MAKALAH TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMI
“
FASE KESETIMBANGAN
”
Disusun Oleh :
Heru Anggara 061340411668
Jesica Maria Erlisa P 061340411669 M. Farizan Gani 061340411670 M. Prasetyo Permadi 061340411671
M.Rizki 061340411672
M. Yasin 061340411673
Kelas 5 EGC
Dosen Pengajar : IDA FEBRIANA S.T.,M.T.
PROGRAM STUDI DIV TEKNIK ENERGI JURUSAN TEKNIK KIMIA
FASE KESETIMBANGAN
I. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiwa mampu:
Menjelaskan pengertian kurva baku dan kirva kesetimbangan.
Membuat campuran biner untuk kurva baku.
Menggambarkan kurva baku.
Melaksanakan praktikum untuk memperoleh data yang diperlukan.
Menghitung guna mengolah data yang diperoleh.
Menggambarkan kurva kesetimbangan berdasarkan hasil peehitungan.
II. ALAT DAN BAHAN
a. Alat yang Digunakan
Refraktometer
Pipet ukur
Bola karet
Pipet tetes
Labu takar
b. Bahan yang digunakan
Metanol
Aquadest
III. DASAR TEORI
a. Fasa Kesetimbangan
lapisan reversible phase. Fasa dari suatu campuran heterogeneous dikatakan setimbang bila tidak ada perbedaan tekanan maupun temperatur.
b. Skema Gambaran dari Fasa Kesetimbangan
Fasa kesetimbangan biasanya sifat-sifat dari komposisi fasa kesetimbangan oleh sejumlah zat (fraksi mol) dengan titik didih yang rendah. Pada waktu ti, nilai Xi , Yi , Ti dan Pi
berubah diperoleh, tergantung kesetimbangan.
c. Percobaan Penentuan Data Kesetimbangan
Bila suatu campuran bersifat ideal, Yi bisa dihitung jika kurva tekanan uap komponen murni Xi diketahui.
Penggunaan hukum Raoult untuk campuran gas ideal adalah:
P1 = P1.0 x X1 (1)
P2 = P2.0 x X2 = P2.0 (1-X1) (2)
Dimana :
P1 , P2 : Tekanan Parsial
P1.0 , P2.0 : Tekanan uap saturasi
X1 , X2 : Fraksi mol dari liquid
Dengan menggunakan Hukum Dalton
Ptot = P1 + P2 (3)
Subsitusi persamaan 1 dan 2 ke dalam persamaan 3
Ptot = P1.0 x X1 + P2.0 (1-X1) (4)
Ptot = (P1.0 - P2.0 ) x X1 + X1 (5)
Dengan mengambil tekanan partial P1.0 dalam perhitungan didapatkan Yi
Untuk menghitung tekanan uap P1.0 menggunakan persamaan Calusius-Clapeyron,
selanjutnya diintegrasikan pada kondisi tertentu.
a. Kesetimbangan
Kesetimbangan memberikan pengertian bahwa suatu keadaan dimana tidak
terjadi perubahan sifat makroskopis dari sitstem terhadap waktu. Semakin dekat keadaan sistem dengan titik kesetimbanga, maka semakin kecil gaya penggerak proses, semakin kecil pula laju proses dam akhirnya sama dengan nol bila titik kesetimbangan telah tercapai.
ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada suatu waktu tertentu. Saat kesetimbangan ini, kecepatan antara molekul-molekul campuran yang membentuk fase uap sama dengan kecepatan molekul-molekulnya membentuk cairan kembali.
b. Tekanan parsil, hukum-hukum Dalton, Roult dan Henry
Tekanan parsil PA komponen A di dalam suatu campuran uap adalah sama dengan
tekanan yang akan ditimbulkan oleh komponen A tersebut jika ditempatkan sendiri di dalam volume dan temperatur yang sama dengan campuran. Menurut hukum Dalton, yaotu tekanan total adalah sama dengan penjumlahan tekanan parsil. Untuk suatu gas (uap) ideal, tekanan parsil berbanding lurus dengan fraksi mol konstituen. Untuk suatu campuran ideal, tekanan parsil konstituen dikaitkan dengan konsentrasi konstituen di dalam fasa cair , dimana Roult yang merumuskan hukum tersebut. Sedangkan untuk XA dengan harga yang rendah ,
hubungan linier antara PA dan XA dirumuskan dengan menggunakan faktor perbandingan
yaitu suatu konstanta Henry H’ dan bukan tekanan uap murni zat.
Jika suatu campuran mengikuti hukum Roult, maka tekanan uap campuran dapat
diperoleh secara grafik dengan memanfaatkan data tekanan uap masing-masing komponen. Bila suatu campuran mengikuti hukum Roult, maka harga-harga YA untuk berbagai
komposisi XA dapat dihitung berdasarkan tekanan uap masing-masing kedua komponen.
c. Kriteria kesetimbangan
Kriteria kesetimbangan antar fasa ditinjau dari segi kemungkinan perpindahan antar fasa tersebut. Dimisalkan bahwa sistem multi komponen yang tertutup terdiri dari sejumlah fasa mempunyai temperatur dan tekanan yang uniform, akan tetapi pada keadaan awal tidak seimbang ditinjauh dari segi perpindahan massa. Setiap perubahan yang terjadi mesti bersifat irreversible, yang mendekatkan sistem itu ke keadaan setimbang. Sistem itu dibayangkan sebagai dikelilingi keadaan yang selalu setimbang secara thermal dan mekanikal dengan sistem itu (seklipun perubahan terjdi dalam sisitem). Karenanya pertukaran panas dan pemuain kerja antar sistem dan sekeliling terjadi secara reversible. Dalam keadaan yang demikian perubahan entropi dari sekeliling sistem.
1. Kurva Baku
Membuat campuran Metanol-Air seperti yang ditampilkan pada tabel data pengamatan 1, ke dalam tabung reaksi.
Menghitung fraksi volume metanol
Mengukur indeks bias masing-masing campuran menggunakan refractander
2. Kurva Kesetimbangan Contoh perhitungan :
Menyiapkan 10 gr metanol dan 1,971 gr air, sehinga diperoleh X1 = X2 = 0,5
Menghitung volume air (V1) dan volume metanol (V2) sebagai berikut :
V1 = 1,971 g : 0,998 g/ml = 1,975 ml
V2 = 10 g : 0,79 g/ml = 12, 658 ml +
Volume Total = 14,633 ml
Menghitung harga K dengan cara volume bejana 500 ml dibagi volume total 14,633 ml. Maka di dapat harga K = 500 : 14,633 = 34,169.
Mengisi peralatan dengan volume masing-masing VAIR = V1 x K
= 1,975 x 34,169 = 67,484 ml
VMETANOL = V2 x K
= 12,658 x 34,169 = 432,511 ml
Diperoleh fraksi mol X1 = X2 = 0,5 ; dengan cara mencampurkan 432,511 ml metanol
dengan 67,484 ml Air ke dalam bejana.
Mengisi bejana dengan campuran air dan metanol sampai memenuhi tabung
Menghidupkan cooler, mengatur temperatur cooler pada 20oC
Menyalakan komputer dan Cassy board
Meng-Klik program Cassy dengan double klik pada icon cassy lab pada desktop komputer
Mengaktifkan cassy dengan tombol F5 atau mengklik icon tool pada program cassy
Membuka program rectification dengan F3/Icon
Cassy akan membaca temperatur T1 (2B22), T2 (2B21), T3 (2A22), T4 (2A21), T5 (2B12), T6 (2B11), T7 (2A12), T8 (2A11)
Menyalakan pemanas pada bejana leher 4 pada skala 10 dari setting lll. Isotop pada pemanas dipogram untuk bekerja selama 3 jam (pada program S1 = t > 0 dan t < 3 : 00 : 00
Start percobaan dengan menekan tombol F9/icon clock sekaligus mencatat perubahan suhu selama proses
Mengamati proses rektifikasi pada semua kolom fraksionasi
Hasil rektifikasi dapat di ambil dengan menggunakan synge pada kepala tutup merah untuk setiap perubahan suhu. Mengukur indeks bias menurut Tabel 2
Rektifikasi dianggap selesai bila tidak ada perubahan gas dan cair pada semua kolom rektifikasi
Menyimpan hasil percobaan dengan F2
Mengeprint hasil percobaan
Mematikan pemanas, lalu menjauhkan pemanas dari bejana
Mematikan cooler setelah 15 menit pemanas dimatikan
Mematikan seluruh peralatan
V. DATA PENGAMATAN
Volume Metanol
(ML) Volume Air(ML) Fraksi Volume
Metanol Indeks Bias
Tabel 2. DATA PENGAMATAN KURVA KESETIMBANGAN
T (menit) Temperatur (oC) Indeks Bias Fasa Cair Indeks Bias Fasa Gas
2. X1 = 0,3 , X2 = 2,7
X = 0,3 . (0,3 + 2,7) = 0,1
3. X1 = 0,6 , X2 = 2,4
X = 0,6 . (0,6 + 2,4) = 0,2
4. X1 = 0,9 , X2 = 2,1
X = 0,9 . (0,9 + 2,1) = 0,3
5. X1 = 1,2 , X2 = 1,8
X = 1,2 . (1,2+ 1,8) = 0,4
6. X1 = 1,5 , X2 = 1,5
X = 1,5 . (1,5 + 1,5) = 0,5
7. X1 = 1,8 , X2 = 1,2
X = 1,8 . (1,8 + 1,2) = 0,6
8. X1 = 2,1 , X2 = 0,9
= 0,7
9. X1 = 2,4 , X2 = 0,6
X = 2,4 . (2,4 + 0,6) = 0,8
10. X1 = 2,7 , X2 = 0,3
X = 2,7 . (2,7 + 0,3) = 0,9
11. X1 = 3,0 , X2 = 0,0
X = 3,0 . (3,0 + 0,0) = 1,0
Fraksi mol etanol dalam fase Cair Percobaan y = -0,003x + 1,335
1. y = 1,335
y = -0,003x + 1,335 1,335 = -0,003x + 1,335 x = 0
2. y = 1,324
x = 0,3
3. y = 1,334
y = -0,003x + 1,335 1,334 = -0,003x + 1,335 1,334 – 1,335 = -0,003x -0,001 = -0,003x x = 0,3
4. y = 1,333
y = -0,003x + 1,335 1,333 = -0,003x + 1,335 1,333 – 1,335 = -0,003x -0,002 = -0,003x x = 0,6
5. y = 1,334
y = -0,003x + 1,335 1,334 = -0,003x + 1,335 1,334 – 1,335 = -0,003x -0,001 = -0,003x x = 0,3
6. y = 1,334
7. y = 1,335
y = -0,003x + 1,335 1,335 = -0,003x + 1,335 x = 0
8. y = 1,336
y = -0,003x + 1,335 1,336 = -0,003x + 1,335 1,336 – 1,335 = -0,003x 0,001 = -0,003x x = -0,3
9. y = 1,336
y = -0,003x + 1,335 1,336 = -0,003x + 1,335 1,336 – 1,335 = -0,003x 0,001 = -0,003x x = -0,3
10. y = 1,335
y = -0,003x + 1,335 1,335 = -0,003x + 1,335 x = 0
11. y = 1,334
y = -0,003x + 1,335 1,334 = -0,003x + 1,335 1,334 – 1,335 = -0,003x -0,001 = -0,003x x = 0,3
12. y = 1,334
1,334 = -0,003x + 1,335 1,334 – 1,335 = -0,003x -0,001 = -0,003x x = 0,3
13. y = 1,334
y = -0,003x + 1,335 1,334 = -0,003x + 1,335 1,334 – 1,335 = -0,003x -0,001 = -0,003x x = 0,3
Fraksi mol etanol dalam fase Gas 1. y = 0
y = -0,003 + 1,335 0 = -0,003 + 1,335 x = -1,335 . -0,003 x = 445 2. y = 0
y = -0,003 + 1,335 0 = -0,003 + 1,335 x = -1,335 . -0,003 x = 445
3. y = 0
4. y = 1,331
y = -0,003x + 1,335 1,331 = -0,003x + 1,335 1,331 – 1,335 = -0,003x -0,004 = -0,003x x = 1,3
5. y = 1,333
y = -0,003x + 1,335 1,333 = -0,003x + 1,335 1,333 – 1,335 = -0,003x -0,002 = -0,003x x = 0,6
6. y = 1,330
y = -0,003x + 1,335 1,330 = -0,003x + 1,335 1,330 – 1,335 = -0,003x -0,005 = -0,003x x = 0,6
7. y = 1,329
y = -0,003x + 1,335 1,329 = -0,003x + 1,335 1,329 – 1,335 = -0,003x -0,006 = -0,003x x = 2
8. y = 1,329
9. y = 1,328
y = -0,003x + 1,335 1,328 = -0,003x + 1,335 1,328 – 1,335 = -0,003x -0,007 = -0,003x x = 2,3
10. y = 1,327
y = -0,003x + 1,335 1,327 = -0,003x + 1,335 1,327 – 1,335 = -0,003x -0,007 = -0,003x x = 2,6
11. y = 1,327
y = -0,003x + 1,335 1,327 = -0,003x + 1,335 1,327 – 1,335 = -0,003x -0,007 = -0,003x x = 2,6
12. y = 1,328
y = -0,003x + 1,335 1,328 = -0,003x + 1,335 1,328 – 1,335 = -0,003x -0,007 = -0,003x x = 2,3
13. y = 1,327
VII. ANALISA PERCOBAAN
Setelah melakukan praktikum diatas, dapat dianalisa bahwa :
Pada minggu pertama dilakukan pengecekan indeks bias dari campuran biner (etanol-air) dengan konsentrasi alkohol dan air yang berbeda-beda. Dimana semakin banyak
konsentrasi air dalam campuran , maka semakin kecil indeks biasnya karena mendekati indeks bias aquadest. Hal ini dapat digunakan untuk membuat kurva baku yang digunakan untuk mencari fraksi mol etanol fasa cair dan fasa gas dalam umpan. Kemudian pada minggu kedua dilakukan proses destilasi untuk memisahkan campuran etanol-air dan menentukan indeks bias pada fasa uap dan fasa cair ketika temperatur konstan (mencapi kesetimbangan) dan pada temperatur sekitar 70oC ke atas karena fasa uap didapatkn dengan memanfaatkan
titik didih, perbedaan tekanna uap serta perbedaan densitas pelarut ketika berada pada kondisi titik didihnya.
Dari data dapat terlihat bahwasemakin besar fraksi mol etanol, maka semakin besar indeks biasnya. Kurva baku inidapat menentukan fraksi mol uap dan cair yang akan
konstanta kesetimbangan k akan semakin kecil. Pada praktikum ini banyak sekali faktor-faktor yang mempengaruhi, diantaranya: temperatur operasi, komposisi etanol dalam umpan, ketelitian dalam pembacaa indeks bias dll. Pada pengukuran indeks bias cair dan uap
didapatkan indesk bias yang kecil pada fasa uap sehingga menghasilkan fraksi mol yang bernilai negatif. Hal ini dapat terjadi dikarenakan kurang telitinya/kesalahan saat pembacaan pada alat refraktometer, pengambilan sampel up yang kurang baik, kecepatan dalam
pengukuran (pembacaan indeks bias) yang kurrang baik karena cepat menguap dan sebagainya.
VIII. KESIMPULAN
Dari analisa diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa :
1. Indeks bias mengalami kenaikan berbanding lurus dengan volume aquadest dan berbanding terbalik dengan volume etanol
2. Pada penentuan kurva baku, diperoleh grafik menurut ke arah indeks bias etanol, karena lebih dominan volume etanol
3. Pada kurva kesetimbangan dapat dilihat kurva bagian atas grafik menunjukan bahan berada dalam fasa cair, sedangkan di grafik bawah menunjukan bahan berada dalam fasa gas. Dan di antara kedua grafik tersebut, bahan berada dalam fasa campuran
IX. DAFTAR PUSTAKA
Zurohaina.2014.”Penuntun Praktikum Teknologi Minyak dan Gas
