TEKNIK-TEKNIK PEMISAHAN SEDERHANA
Disusun Oleh: AYU MAULIRA 1506103040013
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA BANDA ACEH 2017
TEKNIK-TEKNIK PEMISAHAN SEDERHANA 1. Filtrasi Filtrasi atau penyaringan adalah metode pemisahan untuk memisahkan zat padat dari cairannya dengan menggunakan alat berpori (penyaring). Dasar pemisahan metode ini adalah perbedaan ukuran partikel antara pelarut dan zat terlarutnya. Penyaring akan menahan zat padat yang mempunyai ukuran partikel lebih besar dari pori saringan dan meneruskan pelarut. Proses filtrasi yang dilakukan adalah bahan harus dibuat dalam bentuk larutan atau berwujud cair kemudian disaring. Hasil penyaringan disebut filtrat sedangkan sisa yang tertinggal dipenyaring disebut residu (ampas). Metode ini dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen (pengotor) pada air suntik injeksi dan obat-obat injeksi, pembuatan santan kelapa, pembuatan
wine, anggur dan wishky juga menggunakan metode filtrasi sebelum distilasinya (pemurnian), dan membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula. Penyaringan di laboratorium dapat menggunakan kertas saring dan penyaring buchner. Penyaring buchner adalah penyaring yang terbuat dari bahan kaca yang kuat dilengkapi dengan alat penghisap.
Proses filtrasi sederhana (tanpa tekanan) dengan kertas saring
Proses filtrasi vakum menggunakan penyaring buchner
Gambar 1 Proses filtrasi sederhana dan filtrasi vakum
2. Destilasi Destilasi adalah metode pemisahan untuk memperoleh suatu bahan yang berwujud cair yang terkotori oleh zat padat atau bahan lain yang mempunyai titik didih yang berbeda. Dasar pemisahan adalah titik didih yang berbeda. Bahan yang dipisahkan dengan metode ini adalah bentuk larutan atau cair, tahan terhadap pemanasan, dan perbedaan titik didihnya tidak terlalu dekat. Proses pemisahan yang dilakukan adalah bahan campuran dipanaskan pada suhu diantara titik didih bahan yang diinginkan. Pelarut bahan yang diinginkan akan menguap, uap dilewatkan pada tabung pengembun (kondensor). Uap yang mencair ditampung dalam wadah. Bahan hasil pada proses ini disebut destilat, sedangkan sisanya disebut residu. Contoh destilasi adalah proses penyulingan minyak bumi, pembuatan minyak kayu putih, dan memurnikan air minum. Air keluar Pendingin Liebieg
Statif Larutan
Air masuk Filtrat
Kaki tiga
Gambar 2 Rangkaian alat destilasi
3. Ekstraksi Ekstraksi merupakan proses pemisahan, penarikan atau pengeluaran suatu komponen cairan/campuran dari campurannya. Biasanya menggunakan pelarut yang sesuai dengan komponen yang diinginkan. Cairan dipisahkan dan kemudian diuapkan sampai pada kepekatan tertentu. Ekstraksi memanfaatkan pembagian suatu zat terlarut antar dua pelarut yang tidak saling tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut lain. Dasar metode pemisahan ini adalah kelarutan bahan dalam pelarut tertentu. Proses ekstraksi dapat berlangsung pada ekstraksi parfum, untuk mendapatkan komponen dari bahan yang wangi, ekstraksi cair-cair atau dikenal juga dengan nama ekstraksi solven dan leaching, adalah proses pemisahan kimia yang bertujuan untuk memisahkan suatu senyawa kimia dari matriks padatan ke dalam cairan. Adapun macam-macamnya metode ektraksi adalah ekstraksi padat-cair dan ekstraksi cair-cair. Ekstraksi padat-cair (leaching) adalah proses pemisahan cairan dari padatan dengan menggunakan cairan sebagai bahan pelarutnya dan alatnya adalah soklet. Sedangkan ekstraksi cair-cair adalah proses pemisahan cairan dari suatu larutan dengan menggunakan cairan sebagai bahan pelarutnya dan alatnya adalah corong pisah. Gambar 3 Jenis ekstraksi dan alatnya
Ekstraksi cair-cair menggunakan soklet
Ekstraksi cair-cair menggunakan corong pisah
4. Dialisis Dialisis adalah salah satu teknik pemisahan cair-cair yang berdasarkan kepada proses pemisahan yang melibatkan membran. Dialisis adalah pergerakan molekul oleh difusi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melalui membran semipermeabel. Fungsi dari membran semipermeabel adalah untuk mencegah pelarut dan larutan dan untuk melewatkan pelarut dan solut (kecil). Zat yang dapat dipisahkan secara dialisis adalah koloid dari ion-ion sederhana, koloid dari koloid, ion dari ion, molekul dari ion, molekul dari molekul. Peralatan dapat berupa kantung selulosa nitrat, celophan, kolodion, perkamen, jaringan binatang, diisi dengan larutan yang akan didialisis dan digantung dalam larutan murni. Larutan penerima diganti secara periodik dengan larutan murni untuk memelihara gradien konsentrasi tetap tinggi. Setelah sempurna, dialisat dan difusat dikumpulkan. Aplikasi dialisis di laboratorium, misalnya pada pemisahan koloid dari ion-ion pengganggu, dialisis pada penyakit gagal ginjal (pencucian darah), dan lain-lain, dalam industri, misalnya pemisahan garam dari zat memiliki berat molekul tinggi, pemrosesan sampel, recovery dan pemurnian bahan kimia, bidang makanan, biologi, farmasi, misalnya: recovery NaOH dari limbah industri, recovery asam-asam mineral dari limbah proses metalurgi, pemisahan azeotrop, dan pemisahan zat anorganik. Gambar 4 Dialisis
Hemodialisis
Proses dialisis
5. Sedimentasi dan Presipitasi Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara fisik atau mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan. Proses sedimentasi dalam industri kimia banyak digunakan, misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment), dan proeses pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula. Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan nama thickener, sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secara batch. Proses sedimentasi dibedakan menjadi dua, yaitu sedimentasi alamiah (murni), bila partikel-partikel padat tersuspensi mengendap karena gaya beratnya sendiri dan tanpa penambahan bahan kimia. Sedimentasi ini terjadi di danau, waduk, atau sungai yang diam, dan sedimentasi setelah penambahan kimia. Sedimentasi ini dilakukan setelah penambahan bahan kimia untuk menghilangkan secara gravitasi partikel-partikel padat yang telah menjadi besar, lebih berat dan lebih stabil karena penambahan bahan kimia tersebut. Presipitasi secara kimia ini mampu mengolah air limbah menjadi relatif jernih, karena dapat memisahkan partikel baik yang tersuspensi maupun koloid. Presipitasi kimia mampu memberikan efisiensi pemisahan total padatan tersuspensi maupun koloid. Presipitasi kimia mampu memberikan efisiensi pemisahan total padatan tersuspensi sekitar 80-90%, dan penghilangan mikroba/bakteri sebesar 80-90%.
Proses sedimentasi
Proses presipitasi
Gambar 5 Sedimentasi dan presipitasi
6. Sentrifugasi Sentrifugasi adalah suatu teknik pemisahan yang digunakan untuk menisahkan suspensi yang jumlahnya sedikit. Sentrifugasi adalah pemisahan dengan menggunakan gaya putaran atau gaya sentrifugal. Partikel dipisahkan dari liquid dengan adanya gaya sentrifugal pada berbagai variasi ukuran dan densitas campuran larutan. Gaya sentrifugal ini bekerja menuju pusat dari rotasi. Gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry dalam filter akan mengalir ke penyaring. Dalam metode sentrifugasi ini partikel dipisahkan dari fluida oleh gaya sentrifugasi yang dikenakan pada partikel. Partikel tersebut dapat berupa solid, gas atau liquid dan fluida. Pemisahan dari gravitasi memakan waktu yang lama karena kedekatan densitas dari partikel dan fluida atau karena kesatuan gaya pada komponen yang bekerja bersamaan seperti emulsi. Metode sentrifugasi memiliki banyak manfaat dalam penelitian terutama dalam praktikum di dalam laboratorium. Diantarannya adalah sebagai cara pengisolasi mikroba, cara pemisahan virgin coconut oil (VCO) dari zat pengotornya, pengekstrak senyawa papain dari getah papaya dan lainnya. Keuntungan lain dari metode sentrifugasi ini adalah lebih efektif bila partikel padatan lebih kecil dan sulit/tidak mungkin disaring. Sedangkan kelemahan dari metode ini adalah harganya mahal dibandingkan dengan metode-metode lain.
Gambar 6 Alat sentrifugasi
7. Elektroforesis Elektroforesis adalah teknik pemisahan komponen atau molekul bermuatan berdasarkan perbedaan tingkat migrasinya dalam suatu matriks yang dipengaruhi oleh medan listrik. Medan listrik dialirkan pada suatu medium yang mengandung sampel yang akan dipisahkan. Teknik ini digunakan dengan memanfaatkan muatan listrik yang ada pada makromolekul, misalnya DNA yang bermuatan negatif. Jika molekul yang bermuatan negatif dilewatkan melalui suatu medium, kemudian dialiri arus listrik dari suatu kutub ke kutub yang berlawanan muatannya maka molekul tersebut akan bergerak dari kutub negatif ke kutub positif. Kecepatan gerak molekul tersebut tergantung pada nisbah muatan terhadap massanya serta tergantung pula pada bentuk molekulnya. Komponen atau molekul tersebut dapat berupa DNA, RNA, maupun protein dari pengotor lain.
Elektroforesis menyediakan informasi mengenai ukuran,
muatan, dan jenis komponen yang dielektroforesis. Aplikasi elektroforesis yaitu untuk uji paternitas dan identifikasi pelaku kejahatan (DNA fingerprinting). Elektroforesis
juga
berperan
dalam human
genome project.
Pita DNA Setelah Elektroforesis dan Diamati di Bawah Sinar UV
Alat elektroforesis gel
Gambar 7 Elektroforesis
8. Osmosis Osmosis adalah proses perpindahan atau pergerakan molekul zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutnya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau selaput semipermeabel. Atau dengan kata lain dapat dikatakan osmosis adalah gejala yang terjadi karena adanya kecenderungan untuk menyamakan potensial kimia dari pelarut dalam larutan dengan potensial kimia pelarut murni bila kedua cairan dipisahkan oleh membran semipermeabel. Dalam suatu sistem osmosis, terdapat tiga keadaan yaitu; Isotonik adalah larutan konsentrasi dalam larutan yang sama di kedua sisi membran sel, hipotonik adalah larutan konsentrasi larutan di luar sel lebih rendah dari konsentrasi zat terlarut dalam, dan hipertonik adalah larutan konsentrasi larutan di luar sel lebih tinggi daripada konsentrasi zat terlarut dalam. Aplikasi osmosis ada pada pemurnian air kotor, pemurnian air dan air limbah, industri makanan, produksi sirup maple, dan produksi Hidrogen.
Gambar 8 Mekanisme Osmosis
9. Kromatografi Kromatografi merupakan suatu teknik pemisahan campuran yang didasarkan atas pembagian beberapa bagian dari senyawa di suatu fase gerak dan fase diam. Kromatografi adalah pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan kecepatan zat terlarut yang bergerak bersama-sama dengan pelarutnya pada permukaan benda penyerap. Setiap zat kimiamempunyai kecepatan yang berbeda pada pelarut tertentu. Hal ini disebabkan adanya perbedaan kelarutan setiap jenis zat yang akan dipisahkan. Kromatografi dapat digunakan untuk memisahkan zat-zat penyusun yang terdapat dalam suatu campuran. Kromatografi adalah kelompok metode penting yang meliputi pemisahan, identifikasi dan penetapan kadar komponen-komponen dari campuran yang komplek. Pada semua pemisahan kromatografi sampel dilarutkan dalam fase gerak, yang dapat berupa gas atau cairan. Fase gerak kemudian bergerak melewati fase diam yang tidak bercampur, yang berada di dalam kolom atau pada permukaan padat. Penggolongan kromatografi ada 3 yaitu :
Berdasarkan prinsip/mekanisme pemisahan dapat dibedakan menjadi: kromatografi adsorpsi, kromatografi partisi, kromatografi penukar ion, kromatografi eksklusi ukuran, kromatografi afinitas.
Berdasarkan fase yang digunakan dapat dibedakan menjadi kromatografi padatcair; kromatografi padat-cair; kromatografi cair-cair, kromatografi gas-cair.
Berdasarkan alat yang digunakan dapat dibedakan menjadi kromatografi kertas, kromatografi lapis tipis, kromatografi kolom, kromatografi penukar ion, kromatografi cair kinerja tinggi dan kromatografi gas.
(a)
(b) Gambar 9 (a) Kromatografi kertas, (b) Kromatografi kolom