak atidak ada da difusi difusi fase fase $at $at cair cair karena $at cairnya murni dan tidak mungkin ada gradien konsentrasi di dalam karena $at cairnya murni dan tidak mungkin ada gradien konsentrasi di dalam $at cair itu tetapi
$at cair itu tetapi uapnya terdifusi ke uapnya terdifusi ke antarmuka antarmuka $at cair- gas.$at cair- gas. *d
*da a #e##e#eraperapa a macmacam am keckecepaepatan tan ( ( +el+elociocity ty )ya)yang ng dipdiperluerlukan kan untuntuk uk mem
mem#eri#erikan kan gergerakaakan n masmasinging- - masmasing ing #ah#ahan an dan dan fase fase keskeslurluruhauhan n . . ,le,lehh karena gerakan a#solu
karena gerakan a#solut t tidak mempuntidak mempunyai makna yai makna setiap kecepatan itu harussetiap kecepatan itu harus didasarkan pada suatu keadaan diam sem#arang . Molekul- molekul setiap didasarkan pada suatu keadaan diam sem#arang . Molekul- molekul setiap kom
komponponen en daldalam am suatsuatu u camcampurpuran an #er#erada ada daldalam am keakeadaan daan ramram#an#ang g &ik&ikaa seluruh kecepatan sesaat kompo
seluruh kecepatan sesaat komponen nen itu di ¨ahkan itu di ¨ahkan dan diuraikan mdan diuraikan men&adien&adi ke
kecepcepataatan n yayang ng tegtegak ak lulururus s terterhahadadap p anantatarmurmuka ka dadan n didi#a#agi gi dedengnganan #anyaknya
#anyaknya molekul molekul $at $at itu itu maka maka akan akan di di dapat dapat kecepatan kecepatan makroskopik makroskopik komponen itu.
komponen itu.
Masalah perpindahan massa dapat diselesaikan dengan dua cara yang Masalah perpindahan massa dapat diselesaikan dengan dua cara yang #er#eda
#er#eda pertama pertama dengan dengan menggunakan menggunakan konsep konsep tahap tahap kesetim#angankesetim#angan (euil
(euili#rium stage) atau kedua i#rium stage) atau kedua atas dasar atas dasar proseproses s la&u diffusi (diffula&u diffusi (diffusional ratesional rate process).
process). ara ara mana mana yang yang dipilih dipilih #ergantung #ergantung pada pada &enis &enis peralatan peralatan yangyang di
digugunanakan kan ununtutuk k memelalaksksananakakan an opopererasi asi teterserse#u#ut. t. /e/emumua a peperhrhititunungangan perpindahan
perpindahan massa massa akan akan memerlukan memerlukan pengetahuan pengetahuan tentang tentang hu#unganhu#ungan kesetim#angan fase.
0a
0atas tas peperprpinindadahahan n fasfase e tetercarcapapai i apapa#a#ilila a kekedudua a fasfase e ititu u memencncapapaiai kesetim#angan dan perpindahan netto #erhenti. ntuk proses praktis yang kesetim#angan dan perpindahan netto #erhenti. ntuk proses praktis yang harus mempunyai la&u produksi maka proses kesetim#angan harus dihindari harus mempunyai la&u produksi maka proses kesetim#angan harus dihindari kar
karena ena la&u la&u perperpinpindahdahan an masmassa sa padpada a setisetiap ap keskeseimeim#an#angangan. . *da *da #e##e#eraperapaa macam kesetim#angan yang penting dalam perpindahan massa. Dalam fase macam kesetim#angan yang penting dalam perpindahan massa. Dalam fase lindak (#ulk) pengaru
lindak (#ulk) pengaruh h luas permukaaan dapat luas permukaaan dapat dia#aidia#aikan dan kan dan +aria#+aria#el el yangyang menentukan adalah sifat-sifat intensif seperti suhu tekanan dan konsentrasi. menentukan adalah sifat-sifat intensif seperti suhu tekanan dan konsentrasi.
alaupun penye#a# difusi umumnya karena gradien konsentrasitetapi alaupun penye#a# difusi umumnya karena gradien konsentrasitetapi difusidapat
difusidapat
&uga ter&adi karena gradien tekanan karena gradien suhu atau karena medan &uga ter&adi karena gradien tekanan karena gradien suhu atau karena medan
gay
gaya a yanyang g ditditeraerapkapkan n dardari i lualuar r sepseperterti i padpada a pempemisah isah sensentriftrifugaugal. l. DifDifusiusi mol
molekuekuler ler yanyang g terter&ad&adi i karkarena ena gragradiedien n tektekanaanan n (#u(#ukan kan tektekanaanan n parparsialsial)) dise#u
dise#ut difut difusi si tekanatekanan (n ( pressure diffusion pressure diffusion) ) yangyangdise#a#dise#a#kan kan karena gradienkarena gradien suhu dise#ut difusi termal (
suhu dise#ut difusi termal (thermathermal l diffusidiffusionon) sedangkan yang dise#a#kan) sedangkan yang dise#a#kan oleh medan gaya dari luar dise#ut difusi paksa (
oleh medan gaya dari luar dise#ut difusi paksa ( forced diffusion forced diffusion).).
3adi difusi adalah pencampuran spontan dari molekul-molekul karena 3adi difusi adalah pencampuran spontan dari molekul-molekul karena su
suatu atu peper#r#ededaaaan. n. %e%er#r#ededaan aan inini i dadapapat t #e#erurupa pa peper#r#ededaan aan susuhu hu atatau au pupunn konse
konsentrasi. /pesi se#uah molekul dalam satu fasa ntrasi. /pesi se#uah molekul dalam satu fasa akan selalu #erdifusi dariakan selalu #erdifusi dari ko
konsnsenentrtrasi asi yayang ng titingnggi gi ke ke kokonsnsenentratrasi si yayang ng rerendndahah samsampapai i tetercarcapapaii konsentrasi yang sama. Ilustrasinya di#erikan pada gam#ar di#a!ah ini.
%erpin
%erpindahan dahan molekumolekul suatu spesi (misal *l suatu spesi (misal *) dinyatak) dinyatakan dalam fluks molaan dalam fluks molar r * (mol"area.!aktu) kearah tertentu. 4luks * (*) relatif terhadap se#uah * (mol"area.!aktu) kearah tertentu. 4luks * (*) relatif terhadap se#uah koord
koordinat inat +ekto+ektor r tertenttertentu. u. 3umla3umlah h * (part* (partikel * ikel * yang #erpindahyang #erpindah) ) dalamdalam koordinat rektangular dinyatakan oleh:
koordinat rektangular dinyatakan oleh:
3ik
3ika a kitkita a menmengapgapliklikasikasikanan molmole balae balancence pada pada spesi spesi * * yang yang mengalir mengalir dandan #ereaksi di elemen +olum (
#ereaksi di elemen +olum ( ∆V=∆x∆y∆z ∆V=∆x∆y∆z ) kita akan mendapatkan fluks molar ) kita akan mendapatkan fluks molar dalam tiga dimensi. 5am#ar #erikut memperlihatkan
dalam tiga dimensi. 5am#ar #erikut memperlihatkan aliran dari fkuls molar *aliran dari fkuls molar * dalam koorinat tiga dimensi.
Molar flux balance
Molar flux balance pada sistem diatas dinyatakan dengan : pada sistem diatas dinyatakan dengan :
3i
3ika ka mememm#a#agi gi pepersrsamamaaaan n didiatatas as dedengnganan ∆x∆y∆z ∆x∆y∆z dan dan menmengamgam#il #il limlimitit me
mendndekekati ati nonol l mamaka ka akakan an dididadapapat t pepersarsamamaanan momolalar r flflux ux babalalancncee pada pada koordinat rektangular:
Difusi Molekular pada Cairan Difusi Molekular pada Cairan
6a&
6a&u u difdifusi usi molmolekuekular lar untuntuk uk caicairan ran le#le#ih ih keckecil il apaapa#il#ila a di#di#andandingingkankan terhada
terhadap la&u p la&u difusi moledifusi molekul gas. 'al ini dise#a#kan &arak antarkul gas. 'al ini dise#a#kan &arak antara molekula molekul dalam fasa cair le#ih rapat apa#ila di#andingkan dalam fasa gas. mumnya dalam fasa cair le#ih rapat apa#ila di#andingkan dalam fasa gas. mumnya koefis
koefisien ien difusi untuk gas difusi untuk gas le#ih #esale#ih #esar r hingghingga178 kali a178 kali koefiskoefisien ien difusi cairan.difusi cairan. 9amun fluks pada
9amun fluks pada gas tidak #er#eda gas tidak #er#eda &auh dari f&auh dari fluks dalam caluks dalam cair yaitu ir yaitu 177 kali177 kali le#ih cepat hal itu dise#a#kan karena konsentrasi cair le#ih #esar daripada le#ih cepat hal itu dise#a#kan karena konsentrasi cair le#ih #esar daripada konsentrasi dalam fasa gas.
konsentrasi dalam fasa gas.
%ersamaan difusi untuk cairan 3arak molekul dalam cairan le#ih rapat %ersamaan difusi untuk cairan 3arak molekul dalam cairan le#ih rapat daripada dalam fasa gas maka densitas danham#atan difusi pada cairan akan daripada dalam fasa gas maka densitas danham#atan difusi pada cairan akan le#ih #esar. 'al ini &uga menye#a#kan gaya interaksi antarmolekul sangat le#ih #esar. 'al ini &uga menye#a#kan gaya interaksi antarmolekul sangat penting
penting dalam dalam difusi difusi cairan. cairan. %er#edaan %er#edaan antara antara difusi difusi cairan cairan dan dan difusidifusi gasa
gasadaldalah ah #ah#ah!a !a padpada a difdifusi usi caircairan an difdifusiusifitafitas s serisering ng #er#ergangantuntung g padpadaa konse
konsentrasi ntrasi daripadaripadakomdakomponeponen n yang yang #erdi#erdifusi.fusi.uimouimolar lar councounterdiffterdiffusionusion dimulai dengan persamaan umum fick kita dapat mensu#stitusiuntuk 9* ; dimulai dengan persamaan umum fick kita dapat mensu#stitusiuntuk 9* ; 90 pada keadaan steady state.
90 pada keadaan steady state.
Difusi melalui mem#ran dapat #erlangsung melalui tiga mekanisme yaitu: Difusi melalui mem#ran dapat #erlangsung melalui tiga mekanisme yaitu: 1 .Difusi sederhana (
1 .Difusi sederhana ( simple difusion simple difusion))
2. Difusi melalui saluran yang ter#entuk oleh protein trans mem#ran 2. Difusi melalui saluran yang ter#entuk oleh protein trans mem#ran . Difusi difasilitasi (
. Difusi difasilitasi ( fasiliated difusion fasiliated difusion).).
Difusi melalui mem#ran #erlangsung karena molekul-molekul yang Difusi melalui mem#ran #erlangsung karena molekul-molekul yang #erpindah a
#erpindah atau tau #ergerak melalui #ergerak melalui mem#ran #ersmem#ran #ersifat ifat larut larut dalam ldalam lemak emak ((lipidlipid )) sehi
sehingngga ga dapdapat at menmenem#em#us us liplipid id #ila#ilayer yer padpada a memmem#ra#ran n secasecara ra lanlangsugsung.ng. Mem#ran sel permea#el terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid Mem#ran sel permea#el terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid +itamin * D dan serta #ahan-#ahan organik yang larut dalam lemak +itamin * D dan serta #ahan-#ahan organik yang larut dalam lemak /elain itu mem#ran sel &uga sangat permea#el terhadap molekul anorganik /elain itu mem#ran sel &uga sangat permea#el terhadap molekul anorganik seperti , ,
seperti , ,
₂₂
,' dan ' ,' dan '₂₂
,. 0e#erapa molekul kecil khusus yang terlarut,. 0e#erapa molekul kecil khusus yang terlarut serter#entuk dari protein transmem#ran semacam pori dengan diameter tertentu ter#entuk dari protein transmem#ran semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter le#ih kecil dari diameter pori yang memungkinkan molekul dengan diameter le#ih kecil dari diameter pori terse#ut dapat melaluinya. /ementara itu molekul < molekul #erukuran #esar terse#ut dapat melaluinya. /ementara itu molekul < molekul #erukuran #esar sepe
seperti rti asam asam amiamino no gluglukokosadsadan an #e##e#eraperapa a gargaram am < < gargaram am minmineraleral tidtidak ak dap
dapat at menmenem#em#us us memmem#ran#rane e secasecara ra lanlangsugsungng tettetapi api memmemerluerlukan kan proproteiteinn pem#a!a atau transporter untuk dapat menem#us mem#ran. %roses masukny pem#a!a atau transporter untuk dapat menem#us mem#ran. %roses masuknyaa
molekul #esar yang meli#atkan transporter dinamakan difusi difasilitasi yaitu molekul #esar yang meli#atkan transporter dinamakan difusi difasilitasi yaitu pelaluan $at melalui rnem#ran plasma
pelaluan $at melalui rnem#ran plasma yang meli#atkan protein pem#a!a atauyang meli#atkan protein pem#a!a atau protein
protein transporter. %rotein transporter. %rotein transporter transporter tergolong protein tergolong protein transmem#ran transmem#ran yangyang memiliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul yang akan ditransfer ke memiliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul yang akan ditransfer ke dalam sel. /etiap molekul atau ion memiliki protein transporter yang khusus dalam sel. /etiap molekul atau ion memiliki protein transporter yang khusus misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein
misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transporter transporter yan
yang g khukhusus sus untuntuk uk menmentratransfensfer r gluglukoskosa a kedkedalam alam sel. sel. %ro%rotein tein trantransposporterter r untuk glukosa #anyak ditemukan pada sel-sel rangka otot &antung sel-sel untuk glukosa #anyak ditemukan pada sel-sel rangka otot &antung sel-sel lemak dan sel-sel
lemak dan sel-sel hati hati karena sel <sel karena sel <sel terse#uterse#ut t selalu mem#utuhkselalu mem#utuhkan an glukoglukosasa untuk diu#ah men&adi energi.
untuk diu#ah men&adi energi.
/yarat suatu partikel atau molekul dapat mele!ati mem#rane sel dengan cara /yarat suatu partikel atau molekul dapat mele!ati mem#rane sel dengan cara difusi adalah:
difusi adalah: 1.
1. %ar%artiktikel atau el atau molmolekuekul l tersterse#ue#ut t merumerupakpakan partikan partikel atau el atau molmolekuekull sederhana
sederhana 2.
2. 0erukuran kecil0erukuran kecil 3.
4aktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi : 4aktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi :
1.
1. %e%er#r#ededaaaan n oonsnsenentrtrasiasi Mak
Makin in #esa#esar r perper#ed#edaan aan konkonsensentrastrasi i antantara ara dua dua #ag#agianian makmakin in #es#esar ar proses difusi yang ter&adi.
proses difusi yang ter&adi. 2.
2. 3ara3arak Tk Temempat 0epat 0erlanrlangsugsungnngnya Dya Difuifusisi
Makin dekat &arak tempat ter&adinya difusi makin cepat proses difusi Makin dekat &arak tempat ter&adinya difusi makin cepat proses difusi yang #erlangsung.
yang #erlangsung. .
. *re*rea Ta Temempat 0pat 0erlerlangangsunsungnygnya Difa Difusiusi
Makin luas area difusi makin cepat proses difusi Makin luas area difusi makin cepat proses difusi =.
=. /tr/truktukturTurTemempat 0erlpat 0erlangangsunsungnygnya a DifDifusiusi
*danya pori-pori pada mem#ran (sekat) meningkatkan proses difusi. *danya pori-pori pada mem#ran (sekat) meningkatkan proses difusi. Ma
Makikin n #a#anynyak ak &u¨mlah ah popori ri dadan n mamakikin n #e#esar sar ukukururan an popori ri mamakikinn meningkatkan proses difusi..
meningkatkan proses difusi.. 8.
8. kurkuran daan dan Tn Tipe ipe MolekMolekul >ul >aang 0ng 0erdifuerdifusisi
Molekul-molekul #erukuran kecil (misalnya oksigen) #erdifusi le#ih Molekul-molekul #erukuran kecil (misalnya oksigen) #erdifusi le#ih cepat
cepat daripdaripada ada molekmolekul-molul-molekul ekul #eruk#erukuran uran #esar #esar (misaln(misalnya ya kar#okar#onn dioksida)
dioksida) Molek
Molekul-moul-molekul lekul yang larut yang larut dalam dalam #ahan#ahan-#ahan penyusn -#ahan penyusn mem#mem#ranran #erdifusi
#erdifusi le#ih le#ih cepat. cepat. Misalnya Misalnya molekul-molekul molekul-molekul yag yag larut larut dalamdalam #erdifusi
#erdifusi le#ih le#ih cepat cepat daripada daripada molekul-molekul molekul-molekul yang yang tidak tidak larut larut dalamdalam air.
air. ?.
?. /uh/uhu mu makiakin tinn tinggi ggi difdifusi musi makin akin cepcepatat @.
@. 0M 0M makmakin in #es#esar dar difuifusi msi makiakin lan lam#m#atat A.
5am#ar ontoh Difusi 5am#ar ontoh Difusi
Macam macam ! Proses Difusi Macam macam ! Proses Difusi
1.
1. DiDifufusi si /e/edederhrhananaa
Difusi sederhana #erarti #ah!a gerakan kinetik molekuler dari molekul Difusi sederhana #erarti #ah!a gerakan kinetik molekuler dari molekul ataupun ion ter&adi melalui celah mem#ran atau ruang intermolekuler ataupun ion ter&adi melalui celah mem#ran atau ruang intermolekuler ta
tanpnpa a peperlu rlu #e#eririkakatan tan dedengngan an prprototein ein pepem#m#a!a!a a papada da memem#m#raran.n. ecep
ecepatan difusi ditentukaatan difusi ditentukan n oleh : oleh : ¨ah $at yang ¨ah $at yang terseditersedia kecepatana kecepatan gerak kinetik dan ¨ah celah pada mem#ran sel.
Difusi sederhana ini dapat ter&adi melalui dua cara: Difusi sederhana ini dapat ter&adi melalui dua cara: a.
a. MeMelalalului i cecelalah h papada da lalapipisasan n lilipipid d gagandnda a khkhususususnynya a &i&ika ka #a#ahahann #erdifusi terlarut lipid.
#erdifusi terlarut lipid.
/alah satu faktor paling penting yang menentukan kecepatan suatu /alah satu faktor paling penting yang menentukan kecepatan suatu $at melalui lapisan lipid ganda ialah kelarutan lipid dan $at terlarut. $at melalui lapisan lipid ganda ialah kelarutan lipid dan $at terlarut. /eperti misalnya
/eperti misalnya kelarutkelarutan an oksigoksigennitennitrogenrogen kar#okar#on n diokdioksida sida dandan alkohol dalam lipid sangat tinggisehingga semua $at ini langsung alkohol dalam lipid sangat tinggisehingga semua $at ini langsung larut dalam lapisan lipid ganda dan #erdifusi melalui mem#ran sel larut dalam lapisan lipid ganda dan #erdifusi melalui mem#ran sel sa
sama ma sesepepertrti i hahalnlnyya a dedengngan an didifufusi si yyanang g teteraradi di dadalalam m cacairiranan.. e
ecepcepataatan n $a$at-$t-$at at inini i #e#erdrdififususi i memelalalului i memem#m#raran n #e#er#r#anandindingg langsung dengan sifat kelarutan lipidnya.
langsung dengan sifat kelarutan lipidnya. #.
#. Difusi melalui saluran proteinDifusi melalui saluran protein
*ir tidak dapat menem#us lapisan lipid gandaair dapat menem#us *ir tidak dapat menem#us lapisan lipid gandaair dapat menem#us mem#ran sel dengan mudah molekul ini #er&alan melalui saluran mem#ran sel dengan mudah molekul ini #er&alan melalui saluran protein.
protein. Molekul Molekul lain lain yang yang #ersifat #ersifat tidak tidak larut larut dalam dalam lipid lipid dapatdapat #er&alan
#er&alan melalui melalui saluran saluran pori pori protein protein dengan cdengan cara ara yang yang sama sama sepertiseperti mol
molekuekul l air air &ik&ika a ukuukuran ran molmolekuekulnylnya a cukcukup up keckecil. il. /em/emakiakin n #es#esar ar ukurannya kemampuan penetrasinya menurun secara cepat.
ukurannya kemampuan penetrasinya menurun secara cepat.
/aluran protein di#edakan atas dua: /aluran protein di#edakan atas dua: a)
a) /aluran ini #ersifat permea#el selektif terhadap $at./aluran ini #ersifat permea#el selektif terhadap $at. #)
#) /aluran ini dapat di#uka dan ditutup oleh ger#ang./aluran ini dapat di#uka dan ditutup oleh ger#ang.
/e#agian #esar saluran protein #ersifat sangaet selektif untuk /e#agian #esar saluran protein #ersifat sangaet selektif untuk melakukan transpor satu atau le#ih ion atau molekul spesifik. Ini melakukan transpor satu atau le#ih ion atau molekul spesifik. Ini aki#at dari ciri khas saluran itu sendiri seprti diameternya#entuknya aki#at dari ciri khas saluran itu sendiri seprti diameternya#entuknya dan &enis muatan listrik di sepan&ang permukaan dalamnya. /alah dan &enis muatan listrik di sepan&ang permukaan dalamnya. /alah sa
sattu u coconnttooh h sasalluuraran n yyaanng g ppaalliinng g ppeenntitinng g yyaiaittu u ssalaluurranan natriumpermukaan dalam saluran ini #ermutan negatif kuat. Muatan natriumpermukaan dalam saluran ini #ermutan negatif kuat. Muatan neg
na
natritrium um inini i #e#erdrdififuiuisi si kekedadalam lam sesel. l. /a/aluluran ran nanatritrium um inini i secsecaraara spesifik #ersifat selektif untuk &alannya ion-ion natrium. /e#aliknya spesifik #ersifat selektif untuk &alannya ion-ion natrium. /e#aliknya terd
terdapaapat t seraserangkngkian ian salusaluran ran proprotein tein yanyang g #er#ersifasifat t untuntuk uk trantranspospor r kalium. /aluran ini #erukuran le#ih kecil dari pada saluran natrium kalium. /aluran ini #erukuran le#ih kecil dari pada saluran natrium dan tidak #ermuatan negatifsehingga tidak mempunyai daya tarik dan tidak #ermuatan negatifsehingga tidak mempunyai daya tarik kuat untuk menarik ion-ion agar masuk kedalam saluran. arena kuat untuk menarik ion-ion agar masuk kedalam saluran. arena ukurannya yang kecil hanya dapat dilalui oleh ion kaliumsehingga ukurannya yang kecil hanya dapat dilalui oleh ion kaliumsehingga ion kalium dengan mudah #erdifusi keluar sel.
ion kalium dengan mudah #erdifusi keluar sel. 5er
5er#an#ang g salusaluran ran proproteitein. n. TuTu&ua&uan n gerger#an#ang g salsalurauran n proproteitein n iniini unt
untuk uk menmengtugtur r perpermeamea#ita#itas s salusaluranran. . DalDalam am hal hal salsalurauran n natnatriuriumm pem#ukaan
pem#ukaan dan dan penutupan penutupan ini ini ter&adi ter&adi pada pada #agian #agian luar luar saluran saluran daridari mem#ran sel.
mem#ran sel.
/edangkan pada saluran kalium ter&adi pada #agian dalam u&ung /edangkan pada saluran kalium ter&adi pada #agian dalam u&ung saluran. %em#ukaan dan penutupan ger#ang diatur dalam dua cara: saluran. %em#ukaan dan penutupan ger#ang diatur dalam dua cara: a)
a) Boltase ger#angBoltase ger#ang %a
%ada da sasaat at teterdrdapapat at mumuataatan n nenegagatitif f kukuat at papada da #a#agigian an dadalamlam mem#ran selger#ang natrium di#agian luar akan tertutup rapat mem#ran selger#ang natrium di#agian luar akan tertutup rapat se#
se#alialiknknya ya #i#ila la #a#agigian an dadalam lam memem#m#raran n kekeililanangagan n mumuataatann ne
negagatitifnfnyayagger#er#anang g inini i akakan an akakan an teter#r#ukuka a sesecarcara a titi#a#a-t-ti#i#aa sehing
sehingga ga memunmemungkinkgkinkan an se¨ase¨ah h #esar ion #esar ion natriunatrium m mengalmengalir ir mas
masuk uk melmelalualui i porpori-pi-pori ori natnatriumrium. . %ad%ada a gerger#an#ang g kalkalium ium akaakann mem#uaka #ila #agian dalam mem#ran sel men&adi #ermuatan mem#uaka #ila #agian dalam mem#ran sel men&adi #ermuatan positif.
positif. #)
#) 5er#ang kimia!i5er#ang kimia!i
5er#ang saluran protein akan ter#uka karena mengikat molekul 5er#ang saluran protein akan ter#uka karena mengikat molekul lain dengan proteinhal ini akan menye#a#kan peru#ahan pada lain dengan proteinhal ini akan menye#a#kan peru#ahan pada mol
molekuekul l proproteitein n sehsehingingga ga gerger#an#ang g akaakan n ter#ter#uka uka ataatau u terttertutuutup.p. on
ontohtohnynya a efek efek salusaluran ran asetasetilkilkoliolin.(n.(di di #ic#icarakarakan an padpada a sistsistemem saraf).
2.
2. DiDifufusi dsi dipiperermmududahah Dis
Dise#ue#ut t &ug&uga a dendengan gan difdifusi usi dipdiperanerantaratarai i pempem#a!#a!aaraartinytinya a pempem#a!#a!aa akan mempermudah difusi $at ke sisi lain. Cat <$at paling penting yang akan mempermudah difusi $at ke sisi lain. Cat <$at paling penting yang melintasi proses difusi yang dipermudah ialah glukose dan se#agian melintasi proses difusi yang dipermudah ialah glukose dan se#agian #esar
#esar asam-asan asam-asan amino. amino. Molekul Molekul pem#a!a pem#a!a akan akan mentraspor mentraspor glukoseglukose atau monosakarida lainya ke dalam sel. Insulin dapat meningkatkan atau monosakarida lainya ke dalam sel. Insulin dapat meningkatkan kecepatan proses difusi ini se#esar 17 sampai 27 kali lipat. Ini adalah kecepatan proses difusi ini se#esar 17 sampai 27 kali lipat. Ini adalah mekan
mekanisme isme dasar yang dasar yang digundigunakan insulin akan insulin untuuntuk k mengamengatur tur pemakpemakianian glukose dalam tu#uh.
glukose dalam tu#uh.
.
. DifDifusi diusi difasifasilitalitasi (facisi (facilitlitated diated diffuffusiosion)n) %e
%elallaluauan n $at $at memelallalui ui rnrnemem#r#ran an plplasasrnrna a yayang ng memeli#li#atatkakan n prprototeinein pem#a!a atau
pem#a!a atau protein protein transporter. %rotein trtransporter. %rotein transporter tergolong ansporter tergolong proteinprotein tra
transmnsmem#em#ran ran yanyang g memmemlikliki i temtempat pat perperleklekatan atan terterhadhadap ap ion ion ataatauu molekul +ang akan ditransfer ke dalam sel. /etiap molekul atau ion molekul +ang akan ditransfer ke dalam sel. /etiap molekul atau ion mem
memiliiliki ki proproteitein n tratransfonsforter rter yanyang g khukhusussus mismisalnyalnya a untuntuk uk pelpelaluaaluann suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus untuk suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus untuk mentr
mentransfer glukoansfer glukosa ke sa ke dalam sel. dalam sel. %rotei%rotein transporten transporter untuk grukosar untuk grukosa #anyak
#anyak ditemukan ditemukan pada pada sel-sel sel-sel rangka rangka otot otot &antung &antung sel-sel sel-sel lemak lemak dandan sel-sel hati karena sel < sel terse#ut selalu mem#utuhkan glukosa untuk sel-sel hati karena sel < sel terse#ut selalu mem#utuhkan glukosa untuk diu#ah men&adi energi.
Con"o# Difusi Con"o# Difusi
ontoh dari difusi dalam kehidupan sehari-hari adalah se#agai #erikut: ontoh dari difusi dalam kehidupan sehari-hari adalah se#agai #erikut:
1.
1. 6ar6arutnyutnya a krikristal gulstal gula a daldalam air artiam air artinynya a komkomponponen gula menden gula mendifuifusi kesi ke fase cair
fase cair 2.
2. ap aap air dair dari cerri cerek yek yang #ang #erderdifuifusi dasi dalam ulam udardara.a. .
. DifDifusi yanusi yang paling paling g serisering ter&ang ter&adi adaladi adalah difusi molh difusi molekuekulerler Difus Difusi inii ini ter&adi &ika ter#entuk perpindahan dari se#uah lapisan (layer) molekul ter&adi &ika ter#entuk perpindahan dari se#uah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida
yang diam dari solid atau fluida =.
=. TTererseraserapnypnya $at #ea $at #eracuracun ke dn ke dalam aalam aranrangg 8.
8. 6a6arurutntnya oya oksiksigegen dan dalam dlam dararahah ?.
?. %ada p%ada proses ferroses fermentasimentasinutnutrisi dan risi dan oksigoksigen yaen yang terlang terlarut dalrut dalam larutam larutanan mendifusi ke mikroorganisme
mendifusi ke mikroorganisme @.
@. %en%engamgam#il#ilan uranian uranium dari um dari #at#atuan denguan dengan cara an cara eksekstraktraksi si menmengguggunaknakanan pelarut organik misalnya heksana
pelarut organik misalnya heksana A.
A. %e%engnghihilalangngan an lologagam m #e#er#r#ahahayaya a dadari ri lilim#m#ah ah cacair ir memengnggugunanakakann a#sor#en
%erhatikan gam#ar #erikut : %erhatikan gam#ar #erikut :
*pa#ila dinding pemisah dihilangkan maka gas * #erdifusi ke gas 0. *pa#ila dinding pemisah dihilangkan maka gas * #erdifusi ke gas 0.
umus umum : umus umum :
( (
))
dz dz dx dx D D C C x x ! ! !" !" ! ! " " ! ! ! !==
++
−−
.. .. dimana : dimana :( (
))
# # time time area area in " $ in " $ ien ient of t of !! on coeffic on coeffic or diffusi or diffusi y y diffusi%it diffusi%it the the D D " " ! ! mol mol mol ! mol ! on on mol fracti mol fracti & & %olume %olume mol mol ion ion concentrat concentrat total total C C time. area time. area mol ! mol ! !" !" ! ! ! ! 0) 0) (* (*==
++
==
++
==
==
Tiga kondisi khusus : Tiga kondisi khusus :
1.
1. DifDifusi usi melmelalualui i medmedium ium yanyang g diadiam m (9(900 ; 7) ; 7)
( (
))
dz dz dx dx D D C C x x ! ! !" !" ! ! " " ! ! ! !==
++
−−
.. ..( (
))
dz dz dx dx x x D D C C ! ! ! ! !" !" ! ! .. 1 1 ..−−
−−
==
ontoh : ontoh :•• *ir menguap ke udara*ir menguap ke udara
•• Minyak yang +olatile menguap ke udaraMinyak yang +olatile menguap ke udara
2.
2. DifDifusi usi eueuimoimolar lar #er#erla!la!anaanan (n (99**; -9; -900))
Ilustrasi : Ilustrasi : * * 90 90 9*9* 0 0
( (
))
dz dz dx dx D D C C x x ! ! !" !" ! ! " " ! ! ! !==
++
−−
.. .. dz dz dx dx D D C C ! ! !" !" ! !==
−−
.. ..ontoh : difusi uap dan cairan dalam kolom distilasi. ontoh : difusi uap dan cairan dalam kolom distilasi.
.
. DiDifufusi dsi dalaalam lam larurutatan enn encecer (Er (E**≈≈ 7 thus is constant) 7 thus is constant)
( (
))
dz dz dx dx D D C C x x ! !==
! !++
" " ! !−−
.. !" !".. ! ! dz dz dx dx D D C C ! ! !" !" ! !≈≈
77−−
.. ..( (
))
dz dz x x C C d d D D ! ! !" !" ! ! .. .. ..−−
≈≈
( ( ))
'ic()s la* 'ic()s la* dz dz C C d d D D ! !==
−−
.. !" !".. ! ! ... atatan : atatan :Difusi dapat ter&adi pada fase gas cair maupun padat.ntuk difusi pada $at Difusi dapat ter&adi pada fase gas cair maupun padat.ntuk difusi pada $at padat mengikuti hokum 4ickF
padat mengikuti hokum 4ickFs.s.
PERPINDAHA
PERPINDAHAN MASSN MASSA AN$A AN$AR %ASEAR %ASE
%em#ahasan pada #a# se#elumnya hanya mengenai difusi pada $at dalam %em#ahasan pada #a# se#elumnya hanya mengenai difusi pada $at dalam fase tunggal. %roses perpindahan massa pada umumnya mengenai duua fase fase tunggal. %roses perpindahan massa pada umumnya mengenai duua fase yang tidak saling larut dikontakkan agar ter&adi perpindahan massa. ,leh yang tidak saling larut dikontakkan agar ter&adi perpindahan massa. ,leh karena itu pada #a# ini akan di#ahan mengenai aplikasi dari mekanisme karena itu pada #a# ini akan di#ahan mengenai aplikasi dari mekanisme diffusional untuk setiap fase pada system ga#ungan. /eperti yang kita ketahui diffusional untuk setiap fase pada system ga#ungan. /eperti yang kita ketahui #ah!a la&u difusi pada setiap fas
#ah!a la&u difusi pada setiap fase tidak #ergantung pada gradient konsentrasi.e tidak #ergantung pada gradient konsentrasi. %a
%ada da !a!aktktu u yyanang g sasama ma grgradadieient nt kokonsnsenentrtrasasi i papada da sysyststem em dudua a fafasese mengindikasikan tercapainya kesetim#angan antar fase.
mengindikasikan tercapainya kesetim#angan antar fase. %ad
%ada a opeoperasi rasi alaalat t trantransfer sfer massmassa a #any#anyak ak melmeli#ai#atkatkan n tratransfensfer r masmassasa antara 2 fase atau le#ih yang dikontakkan. *da #eda konsentrasi di antara 2 fase atau le#ih yang dikontakkan. *da #eda konsentrasi di masing-masing fase.
ontoh fase-fase: ontoh fase-fase: 1. sistem gas < cair 1. sistem gas < cair
2. sistem cair < cair ( kedua cairan tidak saling larut) 2. sistem cair < cair ( kedua cairan tidak saling larut) . sistem fluida < padatan.
. sistem fluida < padatan. Transfer massa antar fase: Transfer massa antar fase:
1. satu film ter&adi pada kontak fase padat dengan fluida. 1. satu film ter&adi pada kontak fase padat dengan fluida. 2. dua film ter&adi pada kontak fase fluida dengan fluida. 2. dua film ter&adi pada kontak fase fluida dengan fluida.
&ESE$IM'ANAN &ESE$IM'ANAN
6angkah yang tepat untuk mem#ahas kesetim#angan adalah mengetahui 6angkah yang tepat untuk mem#ahas kesetim#angan adalah mengetahui karakte
karakteristik kesetim#anristik kesetim#angan gan disetidisetiap ap proseproses s dan dan untuk menyetarauntuk menyetarakan kan nyanya den
dengan gan yanyang g lailain. n. onontohtohnynya a padpada a proproses ses a#sa#sorporpsi si gas gas yanyang g melmeli#ati#atkankan ammonia yang terlarut dari campuran ammonia-udara dengan air. Misalnya ammonia yang terlarut dari campuran ammonia-udara dengan air. Misalnya air yang ¨ahnya tetap ditempatkan pada !adah tertutup #ersamaan dengan air yang ¨ahnya tetap ditempatkan pada !adah tertutup #ersamaan dengan camp
campurauran n gas gas ammammonionia a dan dan udaudara ra syssystem tem keskeselueluruhruhan an di&adi&alanlankan kan padpadaa tekanan dan temperature konstan. arena ammonia adalah $at yang sangat tekanan dan temperature konstan. arena ammonia adalah $at yang sangat larut dalam air molekul ammonia akan #erpindah secara langsung dari gas ke larut dalam air molekul ammonia akan #erpindah secara langsung dari gas ke li
liuiduid menmenem#em#us us permpermukaukaan an antantar ar fase fase yayang ng memmemisahisahkan kan kedkedua ua fasefase.. /e¨ah
/e¨ah molekul ammomolekul ammonia keluar kemnia keluar kem#ali men&adi mo#ali men&adi molekul gas lekul gas pada la&upada la&u proporsional ke dalam konsentrasi nya pada liuid. /emak
proporsional ke dalam konsentrasi nya pada liuid. /emakin #anyak ammoniain #anyak ammonia ya
yang ng #e#erprpinindadah h ke ke liliuuidid didiiririningi gi dedengngan an kekenanaikikan an kokonsnsenentratrasi si yayangng konsekuen di dalam liuid sampai perlahan la&u perpindahan massa yang konsekuen di dalam liuid sampai perlahan la&u perpindahan massa yang memasuki liuid samma dengan la&u perpindahan massa yang keluar dari memasuki liuid samma dengan la&u perpindahan massa yang keluar dari li
liuiduid. . %ad%ada a saasaat t yanyang g samsama a melmelalualui i mekmekanianisme sme difdifusiusi konkonsensentratrasi si padpadaa seti
setiap ap fase fase menmen&ad&adi i samsama. a. ememudiudian an ter&ter&adi adi kesekesetimtim#an#angan gan dindinamiamik k saatsaat molekul ammonia #erpindah kem#ali dan seterusnya dari satu fase ke fase molekul ammonia #erpindah kem#ali dan seterusnya dari satu fase ke fase lainnya
lainnya perpindahan massa keseluruhan perpindahan massa keseluruhan sama dengan nsama dengan nol. onsentrasi ol. onsentrasi padapada tiap fase tidak lagi mengalami peru#ahan.
tiap fase tidak lagi mengalami peru#ahan. *p
*pa#ila#ila a ditditam#am#ahkahkan an ammammonionia a ke ke daldalam am !ad!adah ah akaakan n terter&ad&adi i suasuatutu kesetim#angan konsentrasi yang #aru secara perlahan dengan konsentrasi kesetim#angan konsentrasi yang #aru secara perlahan dengan konsentrasi yang le#ih tinggi daripada konsentrasi mula-mula pada setiap fase. %ada saat yang le#ih tinggi daripada konsentrasi mula-mula pada setiap fase. %ada saat ini
ini secasecara ra perperlahlahan an dapdapat at disediselesalesaikaikan n hu#hu#ungungan an antantara ara keskesetimetim#an#angangan kon
kesetim#angan konsentrasi pada fase gas dan liuid adalah y
kesetim#angan konsentrasi pada fase gas dan liuid adalah y**dan Edan E**adalahadalah fraksi mol akan menim#ulkan kenaikan pada kur+a kesetim#angan distri#usi fraksi mol akan menim#ulkan kenaikan pada kur+a kesetim#angan distri#usi se
sepepertrti i gagam#m#ar ar 8.8.1. 1. uur+r+a a inini i memengnghahasisilklkan an &u¨mlah ah aiair r yyanang g titidadak k #erpengaruh
#erpengaruh dan dan udara udara yang yang digunakan digunakan pada pada saat saat mula-mula mula-mula dan dan hanyahanya dipengaruhi oleh kondisi seperti temperature dan tekanan dikaitkan dengan dipengaruhi oleh kondisi seperti temperature dan tekanan dikaitkan dengan system tiga komponen.%enting untuk dicatat #ah!a pada keadaan setim#ang system tiga komponen.%enting untuk dicatat #ah!a pada keadaan setim#ang onsentrasi pada dua fase tidak samaG malah potensial kimia dari ammonia onsentrasi pada dua fase tidak samaG malah potensial kimia dari ammonia adalah sama pada kedua fase.
adalah sama pada kedua fase. u
ur+r+a a papada da gagam#m#ar ar 8.8.1.1.titidadak k memenunun&un&ukkkkan an semsemua ua kekesesetimtim#a#angnganan kon
konsensentratrasi si yayang ng ada ada padpada a syssystem. tem. onontohtohnyanya air air akaakan n secasecara ra perperlahlahanan me
mengnguauap p memen&n&adadi i gagas s kokompmpononen en di di ududarara a &u&uga ga akakan an teterlarlarurut t memen&an&adidi kom
komponponen en keckecil il daldalam am liliuiduid dan dan keskesetimetim#an#angan gan konkonsensentratrasi si untuntuk uk $at$at terse#ut akan ter#entuk.
terse#ut akan ter#entuk.
y y**
E E** y
y** ; fraksi mol gas ; fraksi mol gas E
E** ; fraksi mol liuid ; fraksi mol liuid
5am
5am#a#ar r 8.8.1. 1. kekesetsetimim#a#angngan an didistrstri#i#ususi i pepelalarut rut anantatara ra gagas s dadan n liliuuid id papadada temperature konstan.
Solid A
Solid A
( dapat larut )
( dapat larut )
CAS CAS•
•
CACAFluid
Fluid B
B (liquid
(liquid atau
atau gas)
gas)
NA
NA
flm
flm
A.
A. Perpinda#an Perpinda#an massa an"massa an"ar fasar fase (onefe (onefilm "#eor) ilm "#eor) un"uk faun"uk fase an* se an* "idak "idak salin* laru"
salin* laru"
/istem atau fase : /istem atau fase :
/olid-liuid ( kristalisasi ) /olid-liuid ( kristalisasi )
/olid-gas ( su#limasi dan adsorpsi ) /olid-gas ( su#limasi dan adsorpsi )
Ilustrasi : Ilustrasi :
ntuk la&u transfer massa yang diperkirakan untuk * persamaan yang ntuk la&u transfer massa yang diperkirakan untuk * persamaan yang dapat digunakan adalah :
dapat digunakan adalah :
(
(
)
)
(
(
)
)
(
(
))
( (
+ + ! !))
! ! , , ! ! !+ !+ y y ! ! !+ !+ x x ! ! !+ !+ cc !! ( ( C C C C ( ( x x x x ( ( y y y y ( ( - - - -
==
−−
==
−−
==
−−
==
−−
t t ! ! ! ! y y - - - - == .. dimana : dimana : # # area.time area.time mol ! mol ! $ $ sfer of ! sfer of ! mass tran mass tran ! !==
ion of ! ion of ! concentrat concentrat saturat saturated ed C C !+ !+==
)) (( 00 ininli.uid li.uid or or inin ,as ,as n fluid n fluid ion of ! i ion of ! i concentrat concentrat C C ! !
==
ce# ce# s s $film resi $film resi oefficient oefficient transfer c transfer c mass mass ( ( ( ( ( ( (Zat A padat
Zat A padat
rr
ontoh aplikasi : ontoh aplikasi :
/uatu padatan * (misal: kapur #arus atau es kering) #er#entuk #ola /uatu padatan * (misal: kapur #arus atau es kering) #er#entuk #ola &ari-&ari
&ari-&ari 77 ; 7A cm ; 7A cm #erada di udara yang +entilasin#erada di udara yang +entilasinya cukup #aik. apatya cukup #aik. apat
massa * massa * 1111 , , cm cm ρ ρ
=
=
. /uhu system T ; 77 . tekanan uap murni $at * . /uhu system T ; 77 . tekanan uap murni $at * pada
pada 77 77 adalahadalah
= = 11=.17 11=.17 !+ !+
- -
==
−− atmatm. oefisien transfer massa * dari. oefisien transfer massa * daripermukaan
permukaan ke ke udaraudara 27772777 cm cm (c
(c
==
/am /am. Ingin diperkirakan !aktu yang . Ingin diperkirakan !aktu yang di
dipeperlrlukukan an sasampmpai ai $at $at * * teterserse#u#ut t haha#i#is s memenynyu#u#lilim. m. DiDikeketatahuhui i #e#eratrat
molekul *
molekul * 12A12A , , M M mol mol
==
.. *nalisis : *nalisis : 9eraca massa *9eraca massa * padatan :padatan :
(
(
)
)
2 2 ... ... = = 11 7 7 ..== .. .. .. !+ !+ !!r
r
a
a
t
t
e
e
o
o
f
f
r
r
a
a
t
t
e
e
o
o
f
f
r
r
a
a
t
t
e
e
o
o
f
f
massa
massa
!
!
i
i
n
n
p
p
u
u
t
t
o
o
u
u
t
t
p
p
u
u
t
t
a
a
c
c
c
c
u
u
m
m
u
u
l
l
a
a
t
t
i
i
o
o
n
n
*a(tu
*a(tu
d
d
(
(
c
c
r
r
C
C
C
C
r
r
dt
dt
M
M
π π π π ρ ρ
−
−
=
=
−
−
−
−
=
=
÷
÷
Dimana r = beruba
(
(
)
)
2 2 == 11 . .== .. .. .. !+ !+ !! d d ( (cc rr CC CC rr M M dt dt π π π π ρ ρ−
−
−
−
=
=
Dimana : Dimana : 2 2 . . d d dd ddrr r r r r d dtt ddrr ddt t dr dr r r dt dt=
=
=
=
/ehingga : /ehingga :(
(
)
)
(
(
)
)
2 2 == 22 . .== .. .. . . !+ !+ !! !+ !+ !! dr dr ( (cc rr CC CC rr M M dt dt d drr ((ccM M C C C C dt dt ρ ρ π π π π ρ ρ−
−
−
−
=
=
= −
= −
−
−
arena +entilasi #aik maka
arena +entilasi #aik maka C C ! ! H 7 H 7
.
.
!+ !+d
d
r
r
(
(
c
c
M
M
C
C
dt
dt
= −
= −
ρ
ρ
!+ !+ !+ !+ - - C C 01 01=
=
. . - - !+ !+ d drr ((ccM M d dtt= −
= −
ρ ρ 0011 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 . . .. . . .. t t ttss rr !+ !+ t t rr 00 ts ts 0 0 !+ !+ 01 01 d dtt ddrr ( (c Mc M - - 01 01 t t dr dr ( (c Mc M - - ρ ρ ρ ρ = = == = = === −
= −
= −
= −
∫
∫
∫
∫
7 7 7 7 . . . . .. . . .. !+ !+ !+ !+ 01 01 ts ts 00 ( (c Mc M - - 010 010 ( (c Mc M - - ρ ρ ρ ρ= −
= −
−
−
=
=
= = . . 1 111 7777AA22 .. 7777 77AA 11 1777 1777 2= 2= 2 2777777 1122AA 1111==..1177 77 I I77@@ 11 , , x x 2 2atmatm xx 33 xx cmcm c cmm hhaarrii m mooll 3 3 cm cm t tss xx xx , , 2 2 /am/am cm cm x x xx atmatm /am
/am mol mol hari hari − −
=
=
=
=
≈
≈
$ransfer Massa An"ar %ase Sa"u %ilm $ransfer Massa An"ar %ase Sa"u %ilm Ditin&au difusi solut dari fluida ke padatan: Ditin&au difusi solut dari fluida ke padatan:
Transfer massa yang terli#at : Transfer massa yang terli#at : 1. difusi *
1. difusi * secara kon+ektif dari secara kon+ektif dari #adan utama fluida ke #adan utama fluida ke permukaanpermukaan padatan. Difusi ini ter&adi di film dari 1 ke 2.
padatan. Difusi ini ter&adi di film dari 1 ke 2. 2. difusi *
2. difusi * secara molekuler dari secara molekuler dari permukaan padatan ke dalam permukaan padatan ke dalam padatanpadatan dari ke =.
dari ke =.
*rah transfer tergantung konsentrasi. *rah transfer tergantung konsentrasi. ontoh kasus ini :
ontoh kasus ini :
1. pelarutan gula dengan pengadukan. 1. pelarutan gula dengan pengadukan. 2. %en&erapan logam #erat dalam arang. 2. %en&erapan logam #erat dalam arang. ontoh lain :
9ilai kc tergantung dari sifat padatan sifat fluida geometri alat kecepatan 9ilai kc tergantung dari sifat padatan sifat fluida geometri alat kecepatan pengadukanG
pengadukanG
/atuan +olu /atuan +olu satuan
satuan !aktu !aktu . . satuan satuan luas luas transfer transfer Difusi an"ar + fase sa"u film (
Difusi an"ar + fase sa"u film ( difusi dalam aliran "ur,ulen ) -difusi dalam aliran "ur,ulen ) -%ad
%ada a opeoperasi rasi alat alat trantransfer sfer masmassa sa #an#anyayak k melmeli#ai#atkatkan n trantransfer sfer masmassasa antara 2 fase atau le#ih yang di kontakkan. *da #e#erapa konsentrasi di antara 2 fase atau le#ih yang di kontakkan. *da #e#erapa konsentrasi di masing-masing fase.
masing-masing fase. ontoh fase-fase : ontoh fase-fase : 1.
1. /istem gas- /istem gas- cair cair 2.
2. /istem cair- /istem cair- cair cair ( ( kedua kedua cairan cairan tidak tidak saling saling larut larut )) .
. /istem fuida- /istem fuida- padatanpadatan
Dalam arus tur#ulen $at yang di#a!a dari satu lokasi ke lokasi lain Dalam arus tur#ulen $at yang di#a!a dari satu lokasi ke lokasi lain oleh pusaran-
oleh pusaran- pusarapusaranyang #ergeraknyang #ergerak se#agse#agaiana aiana pusarpusaran an itu itu mem#amem#a!a!a momentum dan energi kalor.
momentum dan energi kalor.
%ersamaan untuk perpindahan massa ialah: %ersamaan untuk perpindahan massa ialah:
3*t
3*t ; ; - - 9ԐԐ9 dc dc " " d#d# Dimana :
Dimana : 3
3 * * t t ; ; 4luk4luks s molal molal * * relatif relatif terhadterhadap ap fase fase itu itu secara secara keselukeseluruhanruhan yang dise#a#kan oleh aksi tur#ulen
yang dise#a#kan oleh aksi tur#ulen 9
9
Ԑ
Ԑ ; ; Difusi+itas Difusi+itas pusaranpusaran
4luks molal total relatif terhadap keseluruhan fase men&adi 4luks molal total relatif terhadap keseluruhan fase men&adi 3*
3* ; ; - - (D+J (D+J 9) ԐԐ9) KMKM dc" d# dc" d# Dif
Difusi usi puspusaran aran itu itu #er#ergangantuntung g padpada a sifasifat-sit-sifat fat flufluidaida sertserta a &ug&uga a padpadaa kecepatan dan posisi didalam arus aliran .
kecepatan dan posisi didalam arus aliran .
%ada ke#anyakan operasi perpindahan massa aliran
%ada ke#anyakan operasi perpindahan massa aliran tur#ulen diperlukantur#ulen diperlukan untuk meningkatkan la&u perpindahan massa per satuan luas atau untuk untuk meningkatkan la&u perpindahan massa per satuan luas atau untuk mem#antu mendispersikan fluida yang satu ke fluida yang lain sehingga mem#antu mendispersikan fluida yang satu ke fluida yang lain sehingga mem#erikan le#ih #anyak lagi antarmuka. /elain dari itu perpindahan mem#erikan le#ih #anyak lagi antarmuka. /elain dari itu perpindahan mas
massa sa ke ke antantarmarmuka uka flufluida ida serisering ng #er#ersifsifat at taktak- - stestedy dy dendengan gan gragradiedienn kon
konsensentrastrasi i yanyang g selaselalu lu #er#eru#au#ah h dan dan demdemikiikian an pulpula a la&u la&u perperpinpindahdahanan massanya.
massanya. %e
%erprpinindadahahan n mamassssa a dadalalam m keke#a#anynyakakan an hahal l didikeker&r&akakan an dedengnganan menggunakan persamaan yang se&enis &uga yang menggunakan koefisien menggunakan persamaan yang se&enis &uga yang menggunakan koefisien perpindahan massa.
perpindahan massa. oefisien ini oefisien ini di defenisikan di defenisikan se#agai la&se#agai la&u perpindahanu perpindahan mas
massa sa per per satsatuan uan lualuas s #ed#eda- a- konkonsentsentrasi rasi dan dan #ia#iasanysanya a diddidasarasarkan kan atasatas aliran dalam mol.
aliran dalam mol. o
onsensep p dasdasar ar teoteori ri film ialah film ialah #ah#ah!a !a tahtahanaanan n terhterhadaadap p difdifusi usi dapdapatat dianggap eki+alen dengan tahanan di dalam film yang te#alnya tertentu. dianggap eki+alen dengan tahanan di dalam film yang te#alnya tertentu. Teori film sering dipakai se#agai dasar untuk soal-soal rumit tentang difusi Teori film sering dipakai se#agai dasar untuk soal-soal rumit tentang difusi multikomponen atau difusi yang disertai reaksi kimia.
multikomponen atau difusi yang disertai reaksi kimia. /e
/e#a#agagai i cocontntohoh mimisalsalkakan n peperprpinindadahahan n mamassa ssa dadari ri susuatatu u ararus us gagass tur
tur#ul#ulen en kedkedindinding ing suasuatu tu pippipa a disdisini ini terdterdapat apat laplapisan isan lamlaminer iner diddidekatekat dinding dimana perpindahan massa ke#anyakan oleh difusi
dinding dimana perpindahan massa ke#anyakan oleh difusi molekular danmolekular dan gra
gradiedien n konkonsensentrastrasi i pun pun menmendekdekati ati linlinierier. . MakMakin in &au&auh h &ara&araknyknya a dardarii din
dindinding g turtur#ul#ulennennya ya menmen&ad&adi i le#le#ih ih kuakuat t dan dan difdifusiusi+it+itas as puspusaran aran punpun me
meniningngkakat t yayang ng #e#erarrarti ti di di peperlrlukukan an grgradadien ien yayang ng lele#i#ih h kekecil cil ununtutuk k menghasilkan fluks yang sama.
!ase "
!ase "
•
•
NA
NA
flm#
flm#
•
•
(CA$)i (CA$)i (CA#)i(CA#)i CA#CA#
flm$%
flm$%
!ase ""
!ase ""
"nter%a&e
"nter%a&e
alalaupaupun un ada ada #e##e#eraperapa a concontoh toh tententantang g difdifusi usi melmelalualui i filmfilm- - fliufliudada stagnan perpindahan massa #iasanya ter&adi didalam suatu lapisan #atas stagnan perpindahan massa #iasanya ter&adi didalam suatu lapisan #atas yang tipis dekat permukaan dimana aliran fluida itu laminer.
yang tipis dekat permukaan dimana aliran fluida itu laminer.
'.
'. Perpinda#an Perpinda#an massa amassa an"ar n"ar fase (fase ("ofilm ""ofilm "#eor) #eor) un"uk faun"uk fase an* se an* "idak "idak salin* laru"
salin* laru"
/istem atau fase : /istem atau fase :
5as-liuid (a#sorpsi dan aerasi ) 5as-liuid (a#sorpsi dan aerasi ) 6iuid-liuid (ekstraksi ) 6iuid-liuid (ekstraksi ) Ilustrasi : Ilustrasi : *sumsi : *sumsi :
6apisan film sangat tipis maka tidak terdapat akumulasi * pada lapisan 6apisan film sangat tipis maka tidak terdapat akumulasi * pada lapisan film dan mem#erikan :
film dan mem#erikan : a.
a. *1i*1i dalam persamaan dalam persamaan *2i*2i
(
( )
C C ! !11)
ii==
4 4 ..(
( ))
C C ! !22 ii... 4enry 4enryLL s sla*la*#. 4luE yang sama dari fase I dan ke fase II #. 4luE yang sama dari fase I dan ke fase II
C CA$A$
!ase "
!ase "
•
•
NA
NA
•
•
CA$ CA$ C'A$ C'A$ CA# CA#flm
flm
!ase ""
!ase ""
( (
))
( (
11 11))
22( (
( (
22))
22))
1 1 ! ! ! ! ii cc ! ! ii ! ! cc ! ! ( ( C C C C ( ( C C C C ==
−−
==
−−
*1i*1i dan dan *2i*2i tidak dapat diukuroleh karena itu persamaan di atas akan tidak dapat diukuroleh karena itu persamaan di atas akan sulit digunakan. 3adi dua lapisan fil dapat di asumsikan hanya satu film sulit digunakan. 3adi dua lapisan fil dapat di asumsikan hanya satu film ( se#agai kom#inasi dari dua film ).
( se#agai kom#inasi dari dua film ).
1.
1. 5a5a#u#ungngan an fifilm dlm dalalam fam fase ase II
Ilustrasi : Ilustrasi :
*nalisa : *nalisa :
%ersamaan perpindahan massa dapat dituliskan : %ersamaan perpindahan massa dapat dituliskan :
( (
11 11))
11 11 C C C C 6 3 6 3 o%erall mo%erall massass transfer itransfer in phase 5n phase 5 3
3
! !
==
cc ! !−−
! !77 cc==
−−
adi C'
adi C'
A$A$dalam *eadaan
dalam *eadaan
setimbang dengan C
setimbang dengan C
A#A# 2 2 1 1 .. ! ! ! ! 4 4 C C C C ==!ase "
!ase "
•
•
NA
NA
flm
flm
•
•
CA$ CA$ (C'A#)(C'A#) CA#CA#
!ase ""
!ase ""
%erhi
%erhitungatungan n untuk mendapatuntuk mendapatkan kan nilai nilai c1c1 dapat diselesaikan dapat diselesaikan dengdenganan manipulasi matematik seperti di#a!ah ini :
manipulasi matematik seperti di#a!ah ini :
( (
))
( (
( (
))
))
( (
( (
))
MM))
1 1 1 1 1 1 1 1 M M 1 1 1 1 ! ! ! ! ! ! ii ! ! ii ! ! ! ! C C C C C C C C C C C C−−
==
−−
++
−−
( (
))
( (
( (
))
))
( (
( (
))
MM))
2 2 2 2 1 1 1 1 M M 1 1 1 1 ! ! ! ! ! ! ii .. ! ! ii ! ! ! ! C C C C C C 4 4 C C C C C C−−
==
−−
++
−−
2 2 1 1 1 1 .. .. cc ! ! cc ! ! cc ! ! ( ( 4 4 ( ( 3 3 ++
==
2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 cc cc cc ( ( 4 4 ( ( 3 3==
++
2. om#inasi film dalam fase II 2. om#inasi film dalam fase II
Illustration: Illustration:
*nalisa : *nalisa :
Dengan metode yang sama koefisien perpindahan massa dan kofisien Dengan metode yang sama koefisien perpindahan massa dan kofisien perpindahan
perpindahan massa massa secara secara keseluruhan keseluruhan dalam dalam fase fase II II dapat dapat ditentukanditentukan dengan cara #erikut :
dengan cara #erikut :
( (
22))
22 M M 2 2 22 C C C C 6 3 6 3 o%erall mo%erall mass transf ass transf er in phaser in phase 55e 55 3 3 ! !
==
cc ! !−−
! ! cc==
M M 2 2 1 1 .. ! ! ! ! 4 4 C C C C==
+,A-S" +,A-S"
.i/ed 0o1
.i/ed 0o1
2
2rans%er 3#*
rans%er 3#*e udara
e udara
4CA
4CA
( (
))
.
.
.
.
! ! !! !!
(c
(c +
+ C
C
C
C
∗∗ = = −−angin
angin
5
5A
A
1 1 2 2 2 2 '.'. 1 1 1 1 1 1 cc cc cc ( ( ( ( 3 3==
++
ontoh aplikasi : ontoh aplikasi : Bolume air B ; 17777 mBolume air B ; 17777 m luas permukaan air / ; 2877 m luas permukaan air / ; 2877 m22. /uatu saat. /uatu saat danau tercemar minyak yang +olatile (*) sampai kadar
danau tercemar minyak yang +olatile (*) sampai kadar *7*7 ; 177 mg"l. ; 177 mg"l. Tr
Transansfer massa * dari air fer massa * dari air ke udara:ke udara: ! !
=
=
3c3c..(
(
luasluas)
)
..(
(
CC!!−
−
C C !!MM)
)
dimana dimana !!
; ; mamassssa a **"!"!akaktutu. . 9i9ilalai i c c ; ; 77 cmcm.&.&amam. . eesesetitim#m#anangagann . . ! ! !! 8 8 ==44 C C
. Ingin diperkirakan !aktu sampai kadar * di air men&adi . Ingin diperkirakan !aktu sampai kadar * di air men&adi *1*1 ; 17 mg"l.
; 17 mg"l.
*nalisis: *nalisis:
9eraca massa *
(
(
)
)
(
(
)
)
(
(
)
)
. . 7 7 .. .. MM .. . . M M . . ! ! !! !! ! ! ! ! !! ! ! ! ! m, m, 0in0in 0out0out 00accacc
/am /am d d 3c 3c++ CC CC VV C C dt dt dC dC 3c 3c+ + C C C C dt dt V V 8 8 3c 3c+ + C C V V 4 4
−
−
=
=
−
−
−
−
=
=
= −
= −
−
−
= −
= −
−
−
÷
÷
- - - - - - - -arena #anyak angin maka > arena #anyak angin maka >** H 7 H 7
1 1 7 7 7 7 1 1 7 7 . . . . . . ! ! !! ! ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! C C C C t t tptp ! ! ! ! t t CC C C C C ! ! ! ! C C dC dC 3c 3c+ + C C dt dt V V dC dC V V dt dt 3c 3c++ C C dC dC V V 3c 3c++ C C = = = = = = ==
= −
= −
= −
= −
=
=
∫
∫
∫
∫
∫
∫
7 7 1 1 2 2 ln ln . . 1 177777777 117777 11 l lnn 117777 1 177 22== 7 7II 22887777 =2?= =2?= ! ! ! ! C C V V tp tp 3c 3c++ C C m m ccmm //aamm x x xx cm cm x x mm mm hhaarrii /am /am hari hari=
=
=
=
=
=
$ransfer Massa An"ar %ase Dua %ilm $ransfer Massa An"ar %ase Dua %ilm
Ditin&au transfer massa solut (*) dari fluida I ( gas) ke fluida II ( cairan). Ditin&au transfer massa solut (*) dari fluida I ( gas) ke fluida II ( cairan).
1. transfer massa dari #adan utama fase I ke permukaan antar fase. 1. transfer massa dari #adan utama fase I ke permukaan antar fase. 2. transfer massa antar fase dari antar fase ke #adan utama fase II. 2. transfer massa antar fase dari antar fase ke #adan utama fase II. . di #atas antar fase tidak ada tahana sehingga ter&adi keseim#angan. . di #atas antar fase tidak ada tahana sehingga ter&adi keseim#angan. %*
%*i ; i ; f (N*i G f (N*i G keseim#angan)keseim#angan) %erpindahan
%erpindahan massa massa akan akan #erlangsung #erlangsung selama ada selama ada per#edaan per#edaan konsentrasikonsentrasi di
dilaplapisisan an filfilm. m. 3ik3ika a kokonsnsenentratrasi si di di #a#atas tas fasfase e susudadah h samsama a dedengnganan kon
konsnesnentrntrasi asi di di #ad#adan an utamutama a makmaka a keakeadaadaan n &enu&enuh h atau atau keskeseimeim#an#angangan telah tercapai. Dari uraian di atas tampak #ah!a hu#ungan keseim#angan telah tercapai. Dari uraian di atas tampak #ah!a hu#ungan keseim#angan men&adi sangat penting untuk diketahui. 'al ini dapat digunakan untuk men&adi sangat penting untuk diketahui. 'al ini dapat digunakan untuk menentukan profil konsentrasi di kedua fase.
menentukan profil konsentrasi di kedua fase. Difusi an"ar fase dua film
Difusi an"ar fase dua film Dal
Dalam am #er#er#ag#agai ai proproses ses pempemisahisahan an #ah#ahan- an- #ah#ahan an harharus us menmengalagalamimi difusi dari satu fase ke fase yang lain dan la&u difusi didalam kedua fase itu difusi dari satu fase ke fase yang lain dan la&u difusi didalam kedua fase itu memp
mempengaruengaruhi hi la&u la&u perpinperpindahandahan-massa -massa menyemenyeluruh. Dalam luruh. Dalam teori teori yangyang di
diususululkakan n ololeh eh hhititmaman n papada da tatahuhun n 1122 didianandadaikikan an teterdrdapapatat kesetim#angan pada antarmuka dan tahanan terhadap perpindahan massa kesetim#angan pada antarmuka dan tahanan terhadap perpindahan massa pada kedua fase itu
pada kedua fase itu di¨ahkan untuk mendapatkan tahanan menyeluruh di¨ahkan untuk mendapatkan tahanan menyeluruh se#agaimana dilakukan pada perpindahan kalor. e#alikan dari tahanan se#agaimana dilakukan pada perpindahan kalor. e#alikan dari tahanan
