LAPORAN MINGGUAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR RESIN PENUKAR ION MAKALAH
Oleh : Nama NRP Kelompok Meja Tanggal Percobaan Asisten
: Dea Nugraha : 103020050 : III (Tiga) : 2 (Dua) : 25 November 2010 : Rika Ayustika
LABORATORIUM KIMIA DASAR JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PASUNDAN BANDUNG 2010
I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Latar Belakang, (2) Tujuan Pecobaan, dan (3) Prinsip Percobaan. 1.1. Latar Belakang
Resin penukar ion adalah metode pertukaran dari senyawa hidrokarbon yang terpolimerisasi yang mempunyai gugus fungsi yang fungsional dan ionik. Ion adalah partikel bermuatan listrik. Berdasarkan muatan listriknya ada dua jenis ion yaitu ion bermuatan positif dan ion bermuatan negatif. Ion positif kation sedangkan ion negatif anion. Percobaan ini memperagakan metode dimana kita membutuhkan suatu produk yang aman dan terhindar dari zat-zat yang berbahaya. berbahaya. Untuk mengurangi atau menghilangkan zat-zat tersebut salah satu caranya adalah dengan melakukan percobaan resin penukar ion sebagai salah satu metode pemisahan menurut kimia. 1.2. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui ion-ion yang dapat dipertukarkan dari senyawa hidrokarbon terpolimerisasi serta untuk mengetahui karakteristik dan kemampuan dari zat penukar ion tersebut. 1.3. Prinsip Percobaan
Prinsip percobaan ini berdasarkan pengikatan ion-ion, baik ion positif maupun ion negatif oleh resin dengan reaksi :
Reaksi Kation MX(Aq) + Res-H HX(Aq) + Res-M
Reaksi Anion HX(Aq) + Res-OH H2O(Aq) + Res-X
II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Pengertian Resin Penukar Ion, (2) Macam macam Resin Penukar Ion, (3) Faktor yang Dipenuhi Resin Penukar Ion, dan (4) Teknik Pertukaran Ion. 2.1. Pengertian Resin Penukar Ion
Resin Penukar Ion adalah suatu jaringan polimer yang mempunyai gugus fungsi ionik. Ion adalah partikel bermuatan listrik. Berdasarkan muatan listriknya, ada dua jenis ion yaitu ion bermuatan positif dan ion bermuatan negatif. Ion bermuatan positif disebut kation sedangkan ion bermuatan negatif disebut anion. 2.2. Macam-macam Resin Penukar Ion
Berdasarkan pada keberadaan gugusan labilnya, resin penukar ion dapat diklasifikasikan dalam berbagai macam, yaitu resin penukar kation bersifat asam kuat (mengandung gugusan HSO 3 ), resin penukar kation bersiat asam lemah (mengandung gugusan COOH), resin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugusan amina tersier atau kuartener), dan resin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung OH sebagai gugusan labil). (Khopkar, 1984). Penukar kation mengandung gugus dengan berbagai derajat disosiasi seperti gugus asam sulfonat, gugus karbosilat atau hidroksi fenol. Penukar anion seperti gugus yang bermuatan adalah gugus amina primer, sekunder atau tersier (Khopkar, 1984).
Penukar ion dapat digunakan baik dalam bentuk granulat atau bola-bola kecil. Bahan ini tidak larut dalam air, tetapi akan menggembung jika dimasukkan kedalam air (pengambilan air sampai 50%). Agar bahan tersebut selalu dalam keadaan siap pakai, penyimpanannya harus dalam keadaan lembab (dalam kondisi menggembung). Sifat-sifat penting yang diharapkan dari penukar ion adalah daya pengambilan (kapasitas) yang benar, selektivitas yang benar, kecepatan ppertukaran yang besar, ketahan terhadap suhu, ketahanan terhadap pengaruh kimia maupun ketahanan terhadap pengikisan. p engikisan. 2.3. Faktor yang dipenuhi dalam Resin Penukar Ion
Beberapa faktor yang harus dipenuhi dalam resin penukar ion yaitu partikel yang sama dengan tahanan terobosan relatif kecil, stabilitas mekanik yang tinggi, tidak larut dalam air dan pelarut yang digunakan, tahan terhadap asam dan basa yanng mengoksidasi, tahan terhadap suhu, dapat digunakan dalam suatu daerah pH yang luas, tidak mempunyai daya adsorpsi terhadap ion lawan yang bergerak bebas, dapat diregenerasi, dan kapasitas penukaran dan aktifitas penukaran sudah tertentu. Reaksi pertukaran dengan sedikit pengecualian umumnya adalah reversibel (dapat diputar). diputar). Pertukar ion adalah adalah reaksi reaksi stoikiometris. Koefisien distribusi dihitung dari data eksperimen. Pada pertukaran ion-ion dengan valensi sama, koefisien selektivitas tidak tergantung pada unit yang digunakan untuk
konsentrasi logam dalam fase resin atau fase larutan, tetapi untuk pertukaran ion dengan tingkat valensi berbeda (Khopkar, 1984). Kita ketahui bahwa koefisien distribusi ditentukan oleh perbandingan antara koefisien aktivitas spesies-spesies pada fase resin dan dalam larutan, serta pengenceran pada larutan luar mempunyai sedikit pengaruh terhadap koefisien selektivitas asalkan tidak ada hidrolisis atau pergeseran kesetimbangna kompleks. Koefisien tersebut tergantung pada konsentrasi total ion-ion dalam fase resin, struktur kimia dari matriks resin, kapasitas pertukaran, koefisien aktivitas pada kedua fase dan konsentrasi total logam pada fase resin. Koefisien distribusi dapat ditentukan secara eksperimen. Dalam percobaan diketahui sejumlah tertentu resin dan larutan dikocok bersama-sama sampai kesetimbangan tercapai. Analisis larutan sebelum dan sesudah eksperimen memberikan koefisien distribusi. Untuk menyatakan koefisien distribusi berat (Dw), kandungan lengas ( moisture) resin harus diketahui. Temperatur mempunyai pengaruh pasti baik D w atau Dv. Bila dilihat pertukaran pada larutan encer, koefisien selektivitas untuk sebagian besar tidak tergantung pada konsentrasi larutan luar tetapi pengenceran mengakibatkan sesuatu pengurangan selektivitas. (Khopkar, 1984). 2.4. Teknik Pertukaran Ion
Larutan yang melalui kolom disebut influent , sedangkan larutan yang keluar kolom disebut effluent . Proses pertukarannya adalah serapan dan proses pengeluaran ion adalah desorpsi atau elusi. Mengembalikan resin yang sudah
terpakai ke bentuk semula disebut regenerasi, sedangkan proses pengeluaran ion dari kolom dengan reagent yang sesuai disebut elusi dan pereaksinya disebut dengan eluent . Yang disebut dengan kapsitas pertukaran total adalah gugusangugusan yang dapat dipertukarkan di dalam kolom, dinyatakan dalam miliekivalen. Kapasitas penerobosan ( break through capacity) didefinisikan sebagai banyaknya ion yang dapat diambil oleh kolom pada kondisi pemisahan; dapat juga dikatakan sebagai banyaknya miliekivalen ion yang dapat ditahan dalam kolom tanpa ada kebocoran yang dapat teramati. Kapasitas penerobosan lebih kecil dari kapasitas total pertukaran kolom dan tidak tergantung terhadap sejumlah variable, seperti tipe resin, afinitas penukar ion, komposisi larutan, ukuran partikel, dan laju aliran. (Day, ( Day, 1983).
III ALAT, BAHAN, DAN METODE PERCOBAAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Alat-alat yang digunakan, (2) Bahan yang digunakan, dan (3) Metode Percobaan. 3.1. Alat yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah Gelas Kimia, Kolom Resin Penukar Ion, Pembakar Bunsen, Tabung Reaksi, Gelas Ukur, dan Pipet Tetes. 3.2. Bahan yang Digunakan
Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan resin penukar ion ini adalah NaCl, aquadest, HNO3, dan AgNO3. 3.3. Metode Percobaan
Gambar 1. Metode Resin Penukar Ion
Cara pengerjaan Resin penukar ion adalah masukan air minum yang mengandung Fe
2+
kedalam resin anion dan mengandung AgNO 3 kedalam resin
kation yang sudah dilapisi bulu angsa sebagai penyaring kotorannya. Buka keran buret sehingga air menetes kedalam gelas kimia. Apabila ingin mengetahui apakah air minum tersebut masih mengandung ion atau tidak, uji dengan indikator KSCN untuk Fe
2+
dan NaCl untuk AgNO 3.
IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Hasil H asil Pengamatan dan (2) Pembahasan. 4.1. Hasil Pengamatan
Tabel 1. Hasil Pengamatan Resin Penukar Ion Percobaan Hasil
No
1
Resin Anion
Bening
2
Resin Kation
Bening
(Sumber : Kelompok 3, 2010) 4.2. Pembahasan
Mekanisme pertukaran ion dapat dikelompokan menjadi tiga bagian, yaitu pertukaran kisi kristal, lapisan rangkap, dan membran donnan. Berbagai teori telah dicoba dikemukakan dalam usaha untuk menjelaskan mekanisme pertukaran yang dapat dikelompokkan dikelompokkan dalam tiga bagian, yaitu pertukaran kisi kristal, lapisan rangkap, dan membran donnan. Sesuai dengan teori kristal, Paulling dan Bragg menggambarkan menggambarkan suatu analogi antara resin penukar ion dan zat padat ionik. Pada zat ionik penyusun kisi kristal berupa ion-ion dan bukan molekul. Suatu kristal KCl yang mengandung kation K
+
-
dan anion Cl , masing-masing ion dikelilingi oleh sejumlah tetapi ion-ion yang bermuatan berlawanan sebagaimana ditentukan oleh bilangan koordinasi ion logamnya. Jika ditempatkan dalam medium dengan tetapan dielektrum tinggi seperti air, gaya tarik-menarik bersih yang mengikat ion pada kristal berkurang sampai pada satu keadaan dimana pertukaran ion ini dengan ion lain dengan
demikian tergantung pada besaranya gaya yang mengikat ion kristal, konsentrasi ion-ion yang bertukaran, ukuran kedua ion, kelonggaran ion-ion kisi dan efek kelarutan. Misalnya bila NaNO 3 ditambahkan pada larutan KCL, K +
-
+
bertukar
-
dengan ion Na dan Cl dengan NO3 . Pertukaran ini mirip dengan pertukaranpertukaran ion kisi kristal dan ion-ion suatu larutan elektrolit. Mekanisme pertukaran ion dalam resin meskipun non kristal adalah sangat mirip dengan pertukaran ion-ion kisi kristal. Larutan yang masuk melalui kolom disebut influent , sedangkan larutan yang keluar kolom disebut effluent . Resin adalah polimer tidak larut dengan berat molekul tinggi yaitu elektrolit. Gugus fungsi seperti – HSO HSO3, -COOH, -OH, berperan sebagai kandungan sulfur suatu resin. Pertukaran ion dengan resin ini terjadi pada seluruh struktur gel dari resin dan tidak hanya terbatas pada efek permukaan. Pada resin penukar anion, pertukaran terjadi absorpi, kovalen yang asam. Jika penukaran ion tersebut adalah poliamin, kandungan amina resin tersebut adalah ukuran kapasitas total pertukaran. Resin terbuat dari senyawa hidrokarbon yang terpolimerisasi yang isinya ion-ion yang saling mengikat. Dalam percobaan ini kita hanya melakukan satu kali untuk mendapatkan air minum yang bebas dari ion karena ion daya aktifnya masih baik. Apabila dalam percobaan lebih dari 2x masih mengandung ion maka dilakukan regenerasi dengan cara dibuang atau diganti yang baru. Dalam percobaan resin penukar ion dengan sampel air minum yang mengandung Fe
2+
dan AgNO3. Apabila kita ingin menguji air minum yang
mengandung ion-ion tersebut, kita bisa uji dengan indikator. Misalnya Fe
2+
di uji
dengan KSCN indikasinya berwarna merah dengan reaksi : 2+
+
Fe + KSCN Fe(SCN)2 + K
sedangkan AgNO 3 diuji dengan NaCl indikasinya akan menghasilkan endapan dengan reaksi : AgNO3 + NaCl
AgCl + NaNO3
Fungsi glass wall dalam resin yaitu untuk menyaring kotoran. Glass wall berasal dari bulu angsa yang memiliki serat yang rendah dan daya serap yang tinggi. Apabila kita menggunakan alat saring yang lain misalnya kapas. Kapas mempunyai mempunyai serat yang tinggi sehingga akan memperlama proses penetesan. Dalam percobaan ini dapat diapliaksikan di bidang pangan misalnya dalam proses pembuatan air mineral.
V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Kesimpulan dan (2) Saran. 5.1. Kesimpulan
Dalam percobaan ini dapat disimpulkan bahwa hanya dilakukan satu kali percobaan air minum yang mengandung Fe
2+
dan AgNO3 sudah bebas dari ion
dan dihasilkan larutan berwarna bening. 5.2. Saran
Saran yang ingin disampaikan sebaiknya semua praktikan diberi kesempatan untuk melakukan percobaan resin penukar ion. Kurangnya ketelitian dalam percobaan resin penukar ion menimbulkan kesulitan dan kesalahan dalam melakukan percobaan. Diharapkan untuk percobaan yang akan datang, alat-alat yang digunakan harus bersih dan diperlukan ketelitian dalam melakukan percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, (2010), http//www.wikipedia.co.id, Resin Penukar Ion , Accesed : 22 November 2010. Anonim, (2010), http//www.chem-is-try.org, Resin Penukar Ion , Accesed : 22 November 2010. Day, R.A, ir. dan Underwood A.L , (1983), Analisa Kimia Kuantitatif, Erlangga, Jakarta. Khopkar, SM, (1984), Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia, Jakarta. Sutrisno, E.T., I.S. Nurminabari, (2010), Penuntun Praktikum Kimia Dasar, Universitas Pasundan, Bandung.
