PRAKTIKUM LIQUID LIQUID EQUILIBRIUM
I.
TUJUAN Tujuan dari percobaan praktikum ini adalah: 1. Mend Mendap apat atka kan n data data LLE dari kresol kresol + meta metano noll + air air isoba isobari rik k pada pada tekana tekanan n
atmosfir. 2. Mendapatkan Mendapatkan volume volume dan densitas densitas dari ekstrak dan rafinat. rafinat. II.
DASAR TEORI II.1. esetimban!an "air # "air $alam termodinamika% suatu sistem termodinamika &an! men!!ambarkan
sebuah sebuah campur campuran an multik multikomp ompone onen% n% istilah istilah 'sistem 'sistem'' men!ac men!acu u pada pada hetero hetero!en !en%% sistem tertutup &an! terdiri dari fase homo!en &an! berbeda. (etiap fase dalam hetero!en% sistem tertutup ditandai oleh temperatur )T*% tekanan )*% dan kimia µ j
potensi
dalam komponen tersebut. $en!an men!abaikan kekuatan eksternal
dan efek seperti seperti membran membran semi#permeabel semi#permeabel%% listrik% listrik% ma!net% ma!net% atau medan !ravitasi% !ravitasi% dapat dituliskan dituliskan keseimban!an keseimban!an termodinamik termodinamikaa multikompo multikomponen nen sebuah sistem multiphase seba!ai berikut. )Modell dan ,eid% 1-/*
)1*
$imana $imana 0 adalah adalah jumlah jumlah fase dan j 1%2% 1%2% ...% ...%k menandakan menandakan sistem komponen komponen k . (uhu% tekanan% dan potensi potensi kimia sistem tidak semua merupakan merupakan variab variabel el indepe independe nden. n. eter! eter!antu antun!a n!an n variabe variabell tersebu tersebutt di!amb di!ambark arkan an oleh oleh hubun!an ibbs#$uhem dan mendefinisikan fase aturan ibbs3. Total ibbs ener!i dari multifase% sistem multikomponen dapat dihitun! dari jumlah molar
µ jφ
n jφ dari spesies kimia dalam fase &an! berbeda berbeda 4 dan potensi kimian&a G
= ∑ ∑ µ jφ n jφ + G int φ
)2*
j
int merupakan jumlah dari ener!i antarmuka% misaln&a% dihasilkan dari !as#cair !as#cair dan cair#cair antarmuka. antarmuka. (ementara (ementara untuk partikel partikel &an! cukup kecil 5
fase ener!i antarmuka bisa menjadi pentin!% den!an men!abaikan hal tersebut maka ) int 6*. $en!an demikian% model tersebut berlaku untuk sistem &an! didominasi oleh fase multikomponen daripada fase ener!& antarmuka dan oleh karena itu ju!a men!abaikan efek kelen!kun!an. ada ener!i ibbs &an! minimum dari sebuah sistem multiphase pada kondisi tertentu% seperti suhu konstan dan diketahui komposisi secara keseluruhan% ersamaan 1 semua terpenuhi. 7leh karena itu% ada dua pilihan untuk men!hitun! sifat sistem tersebut dalam kesetimban!an termodinamika. ilihan )1* melibatkan pemecahan kondisi kesetaraan ersamaan )1* den!an parameter sistem% seperti partisi dari komponen &an! berbeda dalam satu fase memvariasikan dan menentukan campuran den!an ener!i ibbs minimun. ilihan )2* didasarkan pada pencarian lan!sun! untuk ibbs ener!i minimum dari sistem. edua kasus dapat diperlakukan seba!ai masalah optimasi dan diselesaikan den!an men!!unakan metode numerik )8mundson et al.% 2669a% b*. ntuk men!hitun! ener!i ibbs men!!unakan ersamaan. )2*% diperlukan potensi kimia komponen &an! berbeda dalam semua fase. ntuk non#elektrolit 6
) x s
)or!anik% air* &an! kita !unakan murni
=1 *% pada suhu T atas dasar fraksi
mol );* seba!ai acuan. otensi kimia non#elektrolit seperti itu% di sini dilamban!kan seba!ai pelarut s% dalam fasa cair l adalah µ s I ) p% T % xj * = µ so %) x *
)/*
+ RT ln a s) x *
otensial kimia adalah besaran &an! tidak mudah dipahami dan sulit untuk dihubun!akan den!an variable#variabel &an! mudah diukur seperti s uhu% tekanan% dan komposisi. ntuk men!atasi hal tersebut% Le
dkk% 1--*
µ i − µ i 6
=
RT ln
f i 6
f i
)?*
ada fase I% persamaan menjadi:
I i −
µ
6 I
µ i
=
RT ln
f i I
)@*
6 I
f i
ada fase II% persamaan menjadi:
II i −
µ
6 II
µ i
=
RT ln
f i II
)A*
6 II
f i
riteria kesetimban!an cair#cair dapat din&atakan seba!ai: µ I i
= µ II i
)9*
(ubstitusi persamaan @ dan persamaan A pada kriteria kesetimban!an persamaan 9% maka:
6 I
µ i
+
RT ln
f i I f i 6 I
=
6 II
µ i
+
RT ln
f i II
)*
f i 6 II
arena kondisi standar pada kedua fase adalah sama )fasa cair*% maka:
µ i6 I
6
f i I
= µ i6 II
=
)-*
6
f i II
)16*
$en!an demikian dari persamaan % -% 16% kriteria kesetimban!an dapat pula din&atakan seba!ai berikut )rausnit> dkk% 1--*: f i I
=
f i II
)11*
ersamaan diatas menandakan fu!asitas parsial komponen I didalam fasa I dan fasa II. $alam bentuk variable#variabel terukur% fu!asitas parsial suatu komponen dalam campuran fasa cair dapat ditulis seba!ai berikut f i
= xi γ i f i 6 f i I
)12*
=
arena x I iγ I i
f i II
% maka persamaan menjadi
= x II iγ i II
)1/* i 1%2%B.C
ntuk seba!ian besar aplikasi LLE% pen!aruh tekanan pada Di dapat diabaikan% dan persamaan. )12* merupakan satu set persamaan ke#n &an! berkaitan den!an suhu dan komposisi kesetimban!an satu sama lain. ntuk variabel suhu% solusi dari persamaan tersebut membutuhkan satu persamaan lain untuk menentukan komposisi% ibbs Ener!& cocok untuk kedua fasa cair. Tidak semua persamaan untuk ibbs Ener!& mencukupi% bahkan pada prinsipn&a% karena beberapa tidak dapat me
−2
A x ln γ 1 = A12 1 + 12 1 A21 x2
)1* −2
ln γ 2
A x = A21 1 + 21 2 A12 x1
)2*
2* T
memberikan
!ambaran &an! baik untuk campuran cairan sederhana &an! memiliki kesamaan volume molar komponen. ersamaan din&atakan seba!ai berikut:
III.
ln γ 1
=
x22 A12 + 2( A21 − A12 ) x1
ln γ 2
=
x1 [ A21 + 2( A12 − A21 ) x2 ] 2
ALAT DAN BAHAN 1. Alat icnometer Labu takar elas ukur Erleme&er ipet ukur =all filler "oron! pemisah "oron! kaca (heker
2. =ahan
resol Metanol erosen 8Guades
16 mL dan 2@ mL
)/* )?*
/. ambar 8lat dan =ahan
Gambar III.1 Picnometer
Gambar III.2 Beaker Gelas
Gambar III.3 Pipet Ukur
Gambar III.4 Erlenmeyer
Gambar III. !oron" kaca
Gambar III.6 Labu Takar
Umpan *resol 2 + Gambar , 6 +, 12III.# + !oron" Pemisa$
)olent
*erosen -etanol /0uaes 2 ml Gambar III.' Gambar III.% ( mL Gelas Ukur Ball &iller
icampurkan alam labu takar I icampurkan alam labu takar II Gambar III.1( )$eker ?. (kema erja
Umpan )olent icampurkan alam erlemeyer *ecepatan 2(( rpm selama 1 am is$aker
iamkan selama 1 am, akan terbentuk ua lapisan -asukkan alam coron" pisa$ Pisa$kan lapisan ekstrak an ra5nat -asukkan kealam "elas ukur
Ukur olume an ensitasnya
ambar III.1. (kema kerja praktikum Ekstraksi "air cair
IV.
DATA PENGAMATAN Tabel IV.1. Tabel data pena!atan p"a#t$#%! LLE &a"a Ke"'a 1. Membuat larutan umpan%
den!an
konsentrasi kresol 2% A% dan 12 % didalam labu takar. 2. Larutan kresol konsentrasi
masin!#masin!
ditambahkan
# # #
Ha($l Pena!atan resol 2 6%@ ml resol A 1%@ ml resol 12 / ml
#
enambahan kerosen sampai volume
den!an
kerosen. /. Membuat larutan solvent% metanol + aGuades. ?. Larutan umpan + solvent dicampurkan dan dimasukkan ke dalam erlenme&er @. Larutan kemudian dishaker den!an kecepatan 266 rpm% den!an
2@ ml # )
Metanol ?6 ml Metanol + aGuades @6 ml
# # )
ecepatan 266 rpm Faktu 1 jam
#
$iamkan
#
terbentuk 2 lapisan Larutan ekstrak diambil dimasukkan
selama
1
jam
sampai
rafinatn&a
. kur volume dan densitas dari ekstrak
#
kedalam picnometer 2@ ml Larutan rafinat diambil dimasukkan
#
kedalam picnometer 16 ml $idapatkan volume dan densitas fase
dan rafinat
ekstrak dan fase rafinat% lihat pada # # # #
tabel : Tabel I.2 Tabel I./ Tabel I.? Tabel I.@
Tabel IV.*. Tabel be"at den($ta( Ra+$nat denan ,-l%!e P$n-!ete" 1/ !L
onsentrasi Jeed
icnometer
icnometer+
2 A 12
oson! 1A%/9 !ram 1@% !ram 1@% !ram
Larutan 2?%-1 !ram 2?%?A !ram 2?%?@ !ram
$ensitas 6%@? !ram5 cm / 6%AA !ram5 cm / 6%A@ !ram5 cm /
Tabel IV. 0. Tabel be"at ,-l%!e pada Ra+$nat
onsentrasi
olume
2
2? mL
A
2/ mL
12
21 mL
Tabel IV.. Tabel be"at den($ta( E#(t"a# denan ,-l%!e p$n-!ete" *2 !L
onsentrasi Jeed 2 A 12
icno koson! 2A%-A !ram 2?%-? !ram 2@%?@ !ram
Tabel IV.2. Tabel be"at ,-l%!e pada E#(t"a#
onsentrasi Jeed
olume
2
@6 mL
A
@2 mL
12
@/ mL
icno + Larutan ?%A !ram ?A%96 !ram ?9%?9 !ram
$ensitas 6%9A !ram5cm / 6%96 !ram5cm / 6%6 !ram5cm /
V.
PEMBAHASAN ada praktikum kali ini% variabel &an! di!unakan adalah konsentrasi dari
feed ) umpan * % &aitu sebesar 2 % A % dan 12 % den!an perbandin!an solvent 1 : 2. raktikum ini bertujuan untuk memisahkan solute berupa kresol &an! ada dalam larutan pembaat terlarut Larutan modifier dapat ju!a ditambahkan ke pen!encer untuk menin!katkan kelarutan ekstraksi atau menin!katkan efektivitas ekstraksi )err&% 266*. emudian
larutan
tersebut dikocok#kocok
hin!!a
semua
larutan
tercampur% &aitu men!!unakan shaker den!an kecepatan sheker 266 rpm% dan
antara lapisan atas dan ba
1'+ 16+
789 789 : 1%.628<2 ; 2'.'#8 1(.' : ; 16.38<2 3(.%8 ; 14.43
14+ 12+ 1(+ Konsentrasi
ekstrak
'+
Polynomial 7ekstrak9
6+
ra5nat
4+
Polynomial 7ra5nat9
2+ (+ (.#
(.'
(.%
1
Densitas Ekstrak dan Rafnat
rafik. .1. rafik kurva kalibrasi $ari !rafik diatas dapat diketahui persamaan &an! diperoleh untuk fase ekstrak &aitu% 1-.A1 ;2 # 2.92; + 16.@99 dimana H merupakan densitas larutan ekstrak dan rafinat dan merupakan konsentrasi ekstrak. (edan!kan persamaan &an! diperoleh untuk fase rafinat &aitu% #1A./@@; 2 + /6.--; # 1?.?2 dimana H merupakan densitas larutan dan merupakan konsentrasi solute dalam
fase rafinat.
en!eplotan
tersebut
bertujuan untuk
mendapatkan
konsentrasi ekstrak maupun rafinat berdasarkan larutan standar. $ari pen!eplotan !rafik diatas maka diperoleh data seba!ai berikut: Tabel .1. Tabel konsentrasi ekstrak dan rafinat $ensitas ekstrak onsentrasi ekstrak $ensitas rafinat onsentrasi ,afinat 6%9A 6%//-@16/ 6%@? 6%/192 6%9 6%/6922?2 6%AA 6%6A@66/ 6% 6%/A11-2 6%A@ 6%6A2?1@ =erdasarkan tabel diatas% dapat diketahui pada fase ekstrak jika densitasn&a besar maka konsentrasi ekstrakn&a besar% pada fase rafinat jika densitasn&a besar maka konsentrasi rafinat ju!a besar. ika konsentrasi feed )kresol* besar konsentrasi pada fase ekstak besar% tapi tidak berlaku pada konsentrasi rafinat% karena pada konsentrasi feed )kresol* konsentrasi besar belum tentu konsentrasi rafinat besar ju!a.
VI.
KESIMPULAN DAN SARAN A. Ke($!p%lan 1. $ata LLE dari larutan umpan &an! berupa campuran kresol% kerosene dan
larutan pelarut berupa air% methanol pada keadaan isobarik dapat diketahui di tabel I. 2. olume &an! didapatkan pada larutan ekstrak palin! besar adalah konsentrasi 12 &aitu seban&ak @/ ml% sedan!kan pada larutan rafinat adalah pada konsetrasi kresol 2 seban&ak 2? ml. B. Sa"an 1. ada saat membuat larutan umpan dan solven perlu diperhatikan volume kresol% kerosen% metanol &an! akan diambil untuk pembuatan larutan tersebut. 2. (aat memisahkan antara fase ekstrak den!an rafinat% perlu ketelitian &an! cukup tin!!i a!ar ekstrak &an! diambil dapat benar#benar terpisah den!an rafinatn&a% karena akan mempen!aruhi ekstrak &an! diperoleh. /. (ebaikn&a men!!unakkan 8lat elindun! $iri &an! len!kap karena kresol bersifat racun ba!i tubuh manusia.
DA3TAR PUSTAKA
raustnist>% . M.% Lichtenthaler% ,. C.% and de 8>evedo% E. . 1---. Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Euilibria! "rd ed#! rentice Kall T,. (8 ondepudi.% 266. In$roduc$ion $o Modern Thermodynamics# ohn File& N (ons% Ltd.% En!land (mith% .M. ans Cess% K."% and 8bbot% M.M.% 2661. %hemical En&ineerin& Thermodynamic '$h ed# (in!apore Mcra<#Kill International Edition.
LAMPIRAN 1 a #
Pe"4$t%nan Den($ta( E#(t"a# dan Ra+$nat $ensitas Ekstrak onsentrasi feed 2 =erat piknometer koson! : 2A%-A !r =erat piknometer + isi : ?%A !r olume piknometer : 2@ ml m ρ = V
ρ =
48,86 gr − 26,96 gr 25 ml
ρ = 0,876 gr / ml #
onsentrasi feed A =erat piknometer koson! =erat piknometer + isi olume piknometer m ρ = V ρ =
:2?%-? !r : ?A%96 !r : 2@ ml
46,70 gr −24,94 gr 25 ml
ρ= 0,870 gr / ml #
onsentrasi feed 12 =erat piknometer koson! =erat piknometer + isi olume piknometer m ρ = V ρ =
47,47 gr −25,45 gr 25 ml
ρ = 0,880 gr / ml
: 2@%?@ !r : ?9%?9 !r : 2@ ml
b #
$ensitas ,afinat onsentrasi feed 2 =erat piknometer koson! =erat piknometer + isi olume piknometer m ρ = V ρ =
: 1A%/9 !r : 2?%-1 !r : 16 ml
24,91 gr −16,37 gr 10 ml
ρ= 0,854 gr / ml #
onsentrasi feed A =erat piknometer koson! =erat piknometer + isi olume piknometer m ρ = V ρ =
: 1@% !r : 2?%?A !r : 16 ml
24,46 gr −15,8 gr 10 ml
ρ= 0,866 gr / ml #
onsentrasi feed 12 =erat piknometer koson! =erat piknometer + isi olume piknometer m ρ = V ρ =
: 1@%6 !r : 2?%?@ !r : 16 ml
24,45 gr −15,80 gr 10 ml
ρ = 0,865 gr / ml
* a #
Pe"4$t%nan 3"a#($ K"e(-l d$ E#(t"a# dan Ra+$nat Jraksi resol di Ekstrak onsentrasi feed 2 ρ= 0,876 gr / ml 2
y =19.618 x −28.872 x + 10.577 2
y =19.618 x −28.872 x + 10.577
2
y =19.618 ( 0,876 ) − 28.872 . 0,876 +10.577 y =15,054 −25,291 + 10,577 y =0,3 4 y =3 4 #
onsentrasi feed A ρ= 0,870 gr / ml 2
y =19.618 x −28.872 x + 10.577 y =19.618 . ( 0,870 ) −28.872 . 0,870+ 10.577 2
y =14,848 – 25,118 + 10.577 y =0,307 y =30,7
#
onsentrasi feed 12 ρ= 0,880 gr / ml 2
y =19.618 x −28.872 x + 10.577 y =19.618 ( 0,880 ) −28.872 . 0,880 + 10.577 2
y =15,192 − 25,407 + 10.577 y =0,36 3 y =36,3
b #
Jraksi resol di ,afinat onsentrasi feed 2 ρ= 0,854 gr / ml 2
y =−16.355 x +30.899 x −14.428 y =−16.355 ( 0,854 ) +30.899 .0,854−14.428 2
y =−11,927+ 26,387−14.428 y =0,032 y =3,2
#
onsentrasi feed A ρ = 0,866 gr / ml 2
y =−16.355 x +30.899 x −14.428 2
y =−16.355 ( 0,866 ) + 30.899.0,866 −14.428 y =−12,265 + 26,758 −14.428 y =0,065 y =6,5 #
onsentrasi feed 12 ρ = 0,865 gr / ml 2
y =−16.355 x +30.899 x −14.428 y =−16.355 ( 0,865 ) + 30.899.0,865 −14.428 2
y =−12,237 + 26,72 − 14.428 y =0,055 y =5,5
