kuis kelompok pemicu 5: termodinamika teknik kimia

8/13/2019 Kuis Kelompok Pemicu 5: Termodinamika Teknik Kimia

1/9

QUIZ PROBLEM 5

PEMICU 5 : VLE-NON IDEAL

KELOMPOK 03

DEPOK, 2013

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

Nahida Rani (1106013555)

Nuri Liswanti Pertiwi (1106015421)

Rizqi Pandu Sudarmawan (0906557045)

Sulaeman A S (0906557051)

Sony Ikhwanuddin (1106052902)


2/9

QUIZ PROBLEM 5 VLE-NON IDEAL / KELOMPOK 3 1

QUIZ PROBLEM 5 VLE-NON IDEAL

1. The foll owing i s a set of VLE data for the system methanol (1) / water (2) at 333,15 (60 oC)(Extracted from K. Kur ihara et al., J. Chem. Eng. Data, vol. 40, pp. 679-684, 1995).

a)Prepare the procedure to find parameter value for the Margul es equation that provide thebest f i t og G

E/ RT to the data.

b)According to (a) and Basing calculati on on Eq. (12.1), find parameter val ues for theMargul es equation that provide the best f it of to the data.

P (kPa) x1 y1

19.953 0 0

39.223 0.1686 0.5714

42.984 0.2167 0.6268

48.852 0.3039 0.6943

52.784 0.3681 0.7345

56.652 0.4461 0.7742

60.614 0.5282 0.8085

63.998 0.6044 0.8383

67.924 0.6804 0.8733

70.229 0.7255 0.8922

72.832 0.7776 0.9141

84.562 1 1Jawab :

a. Penyelesaian untuk mencari parameter Persamaan Margules (A12dan A21)

Persamaan Margules adalah sebagai berikut.

[ ] ...(1) [ ] ...(2)

Pada buku Smith Van Ness edisi 6, terdapat persamaan yang menyatakan :

...(3)Persamaan tersebut dapat disusun ulang menjadi :


3/9


...(4)

Dari persamaan (4) dapat kita lakukan pendekatan dengan persamaan linearnya, yaitu

bahwa :

y = m x + b

Nilai A12= intercept (b)A21= slope + intercept (m + b)

Di mana nilai intercept dan slope merupakan grafik x 1terhadap

. Oleh karena

itu, untuk mendapatkan nilai A12 dan A21, dibutuhkan grafik sifat fase liquid dan

korelasinya, dimana membutuhkan data x1, ln , ln , dan .

Langkah-langkah dalam pembuatan grafik adalah:

- Mencari nilai ln dan ln menggunakan Hukum Roult yang telah dimodifikasi(persamaan 12.1 pada buku Smith Van Ness edisi 6) sebagai berikut:

...(5)

...(6)

Psat

diperoleh dari data yang diberikan pada soal pada saat:

dan ...(7)Untuk mendapatkan nilai dibutuhkan data x2dan y2yang didapat dari :

dan ...(8)- Mencari nilai

...(9)

- Mencari nilai

...(10)

- Disini kami menyajikannya perhitungan dan hasil dengan bantuan program Excel.


4/9


0.000 0.000 - - 1.000 1.000 1.000 0.000 0.000 - 0.000 - -

0.169 0.571 1.572 0.452 0.831 0.429 1.013 0.013 0.140 0.076 0.011 0.087 0.623

0.217 0.627 1.470 0.385 0.783 0.373 1.026 0.026 0.170 0.084 0.020 0.104 0.612

0.304 0.694 1.320 0.278 0.696 0.306 1.075 0.073 0.212 0.084 0.050 0.135 0.637

0.368 0.735 1.246 0.220 0.632 0.266 1.112 0.106 0.233 0.081 0.067 0.148 0.635

0.446 0.774 1.163 0.151 0.554 0.226 1.157 0.146 0.247 0.067 0.081 0.148 0.600

0.528 0.809 1.097 0.093 0.472 0.192 1.233 0.209 0.249 0.049 0.099 0.148 0.593

0.604 0.838 1.050 0.049 0.396 0.162 1.311 0.271 0.239 0.029 0.107 0.136 0.571

0.680 0.873 1.031 0.031 0.320 0.127 1.350 0.300 0.217 0.021 0.096 0.117 0.536

0.726 0.892 1.021 0.021 0.275 0.108 1.382 0.324 0.199 0.015 0.089 0.104 0.523

0.778 0.914 1.012 0.012 0.222 0.086 1.410 0.343 0.173 0.010 0.076 0.086 0.497

1.000 1.000 1.000 0.000 0.000 0.000 - - 0.000 0.000 - - -

- Dari hasil perhitungan kemudian membuat grafik dari hasil yang diperoleh.

b. Menghitung parameter persamaan Margules

Dari grafik di atas, nilai persamaan pada grafik x1terhadap

adalah :

y = -0,1778 x + 0,6631

maka, nilai parameter persamaan Margules adalah :

A12= b =0,6829(

A21 = m + b = 0,6829 + (-0,2078) = 0,4751(

y = -0.2078x + 0.6829

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

ln gamma 1 ln gamma 2 Ge/RT

Ge/RT(x1x2) Linear (Ge/RT(x1x2))


5/9


2. Activity coeff icient approach is capable of modeling and correlating VLE of highly non-ideal mixtures at low pressure. Comments on the shape of the phase envelope of the

foll owing binary mixture : chloroform / 1-4 dioxan ; methanol and methyl ketone. Dont

forget based your explanation on the molecular structure and moleculer interaction

between the molecul es too.

Answer :

Menganalisis berdasarkan ada atau tidaknya :

- Struktur, rumus bangun, molekul masing-masing

- Ikatan intra molekulnya

- Ikatan inter molekulnya

- Ikatan hydrogen atau jembatan hydrogen

(Sumber: SVN, 6thed hal 410)


6/9


Sistem pada Gambar 12.6 menunjukkan penyimpangan negatif hukum Raoult. Hal ini

ditandai dengan nilai lebih kecil dari 1 serta lndan ln GE/RT, dan GE/RT bernilai negatif. Selain itu juga ditandai dengan kurva P- terletak di bawah garis yangmerepresentasikan keidealan Hukum Raoult. Penyimpangan ini menghasilkan entalpi

campuran (Hmix) negatif (bersifat eksotermik) mengakibatkan terjadinya pengurangan

volume campuran (Vmix< 0).

Penyimpangan negatif hukum Raoult terjadi apabila interaksi antar molekul berbeda

dalam campuran zat lebih kuat daripada interaksi dalam masing masing zat ( Chloroform

1,4-dioxan > ChloroformChloroform, 1,4-dioxan1,4-dioxan). Kloroform dan 1,4-dioxan

adalah senyawa nonpolar sehingga interaksi yang terjadi antar zat kloroform adalah interaksi

van der Waals. Kedua senyawa ini bila dicampurkan dapat membentuk ikatan hidrogen antara

atom H pada kloroform dan atom O pada 1,4-dioxan. Ikatan hidrogen lebih kuat dibandingkan

ikatan van der Waals, yang berarti bahwa interaksi antar molekul zat yang berbeda lebih kuat

dibandingkan interaksi antar molekul zat yang sama.


7/9


(Sumber:https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcej1968/9/4/9_4_319/_pdf)

Sistem pada Gambar di atas menunjukkan penyimpangan positif hukum Raoult. Hal

ini ditandai dengan nilai lebih besar dari 1 serta lndan ln yang bernilai positif.

Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (Hmix) positif (bersifat endotermik) danmengakibatkan terjadinya penambahan volume campuran (Vmix> 0).

Penyimpangan positif hukum Raoult terjadi apabila interaksi dalam masing masing

zat lebih kuat daripada antaraksi dalam campuran zat (MethanolMethanol, MEKMEK >

Methanol MEK). Metanol dan MEK adalah senyawa polar, sehingga interaksi yang terjadi

antar molekul zat yang sama adalah ikatan polar. Sementara itu, tidak ada ikatan hidrogen

yang dapat terbentuk antara metanol dan MEK. Oleh karena itu, interaksi dalam masing-

masing zat lebih kuat dibanding interaksi antar zat.
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcej1968/9/4/9_4_319/_pdfhttps://www.jstage.jst.go.jp/article/jcej1968/9/4/9_4_319/_pdfhttps://www.jstage.jst.go.jp/article/jcej1968/9/4/9_4_319/_pdf


8/9


3. Prepare an algori tma for pressure value and composisition for VLE of binary mixture ofmethanol ( component 1) and methyl ethyl ketone ( component 2) at 64,3

oC that can be

correlated by the Wilson equation.

Algortima mencari Nilai tekanan dan komposisi Methanol (campuran 1) dan Metil etil keton

(campuran 2) pada temperatur 64,3oC.

START

Mengetahui nilai paramter-parameter dari persamaan Wilson 12dan 21.

Pengoperasian dilakukan untuk x1= 0 dan x2= 1 hingga nilai x1= 1 dan x2= 0.

Mencari nilai koefisien aktivitas dan menggunakan Persamaan Wilson :

(

) (11)

(

) (12)

Menghitung nilai tekanan jenuh menggunakan persamaan Antoine, dimana nilai A, B,

dan C untuk komponen Metanol (1) dan Metil etil keton (2) disajikan dalam tabel di

bawah ini.

Komponen Ai Bi Ci

Metanol (1) 7.87863 1474.110 230.0

Metil Etil

Keton (2)6.97421 1209.600 216.0

* P dalam mmHg dan T dalam C

...(13)

Mencari nilai tekanan total

Pertama mencari tekanan total dengan menggunakan komponen fraksi uap cair:

...(14)

...(15)

Sehingga tekanan total dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:


9/9


...(16)

Mencari nilai y1 yang dapat dihitung dengan persamaan:

...(17)

Memplot grafik antara x1terhadap P dan y1terhadap P.

END

kuis kelompok pemicu 5: termodinamika teknik kimia

Documents