kimia terapan

Kimia terapanKimia terapan

PPS Pend SainPPS Pend Sain

Lingkup Lingkup

Penerapan Ilmu kimia:-Dasar Teori Kimia-Penerapan dalam kehidupan sehari-hari

-Lingkup Kuliah:- Larutan dan Koloid

-Pencampuran -pemisahan

-Kesetimbangan Kimia- Kesetimbangan homogen- Kesetimbangan heterogen-Kesetimbangan asam basa

- Elektrokimia- Baterai- elektrolisis- Elektroplating- Pewarnaan logam

Kimia Terapan Kimia Terapan

BAHAN

(BAHAN2)

BAHAN BARU

NILAI BARU

PROSES

KIMIA

(PENGETAHUAN, TEKNOLOGI DAN

SENI)

Kimia Terapan Kimia Terapan

Proses kimia Dari Bahan Ke Bahan- Pemisahan (pemurnian)

- Distilasi- Ekstraksi- Disposisi(pengendapan)- Analisis

- Pencampuran- Pencampuran fisik- Pencampuran reaksi- Pembentukan senyawa- Pembentukan aliase- Sintesis

Kimia Terapan Kimia Terapan

- Membuat bahan: kebutuhan Bahan dan kebutuhan Energi- pemisahan (analisis) - pencampuran (sintesis)Catatan: bahan baru bisa berupa bahan antara maupun bahan jadi

- Meningkatkan mutu dan nilai bahan-Mutu fisik: kelenturan, kekerasan, daya hantar listrik dsb-Mutu penampilan: warna, kilapnya, dsb-Mutu cita-rasa: rasa, warna, aroma-Mutu Ketahanan: keawetan-Mutu Karakter khusus:

Kimia Terapan Kimia Terapan

- Pemisahan/pemurnian bahan- Distilasi; Pembuatan alkohol 95%, pemurnian air- Ekstraksi; Pengambilan minyak atsiri, minyak nabati- Fermentasi: Pembuatan alkohol, pengambilan minyak nabati- Pengendapan (Koagulasi); Pembuatan kristal garam- Elektrolisis: Pembuatan hidrogen, NaOH, Cl2- Elektrodisposition: Pemurnian logam

- Pencampuran bahan- Pencampuran fisik; pembuatan semen, aliase logam dsb- Reaksi kimia: Polimerisasi, reaksi hidrolisis, penggaraman, redoks

Catatan: bahan baru bisa berupa bahan antara maupun bahan jadi

Karakter Bahan Karakter Bahan

- Bahan Murni- Karakter Fisik: fase, volatilitas, pembekuan- Karakter Kimia: reaktifitas, asam, basa

- Bahan Campuran - Karakter fisik campuran- Karakteristik kimia campuran

Karakter Bahan Karakter Bahan

- Bahan Murni- Karakter Fisik: fase, volatilitas, pembekuan- Karakter Kimia: reaktifitas, asam, basa

- Bahan Campuran - Karakter fisik campuran- Karakteristik kimia campuran

PROSES DALAM KIMIAPROSES DALAM KIMIA

- PENGAMBILAN BAHANPENGAMBILAN BAHAN- PEMBUATAN BAHAN BARU(SINTESIS)PEMBUATAN BAHAN BARU(SINTESIS)

- DAUR ULANGDAUR ULANG

PROSES DALAM KIMIAPROSES DALAM KIMIA

- PENGAMBILAN BAHANPENGAMBILAN BAHAN

(a). Pemisahan Bahan campuran (a). Pemisahan Bahan campuran Heterogen: Filtrasi, Sedimentasi/dekantasi, Heterogen: Filtrasi, Sedimentasi/dekantasi,

Flotasi, dan SentrifugasiFlotasi, dan Sentrifugasi

(b). Pemisahan Bahan Campuran (b). Pemisahan Bahan Campuran Hompogen: Distilasi, Kristalisasi,Evavorasi, Hompogen: Distilasi, Kristalisasi,Evavorasi,

Ekstraksi, presipitasi, rekrestalisasi, X-Ekstraksi, presipitasi, rekrestalisasi, X-Sorpsi, kromatografi, pembekuan, stripping, Sorpsi, kromatografi, pembekuan, stripping,

pemisahan secara elektrik.pemisahan secara elektrik.

PROSES DALAM KIMIAPROSES DALAM KIMIA

- PENGAMBILAN BAHANPENGAMBILAN BAHAN: :

(a). Campuran heterogen(a). Campuran heterogen

FiltrasiFiltrasi: : Pemisahan dengan menggunakan Pemisahan dengan menggunakan saringansaringan

SedimentasiSedimentasi--dekantasidekantasi: pengendapan diikuti : pengendapan diikuti dengan pemisahan langsung dari pelarutnyadengan pemisahan langsung dari pelarutnya

FFlotasilotasi: bahan yang lebih ringan diapungkan : bahan yang lebih ringan diapungkan dengan bahan pengapungdengan bahan pengapung

SentrifugasiSentrifugasi: diputar sehingga bahan yang lebih : diputar sehingga bahan yang lebih berat terkumpulkan memisah.berat terkumpulkan memisah.

PROSES DALAM KIMIAPROSES DALAM KIMIA

- PENGAMBILAN BAHANPENGAMBILAN BAHAN: :

(a). Campuran homogen(a). Campuran homogen

DistilasiDistilasi: dasar perbedaan tekanan uap/ttk didih: dasar perbedaan tekanan uap/ttk didih

KristalisasiKristalisasi: dasar titik jenuh: dasar titik jenuh

EEvvaapporasiorasi: dasar perbedaan fase: dasar perbedaan fase

EkstraksiEkstraksi: dasar perbedaan keterlarutan: dasar perbedaan keterlarutan

PPresipitasi, resipitasi, dasar perbedaan karakter endapandasar perbedaan karakter endapan

X-SorpsiX-Sorpsi: absorpsi dan adsorpsi, karakter sorbsi: absorpsi dan adsorpsi, karakter sorbsi

Lainnya: Lainnya: kromatografikromatografi, , pembekuan, stripping, pembekuan, stripping, pemsiahan secara elektrik.pemsiahan secara elektrik.

Kimia Terapan Pertemuan ke 3Kimia Terapan Pertemuan ke 3

LARUTAN

DIAGRAM FASE LARUTAN

KESETIMBANGAN KELARUTAN

DIAGRAM FASE LARUTAN

KESETIMBANGAN KELARUTAN

DIAGRAM FASE LARUTAN

HUKUM ROULT

Tekanan Uap pelarutTekanan Uap pelarutDIAGRAM FASE DAN PEMISAHANDIAGRAM FASE DAN PEMISAHAN

Tekanan Uap pelarutTekanan Uap pelarut

760 mm Hg (1 atm)

0

500

1000

1500

2000

0 25 50 75 100 125

air

Benzene

Dietileter

Metanol

Temperatur/oC

Te

kan

an

/to

rr

Tekanan Uap pelarutTekanan Uap pelarut

760 mm Hg (1 atm)

Hubungan P dan T dinyatakan dalam Persamaan Clausius–Clapeyron

0

500

1000

1500

2000

0 25 50 75 100 125

air

etanol

Temperatur/oC

Te

kan

an

/to

rr

ln(p2/p1) = Hvap/R(1/T1-1/T2)

Tekanan Uap pelarutTekanan Uap pelarut

Hubungan P dan T dinyatakan dalam Persamaan Clausius–Clapeyron

ln(p2/p1) = Hvap/R(1/T1-1/T2)

Heats of Vaporization, Boiling Points, and Vapor Pressures of Some Common LiquidsHeat of Vaporization at

Vapor Boiling Point Heat of Pressure at 1 atm (°C) Vapor

Liquid at (torr at 20°C) J/g kJ/moL

water, H2O 17.5 100. 2260 40.7ethyl alcohol, CH3CH2OH 43.9 78.3 855 39.3benzene, C6H6 74.6 80.1 395 30.8diethyl ether, CH3CH2OCH2CH3 442. 34.6 351 26.0carbon tetrachloride, CCl4 85.6 76.8 213 32.8ethylene glycol, CH2OHCH2OH 0.1 197.3 984 58.9

Tekanan Uap pelarutTekanan Uap pelarut

Hubungan P dan T dinyatakan dalam Persamaan Clausius–Clapeyron

ln(p2/p1) = Hvap/R(1/T1-1/T2)

Some Melting Points and Heats of Fusion

Melting Point Heat of Fusion Substance (°C) J/g kJ/mol methane, CH4 182 58.6 0.92ethyl alcohol, CH3CH2OH 117 109 5. 02water, H2O 0 334 6.02naphthalene, C10H8 80.2 147 18.8silver nitrate, AgNO3 209 67.8 11.5aluminum, Al 658 395 10.6sodium chloride, NaCl 801 519 30.3

Temperatur dan Penambahan Temperatur dan Penambahan KalorKalor

Eksoterm

Endoterm

Jumlah kalor

Tem

per

atu

rr

Membeku

Mencair

Mendidih

Mengembun

Padat

Cair

Gas

Q = c*m *T

Q = Hf *m

Q = Hvap *m

Q = c*m *T

Q = c*m *T

Temperatur dan Tekanan Uap Temperatur dan Tekanan Uap CampuranCampuran

0 X A 1

P’

B

PA

PB

Hukum Dalton,

Ptot = PA + PB

Hukum Roult,

PA = XA P’A

P’

A

1 X B 0

Ptot = PA + PB

LARUTAN IDEAL

Temperatur dan Tekanan Uap Temperatur dan Tekanan Uap CampuranCampuran

0 X A 1

P’

B

PA

PB

Hukum Dalton,

Ptot = PA + PB

Hukum Roult,

PA = XA P’A

P’

A

1 X B 0

Ptot = PA + PB

LARUTAN IDEAL

Temperatur dan Tekanan Uap Temperatur dan Tekanan Uap CampuranCampuran

0 X A 1

T’

B

P

PB

Hukum Dalton,

Ptot = PA + PB

Hukum Roult,

PA = XA P’A

T’

A

1 X B 0

Ptot = PA + PB

Q

R

1. Mula2 X0 didihkan, mendidih Di Titik P, komposisi uapnya Adalah XQ.

2. Distilasi kedua, mendidih pada titik R. Diperoleh komposisi uapnya adalah Xs

S

X0 XQXS

LARUTAN IDEAL

Temperatur dan Tekanan Uap Temperatur dan Tekanan Uap CampuranCampuran

PERSAMAAN CLASIUS-CLAPEYRON

Ln (p/p0) = Hpr/R (1/T12 – 1/T2

2)

Pertemuan ke-3:Pertemuan ke-3:Distilasi Distilasi

Pertemuan ke-3:Pertemuan ke-3:Distilasi Distilasi

Extraksksi Pelarut Extraksksi Pelarut

Baca di http://ull.chemistry.uakron.edu/chemsep/extraction/

Ekstraksi menggunakan dua fase saling tak larut untuk memisahkan suatu zat terlarut dari satu fase ke fase lainnya. Distribusi dari zat terlarut ke dalam pelarut masing-masing adalah mempunyai kondisi setimbang yang dijelaskan dalam teori partisiWater panas dapat mengekstraksi tannins, theobromine, and caffeine (bahan-bahan berharga) dari daun teh.

Ekstraksi banyak menggunakan pelarut organik untuk memisahkan larutan bahan berharga yang telah diekstrak menggunakan air.

Extraksksi Pelarut Extraksksi Pelarut

Elevasi titik didih, Penurunan Titik Elevasi titik didih, Penurunan Titik Beku dan perubahan tekanan uapBeku dan perubahan tekanan uap

Elevasi titik didih dan Penurunan Elevasi titik didih dan Penurunan Titik BekuTitik Beku

Tb =Kb XB Tb =Kf XB

XB = mB x 1000/mp

Elevasi titik didih dan Penurunan Elevasi titik didih dan Penurunan Titik BekuTitik Beku

Ethylen glycol, HOCH2CH2OH digunakan untuk radiator coolant

Tekanan OsmosisTekanan Osmosis

Konsep Osmosis, tekanan osmosis, = CRT

Penawaran Air (proses Osmosis terbalik)

Konsep sumber energi osmosis

Tekanan OsmosisTekanan Osmosis

Konsep Desalinasi, osmosis terbalik

by Tomas Harrysson, David Lönn and Jesper Svenssonwww.exergy.se/goran/cng/alten/proj/97/o/

isotonic drink Sports medicine 1. A sports drink used to simply replace fluid and electrolytes lost during prolonged exercise. See Sports drink 2. A sports drink that replaces water and electrolytes and contains either

fructose or glucose polymers allowing slow release of carbohydrates for replenishing reserves of energy consumed while exercising.

Tekanan OsmosisTekanan Osmosis

Konsep minuman isotonilk, osmosis terbalik

isotonic drink Sports medicine 1. A sports drink used to simply replace fluid and electrolytes lost during prolonged exercise. See Sports drink 2. A sports drink that replaces water and electrolytes and contains either

fructose or glucose polymers allowing slow release of carbohydrates for replenishing reserves of energy consumed while exercising.

50-70g sugar

One litre of warm water

Pinch of salt

200ml of sugar free squash

Mix, cool and drink

Here are two other recipes for isotonic drinks: Drink two: Fruit Academy •200ml ordinary fruit squash •800ml water •A pinch of salt Mix them all together in a jug and cool down in fridge.

Drink three: Sport Academy Thirst Burst •500ml unsweetened fruit juice (orange, apple, pineapple) •500ml water Mix them all together in a jug and cool down in fridge.

Tekanan OsmosisTekanan Osmosis

Konsep sumber energi osmosis

by Tomas Harrysson, David Lönn and Jesper Svenssonwww.exergy.se/goran/cng/alten/proj/97/o/

Tekanan OsmosisTekanan Osmosis

Konsep penawaran air dengan osmosis terbalik

Tekanan OsmosisTekanan Osmosis

Prinsip proses hemodialysisDalam pencucian daran

Clean Electrolyte and protein(dialysate)

Pertemuan ke4:Pertemuan ke4:Kesetimbangan KelarutanKesetimbangan Kelarutan

Pengambilan/Pemisahan Bahan padat dari larutan

Konsep kelarutan, kelarutan suatu bahan adalah banyaknya kuantitas bahan yang dapat larut dalam satuan volume pelarut/atau yang sepadan

Dalam istilah kimia adalah mol/Lt atau molar

Hasil kali kelarutan harga konstante dimana menhyatakan hasil kali kelarutan dari konsentrasi fragmen aktif suatu bahan tersebut:

As --- Baq + 2Caq

Ksp = [B][C][C] atau [B][C]2

(Apabila koefisien aktivitas dianggap 100%)

Jika [B][C]2 > Ksp larutan lewat jenuh dan terbentuk endapanJika [B][C]2 < Ksp larutan belum jenuh dan tak terbentuk terbentuk endapan.

Mka bahan padatan dapat diambil dari larutannya dengan membuat lewat jenuh

Kesetimbangan KelarutanKesetimbangan Kelarutan

Pengambilan/Pemisahan Bahan padat dari larutan

Natrium asetat

Natrium asetat

Kesetimbangan KelarutanKesetimbangan Kelarutan

Daur Ulang Aluminium:

Al + H2SO4 Al2(SO4)3 dibuat jenuh dengan penguapan (pengurangan pelarut) kemudian di endapkan/dikristalkan

Kesetimbangan KelarutanKesetimbangan Kelarutan

Daur Ulang Aluminium:

Al + HCl AlCl3 dibuat jenuh dengan penguapan (pengurangan pelarut) kemudian di endapkan/dikristalkan

Kesetimbangan KomplekKesetimbangan Komplek

Komplek dan pewarnaan logam:

Pewarnaan aluminium dengan KCN, erbentuk reaksi Al + KCN KxAl(CN)y

dengan warna permanen menempel metalik keemasan.

Warna ini dapat dikembangkan dengan komplek-komplek lainya seperti dengan ion SCN- dan lainnya

Logam-logam dengan garam komplek yang melekat dapat diwarnai dengan cara ini, misalnya krom.

Besi Tidak bisa, karena garam besi akan luntur/larut

Kesetimbangan komplek dapat digunakan dalam sistem pewarnaan, karena senyawa komplek pada umumnya berwarna

Kesetimbangan Komplek dapat digunakan dalam sistem pewarnaan, karena senyawa komplek pada umumnya berwarna

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basaSuatu bahan dapat digolongkan menjadi asam betral dan basa dari derajad keasamannya:

Derajad keasaman, pH = -log[H+]

Kebalikannya derajad kebasaan, pOH = -log [OH-]

pH + pOH = pKw, kesetimbangan air, dimana pKw tetap pada suhu tetap. Jadi kesetimbangan air adalah kesetimbangan asam basa, jika pH=pOH bahan disebut netral.

Secara teoritik pengertian asam dan basa berkembang untuk pengkajian pelarut non air, tetapi secara praktek bahan sudah dapat diidentifikasi asam atau basa, dengan bermacam ukuran

Kesetimbangan asam basa dapat digunakan dalam sistem bahan pembersih, karena senyawa asam basa dapat melarutkan pengotor

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basa

Ceking asam basa menggunakan indikator atau alat pH meter

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basa

pH dari beberapa bahan

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basa

Senyawaan garam organik rantai panjang berfungsi sebagai sabun/detergen

142 gr minyak kelapa142 gr minyak sawit452 gr minyak zaitun102 gr NaOH240 gr air20 gr pewangi

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basa

Senyawaan garam organik rantai panjang berfungsi sebagai sabun/detergen

142 gr minyak kelapa142 gr minyak sawit452 gr minyak zaitun102 gr NaOH240 gr air20 gr pewangi

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basa

Senyawaan garam organik rantai panjang berfungsi sebagai sabun/detergen

DETERJENKarakteristik deterjen yang dibutuhkan

Daya cuci maksimumBiaya per 1 kali mencuci minimum

Biodegradebility maksimumPEMBUATAN DETERJEN

Alkylbenzene + oleum alkylbenzena sulfonatTallow fatty alcohol + oleum fatty alcohol sulfonat

Sulfonat + sulfat + NaOH sodium saltSodium salt + builders deterjen

Kesetimbangan Asam basaKesetimbangan Asam basa

Senyawaan garam organik rantai panjang berfungsi sebagai sabun/detergen

REAKSI KIMIAPEMBUATAN DETERJENI. SulfonasiR– C6H5 + H2SO4.SO3 R–C6H5–SO3H + H2SO4

REAKSI KIMIAII. SulfasiReaksi UtamaR-CH2OH + SO3H2O R’OSO3H + H2O H= -325 sd -350 Kj/kg

Reaksi tambahanR-CH2OH + R’-CH2-OSO3H R’-CH2-O-CH2-R’ + H2SO4R’-CH2-CH2OH + SO3 R’-CH=CH2 + H2SO4R-CH2OH + SO3 RCHO + H2O +SO2R-CH2OH + 2 SO3 RCOOH + H2O +SO2

Netralisasi dengan NaOHhasil sulfonasi (R I) dengan sulfasi (R II) ditambah NaOH dan STTP (Sodium Tripolyphosphat) yang dibawa dalam bentuk Na5P3O11, kemudian dan terjadi hidrasiNa5P3O11 + 6 H2O + Na5P3O11.6 H2O

BAHAN-BAHAN PEMBUATAN DETERJEN1. SURFACTANS

Untuk mengurangi tegangan permukaanJenis bahan : Alkyl Benzene Sulfonat (ABS) dan Fatty Alcohol Sulfonat

2. SUDS REGULATOR (pengatur busa)Untuk membantu surfactan dalam proses pencucian

Jenis bahan : asam lemak3. Builders

Untuk penguat daya cuci deterjenJenis bahan :

Sodium Tripoli Phosphat (STPP) untuk mencegah redeposisiBahan ini bekerjasama dengan surfactan untuk meningkatkan daya cuci

Soda abu4. Additive

a. Pencegah korosi : Natrium Silicateb. Anti redeposisi agent : Carboxyl Methyl Cellulose (CMC)

c. Penghambat noda,bercak : Benzotriazoled. Pemutih (mengubah ultraviolet menjadi cahaya yang terlihat) : bluings, dari jenis Peroxygen

e, Anti microbial agent : carbonilides, salycyl anilidesf. Penghilangan noda : g. Estetika : parfum

Fermentasi dalam kimia