LAPORAN PRAKTIKUM

KIMIA FISIK I

PERCOBAAAN III

KIMIA PERMUKAAN I

OLEH :

NAMA : NURFIAH

STAMBUK : A1C4 12 044

KELOMPOK : VIII (DELAPAN)

ASISTEN PEMBIMBING : LA ODE EMA

LABORATORIUM PENGEMBANGAN UNIT KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2013

ABSTRAK

Arang aktif memiliki daya adsorpsi yang lebih tinggi dibandingkan arang biasa

karena arang aktif memiliki permukaan dengan pori – pori yang lebih besar

dibandingkan arang biasa. Praktikum ini bertujuan untuk menentukan isotermal

adsorpsi menurut Freundlich untuk proses adsorpsi asam asetat pada arang aktif.

Praktikum ini dilakukan dengan menentukan konsentrasi adsorpsi yaitu HCl yang

terserap dalam adsorben yaitu arang. Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan

disimpulkan bahwa penyerapan larutan asam klorida dengan arang dipengaruhi

oleh konsentrasi asam klorida sebagai adsorban. Semakin besar konsentrasinya

maka massa adsorbat yang teradsorpsi akan semakin besar pula.

Kata kunci : Adsorpsi, permukaan, arang aktif

BAB I

PENDAHULUAN

I. Latar Belakang

Kimia permukaan didefinisikan secara umum sebagai kajian reaksi

kimia di permukaan. Hal ini berkaitan erat dengan fungsionalisasi permukaan

yang bertujuan mengubah susunan kimia permukaan dengan menambahkan

unsur tertentu atau gugus fungsi yang menghasilkan berbagai dampak yang

diinginkan atau peningkatan sifat-sifat permukaan atau antarmuka. Kimia

permukaan juga bertumpang tindih dengan elektrokimia. Ilmu permukaan

secara khusus penting untuk bidang katalisis heterogen. Adesi molekul gas

atau cairan ke permukaan dikenal sebagai adsorpsi, yang dapat disebabkan

oleh adsorpsi kimia atau adsorpsi fisik. Kedua hal ini juga tercakup dalam

kimia permukaan.

Adsorpsi adalah gejala pengumpulan molekul – molekul suatu zat pada

permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya – gaya pada

permukaan zat pengadsiopsi. Untuk proses dalam larutan, jumlah zat yang

teradsorpsi bergantung pada beberapa faktor antara lain jenis adsorpsi, jenis

adsorben, luas permukaan adsorben, konsentrasi zat terlarut dan temperatur.

Untuk suatu sistem adsorpsi tertentu, hubungan banyaknya zat yang

teradsorpsi persatuan luas atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi

zat terlarut pada temperatur tertentu disebut adsorpsi isotermal.

Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95%

karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan

pemanasan pada suhu tinggi. Arang dapat digunakan sebagai adsorben, daya

serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat

menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan

aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur

tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika

dan kimia. Arang tersebut disebut sebagai arang aktif. Arang aktif merupakan

senyawa karbon amorphm yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang

mengandug karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus

untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas.

II. Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum kimia permukaan adalah untuk menentukan

isotermal adsorpsi menurut Freundlich untuk proses adsorpsi asam asetat pada

arang aktif.

III. Prinsip Praktikum

Prinsip percobaan ini adalah dilakukan berdasarkan penentuan

pengaruh konsentrasi terhadap zat teradsorpsi berdasarkan pesamaan

Freundlich.

BAB II

TEORI PENDUKUNG

Arang umumnya mempunyai daya adsorpsi yang rendah dan daya adsorpsi

itu dapat diperbesar dengan cara mengaktifkan arang menggunakan uap atau

bahan kimia. Aktivasi karbon bertujuan untuk memperbesar luas permukaan arang

dengan membuka pori-pori yang tertutup tar, hidrokarbon, dan zat-zat organik

lainnya, sehingga memperbesar kapasitas adsorpsi. Beberapa bahan kimia yang

dapat digunakan sebagai zat pengaktif seperti: HNO3, H

3PO

4, CN, Ca (OH)

2,

CaCl2, Ca(PO

4)2, NaOH, KOH, Na

2SO

4, SO

2, Zn Cl

2, Na

2CO

3, dan uap air pada

suhu tinggi (Kateren, 1987). KOH dapat dipergunakan sebagai bahan pengaktif

karbon yang mempunyai kemampuan aktivasi baik, selain mudah harganya juga

murah. Arang aktif dapat digunakan sebagai adsorben untuk memucatkan minyak,

dapat juga menyerap suspensi koloid yang menghasilkan bau yang tidak

dikehendaki dan mengurangi jumlah peroksida sebagai hasil degradasi minyak.

Kenaikkan angka peroksida atau Peroksida value (PV) merupakan indikator dan

parameter ketengikan minyak (Wahjuni, 2008).

Permukaan padatan yang kontak dengan suatu larutan cenderung untuk

menghimpun lapisan dari molekul-molekul zat terlarut pada permukaannya akibat

ketidakseimbangan gaya-gaya pada permukaan. Adsorpsi kimia menghasilkan

pembentukan lapisan monomolekular adsorbat pada permukaan melalui gaya-

gaya dari valensi sisa dari molekul-molekul pada permukaan. Adsorpsi fisika

diakibatkan kondensasi molekular dalam kapiler-kapiler dari padatan. Secara

umum, unsur-unsur dengan berat molekul yang lebih besar akan lebih mudah

diadsorpsi. Terjadi pembentukan yang cepat sebuah kesetimbangan konsentrasi

antar-muka, diikutl dengan difusi lambat ke dalam partikel-partikei karbon. Laju

adsorpsi keseluruhan dikendalikan oleh kecepatan difusi dari molekul-molekul zat

terlarut dalam pori-pori kapiler dari partikel karbon. Kecepatan itu berbanding

terbalik dengan kuadrat diameter partikel, bertambah dengan kenaikan konsentrasi

zat terlarut, bertambah dengan kenaikan temperatur dan berbanding terbalik

dengan kenaikan berat molekul zat terlarut.

Laju adsorpsi bervariasi seiring dengan akar pangkat dua dari waktu

kontak dengan adsorben. Kecepatan ini juga meningkat dengan menurunnya pH

sebab perubahan muatan pada permukaan karbon. Kapasitas adsorpsi dari karbon

terhadap suatu zat terlarut tergantung pada dua-duanya, karbon dan zat

terlarutnya. Kebanyakan limbah cair adalah kompleks dan bervariasi dalam hal

kemampuan adsopsi dari campuran-campuran yang ada. Struktur molekul,

kelarutan, dsb, semuanya berpengaruh terhadap kemampuan adsorpsi

(Subiarto, 2000).

Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkan

dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan

dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas

permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan

dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat

sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa

kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume

pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-

1000% terhadap berat arang aktif. Arang aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif

sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang aktif sebgai pemucat, biasanya

berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000A0, digunakan

dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu yang

menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari

zat-zat penganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru.

(Sembiring, 2003).

Terdapat banyak perbedaan jenis-jenis adsorpsi, namun yang paling umum

dijumpai adalah adsopsi gas ke dalam padatan (absorben). Adsorpsi fisika berbeda

dengan adsorpsi kimia. Perbedaanya adalah adanya interaksi gaya London pada

permukaan adsorpsi fisika sedang pada adsorpsi kimia hanya menunjukkan

adanya ikatan kovalen yang terbentuk. Istilah adsorpsi digunakan untuk melihat

atau menguraikan fakta-fakta bahwa ada konsentrasi molekul adsorben padat di

suatu luas permukaan ang lebih besar dibandingkan suatu gas (Woodbury, 1996).

Pada proses adsorpsi kimia, suhu yang meningkat menyebabkan energi

dan reaktivitas ion semakin besar sehingga lebih banyak ion yang dapat melewati

tingkat energi untuk melakukan interaksi secara kimia dengan situs-situs

dipermukaan. Disamping itu, reaktivitas ion yang semakin besar akan

meningkatkan pula difusi ion dalam pori-pori adsorben. Sehingga lebih banyak

ion yang teradsorpsi pada permukaan. Afinitas ion dipengaruhi pula oleh jumlah

valensi ion. Ion dengan valensi yang lebih besar mempunyai afinitas yang lebih

besar, namun harus tetap memperhatikan besarnya massa atom dan karakter ion

sesuai posisinya dalam system periodic unsure-unsur (Amri, 2004).

BAB III

METODE PRAKTIKUM

I. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam praktikum kimia permukaan adalah sebagai

berikut :

1. Cawan Porselin 1 buah

2. Labu takar 100 ml 1 buah

3. Labu erlenmeyer 3 buah

4. Pipet tetes 1 buah

5. Oven atau labu bunsen 1 pasang

6. Pipet skala 2 ml dan 25 ml @1 buah

7. Buret 1 buah

8. Corong 1 buah

9. Statif dan klem 1 buah

10.Botol semprot 1 buah

11. Filler 1 buah

Bahan yang digunakan dalam praktikum kimia permukaan adalah

sebagai berikut :

1. Larutan asam asetat 0,5 N atau HCl

2. Adsorben standar (Arang)

3. Larutan baku NaOH

4. Indikator phenoftalein

5. Kertas saring

II. Prosedur Kerja

Arang aktif

Dimasukkan dalam cawan porselin

Dipanaskan dalam oven pada suhu diatas 100⁰C

Dimasukkan kedalam 3 buah erlenmeyer masing – masing 1 gram

Erlenmeyer 1 Erlenmeyer 1 Erlenmeyer 1

Dimasukkan HCl

0,5 M 50 ml Dimasukkan HCl

0,125 M 50 ml

Dimasukkan HCl

0,0156 M 50 ml

Ditutup erlenmeyernya

Dibiarkan 25 menit dan diguncang setiap 5 menit

Disaring larutannya

Dikumpulkan kembali arangnya

Konsentrasi

0,5 N

Diambil 10 ml

larutannya

Konsentrasi

0,125 M

Konsentrasi

0,0156 M

Diambil 25 ml

larutannya

Diambil 50 ml

larutannya

Ditetesi dengan indikator phenopthalein

Ditirasi dengan menggunakan larutan baku NaOH 0,1 N

Volume NaOH yang digunakan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

I. Data Pengamatan

No M

(g)

Konsentrasi

asam (M) C

X (g) X/m

Log

X/m Log C

awal Akhir

1 0,2 0,5 0,13 0,37 0,675 3,375 0,5282 -0,4317

2 0,2 0,125 0,011 0,114 0,208 1,04 0,017 -0,943

3 0,2 0,0156 0,006 0,0096 0,01752 0,087 -1,0604 -2,0177

II. Perhitungan

Menentukan konsentrasi akhir HCl

[HCl]akhir. VHCl = [NaOH].VNaOH

1. Untuk HCl dengan konsentrasi 0,5 M

M 0,426

ml 10

ml 13 x M 0.1

V

.V [NaOH]HCl

.V [NaOH] V .[HCl]

HCl

NaOH

akhir

NaOHHClakhir

2. Untuk HCl dengan konsentrasi 0,125 M

N 0,011

ml 25

ml 2,7 x M 0.1

V

.V [NaOH]HCl

.V [NaOH] V .[HCl]

HCl

NaOH

akhir

NaOHHClakhir

3. 20 mL HCl 0.125 N + 22,5 mL NaOH 0.1 N

M 0,006

mL 02

mL 6 x M 0,1

V

.V [NaOH]HCl

.V [NaOH] V .[HCl]

HCl

NaOH

akhir

NaOHHClakhir

Menentukan konsentrasi HCl yang teradsorpsi

1. C0,5 M = [HCl]awal – [HCl]akhir = 0,5 M – 0,13 M = 0,37 M

2. C0,125 M = [HCl]awal – [HCl]akhir = 0,125 M – 0,011 M = 0,114 M

3. C0,0156 M = [HCl]awal – [HCl]akhir = 0,0156 M – 0,006 M = 0,0096 M

Menentukan massa HCl yang teradsorpsi

36,5 HClMr liter, 0,05 ml 50 Vdengan C.VHClMr

gramx

C.V

m.Vmol dimana Mr

x

Mr

gramMol

HClHCl

1. X0,5 M = C Mr VHCl = 0,37 x 36,5 x 0,05 = 0,675 gram

2. X0,125 M = C Mr VHCl = 0,114 x 36,5 x 0,05 = 0,208 gram

3. X0,0156 M = C Mr VHCl = 0,0096 x 36,5 x 0,05 = 0,01752 gram

Menentukan jumlah zat teradsorpsi per jumlah zat adsorben

1. = = 3,375 log = log 3,375 = 0,5282

2. = = 1,04 log = log 1,04 = 0,017

3. = = 0,087 log = log 0,087 = -1,0604

III. Reaksi Lengkap

HCl + NaOH NaCl + H2O

IV. Pembahasan

Adsorpsi adalah gejala pengumpulan molekul – molekul suatu zat pada

permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya – gaya pada

permukaan zat pengadsiopsi. Cairan cenderung untuk mengambil bentuk yang

dapat meminimalkan luas permukaannya. Hal ini menyebabkan tetesan cairan

cenderung bulat. Terdapat banyak perbedaan jenis-jenis adsorpsi, namun yang

paling umum dijumpai adalah adsopsi gas ke dalam padatan (absorben).

Praktikum ini bertujuan untuk menentukan isotermal adsorpsi menurut

freundlich untuk proses adsorpsi asam asetat pada arang. Arang dapat

digunakan untuk menguji kemampuan adsorpsi suatu zat. Atom- atom

penyusun arang sebagian besar adalah karbon yang dapat menjadi penyerap

apabila diubah bentuknya dari bentuk amorf menjadi poli kristal. Perubahan

bentuk ini hanya terjadi apabila arang berada dalam keadaan aktif. Arang

umumnya mempunyai daya adsorpsi yang rendah dan daya adsorpsi itu dapat

diperbesar dengan cara mengaktifkan arang menggunakan uap atau bahan

kimia. Aktivasi karbon bertujuan untuk memperbesar permukaan arang

dengan membuka pori-pori yang tertutup tar, hidrokarbon, dan zat-zat organik

lainnya. Arang aktif dapat diperoleh apabila arang dipanaskan pada suhu

tinggi. Arang aktif biasanya disebut karbon aktif yang dapat meyerap beberapa

jenis zat di dalam cairan ataupun gas. Pada arang aktif terdapat banyak pori

(zone) berukuran nano hingga mikrometer. Sedemikian banyaknya pori

sehingga dalam satu gram arang aktif bila semua dinding rongga pori

direntangkan, lapisan permukaannya dapat mencapai ratusan hingga ribuan

meter persegi.

Percobaan ini berkaitan dengan isoterm adsorpsi. Isoterm adsorpsi

adalah pengukuran hubungan konsentrasi fase fluida seperti larutan asam

klorida dengan konsentrasi di dalam partikel adsorben seperti arang (karbon)

pada temperatur tertentu dimana suhu yang digunakan sekitar 100oC,

konsentrasi dihitung dalam satuan gram. Dalam percobaan ini menggunakan

larutan asam asetat dengan konsentrasi yang berbeda – beda antara lain HCl

0,5 M , HCl 0,125 M dan HCl 0, 0156 M. Setelah mencampurkan arang

dengan ketiga sampel HCl tersebut kemudian hasil larutannya dititrasi lagi

dengan larutan NaOH 0,1 M. Diperoleh konsentrasi akhir (C) yang lebih

rendah lagi dibandingkan dengan konsentrasi awal sebelum dicampurkan

dengan arang. Hal ini dikarenakan arang menyerap konsentrasi yang dimiliki

oleh HCl tersebut atau dengan kata lain terjadi perpindahan konsentrasi dari

adsorpsi (HCl) ke adsorben (Arang). Pada pencampuran HCl dan arang,

terdapat perlakuan didiamkan selama 25 menit hal ini dikarenakan pada saat

25 menit tersebut molekul – molekul arang dan HCl yang berinteraksi sudah

berada pada titik jenuh.

Pada percobaan ini terlihat terjadinya pembentukan kesetimbangan

konsentrasi antar-muka yang diikuti dengan difusi lambat ke dalam partikel-

partikel karbon berlangsung cepat. Laju adsorpsi keseluruhan dikendalikan

oleh kecepatan difusi dari molekul-molekul zat terlarut dalam poripori kapiler

dari partikel karbon. Kecepatan itu berbanding terbalik dengan kuadrat

diameter partikel, bertambah dengan konsentrasi zat terlarut, bertambah

dengan kenaikan temperatur dan berbanding terbalik dengan kenaikan berat

molekul zat terlarut. Pada grafik perbandingan x/m terhadap C terlihat bahwa

penyerapan zat padat yang relatif tinggi dengan konsentrasi larutan yang

rendah artinya perpindahan massa dari karbon kembali ke fase larutan HCl.

BAB V

PENUTUP

I. Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan

bahwa penyerapan larutan asam klorida dengan arang dipengaruhi oleh

konsentrasi asam klorida sebagai adsorban. Semakin besar konsentrasinya

maka massa adsorbat yang teradsorpsi akan semakin besar pula.

II. Saran

Saran yang dapat saya berikan pada praktikum kali ini yaitu sebaiknya

digunakan juga HCl dengan konsentrasi 0,25 M dan 0,0625 M agar lebih

banyak lagi pembandingnya.

DAFTAR PUSTAKA

Amri, Supranto dan Fahrurozi. 2004. Kesetimbangan Adsorpsi Optional

Campuran Biner Cd (II) dan Cr(III) dengan Zeolit Alam Terimpregnasi 2-

merkaptobenzotiazol. Vol.6 No.2 [25 November 2013]

Sembiring, Meilita.T., Sinaga, Tuti.S. 2003. Arang Aktif (Pengenalan dan Proses

Pembuatannya). USU Digital Library [25 November 2013]

Subiarto. 2000. Pengolahan Limbah Radioaktif (Sr-90) Dengan Arang Aktif

Lokal Dengan Metode Kolom. Jurnal Batan [25 November 2013]

Wahjuni, Sri., Kostradiyanti, Betty. 2008. Penurunan Angka Peroksida Minyak

Kelapa Tradisional Dengan Adsorben Arang Sekam Padi Ir 64 Yang

Diaktifkan Dengan Kalium Hidroksida. Jurnal Kimia 2. Vo.1 [25

November 2013]

Woodbury, George. 1996. Physical Chemistry. International Publishing Asia.

Singapura.