bab i

5/11/2018 BAB I - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-55a0cd8d3cc90 1/10

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1 Tujuan Percobaan

Pada percobaan destilasi uap kali ini bertujuan untuk mempelajari dan megetahui

pengaruh uap/steam terhadap titik didih serta mencari perbandingan berat minyak dan berat

air yang telah dihasilkan dalam percobaan.

I. 2 Dasar Teori

Pada dasarnya pengertian destilasi adalah suatu proses pemisahan internal yang secara

luas digunakan di bidang teknik untuk memisahkan campuran (larutan) dalam jumlah besar.

Pemisahan ini terjadi karena adanya penguapan salah satu komponen dari campuran, artinya

dengan cara mengubah bagian-bagian yang sama dari keadaan cair menjadi bentuk uap.

(Handojo, M.Eng., Dr. Ir. Lienda, 1995)

Setiap cairan terdapat uap yang terentuk karena terlemparnya sejumlah molekul yang

berenergi tinggi dari permukaan cairan ke ruangan sekeliling (mengatasi gaya tarik-menarik

atau gaya kohesi dari molekul-molekul yang tertinggal). Molekul-molekul dalam ruangan di

atas cairan akan menimbulkan tekanan (karena membentur dinding seperti molekul gas), yang

disebut sebagai tekanan uap dari cairan yang bersangkutan.

Tekanan uap adalah sebuah ukuran kecenderungan molekul cairan untuk berubah

menjadi uap, sehingga merupakan ukuran kemudahan menguap (volalitas) dari bahan yang

bersangkutan. Setiap cairan memiliki tekanan uap yang spesifik.

(Handojo, M.Eng., Dr. Ir. Lienda, 1995)

Macam-macam Destilasi

1. Destilasi Sederhana

Jika rangkaian alat yang disusun tidak menggunakan kolom destilasi. Distilasi sederhana

akan memberikan hasil pemisahan yang baik jika perbedaan titik didih senyawa-senyawa

dalam campuran di atas 1000C.

Beberapa aplikasi distilasi sederhana :

a. Demineralisasi air

b. Penghilangan sebagian atau keseluruhan pelarut, dimana di dalamnya terkandung padatan atau cairan lain yang kurang muah menguap dibanding pelarut.

1



c. Distilasi campuran tidak saling larut.

Penggunaan alat sistem destilasi sederhana :

• Susunan alat berjalan dari kiri ke kanan.

• Selalu ditambahkan batu didih ke dalam labu distilasi untuk menghindari

terjadinya bumping .

• Labu destilasi yang digunakan harus sesuai dengan jumlah campuran yang

akan didestilasi ( tidak melebihi 2/3 )

• Pemanasan harus diatur untuk menjaga kecepatan distilasi 1 tetes per detik.

• Penampung destilat sebaiknya terendam dalam penangas es untuk

mencegah terbentuknya uap terutama bagi senyawa yang toksik maupun

yang mudah terbakar.

• Jangan pernah menggunakan gelas beker sebagai penampung destilat.

2. Destilasi Vakum

Yaitu destilasi yang didasarkan pada perbedaan tekanan uap, biasanya digunakan pada zat-

zat organik yang mudah terurai bila dipanaskan

3. Destilasi Fraksional

Yaitu destilasi yang dilakukan dalam kolom fraksional secara bertingkat dan terus-

menerus. Destilasi ini digunakan dengan prinsip sama dengan destilasi biasa, hanya diatasnya

ditambahkan kolom-kolom fraksionisasi berupa cincin-cincin.

Kolom tersebut terdiri dari pemanas, kolom fraksionasi dan pendingin.

4. Destilasi Campuran Azeotrop

Yaitu destilasi yang dilakukan pada campuran yang mempunyai titik didih minimum

dan maximum. Untuk titik didih maksimum, misalnya: etanol-air, propanol-air, sedangkan

untuk titik didih minimum, misalnya H2O-HNO3, H2O-amoniak.

5. Steam Destilasi / Destilasi Uap

Yaitu pemisahan cairan yang tidak saling larut untuk mengambil zat-zat organik

dengan cara mendidihkannya pada temperatur yang tinggi sehingga terjadi penambahan uap

ke dalam zat yang akan didestilasi dalam labu destilasi yang terpisah, sehingga uap mengalir

keluar dengan membawa zat destilat tersebut. Destilasi uap digunakan untuk zat yang

mempunyai tekanan uap yang tinggi pada 100° C tetapi titik didihnya jauh lebih besar dengan

pertolongan uap air, maka dapat diuapkan pada 100° C.

Dalam percobaan kali ini yang akan kita bahas adalah destilasi uap atau steam.

Destilasi uap adalah destilasi dengan penambahan uap atau steam. Pada destilasi ini, uap

2



dialirkan pada cairan yang akan didestilasikan dalam suatu labu destilasi yang terpisah,

sehingga uap air yang keluar akan membawa suatu zat destilat (zat yang didestilasi) tersebut.

Umumnya, proses ini dilakukan pada pemurnian zat-zat yang mempunyai titik didih yang

relatif tinggi dan tidak larut dalam air. Misalnya air raksa dengan air, anilin dengan air,

karbon disulfida dengan air dan lain sebagainya. Destilasi banyak dipakai dalam dunia

industri maupun laboratorium yang bertujuan untuk menentukan zat organik yang mempunyai

titik didih tinggi atau mudah terurai pada titik didih normalnya. Uap yang keluar dari proses

destilasi uap atau steam pada dasarnya ada 2 macam, yaitu

• Hasil dasarnya merupakan air

• Bahan yang bersifat volatile dan tidak saling larut dengan suhu minimum yang

diinginkan

Fase Larutan Tunggal

Uap dari larutan yang tidak saling larut dengan air kemungkinan dikondisikan dengan

air atau tanpa fase larutan aquatic yang ada, uap hanya bertindak sebagai media stipping untuk

menurunkan tekanan parsial dari komponen yang lainnya dan menjaga penguapannya, pada

minyak bumi yang sudah dipanaskan dengan temperature tinggi (700° C) tidak ada ase

aquatic selain temperature minyak yang bagus diatas titik didih air. Pada kenyataannya, akan

sama jika dimasukkan sesuai dengan temperatur minyak bumi dan beberapa hasil produksinya

ada yang membeku, yang disebabkan karena pengurangan temperatur.

Adapun efek atau pengaruh dari pemasukan uap pada destilasi adalah sebagai berikut:

1. Hilangnya komponen yang mudah menguap dari larutan yang rendah tekanan parsialnya di

dalam uap.

2. Kurangnya temperatur larutan pada proses pendinginan dengan steam dan penambahan

penguapan.

Untuk menyatakan perbandingan antara air dan aniline dapat menggunakan persamaan :

0

1

0

1 t Ρ ⋅ Υ =Ρ

0

2

0

2 t Ρ ⋅ Υ =Ρ

Dengan perbandingan0

1Ρ dan

0

2Ρ , maka :

2

1

0

2

0

1

0

2

0

1

Υ

Υ=

Ρ ⋅ Υ

Ρ ⋅ Υ=

Ρ

Ρ

t

t

Dimana : Y = Fraksi mol

Y1 = n1/(n1 + n2)

3



Y2 = n2/(n1 + n2)

Tekanan uap total campuran itu dapat menyamai tekanan udara.

(Soekardjo, Prof. Dr. Kimia Fisika. Jakarta: Bina Aksara)

Fase Larutan Ganda

Tekanan parsial uap tidak dapat ditambah. Yang mana jangkauan tekanan uap pada saat

sistem temperatur, air akan mengembun yang terbentuk pada fase kedua. Proses ini akan

terjadi pada kondensor. Steam digunakan untuk mendestilasikan produk dengan panas yang

sensitif saat temperatur sesuai dengan titik didih pada 309° F, mungkin didestilasi pada 204°

F. Pada dasarnya tekanan parsial uap tidak dapat melampaui batas tekanan uap air pada

temperatur yang ada. Perbandingannya adalah:

Yw = Pw = Pw°

Yo Po Po°

Di mana: w = perbandingan molar uap

o = perbandingan molar minyak

Dua larutan dapat memberikan jumlah tekanan pada temperatur yang lebih rendah

daripada larutan itu sendiri, karena dua larutan itu dapat memberikan jumlah tekanan total pada saat temperatur lebih rendah. Dalam hal ini, campuran yang tidak saling larut harus

mendidih pada saat temperatur lebih rendah dari titik didih kedua larutan tersebut, selama

tekanan uapnya tidak berubah dengan perubahan komposisi titik didih dua larutan harus tetap

konstan. Jika salah satu hilang, maka titik didih akan lebih cepat naik.


Fase Larutan Ideal

Adapun tujuan dari larutan ideal dilakukan untuk perbandingan dengan larutan-larutan

yang biasa didapat yaitu non ideal. Pengertian dari larutan ideal adalah larutan yang gaya

tarik-menarik antara molekul-molekul yang sama, maksudnya adalah gaya tarik-menarik

molekul pelarut atau molekul terlarut sama dengan gaya tarik-menarik molekul pelarutnya

atau molekul zat terlarutnya. Dan tidak terjadi larutan.

Sifat-sifat dari larutan ideal adalah:

- Volume total adalah jumlah volume komponennya.

- Tidak terjadi perubahan panas pada pembuatan atau pengenceran.

- Tidak mengalami perubahan sifat komponennya pada waktu pengenceran.

4



- Sifat fisiknya adalah rata-rata isik penyusunnya.

- Menggunakan hukum Roult tentang tekanan uap.


Hukum Roult

Hukum Roult adalah hubungan antara tekanan uap dari suatu komponen dengan

komposisinya (raksi mol) dalam larutan tersebut.

Tekanan parsial uap komponen yang mudah menguap dari larutan sama dengan

tekanan uap murni dikalikan fraksi mol.

PA = XA . PA° dan PB = XB . PB°

Di mana:

PA dan PB adalah tekanan uap

XA = Fraksi mol A

XB = Fraksi mol B

PA° = Tekanan uap murni cairan A

PB° = Tekanan uap murni cairan B

Kemudian untuk tekanan uap total dari komponen larutan yang menguap di asumsikanmenjadi:

P total = PA + PB

= XA . PA° + XB . PB°

= PA° ( 1 - XB) + PB° . XB

= (PB - PA) . XB + PA

Kemudian disubstitusikan dan tekanan total dapat dicari.

Dari persamaan Hukum Roult dapat disimpulkan:

Y = m x + n

P total selalu terletak antara PA° dan PB°. bahwa P total pada setiap saat sama dengan

PA + PB.

Hubungan antaratekanan total dengan raksi mol dalam keadaan uap, juga dapat dicari.

Bila YB = mol fraksi B dalam keadaan uap, maka:

PB = YB . P total

YB = PB = PB° . NB°

Ptotal Ptotal

5



Ptotal = PB° . NB

YB


Tekanan Uap Pasangan Zat Cair Sejati

Menurut Hukum Roult campuran zat cair biner tidak banyak, sebagai contoh:

1. Pasangan kloro benzene - etilen dikloro benzene

2. Pasangan benzene etilen dikloro

3. Etilen dibromo - propilena dibromida

4. Pasangan CCl4 – SnCl4

5. Sistem lainnya terdapat lagi yaitu:

a. Sistem dengan tekanan total membentuk maksimum.

b. Sistem dengan tekanan total membentuk minimum.

c. Sistem dengan tekanan total komponen-komponennya murni.

d. Sistem dengan tidak menggunakan tekanan yang membentuk tekanan maksimum

ataupun tekanan minimum.

Dengan menggunakan prinsip ini dilakukan proses percobaan destilasi uap dengan

menggunakan aniline dan air. Langkah pertama dalam proses ini adalah menguapkan air

dengan suhu tertentu sehingga air tersebut akan menguap. Kemudian uap air tersebut akan

keluar sebagai kelanjutan dialirkan ke dalam larutan aniline maka campuran aniline dan air

berupa uap akan keluar dari labu destilasi. Setelah itu uap keluar, kondensat di mana air dan

aniline tidak saling larut.

Suatu campuran 2 zat cair yang tidak saling larut bila didestilasi, maka massa tiap

komponen destilasi akan sama dengan berat molekul maupun tekanan uap murni.

Untuk kelarutan encer dan koloid, kenaikan didihnya tinggi. Hal ini dapat dicaridengan menggunakan aturan empiris yang dikenal dengan kaidah during line.


Kaidah During Line

Yang menyatakan bahwa titik didih air murni pada tekanan yang sama. Jadi titik didih

larutan digambarkan terhadap titik didih air pada tekanan yang sama, kita akan mendapatkan

suatu garis lurus. Untuk konsentrasi yang berlebihan kita mendapat suatu garis yang berbeda-

beda. During line juga bisa dikatakan sebagai plot antara suhu yang dibutuhkan untuk steam

6



destilasi terhadap tekanan pada saat tekanan uap murni sama dengan jumlah semua tekanan

pada saat destilasi dilakukan.

(Samuel H. Maron, 1974)

pada saat reaksi uap selalu mengandung cairan yang titik didihnya rendah, jika uap ini

diembunkan, lalu diuapkan lagi maka raksi uap akan mengandung lebih banyak lagi cairan

dengan titik didih rendah.

Susunan cairan akan mendidih jika tekanan totalnya sama dengan tekanan atmosfer,

jadi cairan yang tekanan uapnya rendah titik didihnya tinggi dan sebaliknya.

Kesamaan kimia diantara zat pelarut dan terlarut menjadi lebih tinggi sesuai dengan

kenyataan sebenarnya bahwa uap hidrokarbon lebih mudah larut dalam hidrokarbon dan

pelarut organik lainnya daripada dalam air. Kesamaan sifat kimia bukan salah satu kriteria

dari kelarutan.


Efek dari tekanan pada kelarutan dari gas yang diketahui cairan khususnya pada

temperatur konstan dapat tersusun oleh proses yang berkebalikan dengan memperkirakan gas

seperti larutan di mana penguapan untuk menyususn tekanan uap untuk kondisi tersebut

menggunakan persamaan F.

F2(g) = K

a2

Di mana:

F2(g) = Fugacity dari gas di atas larutan

a2 = Aktifitas dari gas dalam larutan jika kedua fase gas dan larutan ideal

Sehingga:

F (g) = P . a2

N2

Maka persamaan akan menjadi:

K = P2

N2

N2 = P2

K

7



Persamaan tersebut dikenal sebagai hukum HENRY di mana ditetapkan bahwa suatu

konstanta kelarutan dari gas dan liquid yang sama dari tekanan dari gas dalam liquid.

Keseimbangan faktor K dikenal sebagai konstanta Henry dan hal tersebut didasarkan pada

kemurnian dari gas dan pelarut temperatur dan penggunaan P. Ketika beberapa gas dilarutkan

ke dalam larutan dengan menggunakan persamaan di atas untuk tiap gas N2 sebagai tekanan

parsial tiap gas.


Jadi kalarutan dari tiap gas dari campuran gas secara langsung sebanding pada tekanan

parsial dari gas dalam campuran kesamaan faktor K akan menyebabkan perbedaan parsial

setiap gas.

Destilasi dua zat cair yang sama sekali tidak tercampur dapat dinyatakan dengan

persamaan sebagai berikut:

A1 = P1 . m1

A2 P2 . m2

Campuran terdiri dari:

- Massa fraksi zat cair pertamaM1P1

(P1 + P2)

- Massa fraksi zat cai kedua

M2P2

(P1 + P2)

Keterangan:

M = Berat molekul

P = Tekanan uap murni

A = Massa

Destilasi dari liquid yang tidak larut digunakan dan dalam laboratorium untuk

pembersihan cairan organic di mana mendidih pada temperatur yang tinggi atau memelihara

untuk dekomposisi ketika panas dialirkan pada umumnya dipakai untuk destilasi uap.

Campuran yang tidak saling larut dari liquid dan air dipanaskan secara langsung

dengan injeksi oleh uap. Dan uap yang keluar adalah kondensasi pemisahan. Artinya

8



memungkinkan untuk mendestilasi beberapa liquid dari titik didih yang tinggi pada

temperatur 100° C titik didih air.

Destilasi dari campuran liquid yang tidak saling larut dapat digunakan untuk

menentukan kira-kira berat molekul dari satu liquid. Ketika tekanan uap dan residu berat dari

destilasi ditentukan dan berat molekul salah satu liquid diketahui maka berat molekul dapat

ditentukan.

Sampai saat ini pembicaraan hanya dibatasi pada penggunaan uap jenuh padahal

sebenarnya memungkinkan pula penggunaan destilasi uap lewat panas antar satu dengan yang

lainnya yang juga dapat digunakan tekanan uap sangat panas pada setiap suhu titik didih

setiap komponen.

Suhu yang digunakan dalam destilasi dapat dinaikkan tanpa menambah konsentrasi

(tekanan parsial) dari uap. Karena hanya suhu yang menentukan tekanan uap juga hanya suhu

yang menentukan tekanan uap dari minyak. Maka destilasi dengan uap sangat panas

menghasilkan nilai perbandingan air terhadap minyak yang lebih kecil yang sama hal ini

dapat menghemat pemakaian uap.


Perbandingan Residu dan DestilatPada destilasi campuran biner perbandingan berat larutan sisa uapnya dapat dicari

dengan diagram titik didih. Misalnya susunan campuran mula-mula X, setelah dipanaskan zai

ini mulai mendidih pada T1, karena titik didih naik kalau destilasi dilakukan pada T 2, maka

akan didapatkan:

W1 = b . c

W2 = a . b

(W1 + W2) X = W1 . X1 + W2 . X2

W1 ( X - X1) = W2 ( X2 - X)2

W1 = X2 - X

W2 = X - X1

Di mana:

W1 = berat larutan

W2 = berat uap

(X2 – X1) = b . c

(X - X1) = a . b

9



Bila dua cairan tidak bercampur, dicampurkan maka tekanan uap totalnya:

Ptotal = P1° + P2°

Karena titik didih temperatur pada saat Ptotal = Pluar = 1 atm, maka campuran jenis ini akan

mendidih pada temperatur jauh lebih rendah dari pada titik didih komponen-komponennya.

P1° = Y1 - Ptotal

P2° = Y2 - Ptotal

P1° = Y1 = n1 / (n1 + n2

) = n1

P2° Y1 n2 / (n1 + n2) n2

W1/M1 = W1 . M1

W2/M2 W2 . M2

Jadi:

W1 = P1 . M1

W2 P2 . M2

Di mana: Y1 = fraksi mol uap 1

Y2 = fraksi mol uap 2

Atas dasar ini, maka destilat zat cair yang tidak campur, banyak dipakai dalam industri

yang digunakan untuk memurnikan zat-zat organik yang mendidih pada temperatur tertinggi

atau terurai pada temperatur tinggi atau titik normalnya. Destilasi uap juga dapat dipakai

untuk menentukan berat molekul cairan, bila W1, W2 dan Ptotal diketahui maka M2 dapat dicari

dengan menggunakan rumus di atas.


10

bab i

Documents