LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK KIMIA IIKINETIKA REAKSI

Oleh

Lina Rosi Lestari

2011430056

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Jakarta

2012

I. JUDUL PERCOBAAN

Adsorpsi Isotherm

II. PRINSIP PERCOBAAN

Teori Langmuir dan Freundlich yaitu dimana banyaknya zat yang diadsorpsi

pada temperatur tetap oleh suatu adsorben tergantung dari konsentrasi dan

keaktifan adsorbat mengadsorpsi zat-zat tertentu.

III. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menentukan jumlah gram zat yang diadsorpsi oleh karbon pada

temperatur tertentu.

IV. ALAT DAN BAHAN

Alat :

1.

V. TINJAUAN PUSTAKA

Kemajuan di bidang industri di masa sekarang ini mengakibatkan

banyaknya aktivitas manusia yang menyebabkan tekanan di sekitarnya

meningkat.Pertambahan jumlah industri dan penduduk membawa akibat

bertambahnya beban pencemaran yang disebabkan oleh pembuangan limbah

industri dan domestik.

Pencemaran logam berat merupakan suatu proses yang erat

hubungannya dengan penggunaan logam tersebut oleh manusia. Keberadaan

logam berat dalam lingkungan berasal dari dua sumber. Pertama dari proses

alamiah seperti pelapukan secara kimiawi dan kegiatan geokimiawi serta

dari tumbuhan dan hewan yang membusuk. Kedua dari hasil aktivitas

manusia terutama hasil limbah industri.Dalam neraca global, sumber yang

berasal dari alam sangat sedikit dibandingkan pembuangan limbah akhir di

laut.

Logam berat dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia

tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh.

Daya racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim,

sehingga proses metabolisme tubuh terputus. Lebih jauh lagi, logam berat

ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau

karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan

dan pencernaan. Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak

dapat dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya

dibuang melalui proses ekskresi. Hal serupa juga terjadi apabila suatu

lingkungan terutama di perairan telah terkontaminasi (tercemar) logam berat

maka proses pembersihannya akan sulit sekali dilakukan.

Sedikitnya terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi ini

yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut

pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis

pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah

tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang

berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah

Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya.Sedangkan jenis kedua adalah

logam berat tidak esensial atau beracun, di mana keberadaannya dalam

tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun,

seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.

Kontaminasi logam berat terutama Pb dan Cd di lingkungan

merupakan masalah besar dunia saat ini.Persoalan spesifik logam berat Pb

dan Cd di lingkungan terutama karena akumulasinya sampai pada rantai

makanan dan keberadaannya di alam, serta meningkatnya sejumlah logam

berat yang menyebabkan keracunan terhadap tanah, udara dan air

meningkat. Proses industri dan urbanisasi memegang peranan penting

terhadap peningkatan kontaminasi tersebut. Suatu organisme akan kronis

apabila produk yang dikonsumsikan mengandung logam berat tersebut.

Pengenalan Karbon Aktif

Karbon aktif (activated charcoal), atau sering juga disebut sebagai

arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang

sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang

tersebut. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu

material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat

dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya

bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa

usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon

aktif itu sendiri.

Karbon aktif adalah sejenis adsorbent (penyerap). Berwarna hitam,

berbentuk granule, bulat, pellet ataupun bubuk. Jenis Karbon ini jelas

diminati, tidak dihindari. Karbon aktif dipakai dalam proses pemurnian

udara, gas dan larutan atau cairan, dalam proses recovery suatu logam dari

biji logamnya, dan juga dipakai sebagai support katalis. Dipakai juga dalam

pemurnian gas dan udara, safety mask dan respirator, seragam militer,

adsorbent foams, industri nuklir, electroplating solutions; deklorinasi,

penyerap rasa dan bau dari air, akuarium, cigarette filter, dan juga

penghilang senyawa-senyawa organik dalam air.

Sesuai dengan salah satu fungsi di atas, maka karbon aktif juga

dipakai di Unit CO2 Removal Pabrik Ammonia, dengan tujuan untuk

menangkap senyawa organik atau anorganik yang dapat menaikkan

Foaming High larutan Benfield sehingga menurunkan kinerja area CO2

Removal yang akhirnya akan mempengaruhi kinerja pabrik Ammonia

secara keseluruhan.

Carbon aktif  biasanya dibuat dari  petroleum coke, serbuk gergaji,

lignite</i>, batu bara, peat, kayu, tempurung kelapa, dan biji buah-buahan.

Kesemuanya itu ada kalanya dapat langsung diproses sebagai  karbon aktif

dan ada pula yang melalui proses aktivasi. Karbon aktif yang berasal dari

serbuk gergaji dan lignite mempunyai struktur yang rapuh dan berbentuk

bubuk. Sedangkan carbon aktif yang berbentuk granule, keras, dan dipakai

sebagai pengadsorb vapor biasanya berasal dari tempurung kelapa, biji

buah-buahan, atau briket batubara. Sedangkan sifat fisik yang paling penting

adalah luas permukaannya.

Banyak cara untuk mengaktifkan karbon. Yang paling umum adalah

dengan memakai gas pengoksidasi seperti udara, steam, atau karbondioksida

(CO2), dan karbonasi bahan baku dengan memakai chemical agent seperti

Seng Klorida atau Phosphoric Acid.Setelah karbon aktif terpakai dan telah

jenuh (dengan vapor atau warna), maka zat-zat penyebab jenuh tersebut

dapat disteaming, dikondensasi, direcovery (bila diperlukan), dan

dihilangkan (bila tidak diinginkan), sehingga karbon aktif siap digunakan

kembali. Perlakuan ini disebut regenerasi.

Langkah-langkah pembuatan karbon aktif dari tempurung kelapa

(sesuai dengan gambar 3) adalah sebagai berikut : buah kelapa diambil dari

sabutnya, daging kelapa dikeringkan menjadi kopra, sedangkan tempurung

kelapanya diproses lebih lanjut untuk dijadikan karbon aktif. Pemrosesan

menjadi karbon aktif dengan memakai proses pengeringan pada temperatur

sedang dan dalam lingkungan (atmosfer) tanpa oksigen, sehingga dihasilkan

char (tempurung kelapa kering), kemudian digranulasikan pada temperatur

tinggi, diaktivasi dengan steam, dan dilakukan perlakuan akhir, dan jadilah

karbon aktif.

Adsorpsi

Peristiwa adsorpsi merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu

terjadinya penambahan konsentrasi komponen tertentu pada permukaan

antara dua fase. Adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisis (physical

adsorption) dan adsorpsi kimia (chemical adsorption). Secara umum

adsorpsi fisis mempunyai gaya intermolekular yang relatif lemah,

sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia antara

molekul adsorbat dengan molekul yang terikat pada permukaan adsorben.

Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat

oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan zat

padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat

padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai

gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang

mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair,

mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi.Pada absorpsi

zat yang diserap masuk ke dalam absorbens sedangkan pada adsorpsi zat

yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1990).

Suatu adsorbens dengan bahan dan jenis tertentu, banyaknya gas

yang dapat diserap, makin besar bila temperatur kritis semakin tinggi atau

gas tersebut mudah dicairkan.Semakin luas permukaan dari suatu adsorben

yang digunakan, maka semakin banyak gas yang dapat diserap. Luas

permukaan sukar ditentukan, hingga biasanya daya serap dihitung tiap

satuan massa adsorben. Daya serap zat padat terhadap gas tergantung dari

jenis adsorben, jenis gas, luas permukaan adsorben, temperatur dan  tekanan

gas (Atkins,  1990).

Proses adsorpsi yang terjadi pada kimisorpsi, partikel melekat pada

permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan

cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya

dengan substrat. Peristiwa adsorpsi disebabkan oleh gaya tarik molekul-

molekul di permukaan adsorbens. Dimana adsorben yang biasa digunakan

dalam percobaan adalah kabon aktif, sedangkan zat yang diserap adalah

asam asetat (Keenan, 1999).

Peristiwa adsorpsi yang terjadi jika berada pada permukaan dua fasa

yang bersih ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan

sangat mempengaruhi sifat permukaan. Komponen yang ditambahkan

adalah molekul yang teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya

dinamakan surface aktif). Jumlah zat yang terserap setiap berat adsorbens,

tergantung konsentrasi dari zat terlarut. Namun demikian, bila adsorbens

sudah jenuh, konsentrasi tidak lagi berpengaruh. Adsorpsi dan desorpsi

(pelepasan) merupakan kesetimbangan (Atkins,  1990).

Adsorpsi Isotherm

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi

adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan fasa ruah

saat kesetimbangan pada temperatur tertentu. Ada tiga jenis hubungan

matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isoterm adsorpsi.

1. Isoterm Langmuir  

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa:

a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat

mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul

adsorbennya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang

terserap.

b. Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.

c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum.

Namun, biasanya asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut:

selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorpsi

tidak inert dan mekanisme adsorpsi pada molekul pertama sangat

berbeda dengan mekanisme pada molekul terakhir yang teradsorpsi.

Langmuir mengemukakan bahwa mekanisme adsorpsi yang terjadi

adalah sebagai berikut: A(g) + S ⇌AS,

dimana A adalah molekul gas dan S adalah permukaan adsorpsi.

2. Isoterm Brunauer, Emmet, and Teller (BET).

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai

permukaan yang homogen. Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir

adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa

membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di permukaannya. Pada

isoterm ini, mekanisme adsoprsi untuk setiap proses adsorpsi berbeda-

beda. Mekanisme yang diajukan dalam isoterm ini adalah: ”Isoterm

Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia,

sedangkan isoterm BET akan lebih baik daripada isotherm Langmuir

bila diterapkan untuk adsoprsi fisik.

3. Isoterm Freundlich

Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair,

isoterm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empirik yang

dikemukakan oleh Freundlich. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa

adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul

mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan ini

merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini.

Persamaannya adalah

x/m = kC1/n

dengan: x = banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg)

m = massa dari adsorben (mg)

C = konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam

kesetimbangan

k,n= konstanta adsorben

Dari persamaan tersebut, jika konstentrasi larutan dalam kesetimbangan

diplot sebagai ordinat dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai

absis pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradien n dan intersep

k. Dari isoterm ini, akan diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap

air. Isoterm ini akan digunakan dalam penelitian yang akan dilakukan,

karena dengan isoterm ini dapat ditentukan efisiensi dari suatu

adsorben.

Hal-hal yang dapat dilihat dari kurva isoterm 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.

Adsorpsi ion logam oleh material padat secara kuantitatif mengikuti

persamaan Langmuir. Persamaan Langmuir merupakan tinjauan teoritis

proses adsorpsi.

C/(x/m) = 1/Kb + C/b

Persamaan tersebut dapat digunakan pada adsorpsi oleh

padatan.Konstanta pada persamaan adsorpsi Langmuir menunjukan

besarnya adsorpsi maksimum (b) oleh adsorben, dan K menunjukkan

konstanta yang dihubungkan dengan energi ikat.

Terdapat perbedaan antara berat teradsorp teoritis dan eksperimen. Hal

tersebut menunjukan bahwa berkurangnya konsentrasi ion logam tidak

hanya terjadi karena adsorpsi secara pertukaran ion, tetapi terjadi juga

pemerangkapan ion logam pada pori-pori membran.

VI. PROSEDUR

1. Gunakan larutan NaOH 0.05 N dalam 50 ml , As.Asetat 0.05 N dalam

200 ml , C2H4OH 0,05N dalam 200 ml.

2. Buat larutan dalam botol sampel dengan perbandingan :

Pereaksi Botol 1 Botol 2 Botol 3 Botol 4 Botol 5

H2O (ml) 50 0 75 90 95

CH3COOH (ml) 50 100 25 10 5

Karbon aktif (gr) 1 gram

3. Shaker selama 10 menit dengan flask shaker untuk botol 1, untuk botol

yang lainnya menggunakan rumus “waktu pengocokan”.

4. Larutan disaring.

5. Titrasi filtrate dari tiap botol sample sebanyak 5 ml dengan larutan baku

NaOH 0.05 N dengan indikator PP.

6. Catat hasil volume titrasi.

7. Hitung konsentrasi larutan dari tiap botol dalam normalitas.

VI. ALAT DAN BAHAN

Peralatan yang digunakan:

1. Erlenmeyer

2. Buret

3. Kaca arloji

4. Corong kaca

5. Flask Shaker

6. Pipet volumetrik

7. Statif dan klem

8. Labu ukur

9. Botol sampel

VII.DATA PENGAMATAN& PERHITUNGAN

Data Pengamatan:

Botol

Vol H2O(ml)

VolCH3COOH 0,08

N(ml)

Vol Filtrate(ml)

Vol KOH N(ml)

Simplo Duplo Rata-rataI 50 50 7 2 2 2II 0 100 7 1,8 2 1,9III 75 25 7 1,2 1,3 1,25IV 90 10 7 0,5 0,7 0,6V 95 5 7 0,3 0,3 0,3

Perhitungan:

1. Konsentrasi CH3COOH sebelum dan sesudah reaksi:

Botol

C1 (N) C2 (N)

(ml CH3COOH/100 x N NaOH) (Vtitrasi/Vfiltratx N NaOH)

I 0,0275 0,0157II 0,055 0,0149III 0,0138 0,0098

Bahan-bahan yang digunakan:

1. CH3COOH 0.05N

2. NaOH 0.05N

3. C2H4OH 0,05N

4. Karbon aktif

5. Indikator PP

6. Aquadest

7. Kertas saring

IV 0,0055 0,0047V 0,00275 0,0023

2. Menentukan CH3COOH yang teradsorpsi

Menentukan CH3COOH yang teradsorpsi

Botol X -Log X C2-Log C2

I 0,0708 1,149 0,0157 1,804II 0,2406 0,618 0,0149 1,826III 0,0237 1,625 0,0098 2,008IV 0,0048 2,318 0,0047 2,038

3. Menghitung nilai k

a. K grafik

Log k = - 0, 42 – 0

= - 0,42

K = 0,377

b. K teoritis

Botol KI 0,000245II 0,0665III -0,0368IV 0,0048Rata-rata 0,00868625

c. % eror

% = │56.72- 0 .0087│ x 100%

56.72

= 99.98 %

VIII. PEMBAHASAN

Adsorpsi adalah pengumpulan zat terlarut dipermukaan media dan merupakan

jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau cair yang kontak dengan zat-zat lainnya.

Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang

memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan

karbon atau arang tersebut, hanya dengan satu gram karbon aktif, akan didapatkan suatu

material yang memiliki permukaan sebesar 500 m2. Biasanya pengaktifan hanya

bertujuan untuk memperbesar luas permukaan saja, namun beberapa usaha juga

berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri.

Dalam percobaan ini digunakan karbon aktif sebagai adsorban dalam larutan

asam asetat.Hal ini dilakukan untuk mengetahui keaktifan karbon aktif untuk menyerap

asam asetat dengan variant konsentrasi. Karbon aktif yang telah ditimbang dibungkus

dengan rapat agar karbon yang diperoleh tidak menyerap zat lain yang dapat

mempengaruhi perubahan massa dari zat tersebut.Contohnya kemampuan karbon aktif

untuk menyerap air karena bersifat higroskopis.Saat pengadukan erlenmeyer ditutup

dengan rapat agar larutan tidak terpecik keluar erlenmeyer serta menghalangi gangguan

dari luar sehingga larutan tidak terkontaminasi oleh zat-zat yang dapat mempengaruhi

daya adsorpsi sampel oleh karbon aktif. Pengadukan dilakukan selama 10 menit karena

dianggap sebagai waktu yang cukup bagus untuk adsorbsi larutan. Pengadukan larutan

menggunakan flask shaker agar pengadukan dilakukan pada saat yang bersamaan. Hal ini

dimaksudkan agar penyerapan warna dari larutan dengan konsentrasi berbeda

memerlukan waktu yang sama. Selain itu, pengadukan dengan stirer dilakukan untuk

efektifitas waktu. Setelah pengadukan selanjutnya dilakukan penyaringan larutan.

Larutan disaring untuk menghindari sulitnya pengamatan pada saat

penitaran.Penyaringan dilakukan dengan menggunakan kertas saring tak berabu sehingga

didapatkan filtrate yang berwarna jernih.

Digunakan larutan penitar NaOH 0,05 N karena penitaran ini berprinsip pada

reaksi asam basa (alkalimetri/neutralisasi) sehingga PP (phenol pthalain) dipilih sebagai

indicator yang tepat dengan titik akhir merah muda seulas. Titik ekuivalen dari hasil

penitaran setara dengan sisa asam asetat yang belum terserap oleh karbon aktif.

Hasil penitaran digunakan untuk menghitung berapa banyak CH3COOH yang

dapat diserap oleh karbon aktif, sehingga kita dapat menentukan daya serap atau

keaktifan kerja karbon aktif dalam proses adsorpsi isotherm. Dalam industri biasanya

karbon aktif digunakan untuk menyerap zat-zat beracun yang dapat menimbulkan

dampak negatif bagi personil.

IX. KESIMPULAN

Dari hasil praktikum didapatkan % kesalahan praktikum adalah 99.98 %. Hasil

tersebut didapatkan dengan cara membandingkan hasil perhitungan berdasarkan grafik

dan berdasarkan hasil teoritis. Kesalahan dalam praktikum terjadi karena diakibatkan

oleh human error pada waktu persiapan sampel, pengamatan hasil penitaran, dan

sebagainya.

X. TUGAS

1. Syarat syarat apa yang dibutuhkan untuk adsorpsi isotherm?

a. Seluruh permukaan adsorspsi memiliki aktivitas adsorpsi sama atau seragam

b. Tidak terjadi interaksi antara molekul – molekul adsorbat.

c. Mekanisme adsorpsi yang terjadi seluruhnya sama.

d. Hanya terbentuk satu lapisan adsorbat yang sempurna di permukaan adsorban

2. Apakah perbedaan antara adsorpsi fisis dan adsorpsi kimiawi?

Adsorpsi fisika (physisorption) terjadi karena gaya tari molekul oleh gaya Van Der

Waals dan biasanya adsorpsi ini berlangsung secara bolak balik. Ketika gaya tarik

menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari gaya tarik menarik zat

terlarut dengan pelarut, maka zat terlarut akan cenderung teradsorpsi pada permukaan

adsorben.

Adsorpsi kimia (chemisorption, activated adsorpsion) terjadi karena ikatan kimia

(chemical bonding) antara molekul zat terlarut (solute) dengan molekul

adsorben.Adsorpsi ini bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik

(irreversible).Adsorpsi kimia terjadi karena adanya reaksi kimia antara zat padat

dengan adsorbat larut dan reaksi ini tidak berlangsung bolak-balik.

3. Apakah perbedaan adsorpsi dan absorpsi ?

Absorpsi adalah proses dimana substansi tidak hanya terikat pada permukaan saja,

tetapi menembus permukaan dan terdistribusi ke bagian - bagian dalam dari

komponen yang mengabsorpsi.

Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan molekul – molekul cairan atau gas pada

permukaan adsorban.

DAFTAR PUSTAKA

http://google.com .

http://wikipedia.org.com

Mulyono, HAM. 2005. Kamus Kimia Cetakan ke-3. Jakarta: Bumi Aksara.

Wiwi Widarsih R, Dra. Tin Kartini Ir. Krisnandi Ismail, Drs. HE. Bsc. 2002. Penuntun

Praktikum Kimia Fisika. Sekolah Menengah Analisis Kimia. Bogor.

Anonimus. 2009. Penuntun Praktikum Teknik Kimia II. Laboratorium Teknik Kimia

FT, Universitas Muhammadiyah. Jakarta.