1

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

NO. PERCOBAAN : 2

NAMA : CANDRATAMA INDAR SEPTIANTO

NIM : 4301411055

KELOMPOK : 14

JURUSAN : Kimia

PRODI : P.Kimia

TANGGAL PERCOBAAN :

DOSEN PENGAMPU : Ir. Sri Wahyuni. M.Si

TEMAN KELOMPOK :

2

ISOTERM ADSORPSI CARBON AKTIF

A. TUJUAN

Menentukan isoterm adsorpsi menurut Freundlich bagi proses adsorpsi asam asetat pada

arang.

B. LATAR BELAKANG TEORI

Adsorbsi secara umum adalah proses penggumpalan subtansi terlarut (soluble) yang

ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan

kimia fisika antara subtansi dengan penyerapannya. Adsorbsi dapat dikelompokkan

menjadi dua, yaitu ;

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

proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih

besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan

diadsorbsi pada permukaan adsorben.

b. Adsorbsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi.

Kekuatan interaksi adsorbat dengan adsorben dipengaruhi oleh sifat dari adsorbat

maupun adsorbennya. Gejala yang umum dipakai untuk meramalkan komponen mana

yang diadsorpsi lebih kuat adalah kepolaran adsorben dengan adsorbatnya. Apabila

3

adsorbennya bersifat polar, maka komponen yang bersifat polar akan terikat lebih kuat

dibandingkan dengan komponen yang kurang polar. Kekuatan interaksi juga dipengaruhi

oleh sifat keras-lemahnya dari adsorbat maupun adsorben. Sifat keras untuk kation

dihubungkan dengan istilah polarizing power cation, yaitu kemampuan suatu kation untuk

mempolarisasi anion dalam suatu ikatan. Kation yang mempunyai polarizing power cation

besar cenderung bersifat keras. Sifat polarizing power cation yang besar dimiliki oleh ion-

ion logam dengan ukuran (jari-jari) kecil dan muatan yang besar. Sebaliknya sifat

polarizing power cation yang rendah dimiliki oleh ion-ion logam dengan ukuran besar

namun muatannya kecil, sehingga diklasifikasikan ion lemah.

Sedangkan pengertian keras untuk anion dihubungkan dengan istilah

polarisabilitas anion yaitu, kemampuan suatu anion untuk mengalami polarisasi akibat

medan listrik dari kation. Anion bersifat keras adalah anion berukuran kecil, muatan besar

dan elektronegativitas tinggi, sebaliknya anion lemah dimiliki oleh anion dengan ukuran

besar, muatan kecil dan elektronegatifitas yang rendah. Ion logam keras berikatan kuat

dengan anion keras dan ion logam lemah berikatan kuat dengan anion lemah (Atkins at al.

,1990).

Jumlah zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses

berkesetimbangan, sebab laju peristiwa adsorpsi disertai dengan terjadinya desorpsi. Pada

awal reaksi, peristiwa adsorpsi lebih dominan dibandingkan dengan peristiwa desorpsi,

sehingga adsorpsi berlangsung cepat. Pada waktu tertentu peristiwa adsorpsi cenderung

berlangsung lambat, dan sebaliknya laju desorpsi cendrung meningkat. Waktu ketika laju

adsorpsi adalah sama dengan laju desorpsi sering disebut sebagai keadaan

berkesetimbangan. Pada keadaan kesetimbangan tidak teramati perubahan secara

makroskopis. Waktu tercapainya keadaan setimbang pada proses adsorpsi adalah berbeda-

beda, Hal ini dipengaruhi oleh jenis interaksi yang terjadi antara adsorben dengan

adsorbat. Secara umum waktu tercapainya kesetimbangan adsorpsi melalui mekanisme

fisika (fisisorpsi) lebih cepat dibandingkan dengan melalui mekanisme kimia atau

kemisorpsi (Castellans 1982).

Suatu permukaan padatan yang bersentuhan dengan larutan akan menyebabkan

molekul-molekul terlarut terserap/ adsorp pada permukaan padatan. Adsorbsi molekul

digambarkan sebagai berikut :

4

A  +  B      —>       A.B

Dimana :

A   =  adsorbat

B   =  adsorbent

A.B  =  jumlah bahan yang terjerap

Energi yang dihasilkan seperti ikatan hidrogen dan gaya Van Der Waals menyebabkan

bahan yang teradsorp berkumpul pada permukaan penserap. Bila reaksi dibalik, molekul

yang terjerap akan terus berkumpul pada permukaan karbon aktif sehingga jumlah zat

diruas kanan reaksi sama dengan jumlah zat pada ruas kiri. Apabila kesetimbangan telah

tercapai, maka proses adsorpsi telah selesai. (Arifin, 2008)

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukan distribusi adsorbent antara

fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengn fasa ruah saat kesetimbangan pada suhu

tertentu. Dibawah ini adalah beberapa contoh isoterm yang biasa digunakan dalam

adsorpsi :

log x/m x/m

a Log C b C

Gambar 1. (a) kurva Freundlich; (b) kurva Langmuir

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich didasarkan atas terbentuknya lapisan

monolayer dari molekul-molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Namun pada

adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen.

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut.

Log (x/m) = log k + 1/n log c............................................................................ ..(1),

sedangkan kurva isoterm adsorpsinya disajikan pada Gambar 1.(a)

5

Isoterm adsorpsi Langmuir didasarkan atas beberapa asumsi, yaitu (a) adsorpsi

hanya terjadi pada lapisan tunggal (monolayer), (b) panas adsorpsi tidak tergantung pada

penutupan permukaan, dan (c) semua situs dan permukaannya bersifat homogen (Oscik

J ,1994). Persamaan isoterm 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

isoterm adsorpsi Langmuir dapat dituliskan sebagai berikut (Day, R. A. dan Underwood,

A. L., 2002):.

Cxm

= 1xm

maks K+ 1

xm

maksC …………………………………………… .. …(2)

C merupakan konsentrasi adsorbat dalam larutan, x/m adalah konsentrasi adsorbat yang

terjerap per gram adsorben, k adalah konstanta yang berhubungan dengan afinitas

adsorpsi dan (x/m)mak adalah kapasitas adsorpsi maksimum dari adsorben. Kurva isoterm

adsorpsi Langmuir dapat disajikan seperti pada Gambar 1 (b).

C. ALAT DAN BAHAN

Alat :

1. Cawan porselin 1 buah

2. Labu takar bertutup 250 ml 12 buah

3. Labu Erlenmeyer 150 ml 6 buah

4. Gelas ukur 5 ml 1 buah

5. Gelas ukur 10 ml 1 buah

6. Gelas ukur 25 ml 1 buah

7. Corong kaca 6 buah

8. Buret 50 ml 1 buah

9. Stativ dan penyangga 1 buah

10. Pembakar spiritus 1 buah

11. Kasa 1 buah

12. Neraca analitik 1 buah

13. Spatula 1 buah

14. Thermometer 1 buah

6

15. Kertas saring 6 buah

16. Botol 6 buah

17. Beaker glass 1 buah

Bahan :

1. Larutan asam asetat 0,5 N; 0,25 N; 0,125N; 0,0625N; 0,0313N; 0,0156N

2. Adsorben Arang

3. Larutan NaOH 0,25 N

4. Indicator phenolphthalein (PP)

D. CARA KERJA

Titrasi juga dilakukan pada sisa asam

7

E. DATA PENGAMATAN

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data yang disajikan pada table 1 dan 2.

Suhu kamar : 27 0 C

Table 1. Data Pengamatan

Konsentrasi

CH3COOH

Volume NaOH 0,1 M

Awal (ml) Akhir (ml)

0,5 N 23,9 24,2 19,5 19,9

0,25 N 10,75 11,2 10 9,7

0,125 N 10,5 11,3 4,5 4,2

0,0625 N 6 6 2,7 2,5

0,0313 N 3 3 2,2 2,2

0,0156 N 1,8 1,5 1 1

Tabel 2. Data Hasil Perhitungan

No

M CH3COOH

x (gram) x/m log x/m log CAwal Akhir

Yang

teradsor

psi (C)

1. 0,2405 0,197 0.0435 0,263 0.263 -0.58 -1.36

2. 0,1097 0,0985 0.0112 0,067 0.067 -1.174 -1.951

3. 0,0436 0,0174 0.0262 0,157 0.157 -0.804 -1.582

4. 0,012 5,2x10-3 0.0068 0,041 0.041 -1.387 -2.167

5. 6x10-3 4,4x10-3 0.0016 9,61x10-3 0.00961 -2.017 -2.795

6. 3,3x10-3 2x10-3 0.0013 7,81x10-3 0.00781 -2.107 -2.886

8

F. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari data pengamatan dan hasil perhitungan didapatkan grafik antara x/m Vs C

dan log x/m Vs C sebagai berikut :

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

f(x) = 6.03853205054235 x − 0.000278500629856154R² = 0.999970145252595

Grafik antara x/m Vs c

x/mLinear (x/m)

c

x/m

Grafik 2. Grafik Isoterm Adsorpsi Langmuir

-3 -2.8 -2.6 -2.4 -2.2 -2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = 1.0002602929765 x + 0.779219398802257R² = 0.999996289865899

Grafik antara log x/m Vs log c

log x/mLinear (log x/m)

log c

log

x/m

Grafik 2. Grafik Isotherm Adsorpsi Freundlich

Grafik merupakan Grafik Isoterm Adsorpsi Freundlich. Dari persamaan grafik

tersebut jika dianalogikan dengan persamaan Freundlich maka akan didapat nilai k dan

n. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut.

9

Log (x/m) = log k + 1/n log c sedangkan persamaan grafik Isotherm Adsorpsi

Freundlich adalah y = 1x + 0,779, sehingga didapat nilai Log k = 0,779 dan 1/n = 1.

Maka nilai k adalah 6,038 dan nilai n adalah 1.

Adsorpsi karbon membuat konsentrasi asam asetat mengalami penurunan. Pada

data diatas penyerapan tiap percobaan terjadi ketidaksamaan antara data 1 sampai 6

dapat dilihat dari X gram ( jumlah zat yang teradsorpsi) kurang stabil. Hal ini terjadi

karena dalam adsorpsi terdapat beberapa factor yang dapat mempengaruhi hasil

adsorpsi.

Menurut M.T. Sembiring dkk, 2003 bahwa karbon aktif yang baik mempunyai

persyaratan seperti yang tercantum pada SII No.0258 -79. Sifat karbon aktif yang

paling penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap

adsorpsi, yaitu :

1. Sifat Serapan

Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi kemampuannya

untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. 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.

Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu pada saat

berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan

mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. 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. Untuk

senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada suhu kamar atau bila memungkinkan pada

suhu yang lebih kecil.

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

10

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. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan

pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk

larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih

lama.

G. SIMPULAN DAN SARAN

1. Simpulan

Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa:

1. Isoterm yang terjadi pada percobaan ini adalah isotherm adsorbsi Freundlich,

dimana adsorben mengadsorbsi larutan organic yang sangat bagus dengan situs-

situs heterogen seperti situs Freundlich

2. Semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi daya adsorpsinya dan semakin

banyak pula zat yang teradsorpsi demikin juga sebaliknya.

3. Semakin luas permukaan adsorben, maka semakin tinggi daya adsorpsinya pada

zat terlarut.

4. Dari perhitungan di peroleh harga n = 1 dan k = 6,038

2. Saran

Dari hasil percobaan masih banyak terjadi kesalahan, oleh karena itu kami

menyarankan bahwa:

1. Penggunaan alat yang terbatas membuat praktikum lebih lama

2. Sebelum praktikum , praktikan harus paham materi supaya tidak terjadi kesalahan

11

H. DAFTAR PUSTAKA.

Castellan. 1983. Physical Chemistry. Edisi ketiga. Addison-Wesley Publishing

Company

Day, R.A, Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Kelima.

Jakarta : Erlangga

Dwi, Vallentinus. 2009. Studi Adsorpsiion Cu (Ii) Dalam Larutan Tembaga

Menggunakan Komposit Serbuk Cangkang Kupang Khitosanterikatsilang.

Surabaya: Skripsi FMIPA ITS.

Fitryana, Rizka.2012. Isoterm Adsorpsi.

http://berburudggema.blogspot.com/2012/01/percobaan-isoterm-

adsorbsi.html diakses 29 Maret 2012

Sembiring, dkk. 2003. Isoterm Adsorpsi ion Cr3+ oleh abu sekam padi varietas

IR 64. Skripsi. Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA Undiksha.

Suardana, Nyoman. 2009. Optimalisasi Daya Adsorpsi Zeolit Terhadap Ion

Kromium (III). Jurnal Penelitian dan Pengembangan Sains &

Humaniora, 17-23 diakses tanggal 28 Maret 2012.

Wahyuni, Sri. 2012. Diktat petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Jurusan

Kimia FMIPA UNNES.

I. JAWABAN PERTANYAAN

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

Pada percobaan ini proses adsorpsi terjadi secara adsorpsi fisik yang memiliki ciri

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 beberapa contoh dari

kedua jenis adsorpsi ini!

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

suatu proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan

adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya

12

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. Bagaimana isoterm adsorpsi Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat

padat? Apa pembatasannya?

Isoterm Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang baik atau

memuaskan. Hal ini terjadi karaena pada adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada

permukaan adsorben bersifat heterogen. Gas merupakan campuran yang homogen

sehingga kurang cocok jika digunakan dalam isotherm Freundlich.

Batasannya : adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben

bersifat heterogen.

4. isoterm Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang baik untuk

memuaskan. Hal ini terjadi karena pada adsorpsi Freunddlich situs-situs aktif pada

permukaan adsorpben bersifat heterogen. Gas merupakan campuran yang

homogeny sehingga kurang cocok untuk digunakan dalam isoterm Freundlich.

Batasannya : adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan bersifat

heterogen

5. Mengapa isoterm adsorpsi Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat

kurang memuaskan dibandingkan dengan isoterm adsorpsi Langmuir?

Bagaimana bentuk isoterm adsorpsi yang berakhir ini?

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

13

Freundlich kurang cocok. Dari percobaan yang telah dilakukan, adsorpsi ini

berbentuk adsorpsi Langmuir.

J . LAMPIRAN

Diketahui [NaOH] = 0,1 N

Asam asetat yang diadsorpsi = 100 mL

a. Konsentrasi awal CH3COOH

1. V1 x N1 = V2 x N2

24,05 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,2405 N

2. V1 x N1 = V2 x N2

10,97 x 1 = 10 x N2

N2 = 0,1097 N

3. V1 x N1 = V2 x N2

10,9 x 0.1 = 25 x N2

N2 = 0.0436 N

4. V1 x N1 = V2 x N2

6 x 0.1 = 50 x N2

N2 = 0,012 N

5. V1 x N1 = V2 x N2

3 x 0.1 = 50 x N2

N2 = 6x 10-3 N

6. V1 x N1 = V2 x N2

1,65 x 0.25 = 50 x N2

N2 = 3,3x 10-3 N

14

b. Konsentrasi akhir CH3COOH

1. V1 x N1 = V2 x N2

19,7 x 0.1 = 10 x N2

N2 = 0,197 N

2. V1 x N1 = V2 x N2

9,85 x 0.1 = 10 x N2

N2 = 0,0985N

3. V1 x N1 = V2 x N2

4,35 x 0.1 = 25 x N2

N2 = 0,0174 N

4. V1 x N1 = V2 x N2

2,6 x 0.1 = 50 x N2

N2 = 5,2 x10-3 N

5. V1 x N1 = V2 x N2

2,2 x 0.1 = 50 x N2

N2 = 4,4x 10-3 N

6. V1 x N1 = V2 x N2

1 x 0.1 = 50 x N2

N2 = 2x 10-3 N

15

c. Jumlah zat yang teradsorbsi (x)

1. x1 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= (0,2405-0,197) x 60,05 x 100 / 1000

= 0,263 gram

2. x2 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= (0,1097-0,0985) x 60,05 x 100 / 1000

= 0,067 gram

3. x3 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= (0,0436-0,0174) x 60,05 x 100 / 1000

= 0,157 gram

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

= (0,012-5,2x10-3) x 60,05 x 100 / 1000

= 0,041 gram

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

= (6x10-3-4,4x10-3) x 60,05 x 100 / 1000

= 9,608x10-3 gram

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

= (3,3x10-3-2x10-3) x 60,05 x 100 / 1000

=7,806x10-3 gram