LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA ION EXCHANGE Laporan ini disusun untuk diajukan sebagai tugas mata kuliah Kimia Fisika
Oleh Kelompok VII Teknik Kimia Produksi Bersih 2011
Risky Astia Liany
(111424025)
Rizka Andika
(111424026)
Rizki M
(111424027)
Voninurti Septiyani
(111424028)
Tanggal Praktikum : 22 November 2011 Tanggal Laporan :29 November 2011
TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2011-2012
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa
yang telah
memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusunan laporan ini dapat diselesaikan.
Laporan ini disusun untuk diajukan sebagai tugas mata kuliah Kimia Fisika dengan judul “Ion Exchange” di Laboratorium Korosi Politeknik Negeri Bandung Jurusan Teknik Kimia Produksi Bersih.
Terima kasih disampaikan kepada Ibu Retno selaku pembimbing praktikum Kimia Fisika yang telah membimbing dan memberikan petunjuk demi lancarnya praktikum ini.
Demikian tugas ini disusun semoga bermanfaat, agar dapat memenuhi tugas mata kuliah Kimia Fisika.
Bandung, 29 November 2011 Penyusun
Kelompok VII
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................................................ 2 DAFTAR ISI ............................................................................................................................................. 3 DASAR .................................................................................................................................................... 4 TUJUAN .................................................................................................................................................. 5 PRINSIP .................................................................................................................................................. 6 ALAT dan BAHAN ................................................................................................................................... 6 DIAGRAM KERJA ................................................................................... Error! Bookmark not defined. A.
Regenerasi resin atau penyiapan kolom ...................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Penentuan jumlah total mgrek H + dan ioin-ion logam (Na, Mg, Zn)Error!
Bookmark
not
defined. C.
Penentuaan konsentrasi H + dalam sampel .................................. Error! Bookmark not defined.
D.
Penentuan konsentrasi Mg 2+ dan Zn2+. ........................................ Error! Bookmark not defined.
E.
Penentuan konsentrasi ion Mg 2+. ................................................. Error! Bookmark not defined.
DATA PERCOBAAN................................................................................ Error! Bookmark not defined. A.
Penentuan jumlah total mgrek H + dan ion-ion logam (Na,Mg,Zn) Error! Bookmark not defined.
B.
Penentuan konsentrasi H + yang sudah ada dalam sampel ......... Error! Bookmark not defined.
C.
Penentuan konsentrasi Mg 2+ dan Zn2+. ........................................ Error! Bookmark not defined.
D.
Penentuan konsentrasi Mg 2+ ....................................................... Error! Bookmark not defined.
REAKSI dan PERHITUNGAN ................................................................. Error! Bookmark not defined. A.
REAKSI ....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
B. PERHITUNGAN........................................................................... Error! Bookmark not defined. 1.
Menghitung jumlah total mgrek H + dan ion-ion logam (Na, Mg, Zn)Error!
Bookmark
not
defined. 2.
Menghitung konsentrasi H +. ..................................................... Error! Bookmark not defined.
3.
Menghitung konsentrasi Mg 2+ dan Zn 2+ ................................... Error! Bookmark not defined.
4.
Menghitung konsentrasi Mg 2+ .................................................. Error! Bookmark not defined.
PEMBAHASAN........................................................................................ Error! Bookmark not defined. SIMPULAN .............................................................................................. Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................................... 13
ION EXCHANGE DASAR Ion exchange atau penukaran ion merupakan salah satu metoda yang paling sering digunakan dalam hal pengurangan mineral dalam air, media yang paling umum dipakai berupa resin alam atau sintesis. Sebagai media penukar ion, maka resin penukar ion harus memenuhi syarat – syarat tertentu. Syarat syarat tersebut antara lain sebagai berikut : 1. Kapasitas total yang tinggi. Maksudnya resin memiliki kapasitas pertukaran ion yang tinggi. 2. Kelarutan yang rendah dalam berbagai larutan sehingga dapat berulang – ulang. Resin akan beroperasi dalam cairan yang mempunyai sifat melarutkan, karena itu resin harus tahan terhadap air. 3. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan dapat bekerja pada range pH yang luas serta tahan terhadap asam dan basa. Demikian pula terhadap oksidasi dan radiasi. 4. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan tahan terhadap tekanan mekanis, tekanan hidrostatis cairan serta tekanan osmosis. Resin penukar ion adalah suatu struktur polimer yang mengandung suatu gugus aktif yang terikat pada kerangka organik. Biasanya resin berupa butiran – butiran transparan dan menyerap air. Jenis penukar ion (ion exchanger) Ada 2 macam resin penukar ion, yaitu : 1. Anion exchange resin (resin penukar anion), yaitu resin yang mempunyai kemampuan menyerap / menukar anion – anion yang ada dalam air. Resin ini biasanya berupa gugus amin aktif. Misalnya : R – NH2 (primary amine), R – R1NH (secondery amine), R – R21N (tertiary amine), R – R31 NOH ( quartenary amine). Dalam notasi diatas R menunjukan polimer hidrokarbon dan R 1 menunjukkan gugus tertentu misalnya CH 2. 2. Cation exchange resin (resin penukar kation), resin yang mempunyai kemampuan menyerap / menukar kation – kation seperti Ca, Mg, Na dan sebagainya yang ada dalam air. Contoh : Hidrogen zeolith (H 2Z), resin organic yang mempunyai gugus aktif SO 3H(R.SO3H), dan sulfonated coal. Pada resin penukar kation, misalnya RSO 3H, gugus aktif SO 3 mempunyai daya afinitas yang lebih besar terhadap kation-kation lain bila dibandingkan dengan H +. Tetapi sebaliknya dapat pula terjadi pada regenerasi. Hal ini mungkin dapat terjadi kalau konsentrasi H + dalam larutan sangat tinggi. Reaksi : Ca
Ca
2HCl
Mg
+ 2RSO3H
Mg (RSO3)2 +
Na
Na
H2SO4
Apabila H + RSO3H telah digantikan semua oleh kation-kation atau dengan perkataan lain bahwa resin itu sudah jenuh, maka resin itu tidak aktif lagi. Sehingga harus diaktifkan lagi dengan cara regenerasi. Sebagai regenerasi dapat dipakai HCl (konsentrasi 1-10 %). Reaksi regenerasi : Ca Mg (RSO3)2
Ca + H2SO4
2RSO3H +
Na
Mg SO4 Na
(aktif lagi)
(dibuang)
Lamanya waktu regenerasi bermacam-macam, tetapi pada umumnya berlangsung minimal 30 menit atau sesuai spesifikasi pembuat. Setelah tahap regenerasi maka perlu dilakukan pembilasan terhadap resin. Pembilasan yang dilakukan terdiri dua tahap yaitu pembilasan awal dan pembilasan akhir. Pembilasan awal dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa regenerasi yang masih menempel pada resin. Pembilasan akhir dilakukan untuk menghilangkan kemungkinan garam yang terbentuk.
TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan mahasiswa mampu : 1. Menentukan konsentrasi ion – ion H+, Na+, Mg+, Zn+ dengan menggunakan resin penukar kation 2. Menghitung efisiensi resin penukar kation
PRINSIP Pengurangan sutu mineral dalam air digunakan metoda ion exchange atau penukar ion dan media yang paling umum dipakai berupa resin alam atau sintesis. Pada saat operasi dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion terlarut dalam air akan teresap ke resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion lain dalam kesetaraan ekivalen, dengan melihat kondisi tersebut maka kita dapat mengatur jenis ion yang diikat dan dilepas.
ALAT dan BAHAN Alat- alat yang digunakan : 1. Tabung kolom berisi zat penukar kation 2. Pipet 10 ml 3. Labu titrasi 250 mi (2 buah) 4. Buret 50 ml dengan standard dan klem 5. Gelas kimia 100 ml 6. Gelas ukur 100 ml 7. Botol semprot Bahan- bahan yang diperlukan : 1. HCl 1N 2. NaOH 0,1 N 3. Buffer amonia 4. Indikator EBT 5. Resin penukar kation 6. EDTA 7. Indikator asam basa
FLOW CHART
Regenerasi Resin Tuangkan 5 ml HCl 2M ke dalam kolom yang mengandung resin
Tampung larutan yang keluar dari tabung kolom
Bilas tabung kolom dengan Aquades hingga pH netral
A. Penentuan jumlah total mgrek H+ dan ion-ion logam (Na, Mg, Zn) Masukan 10 ml sampel ke dalam tabung kolom
Bilas dengan aquades
Tambahkan indikator asam basa dan titrasi dengan 0.1 NaOH
B. Penentuan konsentrasi H+ dalam sampel
Masukan 10 ml sampel
kedalam
erlenmeyer
indikator
dan
tambahkan
asam basa
Tambahkan 75 ml aquades
Titrasi
dengan
0.1 N NaOH
C. Penentuan konsentrasi Mg2+ dan Zn2+ Masukan
10
ml
sampel
kedalam erlenmeyer
Tambahkan
NaOH
0.1
volumenya
sama
dengan
Tambahkan
5
ml
buffer
amonia dan indikator EBT
Titrasi
dengan
EDTA 0.01 M
D. Penentuan konsentrasi ion Mg2+ Masukan
10
ml
sampel
kedalam erlenme er Netralkan asamnya dengan sejumlah NaOH 0.1 N di percobaan C Tambahkan
5
ml
buffer
amonia, 1 gr KCN padat dan
Titrasi dengan EDTA 0.01 M
N
DATA PERCOBAAN
A. Penentuan jumlah total mgrek H+ dan ion-ion (Na.Mg.Zn) No.
Sampel (ml)
NaOH 0,1 M (ml)
1.
10
2.5
2.
10
3.5
Rata-rata
3
B Penentuan konsentrasi H+ yang di dalam sampel No.
Sampel (ml)
NaOH 0,1 M (ml)
1.
10
1,4
2.
10
1,3
Rata-rata
1,35
C. Penentuan konsenrasi Mg2+ dan Zn2+ di dalam sampel No.
Sampel (ml)
EDTA 0,01 M (ml)
1.
10
14,4
2.
10
14,5
Rata-rata
14,45
D. Penentuan konsentrasi Mg2+ di dalam sampel No.
Sampel (ml)
EDTA 0,01 M (ml)
1.
10
9,4
2.
10
9,2
Rata-rata
9,3
PENGOLAHAN DATA A. Menghitung jumlah total mgrek H+ dan ion-ion logam (Na, Mg, Zn) Dik : V NaOH = 3 ml ; M NaOH = 0,1 N Dit
: jumlah total mgrek
Jawab : M SAMPEL .V SAMPEL = M NaOH .V NaOH M SAMPEL . 10 mL = 0,1 N . 5,45 mL M SAMPEL
n
= 0,0545 N
= N x Vsampel
n total = 0,0545 N x 10 ml = 0,545 mgrek
B. Menghitung konsentrasi dan jumlah mol H+ di dalam sampel Dik : V NaOH = 1,35 ml ; M NaOH = 0,1 N Dit
: n H+
Jawab : MS .VS = M NaOH .V NaOH MS. 10 mL = 0,1 N . 1,35 ml MS = 0,0135 N
n H+ = N x VS = 0,0135 N x 10 ml = 0,135 mgrek
C. Menghitung konsentrasi dan jumlah mol Mg2+ dan Zn2+ di dalam sampel Dik : V EDTA = 14,45 ml ; M EDTA = 0,01 M Dit
: n Mg2+ + n Zn2+
Jawab : M SAMPEL .V SAMPEL = M EDTA .V EDTA
M SAMPEL . 10 mL = 0.01 M . 14,45 mL M SAMPEL = 0,01445 M
n Mg2+ + n Zn2+
= M x Vsampel = 0,01445 M x 10 ml = 0,145 mmol
D. Menghitung konsentrasi dan jumlah mol Mg2+ di dalam sampel Diket : V EDTA = 9,3 ml ; M EDTA = 0,01 M Dit
: n Mg2+
Jawab : M SAMPEL .V SAMPEL = M EDTA .V EDTA M SAMPEL . 10 mL = 0,01 M . 9,3 mL M SAMPEL = 0,0093M
n Mg2+ = M x Vsampel = 0,0093M x 10 ml = 0,093 mmol
E. Menghitung jumlah mol dan konsentrasi Zn2+ di dalam sampel n Zn2+
= ( n Mg2+ dan Zn2+ ) – n Mg2+ = 0,145 – 0,093 = 0,052 mmol
Ms
= n Zn2+ / Vsampel = 0,052 mmol / 10 ml = 0,0052 M
F. Menghitung mol dan konsentrasi Na+ di dalam sampel
n Na+
= n total – ( n H+ + n Mg2+ + Zn2+ ) = 0,545 – (0,135 +0,145) = 0,265 mmol
Ms
= n Na+ / Vsampel = 0,265 mmol / 10 ml = 0,0265 M
PEMBAHASAN
DAFTAR PUSTAKA
Djalil, Latifah Abdul. 2003. Penuntun Praktikum Titrimetri . Bogor : SMAKBO.
Khopkar, S.M. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : Universitas Indonesia Press. Hulipi, Mentik dkk. 2011. Buku Petunjuk Pelaksanaan Praktikum Kimia Fisika. Bandung : Politeknik Negeri Bandung. Anshory, Irfan. 2003. Kimia SMU Untuk Kelas 3. Jakarta : Erlangga.
Purba, Michael. 2000. Kimia 2000 Kelas 2 . Jakarta : Erlangga.
