makalah difusivitas integral

Makalah Seminar PDTK Difusivitas Integral

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORANPRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

DIFUSIVITAS INTEGRAL

D-5

Disusun oleh:

MARIA BONITA 121141001

ELSA JUNITA BR GINTING 121141002

YOGI T TAMPUBOLON 121141003

Yogyakarta, Juni 2015

Disetujui

Asistenpembimbing

Ardy Mukti Setyono

viii


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke-Hadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan

Laporan resmi Praktikum Dasar Teknik Kimia yang berjudul “Difusivitas

Integral” dengan tepat.

Tujuan dari pembuatan Laporan resmi ini adalah untuk memenuhi syarat

kelulusan mata kuliah Praktikum Dasar Teknik Kimia.

Dengan selesainya makalah ini, penyusun mengucapkan terimakasih sebesar-

besarnya kepada:

1. Ir. Danang Jaya, MT, selaku Kepala Laboratorium Dasar Teknik Kimia

UPN “ Veteran “ Yogyakarta.

2. Ardy Mukti Setyono, selaku asisten pembimbing Praktikum Dasar Tenik

Kimia pada acara Difusivitas Integral (D-5).

Penyusun menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat dalam

makalah ini. Oleh karena itu, saran yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan

dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, Juni 2015

Penyusun

viii


DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL....................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN......................................................................... ii

KATA PENGANTAR................................................................................. iii

DAFTAR ISI................................................................................................ iv

DAFTAR GAMBAR................................................................................... v

DAFTAR TABEL........................................................................................ vi

DAFTAR LAMBANG................................................................................ vii

INTISARI..................................................................................................... viii

BAB I. PENDAHULUAN

I.1.Latar Belakang.................................................................................. 1

I.2.Tujuan .............................................................................................. 1

I.3.Tinjauan Pustaka............................................................................... 1

BAB II. PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1 Alat-alat........................................................................................... 9

II.2 Bahan............................................................................................... 9

II.3 Gambar Rangkaian Alat.................................................................. 10

II.4 Cara Kerja........................................................................................ 11

II.5 Analisa Perhitungan........................................................................ 15

BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................... 17

BAB IV.PENUTUP..................................................................................... 24

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................. 25

LAMPIRAN

viii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.Mekanisme terjadinya difusi dari sistem biner........................... 4

Gambar 2. Rangkaian Alat Difusivitas Integral........................................... 10

Gambar 3. Hubungan antara log (t/L2) dengan 2 log(100-E)

padaasam oksalat X1.................................................................. 20

Gambar 4. Hubungan antara log (t/L2) dengan 2 log(100-E)

pada asam oksalat X2................................................................. 21

Gambar 5.Hubungan antara waktu difusi dengan normalitas

asam oksalat X1......................................................................... 23

Gambar 6.Hubungan antara waktu difusi dengan normalitas

asam oksalat X2.......................................................................... 23

viii


DAFTAR TABEL

Tabel1. Data Percobaan Pipa Kapiler....................................................... 17

Tabel2. Data Percobaan Standarisasi Larutan NaOH............................... 17

Tabel 3. Data Percobaan Standarisasi Asam Oksalat X1.......................... 18

Tabel 4. Data Percobaan Standarisasi Asam Oksalat X2.......................... 18

Tabel 5. Data Percobaan Difusi Asam Oksalat X1................................... 19

Tabel 6. Data Percobaan Difusi Asam Oksalat X2................................... 19

viii


DAFTAR LAMBANG

C = Konsentrasi (mol/L)

DAB = Difusivitas massa komponen A melalui B (cm2/det)

d C A

dZ= Gradien konsentrasi A dalam arah Z (g/cm2)

d C A

dX= Gradien konsentrasi A dalam arah X (g/cm2)

E = Prosen Asam Oksalat dalam pipa kapiler ( % )

JA, JB = Kecepatan transfer massa A, B (g/cm2.det)

JAZ = Fluks molar A dalam arah Z (g/cm2. det)

L = Panjang pipa kapiler (cm)

N = Normalitas (N)

t = Waktu (detik)

V = Volume cairan (ml)

viii


INTISARI

Salah satu bentuk transfer massa adalah difusi dengan mekanismekecepatannya dipengaruhi oleh gaya dorong (driving force) yang disebabkanoleh gradien suhu, konsentrasi, tekanan dan kecepatan aliran. Percobaan inibertujuan untuk mencari harga koefisien difusivitas campuran biner asam oksalat – aquadest dengan variabel konsentrasi dan waktu.

Asam oksalat dengan konsentrasi 0.1N dimasukkan ke dalam pipa kapiler, kemudian pipa kapiler dimasukkan kedalam bak air dan dialiri air. Pada selang waktu 5 menit pipa kapiler tersebutdiambil dan konsentrasi asam oksalat yang tersisa dianalisa dengan cara titrasimenggunakan NaOH yang telah distandarisasi untuk mengetahui konsentrasi asam oksalat setelah difusi.

Dari percobaan yang dilakukan pada Asam Oksalat X1, diperoleh harga koefisien difusivitas sebesar 0.0552458cm2/menit dengan persamaan pendekatan secara linier Y =0.05998842x +3.841289. Sedangkan pada Asam Oksalat X2, diperoleh harga koefisien difusivitas sebesar 0.06034 cm2/det dengan persamaan pendekatan secara linier Y = 0.031349885x + 3.879648.

viii


BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Transfer massa banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, dalam

ilmu pengetahuan dan teknik. Secara mudah, transfer massa adalah proses

pergerakan partikel dari medium satu ke medium yang lain baik terjadi secara

alami maupun karena adanya gaya pendorong dari luar. Salah satu contoh

peristiwa transfer massa yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari

adalah difusi.

Difusi adalah peristiwa mengalirnya atau berpindahnya suatu zat

dalam pelarut dari bagian yang berkonsentrasi tinggi ke bagian yang

berkonsentrasi rendah.Faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi yaitu

ukuran partikel, kecepatan partikel bergerak, luas suatu area, jarak antara dua

konsentrasi, dan suhu. Salah satu contoh difusi dalam kehidupan adalah

proses pelarutan gula dalam air teh dengan cara difusi.

Dengan mengetahui difusivitas (koefisien difusi) suatu zat, maka akan

dapat mengetahui kemampuan penyebaran massa zat tersebut ke dalam fase

yang lain atau dalam suatu fase.

I.2Tujuan Percobaan

Menentukan koefisien difusivitas integral (DAB) yang

merupakanperbandingan luas dengan waktu dalam satuan cm2/menit dari

larutan asamoksalat yang berbeda.

I.3 Tinjauan Pustaka

I.3.1. Pengertian Difusi

Difusi adalah peristiwa dimana terjadi transfer materi melalui materi

lain. Transfer materi ini berlangsung karena atom atau partikel selalu

viii


bergerak oleh agitasi thermal. Walaupun sesungguhnya gerak tersebut

merupakan gerak acak tanpa arah tertentu, namun secara keseluruhan ada

arah netto dimana entropi akan meningkat. Difusi merupakan proses

irreversible.Pada fasa gas dan cair, peristiwa difusi mudah terjadi; pada fasa

padat difusi juga terjadi walaupun memerlukan waktu yang lebih lama

(Sudaryatno, 2010).

Difusi juga dapat diartikan sebagai salah satu bentuk transfer massa

yang disebabkanoleh adanya gaya dorong (driving force) yang timbul karena

gerakan-gerakanmolekul atau elemen fluida. Difusivitas cairan tergantung

pada sifat – sifatkomponen, temperatur serta konsentrasi dari cairan tersebut

tetapi dalampelaksanaan percobaan ini faktor temperatur diabaikan karena

perbedaantemperatur yang kecil akan menyebabkan perbedaan densitas yang

kecil,sehingga menyebabkan massa tidak berubah.

Transfer massa berlangsung secara difusi antara dua fase ataulebih,

kebanyakan dalam operasi pemisahan konstituen dari campuran terdapatdua

fase yang saling bersinggungan yang dinamakan sebagai kontak fase.

Dinamika sistem sangat berpengaruh terhadap kecepatan

transfermassa. Sehingga dalam transfer massa dapat digolongkan menjadi

dua, yaitu:

1. Difusi molekuler yaitu transfer massa yang disebabkan oleh

gerakanmolekul secara acak dalam fluida yang diam atau bergerak secara

laminer.Difusi molekuler juga merupakan difusi yang berhubungan

dengangerakan molekul-molekul melalui sesuatu zat yang disebabkan oleh

tenagapanasnya. Kecepatan rata-rata molekul tergantung pada suhunya.

Molekulbergerak melalui lintasan yang sangat zig-zag, sehingga

kecepatandifusinya, yaitu jarak bersih yang ditempuh dalam satu arah,

hanyamerupakan bagian kecil dari panjang lintasan yang

sesungguhnya.Sehingga difusi molekuler berjalan dengan sangat lambat.

viii


2. Difusi olakan yaitu transfer massa yang terjadi apabila ada suatu

fluidayang mengalir melalui sebuah permukaan dengan aliran turbulen,

atautransfer massa yang dibantu oleh dinamika aliran.(Hardjono, 1989)

Dalam aliran fluida turbulen yaitu aliran fluida yang terjadi olakan atau

gumpalan ataupun gelombang saat mengalir, mekanisme proses alir

yangmeliputi gerakan olakan di inti turbulen tidaklah diketahui

sepenuhnya.Sebaliknya mekanisme difusi molekuler, sekurang-kurangnya

untuk gas,sudah diketahui dengan baik. Oleh karena itu sudah sewajarnya,

apabila orangberusaha untuk melukiskan kecepatan transfer massa melalui

tiga zone, yaituzone laminer, buffer, dan turbulen seperti pada zone laminer

itu sendiri.Jika ditinjau sebuah gas yang mengalir secara turbulen

melaluisebuah permukaan dalam keadaan tetap, dan pada saat yang sama

dalam alirantersebut terjadi difusi equimolar arus berlawanan. Komponen A

mendifusi daripermukaan dinding ke badan utama gas, sedangkan komponen

B mendifusidari badan utama gas ke permukaan dinding.(Hardjono, 1989)

Dalam mengamati aliran laminer dalam percobaan, prinsip –prinsip

yang harus kita ketahui adalah partikel – partikel fluida mengalirsecara teratur

dan sejajar dengan sumbu tabung, hal ini dapat dilihat daribesarnya bilangan

Reynold (Re) pada aliran fluida tersebut.Sedangkan sifataliran turbulen

partikel – partikel tidak lagi mengalir secara teratur (Re>2000)(Brown, 1950).

I.3.2. Kondisi Difusi

Pada proses difusi terdapat dua kondisi yang sering terjadi, yaitu:

1. Kondisi Mantap

Suatu peristiwa difusi dalam keadaan mantap yang terjadi pada

satu lapis material. Materi yang terdifusi menyebar dari konsentrasi yang

tinggi ke arah konsentrasi yang lebih rendah. Konsentrasi materi yang

terdifusi bervariasi secara linier sebesar Co di xo menjadi Cx di x. Secara

thermodinamis, faktor pendorong untuk terjadinya difusi, yaitu

viii


penyebaran materi, dan adanya perbedaan konsentrasi. Situasi ini analog

dengan peristiwa aliran muatan listrik dimana faktor pendorong untuk

terjadinya aliran muatan adalah perbedaan potensial.

2. Kondisi Transien

Peristiwa yang lebih umum terjadi adalah peristiwa transien, di

mana konsentrasi berubah terhadap waktu. Cx merupakan fungsi waktu

yang juga berarti bahwa fluksi materi juga merupakan fungsi waktu. Pada

t= 0 konsentrasi di x adalah Cxo, pada t= t1 difusi telah terjadi dan

konsentrasi di x meningkat menjadi Cx1, pada t= t2 konsentrasi di x

meningkat lagi menjadi Cx2 dan seterusnya.

I.3.3. Analisa Matematika

Dalam teori kinetik yang disederhanakan sebuah molekul

bergeraksecara garis lurus dengan kecepatan yang seragam sampai

bertumbukandengan molekul lain, maka terjadi perubahan kecepatan baik

besarnya maupunarahnya. Molekul bergerak secara zig – zag namun tetap

menuju arah tertentusesuai dengan perbedaan konsentrasi yang

menyebabkannya. Karenagerakannya berliku – liku, menyebabkan waktu difusi

menjadi lama denganadanya penurunan tekanan jumlah tumbukan akan

berkurang sehinggakecepatannya akan bertambah. Demikian pula dengan

adanya penambahantemperatur akan menyebabkan gerakan molekul bertambah

cepat.Mekanisme terjadinya difusi dari sistem biner (dua komponen)yang

berbeda konsentrasinya dapat digambarkan dengan gambar sebagaiberikut :

viii


CAPCB

Gambar 1. Mekanisme terjadinya difusi dari sistem biner

(Treyball, 1988)

Arah difusi dari A ke B pada awalnya mempunyai konsentrasiyang

berbeda, karena adanya fluks massa yaitu banyaknya suatu komponenbaik

dalam satu satuan massa atau dalam satuan mol yang melintasi satusatuan luas

permukaan dalam satu satuan waktu, maka konsentrasi massa Aakan semakin

berkurang dan konsentrasi B akan bertambah. Apabila prosesdifusi

berlangsung dalam waktu yang relatif lama, maka konsentrasi A dan Bakan

seimbang atau CA = - CB.

Difusivitas adalah suatu faktor perbandingan yaitu difusivitasmassa

ataukomponen yang mendifusi melalui komponen pendifusi. Zat yangterlarut

akan mendifusi dari larutan yang konsentrasinya tinggi ke daerahyang

konsentrasinya rendah. Kecenderungan zat untuk mendifusi dinyatakandengan

koefisien difusi.Koefisien difusi merupakan sifat spesifik system yang

tergantung pada suhu, tekanan dan komposisi sistem. DAB adalahkoefisien

difusi untuk komponen A yang mendifusi melalui B. Darihubungan dasar

difusi molekuler yaitu fluks molar relatif terhadap kecepatanrata-rata molar JA.

Yang pertama kali ditemukan oleh Fick untuk sistem isotermal dan isobarik.

Yang dimaksud dengan fluks sendiri adalah banyaknya suatukomponen,

baik dalam satuan massa atau mol, yang melintasi satu satuanluas permukaan

dalam satu satuan waktu. Fluks dapat ditetapkan berdasarkansuatukoordinat

viii


yang tetap di dalam suatu ruangan, suatu koordinat yangbergerak dengan

kecepatan rata-rata massa, atau suatu koordinat yangbergerak dengan

kecepatan rata-rata molar.Koefisien difusi dapat dijumpai pada persamaan

hukum Fick :

J Ax= -DAB

d C A

dZ…………………………………………………………..…(1)

Tanda negatif menunjukkan bahwa difusi terjadi dengan arahyang

sejalan dengan penurunan konsentrasi.

Neraca Massa :

Massa Masuk – Massa Keluar – Massa yang Bereaksi = Massa Akumulasi

(−DAB . A .d C A

dx )|x

−(−D AB . A .d C A

dx )|x+∆ x

+0=A . ∆ x .d CA

dx.....…(2)

Persamaan (2) dibagi dengan A dx, maka :

−DABddx ( d CA

dx )=d CA

dx

−DAB

d2C A

dx2 =d C A

dx

d2C A

dx2 = −1DAB

.d C A

dx………………………………………...…..………(3)

Bila dala percobaa digunakan asam oksalat

Konsentrasi asam oksalat mula – mula dala pipa kapiler adalah CA0pada :

x = x

t = 0

CA = CA0

Konsentrasi aam oksalat dalam pipa kapiler pada waktu t = ~ :x = x

viii


t = ~CA = 0

Pada ujung pipa kapiler yang tertutup tidak ada transfer massa :

x = 0

t = tdCAdx

= 0

Konsentrasi asam oksalat pada ujung pipa kapiler pada setiap saat :

x = L

t = tCA = CA

Penyalesaian persamaan diferensial dari persamaan (3) adalah :

C A=4π∑n=1

(−1 )n

(2 n−1 ).cos ( (2 n−L )

(2 L ) ) .exp(−(2 n−1 )2 . π 2. DAB .t

4 L2 )………..(4)

Menghitung asam oksalat setelah difusi :

N = CA . V

dN = CA . dV + V . dCA ; CA = tetap

dN = CA . A .dx

N = ∫C A . A .dx

Jumlah asam oksalat mula – mula dalam pipa kapiler adalah :

No = CAo .A . L

Persentase asam oksalat setelah difusi dalam pipa kapiler adalah :

E = NN 0

x 100%

viii


E = A .∫

0

L

C A. dx

CA 0 . A . Lx100%

E = ∫0

L C A

C A0 . Ldx100%.........................................................................(5)

Persamaan ( 4 ) disubstitusikan ke persamaan ( 5 ), sehingga diperoleh :

E =800π2 ∑

n=2

1(2 n−1 )2

. exp (− (2n−1 )2 . π2 . DAB . t

4 L2 )…………...(6)

Untuk DAB yang tetap dan DAB .t/L2 kecil, maka persamaan ( 6 ) dapatdidekati

dengan :

E=100−200√ D AB . π . t

L2

100−E=200√ D AB . π . t

L2

log (100−E )=log (200√ DAB . π¿¿)+ 12

logt

L2¿¿

2 log (100−E )=2 log(200√ DAB . π¿¿)+logt

L2¿¿…………………(7)

Sehingga persamaan dapat dibuat grafik hubungan antaralog( t

L2 )terhadap

log (100−E )dan juga persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metodeLeast

Square, dengan persamaan pendekatan secara garis lurus sebagai berikut:

y = a + bx

Dimana :

Y = 2 log (100−E)

x = log( t

L2 )a = 2 log ¿

viii


b = tan α = gradient = 1

viii


I.4 Hipotesa

Semakin lama waktu maka nilai koefisien difusivitas integral (DAB)

semakin besar dan berlaku sebaliknya. Dan semakin cepat permukaan pipa

kapiler berkontak dengan air maka semakin besar nilai koefisien

difusivitas integral (DAB).

viii


BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1Alat

a. Alat Suntik

b. Buret

c. Erlenmeyer

d. Corong

e. Stopwatch

f. Penggaris

g. Termometer

h. Piknometer

II.2 Bahan

a. Air dalam bak difusi

b. Larutan asam oksalat ( H2C2O4)

c. Aquadest

d. Larutan NaOH

e. Indikator PP

II.3 Gambar Rangkaian alat

viii


1 2

3

5

4

Gambar 2. Rangkaian alat difusivitas integral

Keterangan gambar:

1. Bak penampung air

2. Kran pengatur aliran

3. Bak difusi

4. Pipa kapiler

5. Outlet

II. 4. Cara Kerja

viii


a. Menentukan Volume Pipa Kapiler, dengan cara :

a. Menimbang berat pipa kosong.

b. Menimbang berat pipa yang telah diisi dengan aquades dan

kemudian menghitung berat aquades.

c. Mengukur panjang pipa.

d. Mengukur suhu aquades.

e. Mencari densitas aquades.

f. Menghitung volume pipa.

b. Mengukur tinggi masing-masing pipa kapiler, dari ujung atas yang

terbuka sampai dasar pipa kapiler yang tertutup dimana masih dapat diisi

aquadest.

c. Standarisasi larutan NaOH

Mengambil asam standart 10 ml larutan, kemudian memasukkannya

dalam erlenmeyer dan menambahnya dengan indikator PP, setelah itu

dititrasi dengan larutan NaOH.Kemudian mencatat volume NaOH yang

digunakan untuk titrasi dan melakukanya sebanyak 3 kali.

d. Standarisasi asam oksalat

1. Mengambil 10 ml larutan asam oksalat (X1) kemudian ditambahkan

dengan indikator PP dan menitrasinya dengan larutan NaOH.

Kemudian mencatat volume NaOH yang digunakan sebagai volume

NaOH sebelum difusi.

2. Melakukan hal yang sama untuk asam oksalat (X2).

e. Percobaan difusi

1. Mengisi pipa kapiler dengan asam oksalat dan mengusahakan tidak

ada gelembung udara.

2. Menyusun pipa kapiler dalam bak air dengan mengurutkan dari

posisi tertinggi ke rendah, lalu mengalirkan air dan mengatur agar

alirannya laminer. Pada saat air mencapai puncak pipa kapiler waktu

dicatat sebagai t = 0.

viii


3. Mengambil pipa kapiler setiap selang waktu 4 menit secara

berurutan.

4. Mengambil asam oksalat yang terdapat pada pipa kapiler dengan

menggunakan jarum suntik, memasukkannya ke dalam erlenmeyer

dan menambahkan aquades hingga volumenya mencapai 10 ml

kemudian menambahkan indikator PP dan menitrasinya dengan

NaOH.

5. Percobaan diulangi untuk asam oksalat

viii


II.5 Analisa Perhitungan

1. Volume pipa V=mρ

2. Menentukan Normalitas NaOH

V1 x N1 = V2 x N2

Dimana : V1 = Volume asam standart (ml)

N1 = Normalitas asam standart (N)

V2 = Volume NaOH (ml)

N2 = Normalitas NaOH (N)

3. Menentukan Normalitas asam oksalat sebelum dan setelah difusi

V1 x N1 = V2 x N2

Dimana : V1 = Volume asam standart (ml)




4. Menentukan persentase asam oksalat

Untuk menentukan prosentase asam oksalat sisa (sebelum dan setelah difusi)

dapat dilihat dari perbedaan normalitas asam oksalat sebelum dan setelah

difusi.

E =N

N 0x 100%

Dimana : E = % sisa asam oksalat

N = Normalitas asam oksalat setelah difusi

No= Normalitas asam oksalat sebelum difusi

viii


5. Menentukan Difusivitas

Dapat ditentukan dari rumus:

E=100−200√ D AB . π . t

L2

Yang dijabarkan menjadi:

log (100−E )=log (200√ DAB . π¿¿)+ 12

logt

L2¿¿


L2¿¿

Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metode Least Square:

y = a + bx

Dimana :

Y = 2 log (100−E)

x = log( t

L2 )a = 2 log ¿

b = 1

6. Menentukan persen kesalahan

% Kesalahan=|Y data−Y hitungY data |x100 %

viii


BAB III

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil Percobaan

III.1.1 Menentukan Volume Pipa Kapiler

- Suhu aquadest :30⁰C

- Densitas aquadest : 0.995647 g/ml

Tabel 1. Volume pipa kapiler

No

Panjang

Pipa

(cm)

Berat pipa

kosong

(gr)

Berat

pipa isi

(gr)

Berat

aquades

(gr)

Volume

pipa

(ml)

1

2

3

4

5

10.36

10.2

9.9

9.8

9.7

8.4365

8.2678

8.1704

8.0506

7.9709

11.0661

10.8055

10.7

10.5166

10.4142

2.6296

2.5377

2.5296

2.466

2.4433

2.6182

2.5267

2.5186

2.4553

2.4327

III.1.2 Standarisasi larutan NaOH

- Normalitas asam standard = 0.1 N

Tabel 2. Data percobaan standarisasi larutan NaOH

No

Volume

NaOH

(ml)

Volume asam

Standard

(ml)

Normalitas

NaOH

(ml)

1

2

10.3

10.8

10

10

0.097087379

0.092592593

Rata-rata 0.094839986

viii


Normalitas NaOH rata-rata = 0.094839986 N

III.1.3 Standarisasi Asam Oksalat X1 (sebelum difusi)

Tabel 3. Data percobaan standarisasi asam oksalat X1 sebelum difusi

No Volume as.

Oksalat

(ml)

Volume NaOH

(ml)

Normalitas

as.Oksalat

1 10 6,6 0,05269

2 10 6,5 0,06165

3 10 6,4 0,06070

4 10 6,4 0,06070

Tabel 4.Data percobaaan standarisasi asam oksalat X2 sebelum difusi

No Volume as.

Oksalat

(ml)

Volume NaOH

(ml)

Normalitas

as.Oksalat

1 10 5,1 0,04837

2 10 5 0,04742

3 10 4,9 0,04647

4 10 5 0,04742

viii


III.1.4 Percobaan Difusi

NoWaktu

(menit)

Volume

NaOH

sesudah

difusi (ml)

Volume

Asam

Oksalat

(ml)

Normalitas

Asam

Oksalat

setelah difusi

(stlh

pengenceran)

( N )

Volum

pipa

(ml)

Normalitas

asam oksalat

stlh difusi

(sblm

pengenceran)

( N )

1 5 1,5 10 0,014226 2,6182 0,05433504

2 10 1,3 10 0,0123292 2,5267 0,04879566

3 15 1,2 10 0,0113808 2,5186 0,04518701

4 20 1 10 0,009484 2,4553 0,03862664

5 25 0,9 10 0,0085356 2,4327 0,03508694

Tabel 5. Data percobaaan difusi asam oksalat X1

Tabel 6. Data percobaan difusi asam oksalat X2

NoWaktu

(menit)

Volume

NaOH (ml)

sesudah

difusi (stlh

pengenceran

)

VolumAsam

Oksalat (ml)

Normalitas

Asam

Oksalat

setelah difusi

(stlh

pengenceran

)

Volum

pipa

( ml )

Normalitas

asam oksalat

stlh difusi

(sblm

pengenceran)

1 5 1,2 10 0,0113808 2,6182 0,04346803

viii


2 10 1,1 10 0,0104324 2,5267 0,04128864

3 15 0,9 10 0,0085356 2,5186 0,03389026

4 20 0,7 10 0,0066388 2,4553 0,02703865

5 25 0,5 10 0,004742 2,4327 0,01949274

III.2 Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan koefisien difusivitascairan

(DAB).Dimensi difusivitas cairan adalah panjang berpangkat dua dibagidengan

waktu.Koefisien difusivitas tergantung pada temperatur, tekanan

dankomposisi sistem.Pada percobaan yang telah dilakukan yang berbeda

adalahkonsentrasi sistemnya, sedangkan temperatur dan tekanan tetap.

2.00000 2.50000 3.00000 3.500000.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000f(x) = 0.60010313011995 x − 0.804136036121843R² = 0.97745675913077

y datay data

log (t/L²)

2 lo

g (1

00-E

)

Gambar 3.Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) asam

Oksalat X1

Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) pada gambar

menghasilkan persamaan dengan metode least square Y = 0.6001x + 0.8041.

Dari persamaan yang diperoleh dapat diketahui persen kesalahan sebesar 19,7

%, dan DAB sebesar 1,72 x10−6cm2/menit.

viii


1.50000 2.00000 2.50000 3.00000 3.50000 4.000000.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000f(x) = 0.37423450999854 x − 0.15600964906003R² = 0.934877918876687

y datay hitung

log (t/L²)

2 lo

g (1

00-E

)

Gambar 4. Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) asam

Oksalat X2

Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) pada gambar 4,

menghasilkan persamaan dengan metode least square Y = 0.3742x + 0.156.

Dari persamaan yang diperoleh dapat diketahui persen kesalahan sebesar 5,67

%, dan DAB sebesar 2,953 x10−5cm2/menit.

Dari percobaandidapat hubungan antara asam oksalat yang terdifusi

dengan waktu difusi,sehingga dengan persamaan :

2 l og (100−E )=2 log (200√ DAB . π ¿¿)+ logt

L2¿¿

Berdasarkan rumus diatas dapat diketahui bahwa hubungan antara 2 log

(100−E ) dan logt

L2 adalah berbanding lurus, dimana jika nilai 2 log(100−E )

semakin besar, maka nilai logt

L2 juga akan semakin besar. Didapat grafik

berupa garis lurus yaitu grafik hubungan antara 2log(100-E) vs logt

L2dengan

intercept 2log(200√ DAB . π ).Dari hasil grafik yang kami peroleh dapat

viii


disimpulkan bahwa hubungan antara 2 log(100−E ) dan logt

L2adalah

berbanding lurus, hasil yang kami peroleh sudah sesuai dengan rumus yang

ada pada teori tersebut.Perhitungan konstantanya dengan menggunakan

metode Least Square.

Dari grafik dapat dilihat bahwa data hasil percobaan tidak bersinggungan

dengan garis linier, karena saat melakukan titrasi asam oksalat dengan NaOH,

jumlah NaOH yang terpakai untuk titrasi sedikit berlebih sehingga melewati

titik ekuivalen yang seharusnya (yang ditunjukkan oleh perubahan warna

larutan yang sedikit lebih pekat).

Dari percobaan yang telah dilakukan serta dari perhitungan interceptnya

maka harga koefisien difusivitas dapat dicari. Dari percobaan dapat diketahui

bahwa konsentrasi yang besar, maka akan diperoleh harga difusivitas yang

besar pula.

Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Pada konsentrasi yang lebih besar, maka fluks molar yang melintasi

satu satuan luas permukaan dalam satu satuan waktu semakin besar,

maka semakin besar pula kemampuan molekul itu untuk menyebar

atau mendifusi.

b. Penggunaan aquadest hingga volume larutan asam oksalat yang akan

dititrasi sebanyak 10 ml dimaksudkan untuk mempermudah proses

titrasi, karena sedikitnya asam oksalat yang dapat diambil dari pipa

kapiler yang disebabkan oleh kecilnya volume pipa kapiler.

c. Dari percobaan diketahui pada konsentrasi yang lebih besar diperoleh

harga difusivitas yang besar pula.

d. Dari gambar 3 dan 4 dapat diketahui bahwa semakin lama waktu difusi

maka konsentrasi asam oksalat semakin turun. Berarti semakin lama

waktu difusi akan semakin banyak asam oksalat yang terdifusi oleh air.

viii


0 5 10 15 20 25 300

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

f(x) = − 0.000973304314627084 x + 0.0590058237514902R² = 0.992122550969442

y datay hitung

waktu

Nor

mal

itas

Gambar 5.Hubungan antara waktu difusi dengan normalitas asam

oksalat X1

0 5 10 15 20 25 300

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

f(x) = − 0.00124401119683592 x + 0.0516958321695552R² = 0.974411218819276

y datay hitung

waktu

Nor

mal

itas

Gambar 6.Hubungan antara waktu difusi dengan normalitas asam

oksalat X2

viii


BAB IV

KESIMPULAN

1. Larutan asam oksalat X1 diperoleh harga koefisien difusivitas sebesar

1,72 x10−6 cm2/menit dengan metode Least Square : Y = 0.6001x + 0.8041.

2. Larutan asam oksalat X2 diperoleh harga koefisien difusivitas sebesar

2,953 x10−5 Cm2/menit dengan metode Least Square : Y = 0.3742x + 0.156.

3. Persamaan yang didapat merupakan fungsi linier dari 2 Log (100 – E)

denganLog (t/L2) yang menunjukkan semakin lama waktu operasi difusi maka

akan semakin banyak asam oksalat yang terdifusi ke dalam air.

4. Pada percobaan kami semakin kecil normalitas suatu larutan atau senyawa

maka koefisien difusivitasnya semakin kecil.

viii


DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G., 1950, “Unit Operation”, John Willey and Sons, Inc. New York

Hardjono. 1989. “ DiktatKuliah Operasi Teknik Kimia II “. Hal 1 – 4. Fakultas

Perry .J.H. 1984.”Chemical Engineering Hand Book”,6th edition. Mc Graw Hill

Book Company, New York.

Teknik Jurusan Teknik Kimia. UGM Yogyakarta.

S, Sudaryatno, Utari Ning.2010.Mengenal Sifat-sifat Material. ITB. Bandung.

Treyball. RE, 1995. “Mass Transfer Operation”. Mc. Graw Hill Book Company.

New York

viii


LAMPIRAN

1. Menentukan volume pipa kapiler

Suhu aquades = 30⁰C

Densitas aquades = 0.995647 g/ml

Berat aquadest = Berat pipa isi – berat pipa kosong

= (11.0661 -8.4365) gram

= 2.6182 gr

Volume pipa kapiler = Berat aquadest

Densitas aquadest

Volume pipa kapiler= 2.6296 gr

0.995647 gr /ml

= 2.6182 ml

Dengan cara yang sama diperoleh :

Tabel 7.Data hasil pengamatan berat aquades dengan volume pipa

No

Panjang

Pipa

(cm)

Berat pipa

kosong

(gr)

Berat

pipa isi

(gr)

Berat

aquades

(gr)

Volume

pipa

(ml)

1

2

3

4

5

10.36

10.2

9.9

9.8

9.7

8.4365

8.2678

8.1704

8.0506

7.9709

11.0661

10.8055

10.7

10.5166

10.4142

2.6296

2.5377

2.5296

2.466

2.4433

2.6182

2.5267

2.5186

2.4553

2.4327

2. Menentukan Normalitas NaOH

Normalitas asam standart = 0.1 N

viii


Volume asam satandart = 10 ml

V1 x N1 = V2 x N2

N2=V 1 N 1

V 2

Dimana :

V1 = Volume asam standart (ml)




Pada sampel 1, jika volume NaOH = 10.3 ml

N2=10 ml X 0.1 N

10.3 ml = 0.097087378 N


Tabel 8. Data hasil pengamatan Volume NaOH dengan Normalitas NaOH

No

Volume

NaOH

(ml)

Volume asam

Standard

(ml)

Normalitas

NaOH

(ml)

1

2

10.3

10.8

10

10

0.097087379

0.092592593


3. Standarisasi asam oksalat sebelum difusi (X1)

Normalitas NaOH rata-rata= 0.094839986 N

Volume asam oksalat = 10 ml

V1 x N1 = V2 x N2

Dimana :

V1 = Volume NaOH sebelum difusi

N1 = Normalitas NaOH

viii


V2 = Volume asam oksalat

N2 = Normalitas asam oksalat

Jika pada sampel 1 ,volume NaOH (V1 ) = 6.6 ml

volume asam oksalat (V2 ) = 10 ml

Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah

N2=6.6 ml X 0.094839986 N

10 ml = 0.05269 N


Tabel 9. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan Normalitas H2C2O4

No Volume as.

Oksalat

(ml)

Volume NaOH

(ml)

Normalitas

as.Oksalat

1 10 6,6 0,05269

2 10 6,5 0,06165

3 10 6,4 0,06070

4 10 6,4 0,06070

Standarisasi asam oksalat sebelum difusi (X2).

Normalitas NaOH rata-rata= 0.094839986 N


V1 x N1 = V2 x N2

Dimana :

V1 = Volume NaOH sebelum difusi




Jika pada sampel 1 ,volume NaOH (V1 ) = 6.6 ml



viii


N2=5.1 ml X 0.094839986 N

10 ml = 0.04837 N


Tabel 10. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan Normalitas

H2C2O4

No Volume as.

Oksalat

(ml)

Volume NaOH

(ml)

Normalitas

as.Oksalat

1 10 5,1 0,04837

2 10 5 0,04742

3 10 4,9 0,04647

4 10 5 0,04742

4. Menentukan normalitas asam oksalat sesudah difusi, dan sesudah

pengenceran



V1 x N1 = V2 x N2

Dimana :

V1 = Volume NaOH setelah difusi




Jika pada sampel 1 ,volume NaOH (V1 ) = 1,5 ml



N2=1.5 ml x 0.094839986 N

10 = 0.014226 N

viii



Tabel 11. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam

oksalat (X1)

No

Volume

NaOH

sesudah

difusi (ml)

Volume

Asam

Oksalat

(ml)

Normalitas Asam Oksalat

setelah difusi (stlh

pengenceran) N

1 1,5 10 0,014226

2 1,3 10 0,0123292

3 1,2 10 0,0113808

4 1 10 0,009484

5 0,9 10 0,0085356


oksalat (X2)

No

Volume NaOH

(ml) sesudah

difusi (stlh

pengenceran)

VolumAsam

Oksalat (ml)

Normalitas Asam

Oksalat setelah

difusi (stlh

pengenceran)

1 1,2 10 0,0113808

2 1,1 10 0,0104324

3 0,9 10 0,0085356

4 0,7 10 0,0066388

5 0,5 10 0,004742

viii


5. Menentukan normalitas asam oksalat sesudah difusi, sebelum

pengenceran

Normalitas asam oksalat (X1) = 0.058935 N

Normalitas asam oksalat (X2) = 0.04742 N

V1 x N1 = V2 x N2

Dimana :

V1 = Volume NaOH setelah difusi

N1 = Normalitas asam oksalat (X1 dan X2)

V2 = Volume pipa kapiler

N2 = Normalitas asam oksalat sesudah difusi sebelum pengencera

Jika pada sampel 1 ,volume NaOH X1 (V1 ) = 1.5 ml

volume NaOH X2 (V1 ) = 1.2 ml

volume pipa kapiler (V2 ) = 2.6182 ml

Maka :

Normalitas asam oksalat X1 pada sampel 1 adalah

N2=1.5 ml X 0.058923 N

2.6182 ml = 0,054335039N



oksalat (X1) setelah difusi sebelum pengenceran

No

Volume

NaOH

sesudah

difusi (ml)

Volume

Asam

Oksalat

(ml)

Normalitas asam oksalat

stlh difusi (sblm

pengenceran)

( N )

1 1,5 10 0,054335039

2 1,3 10 0,048795662

3 1,2 10 0,045187009

viii


4 1 10 0,038626644

5 0,9 10 0,03508694

Normalitas asam oksalat X2 pada sampel 1 adalah

N2=1.2 ml X 0.04742 N

2.6182 ml = 0,043468031 N



oksalat (X2) setelah difusi sebelum pengenceran

No

Volume

NaOH (ml)

sesudah

difusi (stlh

pengenceran)

VolumAsam

Oksalat (ml)

Normalitas asam

oksalat stlh difusi (sblm

pengenceran)

1 1,2 10 0,043468031

2 1,1 10 0,041288637

3 0,9 10 0,033890256

4 0,7 10 0,027038651

5 0,5 10 0,019492745

6. Menentukan persentase asam oksalat sisa (E)

E =N

N 0 x 100%

Dimana :

E = % Sisa asam oksalat

N = Normalitas asam oksalat setelah difusi

No = Normalitas asam oksalat sebelum difusi

Maka :

viii


Untuk Asam Oksalat X1

Jika: N = 0,054335039N

No = 0,06141N

E=0.054335039 N0.06141 N

x 100% = 88.47914%

Tabel 15.Persentase asam oksalat (X1)

No N NO E%

1 0,054335039 0,06141 88,47914

2 0,048795662 0,06141 79,45882

3 0,045187009 0,06141 73,58249

4 0,038626644 0,06141 62,89960

5 0,03508694 0,06141 57,13555

Untuk Asam Oksalat X1

Jika: N = 0,043468031N

No = 0,04742N

E=0.043468031 N0.04742 N

x 100% = 91.66603%

Tabel 16.Persentase asam oksalat (X2)

No N NO E%

1 0,043468031 0,04742 91,66603

2 0,041288637 0,04742 87,07009

3 0,033890256 0,04742 71,46828

4 0,027038651 0,04742 57,01951

5 0,019492745 0,04742 41,10659

viii


7. Menentukan koefisien difusivitas

E=100−200√ D AB . π . t

L2

100−E=200√ D AB . π . t

L2

log (100−E )=log (200√ DAB . π¿¿)+ 12

logt

L2¿¿


L2¿¿

Persamaan diatas diselesaikan dengan metode Least Square

y = a + bx

Dimana :

Y = 2 log (100−E)

x = log( t

L2 )a = 2 log ¿

a. Asam oksalat X1

Y = 2 log(100-88,47914) =2,12297

x = log ( 300

10,32 )= 0,45145

Dengan cara yang sama diperoleh data :

Tabel 17. Hubungan 2 log (100−E) dan log( t

L2 )padaasam oksalat

(X1)

No E%

(X1)

Waktu

(menit)

L

(cm)

Y= 2 log

(100-E)

(X1)

X= log

(t/L²)

(X1)

1 88,47914 300 10,3 2,12297 0,45145

viii


2 79,45882 600 10,2 2,62525 0,76095

3 73,58249 900 9,9 2,84378 0,96297

4 62,89960 1200 9,8 3,13876 1,09673

5 57,13555 1500 9,7 3,26419 1,10564

Σ 13,99496 4,37774

Tabel 18. Perhitungan dengan metode Least Square

No X Y XY X²

1 0,45145 2,12297 0,95841 0,20380

2 0,76095 2,62525 1,99769 0,57905

3 0,96297 2,84378 3,44237 0,92732

4 1,09673 3,13876 3,44237 1,20281

5 1,10564 3,26419 3,60902 1,22243

Σ 4,37774 13,99495 13,44986 4,13542

Σy = an + bΣx

Σxy = aΣx + bΣx2

b=nΣxy−ΣxΣy

nΣ x2−(Σx)2

b=5 (13,44986 )−(4,37774)(13,99495)

5 ( 4,13542 )−(4,37774)2

b=1,673391845

a = Σy-bΣxn

a = 13,99495 -(1,673391845 )( 4.37774 )5

viii


a = 1,333855117

Sehingga diperoleh persamaan garis lurus untuk asam oksalat X1

Y =1,673391845x – 1,333855117

2 log ¿

2 log ¿

log ¿

¿

(√DAB . π )=0,023221889

DAB=1,717 x 10−4 cm2

menit

b. Asam oksalat X2

Y = 2 log(100-48.54) =1,841703855

x = log ( 5

10.362 ) = 0,451446805

Dengan cara yang sama diperoleh data :

Tabel 19. Hubungan 2 log (100−E) dan log( t

L2 )pada asam oksalat X2

No E % Waktu

(menit)

L

(cm)

Y= 2 log

(100-E)

X= log (t/L²)

1 91,66603 300 10,3 1,8417038 0,4514468

2 87,07009 600 10,2 2,2231909 0,7609509

3 71,46828 900 9,9 2,9106560 0,9629721

4 57,01951 1200 9,8 3,2665427 1,0967291

5 41,10659 1500 9,7 3,5401334 1,1056378

Σ 13,78222695 4,377736705

Tabel 20. Perhitungan dengan metode Least Square

viii


No X Y XY X2

1 0,45145 1,84170 0,83143 0,20380

2 0,76095 2,22319 1,69174 0,57905

3 0,96297 2,91066 2,80288 0,92732

4 1,09673 3,26654 3,58251 1,20281

5 1,10564 3,54013 3,91411 1,22243

Σ 4,37774 13,78223 12,82267 4,13542

Σy = an + bΣx

Σxy = aΣx + bΣx2

b=nΣxy−ΣxΣy

nΣ x2−(Σx)2

b=5 (12,82267 )−(4,37774)(13,78223)

5 ( 4,13542 )−(4,37774)2

b=2,498082

a = Σy-bΣxn

a = 13,78223-( 2,498082 )( 4,37774 )5

a = 0,569255

Sehingga diperoleh persamaan garis lurus untuk asam oksalat X2

Y = 2,498082x + 0.569255

2 log ¿

log ¿0,2846275

¿

(√DAB . π )=9,6294

DAB=2,953 x 10−5 cm2

menit

viii


8. Menentukan Persen Kesalahan

% Kesalahan=|Y data−Y hitungY data |x100 %

a. Asam Oksalat X1

Y hitung = Y = 3,95575x – 0,66446

Y hitung = 3,95575 (0,45145) – 0,66446

Y hitung = 1,121363

Dengan cara yang sama akan diperoleh data:

Tabel 21. Persen kesalahan asam oksalat X1

No X Y data Y hitung % kesalahan

1 0,45145 2,12297 1,121363 47,18

2 0,76095 2,62525 2,345668 10,6

3 0,96297 2,84378 3,144808 10.5

4 1,09673 3,13876 3,673929 17,05

5 1,10564 3,26419 3,709175 13,6

Σ 4,37774 13,99495 13,994943 19,7

Persen kesalahan rata-rata = 19,7 %

b. Asam Oksalat X2

Y = 2,498082x + 0.569255

Y hitung = 2,498082 (0,45145) + 0.569255

Y hitung = 3.4715

Dengan cara yang sama akan diperoleh data:

Tabel 22.Persen kesalahan asam oksalat X2

No X Y data Y hitung % kesalahan

viii


1 0,45145 1,84170 1,697014 7,86

2 0,76095 2,22319 2,470170 11,1

3 0,96297 2,91066 2,974833 2,20

5 1,09673 3,26654 3,308976 1,29

4 1,10564 3,54013 3,331234 5,90

Σ 4,37774 13,78223 13,782227 5.67

Persen kesalahan rata-rata = 5,67 %

PERTANYAAN

1. Apa yang membedakan transfer massa dengan difusivitas?

2. Faktor yang mempengaruhi proses terjadinya difusivitas apa saja?

3. Mengapa pada praktikum ini disebut difusivitas integral? Mengapa

tidak difusivitas differensial?

4. Sebutkan persamaan hukum fick dalam difusivitas?

JAWABAN

1. Difusivitas termasuk dalam transfer massa, kalau transfer massa itu

bisa secara keseluruhan tentang perpindahan massa yang

mempengaruhi terjadinya transfer massa itu sendiri seperti perbedaan

massa, konsentrasi, suhu, densitas, dan lainnya. Tetapi kalau difusi itu

spesifiknya fokus pada perbedaan konsentrasi.

2. Faktor yang mempengaruhi proses terjadinya difusivitas yaitu suhu,

karena apabila suhu pada proses difusi itu sangat besar, maka proses

penyebarannya akan semakin cepat.

3. Difusivitas integral karena, pada praktikum ini yang kita menghitung

konstanta difusi, hal ini karena kecepatan difusi akan semakin rendah

apabila perbedaan konsentrasi semakin dekat dan menuju ke

kestimbangan

4. Hukum fick:

viii


J Ax= -DABd C A

dZ

JAX = Flux molar A dalam arah X, gmol/ cm2 detik

DAB = Difusivitas massa A melalui B, cm2/detik

dCA/dX = Gradien konsentrasi, gmol/ cm2

viii