Laporan Praktikum Kimia Fisika: Isotherm Adsorpsi

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

ISOTHERM ADSORPSI

OLEH

KELOMPOK 2

KELAS C

ARIEF PRATAMA AVISHA (1407122976)

MAGGIE DARLENE LAUTAMA (1407113363)

ROHAYA (1407123782)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Menentukan isotherm adsorpsi menurut Freundlich bagi proses adsorpsi asam asetat pada arang.

1.2 Landasan Teori

1.2.1 Adsorpsi

Adsorpsi merupakan terjerapnya suatu zat (molekul atau ion) pada permukaan adsorben. Mekanisme penjerapan tersebut dapat dibedakan menjadi dua yaitu, jerapans ecara fisika (fisisorpsi) dan jerapan secara kimia (kemisorpsi). Pada proses fisisorpsi gaya yang mengikat adsorbat oleh adsorben adalah gaya-gaya Van Der Waals. Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol. Sedangkan pada proses adsorpsi kimia, interaksi adsorbat dengan adsorben melalui pembentukan ikatan kimia. Kemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat kepermukaan adsorben melalui gaya Van Der Waals atau melalui ikatan hidrogen. Kemudiandiikutiolehadsorpsikimia yang terjadisetelahadsorpsifisika.Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan denganmembentukikatankimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat (Atkins,1999).

1.2.2 Penentuan Adsorpsi Isotherm

Perubahan konsentrasi adsorbat oleh proses adsorpsi sesuai dengan mekanisme adsorpsinya dapat dipelajari melalui penentuan isoterm adsorpsi yang sesuai, seperti isoterm Langmuir dan Freundlich.Dibawah ini akan dibahas satu per satu, diantaranya :

a. Isotherm Langmuir, meskipun terminologi adsorpsi pertama kali diperkenalkan oleh Kayser (1853-1940), penemu teoriadsorpsi adalah Irving Langmuir (1881-1957), Nobel laureate di Chemistry (1932). Isotermadsorpsi Langmuir didasarkan atas beberapa asumsi, yaitu:

1. Adsorpsi hanya terjadi pada lapisan tunggal (monolayer)

2. Panas adsorpsi tidak tergantung pada penutupan permukaan

3. Semua situs dan permukaannya

Persamaan isotherm adsorpsi Langmuir dapat diturunkan secara teoritis dengan menganggap terjadinya kesetimbangan antara molekul-molekul zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben dengan molekul-molekul zat yang tidak teradsorpsi.Persamaan isotherm adsorpsi Langmuir dapat dituliskan sebagai berikut.

Dimana C merupakankonsentrasiadsorbatdalamlarutan, x/m adalah konsentrasi adsorbat yang terjerap per gram adsorben, k adalah konstanta yang berhubungan dengan afinitas adsorpsi dan (x/m)_makadalah kapasitas adsorpsi maksimum dari adsorben. Kurva isotherm adsorpsi Langmuir dapat disajikan seperti pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Kurva Isoterm Adsorpsi Langmuir

b. Isoterm Freundlich, didasarkan atas terbentuknya lapisan monolayer dari molekul-molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Namun pada adsorpsi Freundlichsitus-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen. Persamaan isotherm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut.

Log (x/m) = log k + 1/n log C.....................................................................(2)

Hal-hal yang dapat dilihat dari kurva isotherm adalah sebagai berikut.

1. Kurva isoterm yang cenderung datar artinya isoterm yang digunakan menyerap pada kapasitas konstan melebihi daerah kesetimbangan

2. Kurva isoterm yang curam artinya kapasitas adsorpsi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi kesetimbangan (Sandi,2008).

1.2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Efektifitas Adsorpsi

Faktor- faktor yang mempengaruhiefektifitasadsorbsiantara lain:

1. Jenis adsorban, seperti arang, batok, batubara (antrasit), sekam, dan lain-lain

2. Temperatur lingkungan (udara, air, cairan), proses adsorpsi makin baik jika temperaturnya makin rendah

3. Jenis adsorbat, tergantung pada bangun molekul zat, kelarutan zat (makin mudah larut, makin sulit diadsorpsi), tarafionisasi (zat organik yang tidak terionisasi lebih mudah diadsorpsi)

Berdasarkan jenis adsorbatnya, tingkat adsorpsi digolongkan menjadi tiga, yaitu:

1. Adsorbsi lemah (weak), terjadi pada zat anorganik kecuali golongan halogen (salah satunya adalah klor)

2. Adsorpsi menengah (medium), terjadi pada zat organic alifatik

3. Adsorpsi kuat (strong) terjadi pada senyawa aromatik (zat organik yang berbau (aroma) dengan struktur benzena, C₆H₆) (Castellan,1982).

1.2.4 Proses Adsorpsi

Proses adsorpsi mempunyai empat tahapan antara lain:

1. Transfer molekul-molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorben

2. Difusi adsorbat melalui lapisan film (film diffusion process)

3. Difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorben (proses adsorpsi sebenarnya)

4. Adsorpsi adsorbat pada dinding kapiler atau permukaan adsorben

5. Adsorpsi dibatasi terutama oleh proses film diffusion dan pore diffusion, hal ini tergantung olehbesarnya pergolakan dalam sistem. Jika pergolakan antar partikel karbon dan fluida relative kecil, maka lapisan film disekeliling partikel akan tebal sehingga adsorpsi berlangsung lambat. Apabila dilakukan pengadukan yang cukup maka kecepatan difusi film akan meningkat (Putra,2009).

1.2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan adsorpsi suatua dsorben diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Luas Permukaan Adsorben

Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak asorbat yang diserap, sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaan adsorben.

2. Ukuran Partikel

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

3. Waktu Kontak

Semakin lama waktu kontak dapat memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat organic akan turun apabila kontaknya cukupdan waktu kontak biasanya sekitar 10-15 menit.

4. Distribusi Ukuran Pori

Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat yang masuk kedalam partikel adsorben. Kebanyakan zat pengasorpsi atau adsorben merupakan bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding - dinding pori atau letak-letak tertentu didalam partikel tersebut (Hendriyana,2005).

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Alat – Alat

1. Erlenmeyer 6. Botol Semprot

2. Pipet Tetes 7. Corong Kaca

3. Labu Takar 8. Kaca Arloji

4. Buret, Statif, dan Klem 9. Cawan Penguap

5. Termometer 10. Oven

2.2 Bahan – Bahan

1. Larutan Asam Asetat 0.5 M sampai dengan 0.0313 M

2. Larutan Standar NaOH 0.1 M

3. Kartbon Aktif

4. Indikator Fenolftalein

5. Kertas Saring

6. Aluminium Foil

2.3 Prosedur Percobaan

1. Arang diaktifkan dengan memanaskan dalam cawan porselin di oven. dimasukkan kedalam erlenmeyer tertutup masing-masing 1 gram arang.

2. Larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,5 M; 0,25 M; 0,125 M; 0,0625 M dan 0,0313 M yang dibuat melalui pengenceran, masing-masing sebanyak 100 ml. Dimasukkan masing- masing larutan ke dalam erlenmeyer yang telah berisi arang. Tutup labu ini selama 30 menit. Selama 30 menit tersebut, larutan dikocok selama satu menit secara teratur10 menit.

3. Dicatat temperature selama percobaan agar tidak terjadi perubahan yang terlalu besar.

4. Selama 30 menit, disaring setiap larutan menggunakan kertas saring yang kering.

5. Dititrasi larutan filtare sebagai berikut :

Dari dua larutan dengan konsentrasi paling tinggi 10 ml, larutan berikutnya 25 ml, dan dari dua larutan dengan konsentrasi paling rendah diambil masing-masing 50 ml. kemudian dititrasi dengan larutan standar NaOH 0.1 M dengan menggunakan indikator PP.

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil

Tabel 3.1 Data Hasil Percobaan

No.	m (gr)	Konsentrasi Asam Awal	Konsentrasi Asam Akhir	x (gr)		Log	Log C
1	1	0,5	0,24	9,79	9,79	0,9907	-0,6197
2	1	0,25	0,17	9,68	9,68	0,9858	-0,7695
3	1	0,125	0,0632	9,49	9,49	0,9772	-1,1992
4	1	0,0625	0,0280	9,48	9,48	0,9762	-1,5528
5	1	0,0313	0,0250	9,46	9,46	0,9758	-1,6020

3.2 Pembahasan

Pada percobaan ini kita menggunakan konsentrasi asam awal yaitu sebesar 0,5 M; 0,25 M; 0,125 M; 0,0625 M; dan 0,0313 M sehingga diperoleh konsentrasi asam akhir yaitu sebesar 0,24 M; 0,17 M; 0,0623 M;0,0280 M; dan 0,0250 M. Konsentrasi asam akhir diperoleh dari hasil titrasi menggunakan NaOH 0,1 M. Semakin tinggi konsentrasi asam awal maka semakin tinggi pula volume NaOH yang terpakai. Hal ini sesuai dengan Teori yang menyatakan semakin besar konsentrasi asam asetat maka volume NaOH yang digunakan untuk mencapai titik akhir akhir titrasi semakin banyak.Hal ini disebabkan Karena semakin besar konsentrasi, letak antar molekulnya semakin berdekatan sehingga susah untuk mencapai titik ekivalen saat melakukan titrasi. (Pudjaatmaka, 2002). Semakin tinggi nya volume NaOH terpakai menyebabkan konsentrasi asam akhir yang diperoleh juga semakin tinggi. Konsentrasi asam awal lebih tinggi dari konsentrasi asam akhir karena asam asetat telah diadsorpsi oleh arang aktif. x yang diperoleh adalah sebesar 9,79 gr; 9,68 gr; 9,49 gr; 9,48 gr; dan 9,46 gr. Semakin tinggi konsentrasi asam maka semakin tinggi pula nilai x nya.

Gambar 3.1 Kurva Hubungan x/m terhadap C

Gambar 3.2 Kurva Hubungan log x/m dengan log C

Grafik diatas merupakan grafik Isoterm adsorpsi Freundlich. Dari grafik diatas dapat diperoloh nilai k dan n. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat ditulis log (x/m) = log k +1/n log C dan diperoleh y = 0,014x + 0,997 sehingga diperoleh nilai k = 9,94 dan n = 71,42. Grafik yang diperoleh harus lah linear untuk menyatakan bahwa hasil praktikum benar (Sukardjo, 1990) namun, grafik yang diperoleh tidak lah linier dikarenakan adanya ketidak telititian selama praktikum.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1. Isoterm adsorpsi Freundlich dapat ditentukan dari grafik antara log x/m dengan log C yaitu y = 0,014x + 0,997

2. Konsentrasi asam akhir tertinggi adalah 0,24 dan konsentrasi asam akhir terendah adalah 0,0250.

3. Nilai x tertinggi adalah 9,79 gr dan nilai x terendah adalah 9,46 gr

4.2 Saran

1. Praktikan harus selalu menggunakan alat perlindungan diri lengkap untuk menghindari terjadinya hal yang tidak diinginkan.

2. Praktikan harus teliti baik dalam menimbang, pembuatan larutan maupun pengenceran larutan.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

Castellan, G.W. 1982.Physical Chemistry. New York: General Graphics Services.

Hendriyana, Ari. 2005. Isoterm Adsorpsi. Semarang: UNNES press.

Pudjaatmaka, A. Hadyana. 2002. Kamus Kimia. Jakarta : Balai Pustaka.

Putra, A. 2009.Faktor-faktor yang Mempengaruhi Isotherm Adsorpsi.Jakarta: Kawan Pustaka.

Sandi, A.W. 2008. Isotherm Adsorpsi.Jakarta: Erlangga.

Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Jakarta : Rineka Cipta.

Yelmida. 2015. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Pekanbaru: UNRI press.

LAMPIRAN

PERHITUNGAN

1. Pengenceran Larutan Asam Asetat

- 0,5 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

V₁ . 16 = 100 . 0,5

V₁ = 3,12 ml

- 0,25 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

V₁ . 16 = 100 . 0,25

V₁ = 1,56 ml

- 0,125 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

V₁ . 16 = 100 . 0,125

V₁ = 0,78 ml

- 0,0625 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

V₁ . 16 = 100 . 0,0625

V₁ = 0,39 ml

- 0,0313 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

V₁ . 16 = 100 . 0,0313

V₁ = 0,2 ml

2. Konsentrasi Asam Akhir

- 0,5 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

24 . 0,1 = 10 . N₂

N₂ = 0,24

- 0,25 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

17 . 0,1 = 10 . N₂

N₂ = 0,17

- 0,125 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

15,8 . 0,1 = 25 . N₂

N₂= 0,0632

- 0,0625 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

14 . 0,1 = 50 . N₂

N₂ = 0,028

- 0,0313 M

V₁ . N₁ = V₂ . N₂

12,5 . 0,1 = 50 . N₂

N₂ = 0,025

3. Berat NaOH 0,1 M dalam 100 ml aquadest

M =

0,1 =

gr = 0,4 gram

4. Nilai

- 0,5 M

= 9,79

- 0,25 M

= 9,68

- 0,125 M

= 9,49

- 0,0625 M

= 9,48

- 0,0313 M

= 9,46

5. Nilai log

- 0,5 M

Log 9,79 = 0,9907

- 0,25 M

Log 9,68 = 0,9858

- 0,125 M

Log 9,49 = 0,9772

- 0,0625 M

Log 9,48 = 0,9768

- 0,0313 M

Log 9,46 = 0,9758

6. Nilai log C

- 0,5 M

Log 0,24 = - 0,6197

- 0,25 M

Log 0,17 = - 0,7695

- 0,125 M

Log 0,0632 = - 1,1992

- 0,0625 M

Log 0,0280 = - 1,5528

- 0,0313 M

Log 0,0250 = - 1,6020

LAMPIRAN

PERTANYAAN

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

- Pada percobaan ini adsorpsi yang terjadi merupakan adsorpsi fisik karena memiliki ciri cirri molekul yang terikat pada absorben dengan gaya Van Der Walls dan mempunyai entalpi reaksi seta bersifat tidak spesifik

2. Apakah perbedaan kedua jenis adsorpsi ini? Berikan contoh!

- Adsorpsi fisik merupakan adsorpsi yang berhubungan dengan gaya Van Der Walls dan merupakan suatu proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan lebih besar gaya tarik menarik antar zat terlarut dan pelarut, maka zat terlarut teradsorpsi tanpa melibatkan energi aktivasi. Contoh : Adsorpsi nitrogen pada besi secara fisik nitrogen cair pada 190^oC akan teradsorpsi pada besi.

- Adsopsi khemisopsi merupakan reaksi yang terjadi antara zat padat dan terlarut yang teradsorpsi dan terjadi pemutusan serta pembentukan ikatan kimia, panas adsorpsi nya tinggi dan melibatkan energi aktivasi. Contohnya : pada suhu 500^oC nitrogen adsorpsi teradsorpsi cepat pada permukaan besi.

3. Bagaimana isotherm adsorpsi Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat?

- Isotherm Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang memuaskan karena situs – situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen. Gas merupakan campuran yang homogen sehingga kurang cocok menggunakan isotherm adsorpsi Freundlich.

4. Bagaimana isotherm adsorpsi Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang memuaskan dibandingkan dengan isotherm adsorpsi Langmuir?

- Karena isotherm Freundlich memiliki situs – situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen. Sedangkan isotherm Langmuir bersifat homogen, maka lebih memuaskan menggunakan isotherm Langmuir.

5. Bagaimana bentuk kurva isotherm adsorpsi Langmuir (antara N dengan C untuk larutan, dan antara v/m dengan P untuk gas)

LAMPIRAN

TUGAS

1. Tabel Pengamatan

No.	m (gr)	Konsentrasi Asam Awal	Konsentrasi Asam Akhir	x (gr)		Log	Log C
1	1	0,5	0,24	9,79	9,79	0,9907	-0,6197
2	1	0,25	0,17	9,68	9,68	0,9858	-0,7695
3	1	0,125	0,0632	9,49	9,49	0,9772	-1,1992
4	1	0,0625	0,0280	9,48	9,48	0,9762	-1,5528
5	1	0,0313	0,0250	9,46	9,46	0,9758	-1,6020