penentuan entalpi adsorpsi

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK I

PENENTUAN ENTALPI ADSORPSI

Nama              : Fajrin Nurul Hikmah

NIM                : 121810301022

Kelompok      : V (Lima)

Kelas               : B

Asisten            :

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2014

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar belakang

Praktikum kali ini akan dibahas mengenai “Penentuan Entalpi Adsorpsi”. Adsorpsi adalah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau cair yang kontak dengan zat-zat lainnya. Proses adsorpsi oleh karbon aktif terbukti memberikan hasil yang baik dalam menyisihkan kandungan warna maupun organik. Untuk menghemat biaya dilakukan modifikasi proses dengan menggunakan sistem kombinasi fisik dan biologi, yaitu dengan memasukkan karbon aktif ke tangki aerasi lumpur aktif. Pemakaian karbon aktif dalam tangki aerasi lumpur aktif menghasilkan efisiensi pengolahan yang lebih baik dan biaya yang lebih ekonomis dibandingkan proses koagulasi-flokulasi dan proses adsorpsi dengan karbon aktif.

Aplikasi adsorpsi sering kita jumpai pada kehidupan sehari-hari. Misalnya, pada sistem pengolahan air limbah industri tekstil yang banyak ditujukan untuk menghilangkan warna dan yang umum digunakan adalah koagulasi-flokulasi. Perubahan kimia selalu diiringi dengan entalpi, begitu juga pada proses adsorpsi. Besarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dam jumlah entalpi pereaksi. Entalpi itu sendiri adalah Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H). Praktikum kali ini akan membahas tentang entalpi adsorpsi.

1.2  Tujuan

Mempelajari secara kuantitatif sifat-sifat adsorpsi dari suatu bahan adsorben.

1.3  Tinjauan Pustaka

1.3.1        MSDS

a. NaOH

Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah salah satunya NaOH. NaOH atau biasa dikenal dengan nama sodium hidroksida adalah bahan yang berwujud cairan. NaOH tidak mempunyai bau yang spesifik. Bahan ini tidak mempunyai warna dan juga tidak mempunyai rasa. NaOH mempunyai pH yang sangat basa yaitu 13,5. Berat molekul NaOH sebesar 40 g/mol. Titik didih NaOH adalah 1388^oC dan titik leburnya 323^oC. NaOH mempunyai spesifik gravitasi sebesar 2,13. NaOH adalah bahan yang sangat mudah larut dalam air dingin. naOH sangat reaktif terhadap logam, oksidator, reduktor, asam, alkali, dan kelembapan. Bahan sangat  korosif terhadap aluminium dan logam lainnya apabila berada dalam keadaan kelembapan. Bahan ini dapat diserap kulit, kontak kulit, kontak mata, terhirup, dan tertelan. Bahan ini dapat menyebabkan kerusakan pada paru-paru. Apabila kontak langsung dengan bahan ini maka dapat menyebabkan gangguan mata yang berat dan luka bakar. Bahan ini dapat menyebabkan konjungtivitas kimia dan kerusakan kornea. Bahan ini juga dapat menyebabkan iritasi pada saluran pernafasan apabila terhirup. Pertolongan yang seharusnya diberikan adalah segera membilas mata dan kulit dengan air bersih selama kurang lebih 15 menit. Jika terkena pakaian segera dilepas dan diganti dengan pakaian yang bersih. Jika tertelan berikan segelas air namun jangan berikan makanan lewat mulut sebelum ada perintah dari petugas medis. Jika terhirup, korban dibawa ke udara terbuka dan jika tidak bernafas maka diberikan oksigen untuk membantunya. Penyimpanannya seharusnya diletakkan pada tempat yang tertutup agar tidak terkontaminasi dengan udara luar kemudian diletakkan pada tempat yang sejuk dan kering (www.sciencelab.com, 2013).

b.  Asam Asetat

Bahan selanjutnya dalah asam asetat. Asam asetat adalah senyawa organik asam yang biasanya pemberi rasa asam dan aroma pada makanan. Nama lain dari asam asetat adalah asam etanoat,atau asam cuka,atau asam asetat glasial( asam asetat murni ). Rumus empiris dari asam asetat sendiri adalah C₂H₄O₂ ,sering kali dituliskan dalam bentuk CH₃-COOH, CH₃COOH, atau CH₃CO₂H. Sifat fisik dari asam asetat adalah senyawa ini mempunyai titik didih 118^o C, titik beku 16,7^o C, Berat jenis uap air 2,0 dan merupakan senyawa higroskopis tak berwarna.  Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H⁺ dan CH₃COO^-. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari industri petrokimia maupun dari sumber hayati.Asam asetat merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC. Jika dihirup, lepaskan ke udara segar. Jika tidak bernapas, berikan pernapasan buatan. Jika sulit bernapas, berikan oksigen. Dapatkan medisperhatian segera. Pertolongan Pertama, jika kontak mata maka periksa dan lepaskan lensa kontak. Dalam kasus kontak, segera siram mata dengan banyak air sekurang-kurangnya 15 menit. Air dingin dapat digunakan. Mendapatkan perhatian medis segera. Kasus kontak kulit, segera siram kulit dengan banyak air sekurang-kurangnya 15 menit saat mengeluarkan pakaian yang terkontaminasi dan sepatu. Tutupi kulit yang teriritasi dengan yg melunakkan. Bersihkan sepatu sebelum digunakan kembali. Mendapatkan perhatian medis segera. Perlindungan pribadi, keselamatan kacamata atau masker, sarung tangan nitril, ventilasi yang baik. Penanganan dan penyimpanan yang baik seharusnya adalah menjauhkan dari panas. Jauhkan dari sumber penyulutan. Jangan menelan. Jangan menghirup gas/asap/uap/semprotan. Jangan pernah menambahkan air untuk produk ini. Dalam hal ventilasi cukup, pakai cocok pernafasanperalatan. Jika tertelan, segera dapatkan saran medis dan tunjukkan wadah atau label. Hindari kontak dengan kulit dan mata. Asam asetat sebaiknya disimpan di kawasan terpisah. Simpan wadah di tempat yang sejuk dan berventilasi baik. Jaga agar wadah tertutup rapat dandisegel sampai siap untuk digunakan. Hindari semua kemungkinan sumber api (www.sciencelab.com. 2014 ).

c.  Indikator PP

Bahan selanjutnya yang digunakan adalah indikator pp. Indikator pp adalah indikator asam basa yang berbentuk bubuk. Warna indikator ini tidak berwarna. Indikator pp memiliki bau seperti lilin, ttik lebur atau rentang lebur bahan ini adalah 130-167^oC. Titik nyala pada indikator ini yaitu >400^oC. Suhu penguraian bahan ini adalah >300^oC. Kepadatan indikator ini yaitu 0,89-0,94 g/cm³. Indikator pp larut dalam air yang mendidih. Bahan ini sedikit berbahaya dalam kasus kontak kulit, mata, dan terhirup. Namun bahan ini dapat menimbulkan debu apabila dipanaskan pada suhu >300^oC. Debu yang timbul dapat menyebabkan iritasi pada mata dan pada selaput lendir dan saluran pernafasan. Selain itu juga dapat menimbulkan iritasi pada kulit. Pertolongan yang seharusnya dilakukan adalah segera membilas mata atau kulit yang terkena larutan ini dengan air bersih kurang lebih 15 menit. Jika terhirup segera bawa ke udara terbuka dan berikan bantuaan pernafasan bila diperlukan, Jika tertelan maka jangan diberikan makanan melalui mulut dan segera hubungi petugas medis unutk tindakan lebih lanjut. Penyimpanan seharusnya dilakukan pada tempat tertutup, sejuk dan kering (www.sciencelab.com, 2013).

d.  Karbon Aktif

Bahan terakhir yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif,adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m² (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri(www.sciencelab.com. 2014).

1.3.2        Dasar Teori

Adsorpsi atau penyerapan adalah pembentukan lapisan gas pada permukaan padatan atau kadang-kadang cairan. Dalam proses adsorpsi ada zat yang terserap pada suatu permukaan zat lain yang disebut adsorbat, sedangkan zat yang permukaannya dapat menyerap zat lain disebut adsorben. Adsorpsi atau penyerapan berbeda dengan absorpsi atau penyerapan, sebab pada proses absorpsi zat yang terserap menembus ke dalam zat penyerap. Secara kimia absorpsi adalah masuknya gas ke dalam padatan atau larutan, atau masuknya cairan ke dalam padatan. Sedangkan secara fisika, absorpsi adalah perubahan energi radiasi elektromagnetik, bunyi, berkas partikel, dan lain-lain ke dalam bentuk energi lain jika dilewatkan pada suatu medium. Bila foton diserap akan terjadi suatu peralihan ke keadan tereksitasi (Daintith, 1994 : 56).

Molekul dan atom dapat menempel pada permukaan dengan dua cara. Dalam fisisorpsi (kependekan dari adsorpsi fisika), terdapat interaksi van der Waals antar adsorpat dan substrat. Interaksi Van der Waals mempunyai jarak jauh, tetapi lemah, dan energi yang dilepaskan jika partikel terfisiorpsi mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. Kuantitas energi sekecil ini dapat diadsorpsi sebagai vibrasi kisi dan dihilangkan sebagai gerakan termal. Molekul yang melambung pada permukaan seperti batuan itu akan kehilangan energinya perlahan-lahan dan akhirnya teradsorpsi padapermukaan itu, dalam proses yang disebut akomodasi. Entalpi fisorpsi dapat diukur dengan mencatat kenaikan temperatur sampel dengan kapasitas kalor yang diketahui, dan nilai khasnya berada di sekitar 20 kJ mol^-1. Perubahan entalpi yang kecil ini tidak cukup untuk menghasilkan pemutusan ikatan, sehingga molekul yang terfisisorpsi tetap mempertahankan identitasnya, walaupun molekul itu dapat terdistorsi dengan adanya penukaran (Atkins, 1994 : 285).

Proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat adsorben akibat kimia dan fisika. Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu :

• Makrotransport : perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban.
• Mikrotransport : perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam adsorban.
• Sorpsi : pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau jaringan pembuluh kapiler mikroskopis.

(Gedehace, 2009)

Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorben sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1989 : 191) .

Permukaan antara dua fasa yang bersih (seperti antara gas–cairan dan cairan–cairan) ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga inilah yang akan teradsorpsi pada permukan dan komponen ini akan sangat mempengaruhi sifat permukaan. Contoh bila komponen ketiga tadi adalah n-pentanol (alkohol rantai pendek), yang dilarutkan dalam air maka ketegangan permukaan air–udara akan berkurang karena adanya adsorpsi n-pentanol tadi. Contoh lain adalah penambahan sabun untuk menstabilkan emulsi air–minyak. Kestabilan akan meningkat karena dalam kasus ini molekul sabun akan teradsorpsi pada permukan antara kedua cairan dan menurunkan tegangan permukaan. Kasus diatas, komponen ketiga yang ditambahkan adalah molekul yang teradsorpsi pada permukaan dinamakan surfaktan(Bird, 1993).

Adsorben yang permukaannya besar, maka adsorpsinya juga makin besar. Makin besar konsentrasi, makin banyak zat yang diadsorpsi. Sifat adsorpsi pada permukaan zat padat adalah sangat selektif, contohnya pada campuran zat hanya satu komponen yang diadsorpsi oleh zat padat tertentu. Pengaruh konsentrasi larutan terhadap adsorpsi dapat dinyatakan sebagai berikut :

^X/m = K.Cⁿ

dimana :

X          = berat zat yang diadsorpsi

m          = berat adsorben

c           = berat adsorben pada keadaan setimbang

n  & k  = tetapan adsorpsi

Jika ditulis dalam logaritrna :

log = n log C + log k

maka dengan membuat grafik log  lawan log C, maka n dan k dapat ditentukan ( slope = n dan log k = intersep).

Menurut persamaan Langmuir (adsorpsi isoterm Langmuir) dengan notasi yang sama, hanya bentuk-bentuk tetatapannya yang berbeda.

 (Tim Penyusun, 2014 : 3).

Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).Dalam proses adsorpsi dikenal juga kolom adsorpsi dimana kolom adsorpsi itu sendiri adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut (Warnana, 2007 : 49).

 

BAB 2. Metodelogi Percobaan

2.1. Alat dan Bahan

2.1.1 Alat

-          Erlenmeyer 250 mL

-          Buret 50 mL

-          Corong gelas

-          Kertas saring

2.1.2 Bahan

- NaOH 5 M

- Indikator pp

- Asam Asetat 1 M

- Karbon Aktif

2.2. Skema kerja

 

 

-dibuat masing-masing sebanyak 50 mL, dengan konsentrasi 1,0;0,8;0,6;0,4;0,2 M

-diambil 10 mL setiap larutan untuk dititrasi dengan 0,5 M NaOH dengan menggunakan indikator pp. Hasil titrasi menunjukkan konsentrasi asam asetat mula-mula

-diambil setiap larutan sebanyak 25 mL dimasukkan kedalam erlenmeyer dan ditambahkan kedalam masing-masing larutan 3 gram adsorben (karbon aktif) ,kocok selama 10 menit dan tutup dengan kertas saring dan diamkan selama 5 menit. Masing-masing filtrat diambil 10 mL dan diberi indikator 2 tetes, kemudian dititrasi dengan larutan NaOH, sehingga dapat diketahui asam asetat sisa yang ada dalam larutan. Ditentukan asam asetat yang diadsorpsi.

 

BAB 3 Hasil dan Pengolahan Data

3.1 Hasil

Konsentrasi CH3COOH (M)	Volume NaOH (mL)		Massa kertas saring (g)	Massa kertas saring + karbon (g)	Massa karbon (C) g
	Sebelum (a)	Sesudah (b)
0,2	2,8	1,7	1,093	4,570	3,477
0,4	3,7	3,4	1,134	4,538	3,404
0,6	5,9	5,3	1,049	4,440	3,391
0,8	8,0	6,6	1,075	4,532	3,448
1,0	9,9	8,1	1,005	4,432	3,377

3.2 Pengolahan Data

Konsentrasi CH3COOH	M (g)	X (g)	Log X/M	Log C
0,2	3	0,022	-2,14	0,541
0,4	3	0,006	-2,7	0,531
0,6	3	0,012	-2,4	0,530
0,8	3	0,028	-2,03	0,537
1,0	3	0,036	-2,92	0,528

n = 12,25

k = 1,68 × 10^-9

BAB 4 PEMBAHASAN

Praktikum kali ini tentang penentuan entalpi adsorpsi. Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk mempelajari secara kuantitatif sifat-sifat adsorpsi suatu bahan adsorben. Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu adsorpben.

Sampel yang digunakan dalam praktikum ini adalah asam asetat (CH₃COOH). Konsentrasi asam asetat divariasikan menjadi 1,0 M; 0,8 M; 0,6 M; 0,4 M; 0,2 M. masing asam asetat tersebut dibuat dalam volume 50 mL. Kemudian diambil masing-masing 10 mL untuk dititrasi dengan menggunakan NaOH 0,5 M. Sebelum dititrasi larutan asam asetat ditambahkan indikator pp terlebih dahulu sebanyak dua tetes. Titrasi ini menggunakan indikator pp yang memiliki rentang pH 8,3–10,dimungkinkan pH dari garam pada titik ekuivalen adalah pada pH basa,karena garam ini berasal dari basa kuat yng berupa NaOH dan asam lemah yang berupa CH₃COOH. Penggunaan indikator pp juga bertujuan untuk mengetahui kapan titik ekuivalen terjadi. Semakin tinggi konsentrasi asam asetat, maka larutan akan semakin asam, sehingga semakin banyak jumlah basa NaOH yang dipakai untuk mencapai titik akhir titrasi. Reaksi yang terjadi saat titrasi berlangsung adalah sebagai berikut:

CH₃COOH (aq) + NaOH (aq) à CH₃COONa (aq) + H₂O (l)

            Setelah dilakukan titrasi pada semua variasi konsentrasi larutan maka didapat data volume NaOH yang dibutuhkan sampai titik ekuivalen. Volume NaOH ini biasa disimbolkan dengan huruf a. Langkah selanjutnya yaitu memasukkan masing-masing tiga gram karbon aktif pada masing-masing 25 mL variasi konsentrasi larutan asam asetat. Kemudian dikocok selam 10 menit dan didiamkan selama lima menit. Pengocokan larutan setelah penambahan karbon aktif bertujuan supaya terjadi penyerapan warna dari larutan. Erlenmeyer harus ditutup dengan kertas saring saat pengocokan agar larutan tidak terpecik keluar erlenmeyer serta menghalangi gangguan dari luar sehingga larutan tidak terkontaminasi oleh zat-zat yang dapat mempengaruhi daya asam asetat oleh karbon aktif. Tujuan dari didiamkannya larutan yaitu agar larutan mencapai kesetimbangan.

            Langkah selanjutnya yaitu menyaring larutan tersebut dengan kertas saring. Kemudian masing-masing filtratnya diambil 10 mL dan ditetesi dengan indikator pp lalu dititrasi dengan NaOH. Volume NaOH yang didapat disimbolkan dengan huruf b. Volume NaOH pada titrasi kali ini lebih sedikit karena adanya asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon, sehingga proses titrasi berlangsung lebih cepat. Lalu filtrannya yang berupa karbon aktif ditimbang untuk memperoleh berat adsorben dalam keadaan setimbang ( c ). Penimbangan dilakukan saat karbon dalam keadaan kering atau berbentuk serbuk lagi. Dari penimbangan didapat nilai c. Dan kemudian dihitung nilai log c untuk dibandingkan dengan banyaknya massa zat yang teradsorpsi dalam grafik. Grafik yang didapat dari hasil perhitungan yaitu sebagai berikut:

Berdasarkan grafik diatas diketahui bahwa kurva yang didapat tidak linear. Hasil ini menunjukkan adanya kesalahan dalam praktikum. Kesalahan mungkin disebabkan karena kurang telitinya praktikan dalam melakukan percobaan.

BAB 5 PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil dan pembahasan diatas maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu sebagai berikut:

a.       Karbon aktif memiliki daya adsorpsi yang baik terhadap asam asetat.

b.      Semakin kecil konsentrasi semakin sedikit jumlah NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi, begitu pula sebaliknya semakin semakin besar konsentrasi semakin banyak pula jumlah NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi.

c.       Jumlah NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi asam asetat yang telah diadsorpsi lebih sedikit dibandingkan jumlah NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi pertama (tanpa karbon).

5.2 Saran

Sebaiknya praktikan membaca terlebih dahulu langkah-langkah praktikum dengan teliti agar tidak terjadi kesalahan pada saat praktikum berlangsung

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2014. MSDS Natrium Hidroksida. http://wikipedia.org/natrium hidroksida.html. [12 Maret 2014].

Anonim. 2014. MSDS Asam Asetat. http://www.scienelab.com/msds/php?msdsld= 9924120. [12 Maret 2014].

Anonim. 2014. MSDS Indikator PP. http://wikipedia.org/indikator_pp.html. [12 Maret 2014].

Anonim. 2014. MSDS Karbon Aktif. http://wikipedia.org/karbon_aktif.html. [12 Maret 2014].

Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta : Erlangga.

Dainith, John. 1994. Kamus Kimia Lengkap Edisi baru. Jakarta : Erlangga.

Sukardjo. 1989. Kimia Fisik. Yogyakarta : Rineka Cipta

Tim Kimia Fisika. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Fisika I. Jember: FMIPA Universitas Jember.

Warnana, Dwa Desa, dkk. 2007. Termodinamika. Jakarta : Universitas Terbuka.

www.gedehace.com