makalah tegangan permukaan kimfis

8/19/2019 MAKALAH TEGANGAN PERMUKAAN KIMFIS

1/44

MAKALAH PBL 3

MATA KULIAH KIMIA FISIKA

TEGANGAN PERMUKAAN

Disusun oleh :

KELOMPOK 3

Adinda Diandri Putri (1406553013)

Mohamad Aufar Ghaizani (1406552944)

Nur Annisa (1406552931)

Rossalina Kurniawan (1406552982)

Tubagus Rizaldy (1406552950)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2015


2/44

"

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ………………………………………………………………………………………...2

PETA KONSEP ………………………………………………………………………………..3

BAB I LANDASAN TEORI ……………………………………………………………………….4

BAB II JAWABAN PERTANYAAN ……………………………………………………………..11

Bagian A ………………………………………………………………………………11

Bagian B ………………………………………………………………………………17

Bagian C ………………………………………………………………………………29

BAB III PENUTUP ………………………………………………………………………………43

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………………………44


3/44

#

PETA KONSEP


4/44

$

BAB I

LANDASAN TEORI

Tegangan Permukaan

• Pengertian Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan

permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan

oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera

diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil

cairan. Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair

(fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan terjadi karena

permukaan zat cair cenderung untuk menegang sehingga permukaannya tampak seperti

selaput tipis. Tegangan permukaan ini dipengaruhi oleh gaya-gaya kimia antara

molekul air, seperti gaya tarik antar-molekul.

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada

permukaa zat atau sebagai energi persatuan luas yang diperlukan untuk meningkatkan area

permukaan suatu cairan yang diakibatkan oleh gaya antarmolekul. Dalam sudut

termodinamika, tegangan permukaan juga dapat dideskripsikan sebagai suatu peristiwa dimana

cairan memiliki tendensi mengurangi permukaan hingga titik rendah dari potensial energi

permukaan yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan permukaan.

Tegangan permukaan (!) adalah intensitas gaya tarik modulus persatuan panjang

sepanjang suatu garis di permukaan.

! " #

$% ............... (1)

! = tegangan permukaan (dyne/cm)

& = gaya yang dibutuhkan untuk memecah lapisan film (N/dyne)

' = panjang benda (m/cm)

Karena cairan cenderung menurunkan luas permukaannya, dibutuhkan kerja dari luar,

dimana usaha yang dibutuhkan adalah

( " &*+ ............... (2)

( " ! ,* '* + " !* -. ............... (3)

• Faktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan


5/44

%

a. Jenis cairan

Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air,

maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin

karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil.

b. Suhu

Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu

molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara

molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun.

c.

Adanya zat terlarut

Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan

permukaan. Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non elektrolit tertentu seperti

sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan permukaan. Sedangkan adanya zat- zat

seperti sabun, detergen, dan alkohol adalah efektif dalam menurunkan tegangan

permukaan (Yazid, 2005).

d. Surfaktan

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena

cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan

mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun

merupakan salah satu contoh dari surfaktan.

e. Konsentrasi zat terlarut

Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap

sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan adsorpsi pada permukaan larutan.

Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan

tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar

daripada didalam larutan.Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan

menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil

daripada didalam larutan.

• Fenomena Penting Akibat Tegangan Permukaan

o Kapilaritas

Peristiwa kapilaritas adalah naik turunnya permukaan zat cair melalui pipa kapiler.

Kapilaritas terjadi karena gaya kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi

antara zat cair dan tabung kaca. Peristiwa ini tanpa disadari terjadi disekeliling kita

seperti peristiwa naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor adalah peristiwa


6/44

&

kapilaritas. Pengisapan air dan unsur hara oleh tumbuhan melalui jaringan kapiler

merupakan peristiwa kapilaritas. Hal lainnya yaitu pengisapan air oleh kertas atau

kain juga merupakan peristiwa kapilaritas.

o Bentuk Tetesan adalah Bulat

Tetes cairan memiliki bentuk hampir bulat. Karena tegangan permukaan, permukaan

bebas dari cairan cenderung untuk mencapai luas permukaan minimum. Karena bola

memiliki luas permukaan minimum untuk volume tertentu cairan, cairan mencoba

mengadopsi bentuk bola. Contohnya adalah tetesan air atau tetesan merkuri.

SURFAKTAN

• Pengertian, Karakteristik, dan Fungsi Surfaktan

Surfaktan (Surface active agent ) adalah bahan aktif permukan yang dapat

diproduksi secara sintesis kimia maupun biokimia. Karakteristik utama surfaktan

adalah pada aktifitas permukaannya. Surfaktan mampu meningkatkan kemampuan

menurunkan tegangan permukaan dan antar muka suatu cairan, meningkatkan

kemampuan pembentukan emulsi minyak dalam air, mengubah kecepatan agregasi

partikel terdispersi yaitu dengan menghambat dan mereduksi flokulasi dan coalescence

partikel yang terdispersi sehingga kestabilan partikel yang terdispersi semakin

meningkat. Surfaktan juga mampu mempertahankan gelembung atau busa yang

terbentuk lebih lama. Karena sifatnya dapat menurunkan tengangan permukaan,

surfaktan dapat digunakan sebagai bahan pembasah, bahan pengemulsi dan bahan

pelarut.

Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan

bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (hidrofobik). Bagian polar molekul

surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Umumnya bagian non polar

(hidrofobik) adalah merupakan rantai alkil yang panjang ”ekor”, sementara bagian yang

polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil dan nampak sebagai “kepala” surfaktan.

Gambar 1. Representasi Struktur Surfaktan


7/44

'

Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan

air, sedangkan gugus hidrofobik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan

minyak. Pada suatu molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan

jumlahnya. Molekul-molekul surfaktan akan diadsorpsi lebih kuat oleh air

dibandingkan dengan minyak apabila gugus polarnya yang lebih dominan. Sebaliknya,

apabila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut

akan diadsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya tegangan

permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase

kontinyu.

• Pengertian Misel

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan

permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan

konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan

melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi

terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle C oncentration (CMC). Tegangan

permukaan akan menurun hingga cmc tercapai. Setelah cmc tercapai, tegangan

permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh

danterbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya.

• CMC (Critical Micelle Concentration)




melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel, konsesntrasi

terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan

permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan

permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan

terbentuk misel yang berada daam keseimbangan dinamis dengan monimernya

(Genaro, 1990).


8/44

(

Gambar 2. Struktur Misel

• Penggunaan/Aplikasi Surfaktan

Penggunaan surfaktan sangat bervariasi, seperti bahan deterjen, kosmetik,

farmasi, makanan, tekstil, plastik dan lainlain. Beberapa produk pangan seperti

margarin, es krim, dan lain-lain menggunakan surfaktan sebagai satu bahannya. Syarat

agar surfaktan dapat digunakan untuk produk pangan yaitu bahwa surfaktan tersebut

mempunyai nilai Hydrophyle Lypophyle Balance (HLB) antara 2-16, tidak beracun,

serta tidak menimbulkan iritasi. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu

sebagai bahan pembasah (wetting agent ), bahan pengemulsi (emulsifying agent ) dan

bahan pelarut ( solubilizing agent ).

ADSORPSI

• Pengertian Adsorpsi

Adsorpsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada

permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat

tersebut. Dalam adsorpsi digunakan istilah adsorbat dan adsorban, dimana adsorbat

adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya,

sedangkan adsorban adalah merupakan suatu media penyerap yang dalam hal ini berupa

senyawa karbon.

Adsorpsi terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau

molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau

zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang

mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai

gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap

masuk ke dalam absorbens sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat

pada permukaannya (Sukardjo, 1990).

Komponen yang terserap disebut adsorbat (adsorbate), sedangkan daerah tempat

terjadinya penyerapan disebut adsorben (adsorbent / substrate). Berdasarkan sifatnya,

adsorpsi dapat digolongkan menjadi adsorpsi fisik dan kimia.

Perbedaan adsorpsi fisika dan kimia :


9/44

)

• Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi, yakni:

a. Waktu kontak f. pH

b. Karakteristik adsorben g. Temperatur

c.

Luas permukaan

d. Kelarutan adsorbat

e. Ukuran molekul adsorbat

• Isoterm Adsorpsi

Isoterm adsorpsi adalah adsorpsi yang menggambarkan hubungan antara zat

yang teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada keadaan

kesetimbangan dan temperatur konstan. Persamaan yang sering digunakan untuk

menggambarkan data percobaan isoterm telah dikembangkan oleh

1) Freundlich,

2) Langmuir, dan

3) Brunauer, Emmett, dan Teller (Isoterm BET).

Adsorpsi fisika Adsorpsi kimia

Molekul terikat pada adsorben oleh

gaya Van der Walls

Molekul terikat pada adsorben oleh

ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi -4

sampai -40 kJ/mol

Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai

800kJ/mol

Dapat membentuk lapisan

multilayer

Membentuk lapisan Monolayer

Adsorpsi hanya terjadi pada suhu

dibawah titik didih adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu

tinggi

Jumlah adsorpsi pada permukaan

merupakan fungsi adsorbat

Jumlah adsorpsi pada permukaan

merupakan karakteristik adsorben dan

adsorbatTidak melibatkan energi aktivasi

tertentu

Melibatan energi aktivasi tertentu

Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik


10/44

*+

• Pengertian Adsorben

Adsorben merupakan zat padat yang dapat menyerap komponen tertentu dari

suatu fase fluida. Kebanyakan adsorben adalah bahan- bahan yang sangat berpori dan

adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori- pori atau pada letak-letak tertentu didalam partikel itu. Oleh karena pori-pori biasanya sangat kecil maka luas permukaan

dalam menjadi beberapa orde besaran lebih besar daripada permukaan luar dan bisa

mencapai 2000 m/g. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot molekul atau karena

perbedaan polaritas yang menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan

tersebut lebih erat daripada molekul lainnya.

Adsorben yang digunakan secara komersial dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu

kelompok polar dan non polar.

a. Adsorben Polar

Adsorben polar disebut juga hydrophilic. Jenis adsorben yang termasuk

kedalam kelompok ini adalah silika gel, alumina aktif, dan zeolit.

b. Adsorben non polar

Adsorben non polar disebut juga hydrophobic. Jenis adsorben yang termasuk

kedalam kelompok ini adalah polimer adsorben dan karbon aktif.

Menurut IUPAC (Internasional Union of Pure and Applied Chemical) ada beberapa

klasifikasi pori yaitu :

a. Mikropori : diameter < 2nm

b.

Mesopori : diameter 2 – 50 nm

c. Makropori:diameter>50nm

Adsorben yang Umum Digunakan : Zeolit


11/44

**

BAB II

JAWABAN PERTANYAAN

Bagian A

1. Dalam kasus di atas terjadi fenomena permukaan pada fluida, jelaskan

pengertian tentang fenomena permukaan, dan jelaskan mengapa terjadi

perubahan tegangan permukaan setelah adanya nanopartikel.

Fenomena permukaan merupakan peristiwa – peristiwa yang terjadi di dekat atau pada

permukaan suatu zat atau fase. Beberapa peristiwa yang merupakan fenomena

permukaan adalah tegangan permukaan, tegangan interfacial, adsorpsi, penyebaran

cairan di permukaan, dan katalitik.

Tegangan permukaan dapat terjadi setelah adanya nanopartikel dikarenakan pada

nanopartikel sering ditemukan dengan bahan aglomerasi dengan berbagai komposisi

seperti sifat kimia dan elektromagnetiknya. Nanopartikel dapat tersebar seperti aerosol,

suspense/koloid atau dalam keadaan menggumpal. Sebagai contoh, nanopartikel

magnetik cenderung mengelompok, membentuk sebuah aglomerat, kecuali permukaan

mereka dilapisi dengan bahan non-magnetik, dan dalam keadaan menggumpal,

nanopartikel dapat berperilaku sebagai partikel yang lebih besar, tergantung pada

ukuran aglomerat tersebut. Perilaku nanopartikel inilah yang membuat tegangan

permukaan dapat terjadi setelah adanya nanopartikel.

Penambahan nanopartikel pada suatu fluida basa pada konsentrasi yang tinggi

menyebabkan tegangan permukaan meningkat seiring dengan meningkatnya

konsentrasi partikel. Ini disebabkan karena peningkatan gaya Van der Waals antar

partikel yang terakumulasi pada interfase gas – cair yang dapat menyebabkan

meningkatkan energi bebas permukaan yang juga dapat meningkatkan tegangan

permukaan.

2. Istilah tegangan permukaan (surface tension) sangat erat hubungannya dengan

istilah intermolecular forces, jelaskan definisi dan hubungan dari kedua istilah

tersebut.

Intermolecular forces (gaya intermolekular) adalah gaya tarik/ tolak yang terjadi

antarmolekul. Apabila molekul – molekul berada dalam suatu materi, gayanya disebut

cohesive force (antara molekul cairan) sementara jika berada dalam dua materi yang

berbeda, gayanya disebut adhesive force (antara cairan dan udara).


12/44

*"

Gambar 3. Terjadinya Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan ( surface tension) terjadi karena permukaan zat cair mempunyai

kecendrungan untuk menegang, sehingga permukaannya seolah – olah ditutupi oleh

suatu lapisan yang tipis dan elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik menarik antara

partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap molekul

ditarik oleh molekul lain yang sejenis didekatnya ( Interior Molecule) dengan gaya yang

sama ke segala arah (cohesive force). Sedangkan pada permukaan cairan, tiap molekul

ditarik oleh molekul sejenis didekatnya ( Exterior Molecule) dengan arah gaya hanya

kesamping dan kebawah (adhesive force). Akibat terdapat perbedaan gaya tarik,

sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya tersebut mengarah

kebawah karena molekul dibawah permukaan jumlahnya lebih banyak dan jarak antara

molekul lebih rapat. Adanya gaya atau tarikan kebawah menyebabkan permukaan

cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang. Keadaan tegang inilah yang

disebut dengan tegangan permukaan ( surface tension). Sehingga dapat disimpulkan

bahwa tegangan permukaan ( surface tension) berhubungan erat dengan gaya

intermolekular, yakni gaya tarik antar molekul cairan. Semakin kuat gaya

intermolekular maka semakin kuat tegangan permukaan.

3. Ada beberapa metoda yang dapat kita gunakan untuk menentukan tegangan

permukaan dari suatu cairan, jelaskan metoda apa saja yang Anda ketahui,

terangkan prinsipnya dan sertakan gambar.

1) Metode Kenaikan Kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian cairan yang naik

melalui suatu kapiler. Bila suatu pipa kapiler di masukkan ke dalam cairan yang

membasahi dinding maka cairan akan naik ke dalam kapiler karena adanya

tegangan muka. Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi tertentu sehingga

terjadi keseimbangan antara gaya ke atas dan ke bawah. Metode kenaikan

kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa


13/44

*#

untuk mengukur tegangan antar muka. Sudut kontak ! dibentuk oleh permukaan

zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut ini timbul akibat gaya tarik menarik

antar zat yang sama (cohesive force) dan gaya tarik antar molekul zat yang

berbeda (adhesive force). Karena dalam pipa kapiler gaya adhesi antara partikelair dan kaca lebih besar daripada gaya kohesi antara partikel-partikel air, maka

air akan naik dalam pipa kapiler. Sebaliknya raksa cenderung turun dalam pipa

kapiler, jika gaya kohesinya lebih besar daripada gaya adhesinya. Jika sudut

kontak lebih besar dari 90o cairan akan tertekan kebawah membentuk cekungan.

/ " $01234

567 ............... (1)

h : tinggi permukaan zat cair (m)

! : tegangan permukaan (N m-1)

8 : massa jenis (kg/m3)

r : jari-jari (m)

9 : sudut kontak (m/s2)

Gambar 4. Metode Kenaikan Kapiler

2) Metode Tensiometer Cincin Du-Nuoy

Metode ini bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun

tegangan antarmuka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk

melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan

tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

! " #

:;7 + ?@A >@AB>CD ............... (2)


14/44

*$

Gambar 5. Metode Cincin Du-Nuoy

3) Metode Bobot Tetes

Alat yang digunakan adalah stalagnometer. Prinsip kerja nya ialah tegangan

permukaan ditentukan oleh bobot jenis cairan yang menetes secara perlahan

dari ujung pipa yang berdiri tegak

! " E6

$;7 ............... (3)

Gambar 6. Metode Bobot Tetes

4) Metode Hitung Jumlah Tetes

Pada metode ini dihitung jumlah tetes yang dikandung suatu volume tertentuyang akan diukur tekanan permukaannya.

Kemudian dibandingkan dengan cairan yang kira-kira tekana permukaannya

sama dengan cairan yang akan diukur

0F

0G"

HF 5F

HG5G ............... (4)

N : jumlah tetesan ; 8 : massa jenis

Gambar 7. Metode Jumlah Tetes


15/44

*%

4. Air juga memiliki tegangan permukaan, tahukah Anda berapa tegangan

permukaan air? Ketika Anda mempelajari tegangan permukaan air, Anda akan

menemukan istilah “skin-like”, terangkan pengertian dari istilah tersebut, dan

jelaskan mengapa peristiwa tersebut bisa terjadi.

Tegangan permukaan air bervariasi berdasarkan suhu dimana air tersebut ditempatkan.

Sebagai contoh, air pada suhu 0oC memiliki tegangan permukaan sebesar 0,076 N/m

sedangkan pada suhu 20oC memiliki tegangan permukaan sebesar 0,072 N/m. Dalam

air, terdapat dua jenis molekul, yakni molekul eksterior (pada permukaan) dan interior

(dibawah permukaan). Molekul interior pada setiap sisinya akan tertarik ke segala arah

sehingga resultan gayanya bernilai nol. Sedangkan molekul pada permukaan (molekul

eksterior) tidak memiliki gaya tarik ke arah atas karena tidak ada zat cair diatasnya.

Oleh karena itu pada permukaan zat cair molekul memiliki gaya resultan ke arah bawah

yang menyebabkan beberapa kekuatan ketidakseimbangan pada permukaan cairan. Hal

tersebut membuat keadaan energi dari molekul pada interior jauh lebih rendah

dibandingkan dengan molekul pada eksterior. Karena itu, molekul mencoba untuk

mempertahankan luas permukaan minimum, sehingga memungkinkan lebih banyak

molekul memiliki keadaan energi yang lebih rendah. Inilah yang menciptakan seperti

ada kulit ( skin-like) pada permukaan air.

5. Dapatkah anda menjelaskan kenapa pada konsentrasi rendah nanopartikel FeC,

tegangan permukaan nanofluida lebih rendah dibandingkan dengan tegangan

permukaan air, sedangkan pada konsentrasi tinggi, tegangan permukaan

nanofluida adalah hampir sama dengan tegangan permukaan air?

Percobaan Bhattacharya (2004) telah meneliti tentang studi tegangan permukaan yang

dipengaruhi oleh konsentrasi, suhu dan penambahan zat bahwa suhu dan konsentrasi

dapat meningkatkan dan menurunkan tegangan dari suatu permukaan zat cair. Pada

percobaan ini dilakukan variasi konsentrasi dalam senyawa yang digunakan sebagai

acuan variable bebas (Larutan 2-propanol dengan variasi konsentrasi 0,6 M ; 0,4 M ;

0,2M dan 0,1M), sedangkan metode kenaikan kapiler digunakan sebagai variabel

terikat. Didapat hasil percobaan diatas dalam tabel berikut.

NoKonsentrasi (2-

propanol)

Percobaan I h

(cm)

Percobaan II

h (cm)

Percobaan III

h (cm)

Rata-rata h

(cm)

1. 0,1 M 2,5 2,5 2,5 2,5


16/44

*&

Tabel 1. Variasi konsentrasi senyawa terhadap tegangan permukaan dengan metode

kenaikan kapiler

Didapat hasil dari nilai tegangan permukaan dari beberapa zat dalam data diatas dengan

menggunakan regresi linear, seperti :

1. Tegangan permukaan air dalam percobaan = 72,8 dyne/cm

2. Tegangan permukaan 2-propanol : 0,1 M = 48,61 dyne/cm

3.

Tegangan permukaan 2-propanol : 0,2 M = 53,22 dyne/cm



Sehingga dari data percobaan yang diketahui didapat bahwa kenaikan dari konsentrasi

suatu zat / konsentrasi nanopartikel dalam zat cair akan menurunkan tegangan

permukaan zat sehingga nilai tegangan permukaan akan hampir sama dengan tegangan

permukaan air. Tegangan permukaan zat cair yang diamati memiliki hasil yang berbeda-beda. Hal ini terjadi karena molekul memiliki daya tarik menarik antara

molekul sejenis yang disebut dengan daya kohesi. Daya kohesi suatu zat selalu sama,

sehingga pada permukaan suatu zat cair akan terjadi perbedaan tegangan karena tidak

adanya keseimbangan daya kohesi. Semakin tinggi perbedaan tegangan yang terjadi

pada bidang mengakibatkan kedua zat cair itu susah bercampur. Tegangan yang terjadi

pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-

senyawa.

Bagian B

1. Dapatkah Anda membantu memberikan penjelasan tentang proses pembuatan

surfaktan, seperti yang diharapkan mahasiswa tersebut? Berikan uraian secara

sistematik.

Produksi surfaktan alcohol lemak

Fatty alcohol diperoleh dengan cara hidrogenasi metil ester/asam lemak

RCH2OH + SO3 ! RCH2OSO3H

2. 0,2 M 2,2 2,4 2,3 2,3

3. 0,4 M 2,2 2,1 2,1 2,1

4. 0,6 M 2,2 2,0 1,8 2,0


17/44

*'

RCH2OSO3H + NaOH! RCH2OSO3 Na + H2O

Berikut adalah proses – prosesnya:

1. Process Air Separataion

Tujuannya untuk mencegah korosif pada reactor sebab embun dapat bereaksi bila

ditambah SO3 dan dapat memekatkan warna produk

2. Sulfur Trioxide Generation

SO2 -> SO3,dengan katalis V2O5

• Pembakaran Sulfur

Sulfur cair dimasukkan ke pembakar sulfur, sehingga sulfur menguap

(650oC)

• Pengkonversian SO2

3. Sulfasi

Dilakukan di reaktor film multitude untuk mengontrol keakurasian rasio mol

antara SO3 dengan umpan organic

Prosesnya:

• Umpan dimasukkan dibagian atas dan mengalir ke bawah samping pipa

• Ketika reaksi eksotermis, air dingin pada aliran control dijaga agar

temperature 45-50oC maksimum

• Yield reaksi sebesar 97% dapat dicapai

4. Netralisasi

• Produk dari reaktor harus dinetralisasi segera dengan hidrolisis untuk

menghindari kualitas produk yang buruk. Dilakukan dengan pencampuran

multibladed untuk hasil yang homogen

• Netralisasi akan memelihara sifat-sifat alkali sekecil apapun untuk menjaga

kelancaran dan stabilitas proses

5. Exhaust Gas Treatment

Penghilangan komposisi gas dengan meregulsi lingkungan gas lemah terdiri dari

zat-zat organik sisa SO3 non reaksi dan gas SO2. Pertama kedua kotoran

dipindahkan dan di electrostatic presipitator. Sisa gas SO2 dipindahkan dan reaksi

dengan menambah soda kaustik yang mengalir berlawanan dengan scrubbing

column. Konsentrasi gas sisa dalam gas lemah SO2 dilepaskan kedalam atmosfir

dengan Pmax 5 ppm.


18/44

*(

2. Diketahui bahwa surfaktan memiliki gugus hidrofilik dan lipofilik. Terangkan

kedua hubungan tersebut dan hubungannya dengan surfaktan. Jelaskan juga

pengertian tentang surfaktan beserta fungsi dan jenisnya. Ketika Anda

mempelajari surfaktan, Anda akan menemukan istilah “misel”, berikan

penjelasan tentang istilah tersebut. Berikan contoh tentang kinerja salah satu

surfaktan, gunakan gambar sebagai ilustrasinya.

Surfaktan merupakan suatu molekul yang memiliki gugus hidrofilik dan gugus lipofilik

sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Surfaktan

( surface active agent ) adalah bahan aktif permukan yang dapat diproduksi secara

sintesis kimia maupun biokimia dimana karakteristik utama surfaktan adalah pada

aktifitas permukaannya. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari

molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik)

dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (lipofilik). Bagian polar molekul

surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap ini yang

menyebabkan surfaktan dapat diadsorpsi pada antar muka udara-air, minyak-air dan zat

padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase air dan

rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun terendam dalam

fase minyak. Umumnya bagian non polar (lipofilik) adalah merupakan rantai alkil yang

panjang, sementara bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil.

Surfaktan mempunyai peran penting untuk menurunkan tegangan permukaan bahan

yang dikenai. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu sebagai bahan

pembasah (wetting agent), bahan pengemulsi (emulsifying agents), dan sebagai bahan

penglarut (solubilizing agents).

Klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya dibagi menjadi empat golongan yaitu :

1.

Surfaktan anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.

Surfaktan ini membentuk kelompok surfaktan yang paling besar dari jumlahnya.

Sifat hidroliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus

sulfat atau sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan

ikatan C-O-S yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan

anionik adalah linier alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin

sulfonat (AOS) dan parafin atau secondary alkane sulfonat (SAS). Surfaktan jenis

ini banyak digunakan pada industri laundri dan juga dimanfaatkan dalam proses

perbaikan atau perawatan tanah yang tercemar minyak. Surfaktan ini dapat


19/44

*)

bereaksi dalam air cucian dengan ion air sadah bermuatan positif seperti kalsium

dan magnesium.

Natrium dodekil sulfonat : C12H23CH2SO3-Na+

Natrium dodekil benzensulfonat : C12

H25

ArSO3-Na

+

Gambar 8. Contoh Surfaktan Anionik

2. Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation.

Kegunaanya pada industri pelembut pakaian dan deterjen, surfaktan kationik akan

membuat bahan menjadi lebih lembut. Biasanya juga ditemui sebagai agent

pembersih pada pembersih rumah dan toilet. Contohnya garam alkil trimethil

ammonium, garam dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil dimethil benzil

ammonium.

C12H25Cl + N(CH3)3 " [C12H25 N-(CH3)3] + Cl-

Gambar 9. Contoh Surfaktan Kationik


20/44

"+

3. Surfaktan nonionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan.

Surfaktan sejenis ini tidak berdisosiasi dalam air, tetapi bergantung pada struktur

(bukan keadaan ion-nya) untuk mengubah hidrofilitas yang membuat zat tersebut

larut dalam air. Surfaktan nonionik biasanya digunakan bersama-sama dengan

surfaktan aniomik. Jenis ini hampir semuanya merupakan senyawa turunan

poliglikol, alkiloamida atau ester-ester dari polihidroksi alkohol. Contohnya ester

gliserin asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam lemak,

polietilena alkil amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina,

dialkanol amina dan alkil amina oksida.

Pentaeritritit palmitat : CH3(CH2)14COO-CH2-C(CH2OH)3

Polioksietilendodekileter : C12H25-O-(CH2-CH2O)2H

Gambar 10. Contoh Surfaktan Nonionik

4. Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan

positif dan negative, bergantung pada kondisi pH lingkungan. Contohnya surfaktan

yang mengandung asam amino, betain, fosfobetain. Surfaktan pada umumnya

disintesis dari turunan minyak bumi, seperti linier alkilbensen sulfonat (LAS), alkil

sulfonat (AS), alkil etoksilat (AE) dan alkil etoksilat sulfat (AES).

Gambar 11. Contoh Surfaktan Amfoter

Salah satu sifat khas surfaktan adalah pembentukan misel yaitu fenomena penting

yang mempengaruhi sifat permukaan seperti detergensi, solubilisasi dan tegangan

permukaan. Misel adalah kumpulan ion – ion surfaktan atau molekul surfaktan

yang berkumpul menjadi satu bentuk, dengan gugus hidrofil di luar dan terikat padaair sedangkan gugus hidrofob berada di dalam untuk membentuk globulan –


21/44

"*

globulan minyak, dengan struktur bulat dengan diameter sekitar 5 nm yang

terbentuk dari monomer-monomer surfaktan. Bagian dalam misel tersusun dari

rantai hidrokarbol surfaktan sedangkan bagian luar misel tersusun dari kepala

ioniknya.

Misel terbentuk karena 2 faktor yang saling berkompetisi, yaitu pemindahan rantai

hidrokarbon menjauhi air ke interior seperti minyak mendorong miselisasi. Ini

utamanya akibat efek entropi disebut juga efek hidrofobik (sebagai contoh:

terbentuk misel dari molekul surfaktan mendorong penurunan entropi surfaktan

namun air mengalami kenaikan entropi jauh lebih besar), dan tolak menolak antar

gugus kepala polar saat mereka saling mendekat menghalangi proses agregasi

(sebagai contoh: gugus kepala harus mengalami dehidrasi jika ingin mendekat satu

sama lain, hal ini memicu tolakan hidrasi). Surfaktan, tak hanya beragregasi

membentuk misel spheris tapi juga silinder, bilayer dan misel terbalik.

Gambar 12. Tipe Misel Spherical, Bilayer, dan Silinder

Pada aplikasinya sebagai bahan pembersih untuk material kain, tanah dan sejenisnya,

surfaktan dapat bekerja melalui tiga cara yang berbeda, yakni roll up, emulsifikasi dan

solubilisasi.

a. Roll up

Pada mekanisme ini, surfaktan bekerja dengan menurunkan tegangan antarmuka

antara minyak dengan kain atau material lain yang terjadi dalam larutan berair.

b. Emulsifikasi

Pada mekanisme ini surfaktanmenurunkan tegangan antarmuka minyak-larutan dan

menyebabkan proses emulsifikasi terjadi.

c.

Solubilisasi


22/44

""

Melalui interaksi dengan misel dari surfaktan dalam air (pelarut), senyawa secara

simultan terlarut dan membentuk larutan yang stabil dan jernih. Mekanismenya roll

up dan emulsifikasi terdapat pada Gambar berikut.

Gambar 13. Mekanisme Kerja Surfaktan (a) Roll Up dan (b) Emulsi

3. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, jelaskan dan uraikan dengan

singkat? Untuk penggunaan dalam bidang pangan, ada syarat – syarat tertentu

yang harus dipenuhi oleh surfaktan, uraikan secara singkat.

Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu sebagai bahan pembasah

(wetting agent ), bahan pengemulsi (emulsifying agent ) dan bahan pelarut ( solubilizing

agent ). Penggunaan surfaktan ini bertujuan untuk meningkatkan kestabilan emulsi

dengan cara menurunkan tegangan antarmuka antara fasa minyak dan fasa cair.

Surfaktan dipergunakan baik berbentuk emulsi minyak dalam air maupun berbentuk

emulsi air dalam minyak.

Emulsi didefinisikan sebagai suatu sistem yang terdiri dari dua fasa cairan yang tidak

saling melarut, dimana salah satu cairan terdispersi dalam bentuk globula-globula

cairan lainnya. Cairan yang terpecah menjadi globula – globula dinamakan fase

terdispersi, sedangkan cairan yang mengelilingi globula – globula dinamakan fase

kontinu atau meduim dispersi. Berdasarkan jenisnya emulsi dibedakan menjadi dua,

yaitu :

1.

Emulsi minyak dalam air (O/W)


23/44

"#

Adalah emulsi dimana bahan pengemulsinya mudah larut dalam air sehingga air

dikatakan sebagai fase eksternal.

2. Emulsi air dalam minyak (W/O)

Adalah emulsi dimana bahan pengemulsinya mudah larut dalam minyak.

Syarat agar surfaktan dapat digunakan untuk produk pangan yaitu surfaktan tersebut

mempunyai nilai Hydrophyle Lypophyle Balance (HLB) antara 2-16, tidak beracun,

serta tidak menimbulkan iritasi. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu

sebagai bahan pembasah (wetting agent ), bahan pengemulsi (emulsifying agent ) dan

bahan pelarut ( solubilizing agent ).

4. Setelah Critical Micelle Concentration (CMC) tercapai, tegangan permukaan akan

konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk

misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya.

Bagaimana menentukan CMC, gambarkan salah satu grafik yang dapat

menunjukkan penentuan CMC!

Definisi CMC (Critical Micelle Concentration)




melebihii konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel, konsesntrasi

terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan

permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan

permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan

terbentuk misel yang berada daam keseimbangan dinamis dengan monimernya

(Genaro, 1990).

Salah satu sifat surfaktan adalah mengalami agregasi spontan dalam air dan membentuk

struktur seperti misel, silinder, bilayer, dan lain-lain. Struktur ini sering juga dinamakan

koloid asosiasi. Ketika sodium dodecylsulfate (SDS) ditambahkan ke air, pada

konsentrasi rendah, anion molekul dodecylsulfate terlaurt sebagai individual ion.

Karena adanya rantai karbon, SDS cenderung mengadsorpsi pada interface udara-air

dengan rantai hidrokarbon mengarah ke fase uap. Tegangan permukaan turun dengan

meningkatnya konsentrasi SDS.


24/44

"$

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai CMC, untuk deret homolog surfaktan

rantai hidrokarbon, nilai CMC bertambah 2 kali dengan berkurangnya satu atom C

dalam rantai. Gugus aromatik dalam rantai hidrokarbon akan memperbesar nilai CMC

dan juga memperbesar kelarutan. Adanya garam menurunkan nilai CMC surfaktan ion.

Penurunan CMC hanya bergantung pada konsentrasi ion lawan, yaitu makin besar

konsentrasinya makin turun CMC -nya.

Karena pada CMC terjadi penggumpalan dari molekul surfaktan, maka cara penentuan

cmc dapat menggunakan cara-cara penentuan besaran fisik yang menunjukkan

perubahan dari keadaan ideal menjadi tak ideal. Di bawah cmc larutan menjadi bersifat

ideal. Sedangkan diatasnya cmc larutan bersifat tak ideal. Besaran fisik yang dapat

digunakan ialah tekanan osmosa, titik beku larutan, hantaran jenis atau hantaran

ekivalen, kelarutan solubilisasi, indeks bias, hamburan cahaya, tegangan permukaan,

dan tegangan antarmuka.

Grafik 1. Hubungan Konsentrasi dengan Tegangan Permukaan

Grafik diatas menunjukan bahwa tegangan permukaan cenderung untuk turun seiring

bertambahnya konsentrasi surfaktan yang diberikan hingga CMC. Saat CMC tercapai

tegangan permukaan dari suatu larutan akan konstan dan tidak terpengaruh banyaknya

konsentrasi surfaktan yang diberikan, hal ini menunjukkan bahwa menjadi jenuh dan

terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya. Di

bawah CMC hanya terbentuk unimer dan diatas CMC, misel berkestimbangan dengan

unimer.

Cara menentukan CMC

Nilai konsentrasi kritis misel (CMC) dapat diketahui dengan membuat grafik hubungan

antara konsentrasi (C) dengan daya hantar listrik (DHL) suatu larutan pada setiap

temperaturnya.


25/44

"%

" Contoh Grafik Penentuan Nilai CMC

Grafik 2. Hubungan Konsentrasi dengan Daya Hantar Listrik pada Gelatin

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara C vs DHL pada gelatin untuk suhu

30,C. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa perubahan nilai DHL paling

tinggi terjadi saat konsentrasi 2,38 g/L. Sehingga, dapat dikatakan nilai CMC pada

suhu 30,C yaitu sebesar 2,38 g/L.

" Contoh Grafik Penentuan Energi Miselisasi

Untuk menentukan energi miselisasi (#H), dibuat terlebih dahulu grafik hubungan

antara konsentrasi (C) dengan daya hantar listrik (DHL) seperti grafik diatas dengan

temperatur yang bervariasi, misalnya untuk suhu pada 30°C, 32°C, 34°C, 36°C, dan

38°C. Sehingga, setelah dibuat seluruh grafik tersebut, dibuat kembali grafik

hubungan antara (1/T) dengan (ln CCM), dimana nilai CCM telah didapatkan

seluruhnya dari grafik antara konsentrasi dan daya hantar listrik sebelumnya.


26/44

"&

Grafik 3. Hubungan CMC pada Setiap Temperatur

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara 1/T vs ln CCM pada penentuan

nilai konsentrasi kritis misel gelatin dalam pelarut air. Berdasarkan grafik tersebut

diperoleh persamaan garis y = 239,2x + 0,081 dan R 2 = 0,746. Persamaan garis

tersebut menyatakan . Gradien garis dinyatakan , sehingga

diperoleh nilai #H yakni 1988,709 J atau 1,989 kJ.

5. Dalam produk kosmetik, biasanya terdapat lebih dari satu jenis surfaktan.

Dapatkah anda menjelaskan alasan penggunaan surfaktan ini, dan apakah

surfaktan yang dipilih harus dari golongan yang sama atau tidak? Jelaskan dan

berikan contoh, tambahkan referensi yang anda gunakan untuk mendukung

penjelasan anda.

Secara umum kosmetik dan personal tersebut memberikan manfaat sebagai Pembersih

(rambut & kulit), Perlindungan kulit, penahan air, Penghilang bau. Sebagai pengguna

konsumen, tentunya menilai produk dari segi warna, bau, tekstur, keamanan, dan

aplikasi produk itu sendiri. Salah satu dari penentuan faktor-faktor produk itu

berkualitas adalah dari penggunaan surfaktan.Syarat-syarat suatu kosmetik dalam aplikasinya :

a. Memberikan kulit yang sehat

b. Menjaga kelembaban

c.

Bebas dari kotoran dan tidak toksik

d. Tidak memberikan efek iritasi

e. Tidak menimbulkan alergi

Surfaktan merupakan senyawa yang dapat menurukan tegangan permukaan suatu

system, dimana adalah subtansi yang dalam keadaan rendah mempunyai sifat dapat

terabsorbsi pada sebagian atau seluruh antar muka sistem. Surfaktan mempunyai gugus

hidrofil dan lipofil yang seimbang sehingga mampu menjadi jembatan penghubung

antara polar dan nonpolar yang dapat menyebabkan terjadinya interaksi antara ke 2 fase

tersebut dengan baik.

Pada kosmetik dan personal care, surfaktan yang digunakan memiliki syarat-syarat.


27/44

"'

Syarat – syarat untuk surfaktan yang digunakan dalam kosmetik antara lain :

a. Surfaktan harus stabil efektivitasnya selama dalam penyimpanan maupun selama

penggunaannya. Pengaruh pH dan kadar asam tidak boleh menghambat efektivitas

dari surfaktan itu sendiri.

b. Kadar surfaktan yang digunakan tidak boleh mengiritasi, melukai, atau sensitif pada

kulit; misalnya untuk kosmetik yang memiliki kontak dengan mata, seperti sampo,

atau yang diabsorpsi oral, seperti lipstik dan pasta gigi.

c. Surfaktan tidak boleh mempunyai efek samping yang tidak diinginkan, misalnya

dalam aerosol tidak boleh merusak logam atau dalam desinfektan tidak boleh

menghambat efektivitas dari surfaktan itu.

d. Surfaktan tidak boleh mempengaruhi bau dan warna dari kosmetik.

Untuk meminimalkan risiko medis, pembuat kosmetik cenderung menggunakan

surfaktan polimer. Selain itu surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik juga

dapat digunakan. Beberapa penelitian menggunakan surfaktan alami karena lebih aman

untuk diaplikasikan.

Dan fungsi dari surfaktan yang berperan dalam kosmetik itu sendiri yaitu :

1.

Surfactants, Cleansing Agents

2. Surfactants, Emulsifying Agents

3.

Surfactants, Foam Boosters

4. Surfactants, Hydrotropes

5. Surfactants, Solubilizing Agents

6.

Surfactants, Suspending Agents

Jenis-jenis surfaktan yang digunakan dalam kosmetik beserta fungsinya antara lain :

a. Surfaktan Anionik

Surfaktan ini berguna untuk aplikasi yang memerlukan pembersihan (perlengkapan

mandi dan busa).

• Surfaktan Asam Karboksilat

Stearat digunakan untuk produk seperti deodoran dan anti- perspirant . Garam

(Natrium stearat) digunakan untuk membuat sabun yang sangat baik.

•

Sulfat


28/44

"(

Natrium lauril sulfat (SLS), Amonium sulfat lauril (ALS) atau teretoksilasi, dan

Natrium sulfat laureth (SLES) digunakan dalam penggunaan pembuatan sabun.

Surfaktan tersebut merupakan pembuat foam yang sangat baik, agen pembersih,

dan harganya relatif murah.

• Asam sulfonat

Umumnya lebih ringan dibandingkan sulfat. Mereka termasuk Taurates (berasal

dari taurin), Isethionates (berasal dari asam isethionic), sulfonat olefin, dan

Sulfosuccinates. Surfaktan ini jarang digunakan harganya yang relatif mahal

untuk diproduksi.

b. Surfaktan Kationik

Surfaktan kationik yang paling banyak digunakan dalam kosmetik yaitu Quats.

Quats seperti klorida Cetrimonium dan Klorida Stearalkonium memberikan dasar

untuk kondisioner rambut. Masalah dari surfaktan kationik biasanya tidak

kompatibel dengan surfaktan anionik . Sehingga sulit untuk menghasilkan produk

yang bersih atau murni jika digunakan secara bersamaan. Surfaktan kationik juga

bisa menyebabkan iritasi sehingga hal tersebut juga harus dipertimbangkan ketika

akan menggunakan kosmetik dengan kationik.

c. Surfaktan Amfoter

Contohnya antara lain seperti pada Lauriminodipropionate Natrium dan

Lauroamphodiacetate Dinatrium. Amfoterik digunakan dalam kosmetik sebagai

surfaktan sekunder . Amfoterik dapat membantu meningkatkan busa dan bahkan

iritasi, di gunakan untuk shampo bayi dan produk pembersih lain yang memerlukan

kelembutan. Kekurangan adalah bahwa mereka tidak memiliki sifat pembersihan

yang baik dan tidak berfungsi dengan baik sebagai emulsifier.

d. Surfaktan Non ionik

Surfaktan yang tidak bermuatan. Paling sering digunakan sebagai emulsifier, bahan

pendingin, dan agen pelarut . Non ionik yang digunakan untuk kosmetik termasuk

alkohol, alkanolamides, ester, dan oksida amina. Surfaktan non ionik yang umum

digunakan yaitu surfaktan teretoksilasi tetapi surfaktan ini dapat bersifat

karsinogenik. Alkohol seperti setil alkohol atau stearil digunakan dalam krim dan

lotion untuk memberikan kelembutan pada kulit. Alkohol juga membantu

menstabilkan emulsi dan dapat mengurangi iritasi. Oksida amina seperti oksida

Cocamidopropylamine digunakan untuk meningkatkan busa dalam produk


29/44

")

pembersih. Ester polisorbat juga merupakan bahan pelarut yang sangat baik untuk

minyak wangi.

Bagian C

1. Ada beberapa istilah yang hampir mirip, yaitu adsorpsi, adsorben dan adsorbat,

dapatkah Anda menjelaskan perbedaannya? Berikan penjelasan juga tentang

jenis adsorpsi, sertakan dengan contoh.

• Adsorpsi adalah pemisahan bahan dari suatu campuran gas atau cair dimana

bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh permukaan zat padat.

• Adsorbat adalah senyawa terlarut yang dapat diserap (berupa campuran

gas atau cairan)

• Adsorben adalah padatan dimana di permukaannya terjadi pengumpulan

senyawa yang diserap (berupa padatan)

Contoh : proses adsorpsi molekul organic oleh karbon aktif. Pada proses adsorpsi

ini, molekul organic bertindak sebagai adsorbat sedangkan karbon aktif bertindak

sebagai adsorben.

Jenis adsorpsi berdasarkan proses terjadinya ada dua, yaitu adsorpsi kimia dan

adsorpsi fisika.

1. Adsorpsi fisika ( Physisorption)

Adsorpsi fisika terjadi ketika Interaksi antara adsorben dan adsorbat adalah

gaya Van der Walls, dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan

permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan,

maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Adsorpsi

fisika ini memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil.

Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika

relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.

Contoh : Adsorpsi oleh karbon aktif. Karbon aktif merupakan senyawa karbon

yang diaktifkan dengan cara membuat pori pada struktur karbon

tersebut. Aktivasi karbon aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan

struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas

permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada

permukaan media adsorpsi.

2. Adsorpsi kimia (Chemisorption)


30/44

#+

Adsorpsi kimia terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia (bukan ikatan van Dar

Walls) antara senyawa terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media.

Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel

adsorbat tertarik ke permukaan adsorben melalui gaya Van der Walls

ataubisa melalui ikatan hidrogen. Dalam adsorpsi kimia, partikel melekat pada

permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan

cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan

substrat.

Contoh : Ion exchange

2. Proses atau mekanisme adsorpsi secara umum dapat berlangsung melalui tiga

tahap, jelaskan apa saja? Tuliskan referensi yang Anda rujuk dan kalau ada

model atau video untuk proses ini, anda bisa tambahkan sebagai penjelasan.

Tahap berlangsungnya adsorpsi:

1. Transfer molekul zat – zat terlarut yang teradsorpsi menuju lapisan film yang

mengelilingi adsorben

2. Difusi zat terlarut yang teradsorpsi melalui lapisan film ( film diffusion process)

3.

Difusi zat terlarut yang teradsorpsi melalui kapiler/pori dalam adsorben ( pore

diffusion process)

Setelah tahap diatas, terjadi proses adsorpsi sebenarnya, yaitu adsorpsi zat terlarut yang

teradsorpsi pada dinding pori atau permukaan adsorben.

3. Dalam adsorpsi isotherm, terdapat 5 tipe yang biasanya digambarkan dalam

grafik, yang memperlihatkan apakah adsorpsi yang tejadi pada suhu konstan

tersebut monolayer atau multilayer. Jelaskan pengertian dari adsorpsi isotherm

dan jelaskan 5 tipe yang dimaksud. Dalam model adsorpsi isoterm kita

diperkenalkan dengan model adsorpsi isotherm Langmuir, Freundlich, dan BET.

Jelaskan perbedaannya antara ketiga model tersebut. Berikan masing-masing

satu contoh persamaannya. Dapatkan kita menentukan efisiensi kapasitas

adsorpsi dari model yang diberikan? Jelaskan. (Sertakan dengan referensi yang

anda gunakan)

Adsorpsi Isoterm adalah adsorpsi yang menggambarkan hubungan antara zat yang

teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada suhu konstan.

Terdapat 5 tipe adsorpsi isoterm yang biasa digunakan dalam grafik, yaitu:


31/44

#*

Gambar 14. Tipe Adsorpsi Isoterm

1. Adsorpsi Isoterm Tipe I

• Membentuk lapisan monolayer

• Adsorpsi kimiawi dan adsorpsi fisika

• Dilihat dari grafik, mula - mula konsentrasi atau tekanan bertambah

berbanding lurus dengan zat yang teradsorpsi, kemudian konstan.

• Hubungan matematik yang menjelaskan adsorpsi isotherm tipe I adalah

isotherm Langmuir.

• Pada penjelasan dengan persamaan BET, ketikaI

IJK L dan M N L, maka hal

tersebut akan mnyebabkan formasi monolayer

• Contohnya adalah adsorpsi Nitrogen atau hydrogen dengan arang pada

temperatur dekat -1800

o

C.2.

Adsorpsi Isoterm Tipe II

• Membentuk lapisan multilayer

• Adsorpsi Fisika

• Dilihat dari grafik, bagian datar di tengah menunjukkan lapisan monolayer

yang kemudian terbentuk lapisan lagi yang menyebabkan lapisan multilayer.

• Hubungan matematik yang menjelaskan adsorpsi isotherm tipe II adalah

isotherm BET (Brunaur, Emmet, dan Teller)• Contohnya adalah nitrogen yang diadsorpsi oleh silica gel pada -1950

oC


32/44

#"

3. Adsorpsi Isoterm Tipe III


• Adsorpsi Fisika

• Hubungan matematik yang menjelaskan adsorpsi isotherm tipe II adalahisotherm BET (Brunaur, Emmet, dan Teller)

• Pada persamaan BET, jika nilai M K L maka Adsorpsi Isoterm type III terjadi.

• Contohnya adalah bromine yang di adsorpsi oleh silica gel / iodie pada 790

oC

4. Adsorpsi Isoterm Tipe IV


• Adsorpsi Fisika

• Dilihat dari grafik, hampir mirip dengan tipe II tetapi perbedaannya tipe IV

adalah lanjutan tipe II, lanjutannya menuju bagian datar/konstan.

• Hubungan matematik yang menjelaskan adsorpsi isotherm tipe IV adalah

isotherm BET (Brunaur, Emmet, dan Teller)

• Kondensasi gas pada pori atau kapiler

• Contohnya adalah benzene yang diadsorpsi oleh Fe2O3 pada 500oC dan

adsorpsi benzene oleh silica gel pada 500

o

C.5.

Adsorpsi Isoterm Tipe V


• Adsorpsi Fisika

• Dilihat dari grafik, hampir mirip dengan tipe III tetapi perbedaannya tipe V

adalah lanjutan tipe III, lanjutannya menuju bagian datar/konstan.

• Hubungan matematik yang menjelaskan adsorpsi isotherm tipe IV adalah

isotherm BET (Brunaur, Emmet, dan Teller)• Kondensasi gas pada pori atau kapiler

• Contohnya adalah uap air diadsorpsi oleh arang pada 1000oC

Perbedaan Isoterm Langmuir, Freundlich dan BET:

• Isoterm Langmuir

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa:


33/44

##

a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat

mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak

ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap.

b. Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.

c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum.

Langmuir mengasumsikan bahwa zat padat mempunyai permukaan yang seragam di

setiap bagian. Kemudian, Langmuir mengasumsikan bahwa molekul yang diadsorpsi

tidak berinteraksi dengan molekul lain, karena molekul yang diadsorpsi akan

dilokalisasi pada bagian tertentu suatu zat. Pendekatan Langmuir didasarkan oleh

kinetika adsorpsi molekul (k A) yang dipengaruhi oleh tekanan parsial adsorbate,

jumlah lokalisasi adsorpsi yang belum ditempati (N – n) dimana N merupakan jumlah

lokalisasi pada permukaan dan merupakan lokalisasi yang sudah ditempati dan laju

dari desorpsi (k D). Saat kesetimbangan, laju adsorpsi dan desorpsi dari molekul akan

sama

>OP Q R S " >TS …………… (1)

Sehingga konstanta kesetimbangan untuk proses adsorpsi dan desorpsi akan

dirumuskan sebagai berikur

UBV "

WO

WT "

X

YZH[X\ …………… (2)

Misalkan $ merupakan fraksi lokalisasi adsorpsi yang telah ditempati pada waktu

tertenru, maka $ dapat dirumuskan sebagai berikut

] "^

_ ] "

`ab Y

cd`ab Y

Asumsi Langmuir memiliki banyak keterbatasan, seperti asumsi bahwa gas yang

diadsorpsi harus berperilaku sebagai gas ideal, sehingga asumsi ini hanya berlaku pada

tekanan rendah. Kemudian, kebanyakan permukaan tidak memiliki permukaan yangseragam. Kemudian molekul yang diadsorpsi pasti akan mengalami interaksi dengan

molekul yang sejenis. Kemudian, terdapat banyak bukti yang menunjukkan bahwa

molekul yang diadsorpsi dapat bergerak di permukaan.

• Isoterm Freundlich

Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang

heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-


34/44

#$

beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat

ini. Persamaan Freundlich adalah sebagai berikut :

e " >fF

g …………… (3)

e " +hi …………… (4)

Adsoprsi yang tidak melibatkan gas memiliki persamaan sebagai berikut :

j

E" >MchX …………… (5)

klm e " klm > n c

XklmM …………… (6)

dimana,

y = berat atau volume zat yang teradsobrsi per satuan luas atau massa adsorban.

x = banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg)

m = massa dari adsorben (mg) atau tekanan untuk gas

P = tekanan saat kesetimbangan tercapai

C = konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam kesetimbangan

k, n = konstanta adsorben

Persamaan ini mengemukakan lokalisasi adsorpsi pada permukaan akan memiliki heat

of adsorption yang berbeda, atau lebih tepatnya berubah secara eksponensial

bergantung pada cakupan permukaan.

• Isoterm BET

Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang

homogen. Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa

moleku – molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di

permukaannya. Pada isoterm ini, mekanisme adsoprsi untuk setiap proses adsorpsi berbeda-beda. Mekanisme yang diajukan dalam isoterm ini adalah

I

o IJ[I"

c

op1n

1[c

op1

I

IJ …………… (7)

dimana,

q = Volume

f = Tekanan

fr= Tekanan uap jenuh adsorbat pada suhu tertentu

s = B tF[tu hvw


35/44

#%

Isoterm Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia,

sedangkan isoterm BET akan lebih baik daripada isotherm Langmuir bila diterapkan

untuk adsorpsi fisik.

4. Teknologi adsorpsi adalah dikenal paling ekonomis. Bagaimana menurut anda?

Berikan contoh kasus untuk proses adsorpsi terutama kasus untuk penghilangan

merkuri dalam hidrokarbon cair? Tuliskan referensi yang anda gunakan!

Adsorpsi merupakan teknik pemurnian yang dikenal ekonomis karena dari segi

penggunaan, ketersediaan, dan biayanya dinilai unggul. Adsorpsi menganut prinsip

yang sederhana tanpa membutuhkan kondisi spesifik yang ekstrim. Adsorbent, yaitu

zat pengadsorpsi merupakan zat yang umumnya dapat diregenerasi sehingga dapat

digunakan kembali dan mengurangi biaya perusahaan. Salah satu penerapan adsorpsi

yang kerap digunakan adalah proses penghilangan merkuri pada hidrokarbon cair.

Teknologi adsorpsi yang paling ekonomis adalah adsorpsi dengan karbon aktif karena

karbon aktif biasanya dibuat dari bahan baku yang mudah didapatkan dan dengan harga

yang murah. Seseuai dengan referensi yang didapatkan EPA, “Capsule Report:

Aqueous Mercury Treatment ”, National Risk Management Research Laboratory Office

of Research and Development, US EPA Cincinnati, OH 45268.1997, untuk proses

adsorpsi penghilangan merkuri dalam hidrokarbon cair dapat dilakukan dengan 2 cara

yaitu adsorpsi dengan karbon aktif bubuk dan adsorpsi dengan karbon aktif granular.

Penghilangan merkuri dengan proses adsorpsi dengan karbon aktif umumnya

digunakan untuk penghilangan merkuri dengan konsentrasi yang rendah. Untuk proses

adsorpsi dengan karbon aktif dapat dilakukan dengan filter karbon aktif granular.

Karbon aktif merupakan zat karbon yang berwarna hitam dan mempunyai porositas

yang tinggi. Diameter partikel molekul karbon aktif antara 10-105 [A] dan luas

permukaan spesifiknya antara 500 – 1500 m2 per gram, mempunyai daya adsorpsi yang

besar terhadap zat-zat misalnya detergent, senyawa phenol, warna organic, gas H2S,

methane dan zat-zat lainnya dalam bentuk gas maupun cairan.


36/44

#&

Sifat dan Jenis Karbon Aktif

Daya adsorpsi karbon aktif tergantung dari ukuran partikel atau luas permukaan s

pesifiknya dan juga cara pengaktifannya. Dilihat dari bentuk ukuran partikelnya dapat

digabungkan dalam dua jenis yaitu

• Karbon aktif bubuk (Powder Activated Carbon)

Karbon aktif bubuk mempunyai ukuran partikel yang sangat halus sekitar 50 – 75

u (micron). Karena ukuran partikelnya yang sangat kecil, maka biasanya dicampur

dengan kandungan air sekitar 30-50%

• Karbon aktif butiran (Granular Activated Carbon).

Yaitu karbon aktif dalam bentuk butiran atau kepingan (flake) dengan ukuran

partikel 0,16 – 1,5 mm. Cara pengerjaan maupun cara pengangkutannya lebih

mudah.

Proses Adsorpsi Merkuri dengan Karbon Aktif Bubuk

Pada umunya, karbon aktif diinjeksikan kedalam air baku dalam tangki khusus (Contact

Chamber) yang dilengkapi dengan pengaduk atau dapat disesuaikan dengan peralatan

yang ada. Melalui kontak dan pencampuran, zat polutan yang ada dalam air baku akan

teradsorp oleh karbon aktif. Selain itu, karbon aktif yang telah menyerap zat-zat polutan

tersebut bersama-sama dengan kotoran lainnya dipisahkan dengan cara koagulasi

sehingga keluar zat berupa lumpur yang berwarna hitam. Untuk mengefektifkan proses

koagulasinya biasanya dapat dilakukan dengan cara memberikan koagulan Poly

Alumunium Chloride serta pengontrolan proses yang ketat.

Proses Adsorpsi Merkuri dengan Karbon Aktif Granular

Adsorpsi dengan karbon aktif butiran (granular) adalah proses yang paling banyak

digunakan untuk menghilangkan merkuri di dalam air. Prosesnya adalah dengan cara

mengalirkan air yang mengandung merkuri ke dalam suatu filter yang diisi dengan

karbon aktif. Proses filtrasinya dapat dilakukan dengan cara gravitasi maupun dengan

tekanan, tetapi yang sering digunakan adalah dengan filtrasi tekanan. Dilihat dari

system pengalirannya dapat dibagi dua yaitu aliran dari atas ke bawah (down flow) dan

aliran dari bawah ke atas (up flow). Sedangkan prosesnya dapat dilakukan seri maupun

parallel.


37/44

#'

5. Karbon aktif, zeolit, clay, kitosan dan sebagainya telah dimanfaatkan sebagai

adsorben untuk mengadsorp logam seperti merkuri. Dapatkah anda menjelaskan

konsep adsorpsi dari beberapa jenis adsorbent tersebut? Apa yang membedakan

sehingga efisiensi kapasitas adsorben itu berbeda? Faktor apa sajakah yang

berpengaruh pada adosrpsi logam berat? Jelaskan secara umum!

Zeolit, clay, kitosan adalah nama – nama dari adsorben yang umum digunakan di

Indonesia, adsorben tersebut dapat ditemukan di alam dengan melewati beberapa

proses, namun juga dapat dibuat di laboratorium.

Adsorpsi Oleh Membran Zeolit

Dalam keadaan normal maka ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh

molekul air bebas yang membentuk bulatan di sekitas kation. Bila kristal tersebut

dipanaskan selama beberapa jam, biasanya pada temperatur 250-900oC, maka kristal

zeolit yang bersangkutan berfungsi menyerap gas atau cairan.

Daya serap (absorbansi) zeolit tergantung dari jumlah ruang hampa dan luas

permukaan. Biasanya mineral zeolit mempunyai luas permukaan beberapa ratus meter

persegi untuk setiap gram berat. Beberapa jenis mineral zeolit mampu menyerap gas

sebanyak 30% dari beratnya dalam keadaan kering. Pengeringan zeolit biasanya

dilakukan dalam ruang hampa dengan menggunakan gas atau udara kering nitrogen

atau methana dengan maksud mengurangi tekanan uap ari terhadap zeolit itu sendiri,

Keuntungan lain dari penggunaan mineral zeolit sebagai bahan penyaring adalah

pemilahan molekul zat yang terserap, disamping penyerapan berdasarkan ukuran garis

tengah molekul ruang hampa.

Apabila ada dua molekul atau lebih yang dapat melintas, tetapi karena adanya

pengaruh kutub atau hubungan antara molekul zeolit itu sendiri dengan molekul zat

yang diserap, maka hanya sebuah saja yang diloloskan, sedang yang lain ditahan atau

ditolak. Molekul yang berkutub lebih atau tidak jenuh akan lebih diterima daripada

yang tidak berkutub atau yang jenuh. Air dalam etanol dapat teradsorpsi karena gaya

tarik dari permukaan membran zeolit lebih besar dari pada gaya tarik yang menahan air

tersebut untuk tetap larut dalam etanol. Dengan memanfaatkan sifat fisik dan kimia

zeolit tersebut yaitu sifat hidrofilik dan ukuran pori < 0.44 nm sehingga air dalam etanol

dapat diserap secara sempurna dan pada akhirnya kemurniannya meningkat. Adsorpsi

terjadi pada permukaan pori membran.

Partikel zeolit memiliki tiga tipe pori, yaitu macropore dan micropore (masing-

masing dengan ukuran >50nm dan


38/44

#(

Macropore merupakan jalan masuk ke dalam partikel menuju micropore. Macropore

tidak berkontribusi terhadap besarnya luas permukaan membran zeolit. Sebaliknya,

micropore adalah penyebab besarnya luas permukaan membran zeolit. Micropore

tersebut sebagian besar terbentuk selama proses aktifasi.

Pada micropore inilah sebagian besar peristiwa adsorpsi terjadi. Proses adsorpsi

terjadi melalui tiga tahap, yaitu:

1. Macro transport: pergerakan material organik melalui sistem macropore membran

zeolit.

2.

Micro transport: pergerakan material organik melalui sistem mesopore dan

micropore dari membran zeolit.

3. Sorption: melekatnya material organik pada permukaan membran zeolit, yaitu di

permukaan macropore, mesopore dan micropore.

Hal yang membedakan antara zeolite, clay, dan kitosan, selain zat penyusunnya,

tetapi juga bentuk serta luas permukaan dari adsorben tersebut. Kita mengetahui bahwa

semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang dapat terserap,

sehingga adsorben tersebut lebih lama jenuh. Keefektifan adsorben dilihat dari waktu

penyerapan adosorbat dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk meregenerasi

adsorban tersebut. Semakin lama adsorben jenuh, dan makin cepat atau mudah

regenerasinya, maka ia semakin baik.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan adsorpsi suatu adsorben

diantaranya adalah sebagai berikut :

a) Luas Permukaan Adsorben

Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak asorbat yang diserap, sehingga

proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka

semakin luas permukaaan adsorben, dan sebaliknya.

b)

Ukuran Partikel

Semakin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin besar kecepatan

adsorpsinya. Ukuran partikel dalam bentuk butir adalah lebih dari 0,1 mm,

sedangkan ukuran diameter dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.

c)

Waktu Kontak

Semakin lama waktu kontak dapat memungkinkan proses difusi dan penempelan

molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat organik akan turun

apabila kontaknya cukup dan waktu kontak biasanya sekitar 10-15 menit.

d) Distribusi Ukuran Pori


39/44

#)

Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat yang masuk

dalam partikel adsorben. Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben merupakan

bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding

pori atau letak-letak tertentu di dalam partikel tersebut.

Di samping itu, terdapat beberapa faktor lain yang mempengaruhi adsorpsi, yaitu :

a. Agitation (Pengadukan)

Tingkat adsorpsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori, tergantung

pada tingkat pengadukan pada sistem.

b. Karakteristik Adsorban (Misal : Karbon Aktif)

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting karbon aktif

sesuai dengan fungsinya sebagai adsorban. Ukuran partikel karbon mempengaruhi

tingkat adsorpsi; tingkat adsorpsi naik dengan adanya penurunan ukuran partikel.

Oleh karena itu adsorpsi menggunakan karbon PAC (Powdered Acivated Carbon)

lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan karbon GAC (Granular Acivated

Carbon).

c. Kelarutan Adsorbat

Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap pelarutnya

sehingga lebih sulit diadsorpsi dibandingkan senyawa tidak larut.

d. Ukuran Molekul Adsorbat

Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan bahwa gaya tarik antara karbon dan

molekul akan semakin besar ketika ukuran molekul semakin mendekati ukuran pori

karbon. Tingkat adsorpsi tertinggi terjadi jika pori karbon cukup besar untuk

dilewati oleh molekul.

e. pH

Asam organik lebih mudah teradsorpsi pada pH rendah, sedangkan adsorpsi basa

organik efektif pada pH tinggi.

f. Temperatur

Tingkat adsorpsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun diikuti dengan

penurunan temperatur.


40/44

$+

6. Untuk dapat mengetahui regenerasi penggunaan adsorben setelah digunakan,

perlu dilakukan proses desorpsi, jelaskan dan bagaimana caranya?

Gambar 15. Proses Adsorpsi – Desorpsi

Adsorpsi dan desorpsi adalah suatu proses yang reversibel. Desorpsi merupakan proses

pelepasan adsorbat dari adsorben, dimana proses ini membutuhkan energi panas,

sehingga disebut proses endotermik. Jumlah adsorbat yang terkandung di dalam

adsorban dapat digambarkan oleh garis isoters pada diagram tekanan vs temperature

(ln P vs -1/T) seperti pada gambar berikut.

Grafik 4. Hubungan ln P terhadap -1/T


41/44

$*

Proses desorpsi disebut juga pendingin adsorpsi, proses ini membutuhkan energi panas.

Namun, ada 4 tahap dalam proses desorpsi dan tahapan tersebut terdiri dari proses

endotermik dan eksotermik. Keempat tahapan ini digambarkan dalam gambar berikut :

Grafik 5. Diagram Clapeyron Ideal

Keempat proses tersebut adalah sebagai berikut:

1.

Proses Pemanasan (pemberian tekanan)

Selama periode ini, tidak ada aliran metanol yang masuk maupun keluar dari

adsorber. Adsorber menerima panas sehingga temperatur adsorber meningkat dan

diikuti oleh peningkatan tekanan dari tekanan evaporasi menjadi tekanan

kondensasi. Proses ini sama seperti proses kompresi pada sistem pendingin mekanik.

2. Proses pemanasan-desorpsi-kondensasi

Selama periode ini, adsorber terus dialiri panas sehingga adsorber terus mengalami

peningkatan dan temperatur yang menyebabkan timbulnya uap desorpsi. Sementara

itu, katup aliran ke kondensor dibuka sehingga adsorbat dalam bentuk gas mengalir

ke kondensor untuk mengalami proses kondensasi menjadi cair. Kalor laten

pengembunan adsorbat diserap oleh media pendingin pada kondenser. Siklus ini

sama dengan siklus kondensasi pada sistem pendingin mekanik.

3.

Proses pendinginan (penurunan tekanan)

Selama periode ini, tidak ada aliran metanol yang masuk maupun keluar dari

adsorber. Adsorber melepaskan panas dengan cara didinginkan sehingga suhu diadsorber turun dan diikuti oleh penurunan tekanan dari tekanan kondensasi ke


42/44

$"

tekanan evaporasi. proses ini sama seperti proses ekpansi pada sistem pendingin

mekanik.

4. Proses pendinginan-adsorpsi-evaporasi

Selama periode ini, adsorber terus melepaskan panas sehingga adsorber terus

mengalami penurunan temperatur dan tekanan yang menyebabkan timbulnya uap

adsorpsi. Sementara itu, katup aliran dari evaporator ke adsorber dibuka sehingga

adsorbat dalam bentuk uap mengalir dari evaporator ke adsorber. Adsorbat dalam

bentuk uap dihasilkan dari proses penyerapan kalor oleh adsorbat dari lingkungan

sebesar kalor laten penguapan adsorbat tersebut. Proses ini berlangsung pada

tekanan saturasi yang rendah sehingga penyerapan kalor berlangsung pada

temperatur saturasi yang rendah pula.


43/44

$#

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

•

Tegangan permukaan ( surface tension) terjadi karena permukaan zat cair cenderung

untuk menegang dan dipengaruhi oleh gaya – gaya kimia antara molekul air, seperti

intermolecular forces. Tegangan permukaan zat cair juga dipengaruhi oleh cohesive

force dan adhesive force.

• Air pada suhu 0°C memiliki tegangan permukaan sebesar 0,076 N/m sedangkan pada

suhu 20°C memiliki tegangan permukaan sebesar 0,072 N/m, sehingga nilai tegangan

permukaan air berbeda-beda tergantung pada suhunya.

•

Surfaktan ( surface active agent ) adalah bahan aktif permukan yang dapat diproduksi

secara sintesis kimia maupun biokimia dimana karakteristik utama surfaktan adalah

pada aktifitas permukaannya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan

air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (hidrofobik).

• Penggunaan surfaktan sangat bervariasi, seperti bahan deterjen, kosmetik, farmasi,

makanan, tekstil, plastik dan lain-lain.

• Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Adsorbat

adalah senyawa terlarut yang dapat terserap. Sedangkan adsorben adalah padatan

dimana di permukaannya terjadi pengumpulan senyawa yang diserap.

• Adsorpsi isotherm dibagi menjadi 3 yaitu Langmuir, Freundlich, dan BET.

• Beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan adsorpsi suatu adsorben, seperti

1.

Luas permukaan adsorben

2. Ukuran partikel

3. Waktu kontak

4.

Distribusi ukuran pori

5. Agitation (pengadukan)

6. Karakteristik adsorban

7.

Kelarutan adsorbat

8. Ukuran molekul adsorbat

9. pH

10.

Temperatur


44/44

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. Adsorption. www.newworldencyclopedia.org. Diakses pada 3 November 2015.

Anonim. 2014. Adsorption Isotherm. www.chemistrylearning.com . Diakses pada 3 November 2015.

Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisika Edisi ke-4. Jakarta: Erlangga.

Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisika dan Soal-soal . UI-Press. Jakarta.

EPA. “Capsule Report : Aqueous Mercury Treatment ”. National Risk Management Research

Laboratory Office of Research and Development. US EPA Cincinnati. OH 45268.1997.

Ball, David W. 2003. Physical Chemistry. USA: Brooks/ Cole Thomson.

Bird, Tony. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.

Lando, Jerome B. and Maron, Samuel H. 1990. Fundamental of Physical Chemistry. London: Collier

Macmillan Publisher.

Patterson, J.W., Wastewater Treatment Technology, 2nd

ed. Ann Arbor Science. 1985.

Ruthven DM, editor. Encyclopedia of Separation Technology, Volume 1 (A kirk-Othmer

Encyclopedia). New York: J Wiley.

Setyaningsih H. 1995. Pengolahan limbah batik dengan proses kimia dan adsorpsi karbon aktif [tesis].

Jakarta: Program Pascasarjana, Universitas Indonesia.

Sukardjo. 1990. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta.

Tim dosen USU. Chapter II . Sumatera Utara.

makalah tegangan permukaan kimfis

Documents