ADSORBSI ISOTHERMIS

Muhammad Faris (2311100063), Ridzki Ramadhan (2311100070), Clarashinta mahardhikawati (2311100089)

Tanggal Percobaan: 10 Oktober 2012, tanggal dikumpulkan: 17 Oktober 2012

1. Pendahuluan

Percobaaan adsorbsi isothermis ini bertujuan untuk mengetahui peristiwa adsorbsi dari larutan asam asetat pada karbon aktif granula dan serbuk lalu membandingkannya dan membuat grafik persamaan langmuir dan freundlich serta menunjukkandengan grafik bahwa adsorbsi yang terjadi tipe I.

Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan molekul-molekul cairan atau gas pada permukaan adsorban, sehingga terjadi perubahan konsentrasi pada cairan atau gas tersebut. Zat yang diserap disebut adsorbat, sedangkan yang menyerap disebut adsorban. Contoh dari peristiwa adsorbsi adalah larutan asam asetat diadsorbsi oleh karbon aktif

(Levine, 1978)

Adsorbsi isothermis adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorban antara fase teradsorbsi pada permukaan adsorban dengan fasa-ruah saat kesetimbangan pada temperatur tertentu. Ada 3 jenis persamaan adsorbsi isothermis:

1. Isothermis langmuirPersamaannya adalahC/N = C/Nm + 1/K . Nm........................(1)Dimana:C=konstanta akhir adsorbatN=jumlah mol adsorbat yang teradsorbsi per gram karbon aktifNm= jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal karbonK=konstanta

Berdasarkan Nm dan K yang diperoleh, luas total bidang teradsorbsi dihitung dengan:

A = Nm . N0 . δ .10−20m2/gram.............(2)

Dimana:N0= bilangan avogadro

δ= luasan yang ditempati oleh molekul teradsorbsi (21 ° A2 untuk C H 3 COOH )

Menurut teori langmuir ini, hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorbsi maksimum.(Maron & Lando, 1974)

2. Isotherm Brunaver, Emmet, and Teller (BET)Menurut teori ini, diasumsikan bahwa adsorban mempunyai permukaan homogen. Perbedaan dengan langmuir adalah bahwa menurut teori ini molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di permukaannya.

(Alberty, 1991)

3. Isotherm FreundlichMenurut teori ini, diasumsikan bahwa adsorben mempunyai permukaan heterogen dan tiap molekul memiliki potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaannya adalah:

X/m = K. C1n ................................................(3)

Dimana:X= banyaknya zat terlarut yang teradsorbsi (miligram)C= konsentrasi dari adsorbat tersisaM= massa dari adsorben (miligram)K,n= konstanta adsorben

X/m= K. C1n

Log (X/m)= log K + 1/n log CPada tekanan sedang, teori isoterm adsorbsi freundlich lebih akurat dibandingkan teori isoterm adsorbsi langmuir.

(Maron & Lando, 1974)

Adsorbsi CH3COOH oleh karbon aktif adalah adsorbsi isothermis jenis 1. Adsorbsi isothermis tipe 1 digambarkan dengan grafik berikut:

x/n

P

Grafik ini menggambarkan adsorbsi monolayer yang dapat dijelaskan dengan teori langmuir.

(Maron & Lando, 1974)

Satu gram karbon aktif memiliki luas permukaan ±500 m2. Secara fisika, karbon aktif mengikat material

dengan gaya van der waals, khususnya gaya dispersi london. Karbon aktif memiliki beberapa jenis yaitu serbuk, granula, dan specivical activated carbon.

(Levine, 1978)

2. Metodologi Percobaan

Langkah pertama yang dilakukan adalah memasukkan 1 gram karbon aktif serbuk ke dalam 6 dari 7 erlenmeyer yang tersedia. Kemudian membuat asam asetat dengan konsentrasi 0,1 M, 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M, 0,5 M, 0,6 M, dan 0,7 M dengan volume 100 ml. Kemudian memasukkan 100 ml 0,1 M CH3COOH ke erlenmeyer yang tidak ada karbon aktifnya (sebagai kontrol). Kemudian CH3COOH 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M, 0,5 M, 0,6 M, dan 0,7 M dimasukkan ke erlenmeyer yang ada karbon aktifnya. Menutup semua erlenmeyer tersebut dengan alumunium foil

0 1 2 30

0.20.40.60.8

11.21.41.61.8

Ps

dan mengocoknya secara periodik selama 30 menit dan membiarkannya selama 1 jam sehingga terjadi kesetimbangan. Kemudian menyaring masing-masing larutan dengan kertas saring. Membuang 10 ml pertama dari filtrat untuk menghindari kesalahan akibat adsorbsi oleh kertas saring. Kemudian menitrasi 25 ml larutan filtrat dengan 1 M NaOH dengan indikator PP 3 tetes. Mencatat volume NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi. Melakukan langkah yang sama untuk granula.

3. Hasil Percobaan dan Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk mengamati peristiwa adsorbsi dari larutan pada suhu konstan dan membandingkan antara adsorbsi oleh serbuk dan granula.

Pada percobaan ini digunakan erlenmeyer dimana tiap erlenmeyer mempunyai konsentrasi CH3COOH yang berbeda-beda (0,1-0,7 M) dan tiap konsentrasi kecuali 0,1 M (sebagai kontrol) ditambahkan karbon aktif dalam bentuk serbuk dan granula.

Untuk mengetahui konsentrasi CH3COOH, dilakukan titrasi menggunakan NaOH 0,1 M dengan indikator PP yang merupakan suatu indikator basa (pH 8,0-9,6) dengan indikasi adanya perubahan warna dari tak berwarna (kondisi asam) ke warna ungu (kondisi basa). Kemudian titrasi dilakukan setelah larutan ditambahkan 3 tetes PP dan titrasi dihentikan setelah warna larutan berubah jadi ungu dan melakukan perhitungan konsentrasi CH3COOH setelah adsorbsi.

Dalam percobaan ini, erlenmeyer 0,1 M dititrasi dengan NaOH 0,1 M untuk standarisasi dan mengocok selama ±30 menit untuk erlenmeyer lainnya (0,2 M, 0,3 M, 0,4 M, 0,5 M, 0,6 M, dan 0,7 M) untuk masing-masing serbuk dan granula. Setelah pengocokan erlenmeyer, erlenmeyer tersebut dibiarkan selama ±1 jam sehingga terjadi keseimbangan. Tujuan dari pengocokan dan dibiarkan selama 1 jam adalah agar proses adsorbsi dapat berjalan sempurna sehingga proses adsorbsi mencapai keadaan maksimum.

Sebelum menitrasi larutan-larutan tersebut disaring 25 ml dan 10 ml filtrat pertama dibuang untuk menghindari kesalahan akibat adsorbsi oleh kertas saring. Kemudian menitrasi 25 ml filtrat dengan NaOH 1 M dan 3 tetes indikator PP.

Berdasarkan pengolahan data di appendiks, diperoleh grafik-grafik untuk mengetahui kecocokan grafik eksperimen dengan grafik literatur (Maron & Lando, 1974). Grafik hasil percobaan antara lain:

0.2 0.4 0.6 0.80

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

Grafik I. Grafik C vs N (granula)

Grafik II. Grafik C vs N (serbuk)

Berdasarkan grafik diatas, adsorbsi yang terjadi tidaklah tipe I (sesuai literatur), kesalahan ini terjadi karena kesalahan saat pengocokan, yaitu kecepatan tidak konstan dikarenakan pengocokan tidak semuanya dilakukan dengan alat namun ada beberapa yang dikocok manual.

Selanjutnya adalah grafik untuk menghitung nilai K (konstanta), A (luas permukaan karbon), Nm (mol untuk membuat lapisan tunggal karbon)dengan langmuir, yaitu grafik C/N vs C:

0.2 0.4 0.6 0.80

50

100

150

200

250

Grafik III. Grafik C/N vs C (granula)

Berdasar grafik diatas diperoleh harga Nm, K, A (untuk granula karbon aktif) yaitu Nm = 7,96x10−3 mol , K =

2,21, A =1006,3032 m2/gr . Sedangkan untuk serbuk karbon aktif, diperoleh grafik:

0.2 0.4 0.6 0.80

20

40

60

80

100

120

140

0.2 0.4 0.6 0.80

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

Grafik IV. Grafik C/N vs C (serbuk)

Maka diperoleh harga K=2,784, Nm=8,88x10−3 mol , dan A=1122,6096 m2/gr .

Dari data yang diperoleh bahwa daya serap granula lebih kecil dari serbuk (perbandingan Nm) dan luas penampang serbuk lebih luas daripada granula. Hal ini sesuai dengan literatur, begitu juga perbandingan daya serapnya.

Selanjutnya adalah grafik untuk menghitung K (konstanta) dan m (massa adsorban (mg)), dengan persamaan freundlich. Kemudian membandingkan nilai K untuk granula dan serbuk dari perhitungan langmuir dan freundlich, berikut grafiknya:

-0.75 -0.6 -0.5 -0.43 -0.25 0

-2.7

-2.6

-2.5

-2.4

-2.3

-2.2

-2.1

-2

Grafik V. Grafik log C/N vs log C (granula)

-0.75 -0.58 -0.5 -0.42 -0.25 -0.22

-2.5

-2.45

-2.4

-2.35

-2.3

-2.25

-2.2

-2.15

-2.1

-2.05

Grafik VI. Grafik log C/N vs log C (serbuk)

Berdasar grafik V, karbon aktif granula memiliki K=6,026x10−3 dan m=1,840. Sedangkan berdasar grafik VI,

karbon aktif serbuk memiliki nilai K=7,345x10−3 dan m=2,398.

Pada hasil gambar langmuir dan freundlich, didapat nilai K yang terpaut jauh. Dengan cara langmuir didapat nilai K yang lebih besar. Hal ini disebabkan karena persamaan langmuir hanya akurat untuk adsorbsi yang membentuk satu layer, menganggap daya adsorbsi permukaan adsorban homogen, sedangkan freundlich akurat untuk adsorbsi yang membentuk beberapa layer dan menganggap daya adsorbsi adsoreben heterogen.

(Maron & Lando, 1974)

Konstanta langmuir lebih besar karena pada persamaan langmuir adalah permukaan adsorban memiliki daya adsorbsi homogen, semetara itu freundlich menganggap daya adsorbsi permukaan adsorben heterogen sehingga langmuir menghasilkan nilai K yang lebih besar. K adalah konstanta yang menunjukkan energi ikat.

Perbedaan antara granula dan serbuk adalah serbuk lebih halus sehingga memiliki luas permukaan yang lebih luas. Dari tabel di appendiks terlihat bahwa di semua variabel larutan, jumlah mol yang diadsorbsi oleh serbuk karbon aktif lebih banyak dari pada granula. Hal ini karena luas permukaan serbuk yang luas sehingga cocok dengan hasil perhitungan dimana A (luas permukaan) serbuk lebih luas daripada granula. Perhitungan pada adsorbsi ini lebih cocok menggunakan rumus/teori langmuir.

Teori freundlich menentukan jumlah zat teradsorbsi memiliki kelemahan. Grafik isotermnya lurus linear ke atas yang diartikan bahwa adsorben dapat menyerap terus berapapun konsentrasinya. Langmuir memperbaiki teori freundlich sehingga dalam jumlah tertentu ada batas jenuh agar adsorben tidak menyerap lagi meskipun konsentrasinya terus bertambah.

4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan dan pembahasan, maka dapat disimpulkan:

1. Adanya adsorbsi asam asetat oleh karbon aktif mengakibatkan konsentrasi asam asetat berkurang2. Luas adsorbsi untuk:

Karbon aktif granula = 1006,3032 m2

gr

Karbon aktif serbuk = 1122, 6096 m2

gr3. Daya adsorbsi serbuk lebih besar dibandingkan granula. Hal ini ditinjau dari luas permukaan serbuk lebih

luas daripada granula4. Semakin besar konsentrasi asam asetat, maka semakin banyak mol asam asetat yang diadsorbsi

5. Daftar Pustaka

Alberty, Robert A dan Robert J. 1991. “Physical

Chemistry 9 th edition ”. Massachussets: John

Willeys and Son

Levine. 1978. “Physical Chemistry”. Japan: Mc. Graw

Hill, ltd

Maron, SH and Lando JB. 1974. “Fundamental of

Physical Chemistry”. New York: Mc millan

Publishing Co.Inc