Laporan Praktikum kimia fisika Isoterm Freundlich

I.

JUDUL PERCOBAAN

Isoterm Adsorpsi freundlich

II.

TUJUAN

Dapat membuat kurva dan Menentukan tetapan dalam isoterm adsorbsi menurut Freundlich pada proses adsorbsi asam asetat dengan karbon aktif

III.

DASAR TEORI

Karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk yang mengandung

karbon

yang

telah

diaktifkan

untuk

meningkatkan

luas

permukaannya. Karbon aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori porinya telah mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan (Murdiyanto, 2005). Luas permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif bergantung pada bahan baku, pengarangan, dan proses aktivasi. Berdasarkan ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif diklasifikasikan menjadi 3, yaitu mikropori (diameter <2 nm), mesopori (diameter 2 – 50 50 nm), dan makropori (diameter >50 nm) (Kustanto, 2000) . Penggunaan karbon aktif di Indonesia mulai berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai adsorben untuk pemurnian pulp, pulp, air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif domestik masih rendah (Harfi, 2003), dengan demikian perlu ada peningkatan mutu karbon aktif tersebut.

Struktur karbon aktif

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, seperti : 1. Jenis adsorben 2. Jenis adsorbat atau zat yang teradsorpsi 3. Luas permukaan adsorben 4. Konsentrasi zat terlarut, dan 5. Kemperatur. 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 logc.................................................................. (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. Isoterm Freundlich :

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 dan efisiensi

Gambar kurva isoterm freundlich

IV.

ALAT DAN BAHAN

Peralatan yang digunakan 

Cawan porselen



Erlenmeyer



Pipet gondok dan pipet tetes



Buret



Statif dan klem



Kaca arloji



Labu ukur



Karet penghisap



Botol semprot



Sotopwach (jam tangan)

Bahan yang digunakan 

Asam asetat



Karbon aktif



V.

NaOH



Aquades



Indikator fenolftalein

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Diaktifkan karbon dengan memanaskannya dalam oven. Dimasukkan ke dalam 6 buah erlenmeyer bertutup masing masing 1 g karbon aktif. 2. Disediakan larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,5 N, 0,25 N, 0,125 N, 0,0625 N, 0,0313 N, 0,0156 N, masing-masing sebanyak 100 ml. Dima sukkan masing masing larutan kedalam erlenmeyer yang berisi karbon. Ditutup erlenmeyer dan dikocok secara periodik selama 30 menit. 3. Disaring tiap larutan dengan menggunakan kertas saring yang kering. 4. Dititrasi larutan filtrat sebagai berikut: dari kedua larutan dengan konsentrasi paling tinggi diambil 3 ml, larutan berikutnya diambil 5 ml, dan dari ketiga larutan denga konsentraasi paling rendah diambil masing-masing 50 ml, kemudia dititrasi dengan larutan standar NaOH 0,1 N dengan menggunakan indikator PP.

VI.

DATA HASIL PENGAMATAN

Volume

Massa Karbon aktif

Konsentrasi

(gram)

CH3COOH (N)

1

1,0012

0,5

3

14,8

2

1,0014

0,25

3

7

3

1,0016

0,125

5

5,3

4

1,0014

0,0625

10

5,4

5

1,0000

0,0313

10

2,2

6

1,0005

0,0156

10

4,2

NO

CH3COOH

Volume NaOH

(ml)

(ml)

Dari data di atas tersebut dapat digunakan untuk mencari jumlah zat dan konsentrasi yang teradsorpsi. Dalam hal ini zat yang teradsorpsi adalah asam asetat. Konsentrasi asam asetat yang teradsorpsi diperoleh dari perhitungan selisih konsentrasi awal dan konsentrasi akhir asam asetat. Besarnya konsentrasi asam asetat yang teradsorpsi kemudian digunakan dalam penentuan massa (jumlah zat) asam asetat yang teradsorpsi. Selanjutnya, hasil perhitungan tersebut digunakan untuk menentukan tetapan-tetapan pada isoterm adsorpsi Freundlich

VII.

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Berat molekul CH3COOH = 60,05 g/mol Konsentrasi NaOH yang digunakan = 0,1 N (ekivalen dengan 0,1 M) Erlenmeyer 1 Konsentrasi CHCOOH awal

Konsentrasi CH3COOH awal

= 0.5 N (ekivalen dengan 0,5 M)

Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif)

Konsentrasi CH3COOH akhir

=

=

      

,   ,8   

= 0,49 M ∆C

dan Harga X/m

∆C = M(awal) – M(akhir) = 0,5 M – 0,49 M = 0,01 M

X = BMasam x ∆C x V asam = 60,05 g/mol x 0,01 mol/L x 100 x 10

-3

L

= 0,06 gram X/m =

,6  , 

= 0,0599 gram

Erlenmeyer 2 Konsentrasi CHCOOH awal

Konsentrasi CH3COOH Awal

= 0,25 N (ekivalen dengan 0,25 M)



=

=

      

0,1   7  3 

= 0,233 M ∆C

dan Harga X/m

∆C = M(awal) – M(akhir) = 0,25 M – 0,233 M = 0,017 M X = BMasam x ∆C x V asam = 60,05 g/mol x 0,017 mol/L x 100 x 10

-3

L

= 0,102 gram X/m =

,  , 

= 0,1018 gram






=

=

      

0,1   5,3  5 

= 0,106 M ∆C

dan Harga X/m

∆C = M(awal) – M(akhir)

= 0,125 M – 0,106 M = 0,019 M X = BMasam x ∆C x V asam = 60,05 g/mol x 0,019 mol/L x 100 x 10

-3

L

= 0,114 gram X/m =

,  ,6 

= 0,1138 gram






=

=

      

0,1   5,4  10 

= 0,054 M

∆C

dan Harga X/m


-3

L

= 0,051 gram X/m =

,  , 

= 0,0509 gram






=

      

=

0,1   2,2  10 

= 0,022 M ∆C

dan Harga X/m


-3

L

= 0,0558 gram X/m =

,8  , 

= 0,0557 gram






=

=

      

0,1   4,2  10 

= 0,042 M

∆C

dan Harga X/m

∆C = M(awal) – M(akhir) = 0,0156 M – 0,042 M = -0,0264 M X = BMasam x ∆C x V asam = 60,05 g/mol x -0,0264 mol/L x 100 x 10 = -0,0158 gram X/m =

−,8  , 

= -0,0158 gram

-3

L

Tabel Hasil Pengamatan Konsentrasi CH3COOH

Massa

(N)

(gram)

X (gram)

X/m

Log X/m

Log C

awal

akhir

1,0012

0,5

0,493

0,01

0,06

0,0599

-1,2225

-2

1,0014

0,25

0,233

0,017

0,102

0,1018

-0,9922

-1,7695

1,0016

0,125

0,106

0,019

0,114

0,1138

-0,9438

-1,7212

1,0014

0,0625 0,054

0,0085

0,051

0,0509

-1,2932

-2,0705

1,0000

0,0313 0,022

0,0093

0,0558

0,0557

-1,2541

-2,0315

1,0005

0,0156 0,042

-0,0264

-0,00158

-0,00158

-

-

∆C

*Pada tabel ini data ke 6 dihapus karena harga dari ∆C dan X/m bernilai

negatif,

sehingga tidak dapat dimasukkan dalam penghitungan

Percobaan adsorpsi isoterm menurut Freundlich ini bertujuan untuk menentukan tetapan dalam isoterm adsorpsi pada proses adsorpsi asam asetat dengan menggunakan karbin aktif. Pada percobaan ini adsorban yang digunakan adalah karbon aktif, di mana sebelum digunakan karbon terlebih dahulu diaktifkan dengan cara dipanaskan dalam oven bersuhu 60 ºC selama 15 menit. Setelah dipanaskan, karbon kemudian didinginkan dalam desikator. Pengaktifan karbon ini bertujuan agar pori-pori karbon semakin besar sehingga dapat mempermudah dalam proses adsorpsi. Adapun sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Berikut merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi daya serap adsorbsi. 1. Sifat Serapan Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 2. Temperatur/ suhu Faktor yang mempengaruhi suhu proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya.

3. pH (Derajat Keasaman) Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam. 4. Waktu Singgung Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Selanjutnya adalah menyiapkan larutan asam asetat dengan 6 variasi konsentrasi yang berbeda, yaitu 0,5 N; 0,25 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N; dan 0,0156 N. Masing-masing larutan kemudian diambil sebanyak 100 mL untuk digunakan dalam adsorpsi menggunakan karbon aktif. Langkah pertama adalah memasukkan ± 1 gram karbon aktif ke dalam masing-masing Erlenmeyer. Kemudian ke dalam Erlenmeyer dimasukkan 100 mL larutan asam asetat dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Erlenmeyer tersebut kemudian ditutup dan dikocok secara periodik selama 30 menit. Langkah ini dilakukan untuk menjaga kestabilan adsorben dalam mengadsorpsi adsorbat. Setelah 30 menit, larutan kemudian disaring menggunakan kertas saring. Filtrat yang didapat kemudian diambil 3 mL untuk larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,5 N dan 0,25 N. Sedangkan filtrat dari larutan dengan konsentrasi 0,125 N diambil sebanyak 0,5 mL dan sisa filtrat dari konsentrasi yang lain diambil masingmasing 10 mL. Masing-masing Erlenmeyer berisi filtrat tersebut kemudian ditambahkan 3 tetes larutan indikator PP dan terakhir dititrasi dengan larutan NaOH 0,1 N serta dicatat volume NaOH yang digunakan untuk titrasi pada masing-masing Erlenmeyer. Pada data pertama, didapatkan berbagai variasi volume NaOH yang digunakan untuk titrasin asam asetat yang telah diadsorpsi. Dari data yang diperoleh, volume NaOH yang digunakan selama titrasi cenderung menurun seiring dengan semakin kecilnya konsentrasi asam asetat. Namun, pada konsentrasi 0,0625 N dan 0,0156 N volume NaOH yang dibutuhkan lebih banyak dari volume NaOH yang dibutuhkan untuk mentitrasi konsentrasi asam asetat sebelumnya. Hal ini sangat mungkin terjadi

karena beberapa faktor. Salah satu faktor yang mungkin adalah pada saat proes titrasi berlangsung, terjadi kelebihan penambahan NaOH sehingga melewati titik ekivalen titrasi. Hal tersebut menyebabkan warna lrutan menjadi terlalu pink atau ungu dan menyebabkan volume NaOH yang digunakan juga menjadi lebih banyak.

Berdasarkan pada data konsentrasi dan jumlah zat asam asetat yang teradsorpsi dapat digunakan untuk membuat kurva hubungan antara C dengan X/m dan log C dengan log X/m menurut isoterm Freundlich. Di mana dari kurna hubungan antara log C dengan log X/m dapat diketahui harga tetapan dalam isoterm Freundlich.

kurva hubungan Log C terhadap Log X/m 0 -2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0 -0.2 -0.4

y = 0.9999x + 0.7772 R² = 1

m / X g o L

-0.6 Series1 -0.8

Linear (Series1)

-1 -1.2 -1.4

Log C

Dari gambar di atas, persamaan grafik tersebut jika dianalogikan dengan persamaan Freundlich maka akan didapat nilai k dan n. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut:



 

=   +

1 

log 

dengan intersep log k dan slope 1/n. Sehingga dari tabel grafik di atas didapatkan persamaan grafik isoterm adsorpsi Freundlichnya adalah sebagai berikut: y = 0,9999x + 0,7772 1/n

log k

sehingga, didapat nilai log k = 0,7772 dan 1/n = 0,9999 Maka harga k adalah 5,986 dan harga n adalah 1,0001 .

VIII.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan 1.

Percobaan ini tergolong isotherm adsorpsi Freundlich. Oleh karenanya, didapatkan kurva antara log x/m dengan Log C berbentuk linier.

2.

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dalam percobaan ini dapat dituliskan y = 0,9999x – 0,7772. Dengan K = 5,986 dan n = 1,0001

Saran 1. Praktikan lebih baik menyiapkan langkah kerja dan pembagian tugas anggota kelompok terlebih dahulu sehingga waktu praktikum dapat digunakan seefektif dan seefisien mungkin 2. Praktikan harus cermat dalam melaksanakan praktikum ini, terlebih lagi dalam penggunaan buret pada saat titrasi.

IX.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Kimia Fisika. 2017. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Malang: J urusan

kimia

FMIPA Universitas Negeri Malang

X.

JAWABAN PERTANYAAN

1. Apakah proses adsorpsi ini merupakan adsorpsi fisik atau khemisorpsi? Jawab : Pada percobaan ini proses adsorpsi terjadi secara adsorpsi fisik yang memiliki cirri molekul yang terikat pada adsorben oleh gaya Van Der Walls, mempunyai entalpi reaksi dan bersifat tidak spesifik 2. Apakah perbedan antara kedua jenis adsorpsi ini? Berikan contoh dari kedua jenis adsorpsi ini ! Jawab : Adsorbsi fisik, yaitu berhubungan dengan gaya Van der Waals dan merupakan suatu proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya

maka zat yang terlarut akan diadsorbsi pada permukaan adsorben, ti dak melibatkan energy aktivasi. Contoh : adsorpsi nitrogen pada besi secara fisik nitrogen cair pada - 190 0 C akan teradsorpsi pada besi

Adsorbsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi,

terjadi

pemutusan

dan

pembentukan

ikatan

kimia,

panas

adsorbsinya tinggi, melibatkan energy aktivasi. Contoh : pada suhu 500 0 C nitrogen teradsorpsi cepat pada permukaan besi.

PERCOBAAN 12

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

ISOTERM ADSORPSI FREUNDLICH

OLEH: KELOMPOK 6 FADLY GHOZALI (150332605179)* FABIAN FATMAWATI (150332602168)

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG 2017

Laporan Praktikum kimia fisika Isoterm Freundlich

Recommend Documents