LAPORAN MINGGUAN KIMIA FISIKA 2
No./ Judul Praktikum
: 5 / Isoterm Freundlich
Tanggal Percobaan
: 16 Maret 2012
Disusun Oleh : Nama
: Ary Rizki Darmawi
NIM
: 1007035008
Kelompok
:5B
Asisten
: Hevin Muttaqin
NIM
: 0807035075
LABORATORIUM KIMIA ANALITIK, ANORGANIK, DAN FISIK FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS MULAWARMAN SAMARINDA 2012
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empirik yang dikemukakan oleh Freundlich. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Persamaannya adalah : x/m = k C 1/n dimana: x = banyaknya zat terlarut yng teradsorpsi (mg) m = massa adsorben (mg) C = konsentrasi adsorben yang sama k,n = konstanta adsorben Dari persamaan tersebut, jika konsentrasi larutan dalam kesetimbangan diplot sebagai ordinat dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai absis pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradien n dan intersept. Dari isoterm ini, akan diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap air. Isoterm ini akan digunakan dalam penelitian yang akan dilakukan, karena dengan isoterm ini dapat ditentukan efisisensi dari suatu adsorben. dsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (solute) yang ada dalam larutan oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan fisika antara substansi dengan penyerapannya. Adsorpsi adalah gejala penggumpalan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sabagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaan tersebut. Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada suhu tertentu.
Oleh karena itu percobaan ini penting dilakukan untuk memahami bagaimana sistem kerja dari isoterm frendeulich dengan menggunakan adsorben berupa norit dengan menggunakan oksalat sebagai larutan bakunya dan membandingkan hasil titrasi antar oksalat dengan konsentrasi yang berbeda-beda. 1.2 Tujuan - Mengetahui perbedaan isoterm freundlich dengan isoterm
langmuir
- Mengetahui volume NaOH dari proses titrasi - Mengetahui pengaruh norit terhadap konsentrasi asam oksalat
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Adsorbsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat tersebut. Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi tergantung pada beberapa faktor, yaitu : a. Jenis adsorben b.Jenis adsorbat c. Luas permukaan adsorben d. Konsentrasi zat terlarut e. Temperatur Bagi suatu sistem adsorbsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan luas atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi yang teradsorpsi pada temperatur tertentu disebut dengan isoterm adsorbsi ini dinyatakan sebagai: x/m = k. Cn ........................................................(1) dalam hal ini : x = jumlah zat teradsorbsi (gram) m = jumlah adsorben (gram) C = konsentrasi zat terlarut dalam larutan, setelah tercapai kesetimbangan adsorpsi k dan n = tetapan maka persamaan (1) menjadi : log x/m = log k + n log c................................................................................(2) persamaan ini mengungkapkan bahwa bila suatu proses adsorbsi menuruti isoterm Freundlich, maka aluran log x/m terhadap log C akan merupakan garis lurus. Dari garis dapat dievaluasi tetapan k dan n(Bird T, 1993). Isoterm adsorbsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fase teradsorbsi pada permukaan adsorben dengan fase ruah kesetimbangan
pada temperatur tertentu. Ada tiga jenis hubungan matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isoterm adsorbsi. 1. Isoterm Langmuir Isoterm ini berdasar asumsi bahwa : a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanyadapat mengadsorbsi satu molekul untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap. b. Semua proses adsorbsi dilakukan dengan mekanisme yang sama. c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorbsi maksimum. Namun, biasanya asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut : selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorbsi tidak inert dan mekanisme adsorbsi pada molekul pertama asangat berbeda dengan mekanisme pada molekul terakhir yang teradsorpsi. Langmuir mengemukakan bahwa mekanisme adsorpsi yang terjadi adalah sebagai berikut : A(g) + S
↔
AS, dimana A adalah molekul gas dan s adalah
permukaan adsorpsi. Salah satu kelemahan dari isoterm Freundlich adalah bahwa ia gagal pada tekanan tiggi gas. Irving langmuir pada 1916 berasal isoterm adsorbsi sederhana pada pertimbangan teoritis berdasarkan teori kinetika gas. Ini disebut sebagai adsorpsi isoterm Langmuir( Bird T,1993). Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung 85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon (batubara, kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang diperlakuan dengan cara khusus baik aktivasi kimia maupun fisika untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawasenyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan(Moechtar,1989). Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida,cairan maupun gas,terikat kepada suatu padatan atau cairan(zat penyerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau film (zat terserap, adsorbat) pada permukaannya. Adsorben yang polar akan mengadsorbat polar lebih kuat daripada adsorbat nonpolar, demikian sebaliknya.Jumlah zat yang teradsorpsi oleh
adsorben tergantung pada karaktristik permukaan adsorben, jenis adsorbat, luas permukaan adsorben, tekanan (padagas), konsentrasi, dan suhu.Sebagian besar zat akan mendapat muatan apabila dikontakkan dengan medium yang polar. Muatan permukaan mempengaruhi distribusi ion-ion di dekat medium polar. Ion-ion yang berlawanan muatan akan ditarik ke permukaan sedangkan ion-ion yang bermuatan sama akan ditolak menjauhi permukaan. Hal ini berpengaruh terhadap pembentukan sifat listrik lapisan ganda dengan cara penyusunan muatan permukaan dan netralisasi kelebihan muatan yang berlawanan di sekeliling distribusi muatan yang sama secara difusi dalam medium polar. Zeta potensial adalah potensial yang terdapat pada permukaan yang memisahkan daerah sebelah dalam dengan daerah yang tersebar pada lapis ganda.Zeta potensial merupakan ukuran dari muatan lapis ganda dan jaraknya dari permukaan, atau berhubungan dengan gaya dan jarak antar partikel yang saling bertolakan agar tidak terjadi koagulasi. Berdasarkan teori double layer , pada suatu keadaan dimana zeta potensial adalah nol (titik potensial), gaya tolak-menolakantar partikel menjadi minimum. Bila jarak partikel menurun hingga 20 Å atau kurang, maka gaya Van der Waals akan menjadi dominan sehingga koloid akan terkoagulasi(Moechtar,1989). Isoterm adsorpsi Freundlich ini berlaku untuk adsorpsi dalam fasa cairdengan konsentrasi rendah. Persamaan matematisnya : y = k. C(1/n) [30] Dimana : y = x/m = berat zat yang diadsorp per berat adsorben yang digunakan, C = konsentrasi solut dalam larutan, dan n = konstanta nilai dari konstanta k dan n dapat ditentukan dengan menlinierkan persamaan diatas menjadi : log y = log k + (1/n) log C Harga k dan n diperoleh dengan membuat grafik log y terhadap log C(Bird T,1993). Adsorpsi repetitif dilakukan berdasarkan isotherm Freundlich. Nilai kmerupakan konstanta kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan setiap senyawaatau molekul berbeda nilainya. Apabila ditinjau dari hukum Freundlich, perbedaannilai kesetimbangan itulah yang menyebabkan zeolit dapat mengadsorp senyawa-senyawa secara selektif. Perbedaan nilai kesetimbangan dapat diamati
apabilamengasumsi jumlah massa adsorben (m) serta konsentrasi solut sama (C). Jumlah massa adsorben yang sama serta konsentrasi solut yang sama akan memberikan jumlah adsorbat yang berbeda. Hal ini menunjukkan adanya perbedaan kesetimbangan antar senyawa yang ada di dalam larutan. Desorpsi adalah suatu proses dimana komponen tertentu dari suatu zat dilepaskan dari suatu adsorben setelah mengalami proses adsorpsi. Desorpsi dapatterjadi melalui beberapa cara, yaitu desorpsi dengan gas inert, desorpsi dengan pemanasan, dan desorpsi akibat penurunan tekanan. Metode yang paling umum digunakan adalah dengan cara pemanasan. Zeolit yang telah digunakan untuk adsorpsi, kemudian dikontakkan dengan desorben. Desorben yang umum digunakan adalah air(Yazid,2005). Isoterm adsorpsi Freundlich mengasumsikan bahwa permukaan pori adsorben bersifat heterogen dengan distribusi panas adsorpsi yang tidak seragam sepanjang permukaan adsorben. Freundlich menyatakan bahwa isoterm dinyatakan dalam persamaan: = k. cn (1) log = log k + log c
(2)
dimana adalah jumlah logam yang teradsorpsi per gram adsorben,
c adalah
konsentasi pada fase cair, k adalah konstanta Freundlich dan n adalah konstanta empiris tergantung pada sifat zat. Menurut persamaan Freundlich, jumlah zat yang teradsorp meningkat secara infinit bila konsentrasi atau tekanan meningkat. Isoterm Langmuir mengasumsikan bahwa permukaan pori adsorben bersifat homogen. Menurut Bahl (2004), isoterm Langmuir dibuat berdasarkan asumsi berikut: 1. Lapisan dari adsorbat gas pada adsorben padat yaitu
monolayer
2. Lapisan adsorbat seragam di semua adsorben 3. Tidak ada interaksi antara molekul adsorbat yang berdekatan Adapun persamaan untuk isoterm Langmuir adalah dimana c adalah konsentrasi larutan Zn (II) pada saat setimbang (mg/L), adalah jumlah Zn (II) yang teradsorpsi (mg/g adsorben), dan k adalah kapasitas adsorpsi. Isoterm adsorpsi merupakan suatu keadaan kesetimbangan yaitu tidak ada lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik di fase terserap maupun pada fasa gas atau cair(Yazid,2005
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat dan Bahan
3.1.1
Alat - Neraca analitik
- Beaker Glass - Erlenmeyer - Tiang statif - Buret - Klem - Pipet tetes - Corong kaca - Gelas ukur - Botol semprot - Spatula - Pipet mikro - Pipet volume 3.1.2
Bahan
- Aquades - Norit - Plastik Hitam - Karet gelang - NaOH - H2C2O4 - Tissue - Kertas saring - Indikator pp - Aluminium foil
3.2
Prosedur Percobaan
3.2.1 Maserasi
- Ditimbang 5 gr norit ke masing-masing gelas beaker ( 6 buah ) - Ditambahkan asam oksalat ke setiap masing-masing gelas beaker sebanyak 25 ml dengan konsentrasi yang bervariasi yaitu 0,3 ; 0,2 ; 0,1 ; 0,05 ; 0,01 ; dan 0,005 M - Ditutup gelas beaker dengan plastik hitam dan dirapatkan dengan karet - Didiamkan hingga 2 x 24 jam 3.2.2
Filtrasi
- Difiltrasi larutan yang sudah dimaserasi ( diusahakan bening ) - Diambil filtrat yang ada sebanyak 10 ml 3.2.3
Titrasi
- Diambil 10 ml filtrat dan ditambah 2 tetes indikator pp - Dititrasi dengan NaOH 0,1 N dan NaOH 0,01 N untuk yang 0,005 M oksalat hingga merah lembayung - Dicatat volume titran dan diukur konsentrasi oksalat yang diadsorbsi
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
Konsentrasi
Konsentrasi
Konsentrasi Volume asam Volume Konsentrasi
Asam oksalat (kira-kira)
asam oksalat sebenarnya
NaOH standar
oksalat yang digunakan
titran
dalam titrasi
asam oksalat setelah diadsorbsi
0,3 M
0,3 M
0,1 N
10 ml
2,5 ml
0,0125 M
0,2 M 0,1 M
0,2 M 0,1 M
0,1 N 0,1 N
10 ml 10 ml
3,5 ml 3 ml
0,0175 M 0,015 M
0,05 M
0,05 M
0,1 N
10 ml
3 ml
0,015 M
0,01 M
0,01 M
0,1 N
10 ml
3 ml
0,015 M
0,005 M
0,005 M
0,1 N
10 ml
3 ml
0,0015 M
Nomor
X
C
1 2
0,0125 M 0,0175 M
1,730 x 1024 1,099 x 1024
1,903 1,757
- 2,380 x 1023 - 4,099 x 1022
3 4
0,015 M 0,015 M
5,117 x 1023 2,107 x 1023
1,824 1,824
- 7,090 x 1022 - 3,237 x 1022
5
0,015 M
3,01 x 1022
1,824
- 4,785 x 1021
6
0,0015 M
2,107 x 1022
2,824
- 3,237 x 1021
4.2
Reaksi
4.2.1
Asam oksalat dengan Natrium hidroksida
H2C2O4 + 2 NaOH
Na2C2O4 + 2 H2O
-
Log X
-
Log C
4.2.2
Indikator pp + NaOH
OH
ONa
OH
C
2NaOH
O
C
+ 2H2O
O C
C
O
O
4.3
Perhitungan
4.3.1
Perhitungan konsentrasi - Untuk oksalat 0,1 M sesudah diadsorbsi
2. M1 . V1 = M2 . V2 2. M1 . 10 = 0,1 . 3 20 . M1 = 0,3 M1 =
= 0,015 M
- Untuk oksalat 0,2 M sesudah diadsorbsi
2. M1 . V1 = M2 . V2 2. M1 . 10 = 0,1 . 3,5 20 . M1
= 0,35 M1 =
= 0,0175 M
- Untuk oksalat 0,3 M sesudah diadsorbsi
2. M1 . V1 = M2 . V2 2. M1 . 10 = 0,1 . 2,5 20 . M1
= 0,25 M1 =
= 0,0125 M
ONa
- Untuk oksalat 0,05 M
sesudah diadsorbsi
2. M1 . V1 = M2 . V2 2. M1 . 10 = 0,1 . 3 20 . M1
= 0,3 M1 =
`
= 0,015 M
- Untuk oksalat 0,01 M
sesudah diadsorbsi
2. M1 . V1 = M2 . V2 2. M1 . 10 = 0,1 . 3 20 . M1 = 0,3 M1 =
- Untuk oksalat 0,005 M
= 0,015 M sesudah diadsorbsi
2. M1 . V1 = M2 . V2 2. M1 . 10 = 0,01 . 3 20 . M1
= 0,03 M1 =
4.3.2
= 0,0015 M
Perhitungan isoterm Freundlich
X1 = ( konsentrasi awal konsentrasi akhir ) x V oksalat x Bil. Avo –
= ( 0,1 0,015 ) x 10 x 6,02.10 23 –
= 5,117 x 10 23 X2 = ( konsentrasi awal konsentrasi akhir ) x V oksalat x Bil. Avo = ( 0,2 0,0175 ) x 10 x 6,02.10 23 –
–
= 1,099 x 10 24 X3 = ( konsentrasi awal konsentrasi akhir ) x V oksalat x Bil. Avo –
= ( 0,3 0,0125 ) x 10 x 6,02.10 23 –
= 1,730 x 10 24 X4 = ( konsentrasi awal konsentrasi akhir ) x V oksalat x Bil. Avo = ( 0,05 0,015 ) x 10 x 6,02.1023 –
–
= 2,107 x 10 23
X5 = ( konsentrasi awal konsentrasi akhir ) x V oksalat x Bil. Avo –
= ( 0,01 0,015 ) x 10 x 6,02.1023 –
= -3,01 x 10 22 X6 = ( konsentrasi awal konsentrasi akhir ) x V oksalat x Bil. Avo –
= ( 0,005 0,0015 ) x 10 x 6,02.10 23 –
= 2,107 x 10 22 4.4
Grafik
4.4.1
Perbandingan isoterm freundlich dengan asam oksalat
Grafik Perbandingan ) 0 2 2 t a -10 k g n a p-20 0 1 x ( -30 h c i l d-40 n u e r F -50 m r e t o-60 s I
4.5
1.903
1.757
1.824
1.824
1.824
2.824
Series1
Konsentrasi asam oksalat
Pembahasan
Prinsip percobaan adalah mengindentifikasi pengaruh adsorben terhadap asam oksalat dalam berbagai konsentrasi dimana asam oksalat dimaserasi dengan adsorben dalam tempat tertutup selama 24 jam kemudian larutan disaring dan dipisahkan antara residu dengan filtrat lalu filtrat dititrasi dengan menggunakan NaOH 0,1 N dan 0,01 N untuk mendapatkan volume titrasinya. Isoterm Freundlich adalah suatu kinetika keseimbangan entalpi dalam sistem ataupun lingkungan adalah sama serta mempunyai adsorben yang permukaannya heterogen dimana potensi penyerapan tiap molekulnya berbeda. Sedangkan Isoterm langmuir berasumsi 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. Proses adsorpsi ini merupakan peristiwa dimana partikel koloid menyerap partikel bermuatan dari fase pendispersinya. Sehingga partikel koloid menjadi bermuatan. Jenis muatannya tergantung pada jenis partikel bermuatan yang diserap apakah anion atau kation. Sedangkan absorbsi adalah proses penyerapan partikel-partikel secara keseluruhan mulai dari permukaan hingga ke dasar. Percobaan pertama adalah maserasi, pertama ditimbang 0,5 gr norit kedalam masing-masing gelas beaker ( 6 buah ), sebelum dimasukkan norit digerus terlebih dahulu hingga halus. Lalu ditambahkan asam oksalat kedalam masing-masing gelas beaker tersebut sebanyak 25 ml dengan konsentrasi 0,3 N, 0,2 N, 0,1 N, 0,05 N, 0,01 N, 0,005 M. Setelah ditambahkan, gelas beaker ditutup dengan menggunakan plastik hitam dan dirapatkan dengan menggunakan karet gelang dan didiamkan selama 2 x 24 jam agar proses maserasi berlangsung sempurna. Setelah maserasi selesai, larutan didalam masing-masing gelas beaker difiltrasi untuk memisahkan residu dengan filtrat. Kemudian diambil masingmaing 10 ml filtrat tersebut untuk proses titrasi. Setelah itu filtrat dititrasi, pertama ditambahkan dulu 2 tetes indikator pp sebagai indikator proses titrasi kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N untuk oksalat dengan konsentrasi 0,3 N, 0,2 N, 0,1 N, 0,05 N, 0,01 N dan NaOH 0,01 N untuk oksalat dengan konsentrasi 0,005 N. Setelah dititrasi hingga terbentuk merah lembayung dan volume titrasi yang diperoleh adalah : Konsentrasi Asam Oksalat awal
Konsentrasi Asam Oksalat akhir
0,3 M
0,0175 M
0,2 M
0,015 M
0,1 M
0,015 M
0,05 M 0,01 M
0,0015 M
0,005 M
Fungsi-fungsi reagen dalam percobaan antara lain : - Norit Berfungsi sebagai adsorben untuk mengadsorbsi asam oksalat. - Asam oksalat Berfungsi untuk melarutkan norit dan sebagai sampel dasar pengaruh penyerapan norit. - NaOH Berfungsi sebagai titrant dalam proses titrasi dan pembakuan. - Indikator PP Berfungsi sebagai indikator untuk menentukan titik akhir titrasi dalam proses titrasi. Fungsi-fungsi perlakuan dalam percobaan antara lain : - Maserasi Berfungsi untuk membuat reaksi antara norit dengan asam oksalat menjadi sempurna. - Penimbangan Berfungsi untuk menimbang norit yang akan digunakan. - Filtrasi Filtrasi berfungsi memisahkan residu dengan filtrat yang akan digunakan. - Titrasi Titrasi berfungsi untuk mendapatkan volume titrasi dari asam oksalat dengan NaOH. - Pengadukan Berfungsi untuk mencampurkan larutan hingga menjadi homogen. Faktor-faktor kesalahan dalam percobaan antara lain : - Kurangnya pemahaman praktikan tentang prosedur percobaan. - Kesalahan dalam proses penimbangan. - Kesalahan dalam proses titrasi dimana praktikan lupa menambahkan indikator kedalamnya. - Kesalahan dalam proses pengenceran atau kesalahan dalam proses perhitungan. - Norit yang digerus kurang halus sehingga membuat larutan menjadi kental.
BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan
-
Perbedaan antara isoterm freundlich dengan isoterm langmuir adalah Isoterm Freundlich adalah suatu kinetika keseimbangan entalpi dalam sistem ataupun lingkungan adalah sama serta mempunyai adsorben yang permukaannya heterogen dimana potensi penyerapan tiap molekulnya berbeda. Sedangkan isoterm langmuir adalah suatu kinetika keseimbangan entalpi dalam sistem ataupun lingkungan yang mempunyai adsorben yang homogen.
-
Volume NaOH yang diperoleh dari titrasi adalah 2,5 ml, 3,5 ml, 3 ml, 3 ml, 3 ml, dan 3 ml untuk beberapa asam oksalat dengan konsentrasi berbeda.
-
Pengaruh norit dapat terlihat dari perubahan konsentrasi asam oksalat sesudah diadsorpsi oleh norit. Konsentrasi asam oksalat berkurang dari konsentrasi awal. Hal ini dikarenakan norit menyerap asam oksalat sehingga konsentrasinya semakin berkurang.
5.2 Saran
Sebaiknya pada praktikum selanjutnya dapat menggunakan zeolit sehingga hasilnya dapat dibandingkan dengan norit.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, T. 1993.
Kimia Fisika untuk Universitas .
Cetakan ke-2. Jakarta : Penerbit
PT. Gramedia Pustaka Utama. Moechtar, Drs. Apt. 1989.
Farmasi Fisika (bagian larutan dan sistem dispersi) .
Yogyakarta : Gajah Mada Universitas Press. Yazid, E. 2005.
Kimia Fisika untuk Paramedis .
Yogyakarta : Penerbit C.V. Andi
Offset.
Samarinda, 22 Maret 2012
Asisten,
Praktikan
Hevin Mutaqqin
Ary Rizki Darmawi
NIM. 0807035075
NIM. 1007035008
