LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA IIIISOTERM ADSORPSI

Nama: Yudha TaufantriNIM: 1108105015Kelompok : IV B

JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS UDAYANA2014ISOTERM ADSORPSIYudha Taufantri, 110810515Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran

Abstrak

Isoterm adsorpsi karbon arang aktif diperoleh dari hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut. Adsorben karbon arang aktif dipilih pada percobaan ini karena bersifat sangat aktif dan menyerap senyawa yang berinteraksi dengan karbon tersebut. Sedangkan zat terlarut yang dipilih adalah larutan asam asetat (CH3COOH). Hasil massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer I, II, III, IV, V, dan VI berturut-turut adalah sebesar 0,0750 gram, 0,7800 gram, 0,0600 gram, 0,0480 gram, 0,0438 gram, dan 0,0456 gram.Diperoleh persamaan isoterm adsorpsi Freundlich y = 0,2922 x - 0,7305, dengan nilai log k = -0,7305 dan nilai n adalah 0,2922, serta nilai k adalah 1,5000. Hasil percobaan ditampilkan dalam grafik isoterm adsorpsi Freundlich, dimana x/m diplotkan sebagai ordinat dan C sebagai absis, dan diketahui bahwa kurva tidak menunjukkan model linier dengan nilai linearitas r2 = 0,1401.

PENDAHULUAN

Praktikum ini bertujuan untuk menentukan isoterm adsorbsi menurut freundlich dalam proses adsorbsi asam asetat dengan berbagai konsentrasi terhadap arang aktif (active carbon). Hasil konsentrasi asam asetat teradsorbsi diketahui dengan titrasi asam basa menggunakan NaOH.Arang adalah padatan berpoti hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon (batok kelapa, kayu) . Arang tersusun atas aton atom karbin yang saling berikatan secara kovalen membentuk struktur heksagonal datar denga sebuah atom C pada setiap sudutnya. Susunan kisi kisi heksagonal datar ini tampak seolah olah seperti pelet pelet datar yang saling bertumpuk dengan sela sela diantaranya (Sudarman, 2001).Karbon aktif adalah bentuk umum dari produk yang mengandung karbon yang telah aktif 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 50 nm) (Kustanto, 2000).

Gambar 1. Struktur Grafit Karbon Aktif

Adapun sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Berikut merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi daya serap adsorbsi.

1) Sifat SerapanAdsorpsi 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 / SuhuFaktor yang mempengaruhi suhu proses adsorpsi adalah viskositas dan stabilitas thermal seyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya.3) Derajat keasaman (pH)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 garam4) Waktu SinggungBila 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.

AdsorpsiGejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat disebut adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi adsorpsi suatu zat adalah jenis adsorben, jenis adsorbat, luas permukaan adsorben, konsentrasi zat terlarut, dan temperatur. 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 teradsorpsi (gram)m = Jumlah adsorben (gram)C= Konsentrasi zat terlarut dalam larutan, setelah tercapai kesetimbangan adsoprsik dan n= tetapan, maka persamaan (1) menjadi :log x/m = log k + n log c..(2)Persamaan ini menjelaskan bahwa bila suatu proses adsorbs menurut isotherm freundlich, maka aliran log x/m terhadap log C akan berupa garis lurus. Sehingga akan didapat evaluasi tetapan k dan n.Isoterm FreudlichPada konsentrasi yang kecil dalam campuran air , isotherm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaaan empiric Freundlich. Isoterm ini didasarkan pada teori bahwa adsorben mempunyai permukaan heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda beda.Dengan Persamaan umum :x/m = k. C1/n

dimana :

x = Jumlah zat teradsorpsi (gram)m = Jumlah adsorben (gram)C= Konsentrasi zat terlarut dalam larutan, setelah tercapai kesetimbangan adsoprsik dan n= Konstanta adsorben

Dari persamaan tersebut, konsentrasi larutan dalam keadaan setimbang diplot sebagai ordinat dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai absis pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradient n dan intersept. Dari isotherm ini, akan diketahui kapasitas dan efisiensi suatu adsorben dalam proses penyerapan.

BAHAN DAN METODE

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah Cawan porselin 1 buah, Labu erlenmeyer bertutup 250 ml 12 buah, Labu erlenmeyer 150 ml 6 buah, Pipet volume 10 ml 2 buah, Pipet volume 25 ml 4 buah, buret 50 ml 3 buah, Corong 6 buah, Statif 3 buah, Gelas beker 3 buah, Pemanas 1 buah, Timbangan analitik 1 buah, Kaca arloji 6 buah, Sendok kecil 1 buah, Gelas ukur 2 buah, Bola hisab 2 buah, larutan asam asetat 0,500 N, adsorben arang aktif, larutan standar NaOH 0,1 N, indikator fenolftalein, kertas saring, akuades, tissue, label, plastik (untuk penutup erlenmeyer).Metode yang dilakukan dalam percobaan ini adalah pertama-tama arang diaktifkan dengan cara memanaskan di atas cawan porselin kemudian ke dalam enam buah kaca arloji diisi masing - masing 1 gram arang, yang ditimbang dengan ketelitian 1 mg. Berat arang tidak perlu tepat 1 gram, tetapi harus teliti. Larutan asam dengan konsentrasi 0,500 N; 0,250 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N: dan 0,0156 N sebanyak 100 mL disediakan kemudian masing - masing larutan dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer. Secara bersamaan dengan waktu yang sama kaca arloji yang berisi 1 gram arang dimasukkan kedalam erlenmeyer yang berisi larutan asam asetat dengan berbagai konsentrasi. Labu-labu ini ditutup dan dibiarkan selama jam. Selama setengah jam, larutan dikocok selama 1 menit secara teratur tiap 10 menit. Temperatur selama percobaan dicatat dan dijaga agar tidak terjadi perubahan temperatur yang terlalu besar. Penangas air dapat digunakan bila perlu. Tiap larutan disaring dengan menggunakan kertas saring yang kering. Larutan titrat dititrasi sebagai berikut: dari kedua larutan dengan konsentrasi paling besar diambil 10 mL, larutan berikutnya diambil 25 mL dan dari ketiga larutan dengan konsentrasi paling rendah diambil masing-masing 50 mL, kemudian dititrasi dengan larutan standar NaOH 0,1 N dengan menggunakan indikator fenolftalein.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada praktikum ini dilakukan proses adsorpsi oleh arang aktif yang mampu menjerap larutan organik, asam asetat dalam konsetrasi 0,500 N; 0,250 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N: dan 0,0156 N. Perbedaan konsentrasi ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan masing masing konsentrasi untuk terjerap pada suhu yang konstan. Perlakuan pertama adalah mengaktifkan arang aktif dengan cara memanaskan sebanyak masing masing 1 gram arang aktif terhadap berbagai konsentrasi diatas cawan porselin. Hal ini dilakukan untuk memperluas luas permukaan adsorben agar dapat menjerap adsorbat secara optimun. Percobaan ini menggunakan adsorpsi fisik karena adanya gaya Van Der Waalls antara adsorben dengan adsorbat yang digunakan sehingga proses adsorpsi hanya terjadi pada permukaan larutan.Percobaan selanjutnya adalah perlakuan terhadap adsorpsi fisik oleh gaya Van Der Walls antara permukaan adsorben dan adsorbat dengan menambahkan arang aktif ke dalam masing masing erlemenyer berisi asam asetat, kemudian erlemnyer ditutup dan didiamkan tanpa perlakuan apapun selama 30 menit. Selanjutnya setiap 10 menit dilakukan pengocokan selama 1 menit. Hal ini dilakukan untuk menyempurnakan reaksi antara asam asetat teradap penjerapan oleh arang aktif dalam waktu singgung. Pengocokan yang dilakukan pada temperatur yang dijaga konstan akan menjaga kestabilan adsorben dalam mengadsorpsi adsorbat. Perlakuan selanjutnya adalah menyaring arang aktif dengan kertas saring. Penyaringan dilakkan untuk mengambil filtrate hasil adsorpsi yang akan dititrasi oleh larutan NaOH dengan konsentrasi 0,5 M. Volume titrat (sisa asam asetat hasil adsorpsi) pada konsentrasi 0.500 N dan 0.250 N diambil sebanyak 10 mL. Pada konsentrasi 0.125 N dan 0.0625 N diambil sebanyak 25 mL. Pada konsentrasi 0.0313 N dan 0.0156 N diambil sebanyak 50 mL. Selanjutnya dilakukan titrasi dengan penambahan indikator PP 2 3 tetea dan larutan NaOH 0,5 M sebagai titran.Proses titrasi dilakukan sebanyak 2 kali pengulangan untuk mengetahui konsentrasi larutan asam yang telah terjerap. Penggunaan indikator PP bertujuan untuk mengetahui titik akhir titrasi larutan yang ditunjukkan dengan adanya perubahan warna larutan menjadi merah muda. Alasan lain adalah karena titrasi yang dilakukan menggunakan metode alkalimetri, yakni dititrasi dengan larutan standar basa, sehingga digunakan indikator fenolftalein yang memiliki rentang pH 8,3 10,0. Volume NaOH yang dipakai pada masing masing titrasi dicatat sebagai perbandingan konsentrasi asam yang terdapat di dalam larutan sehingga dapat ditentukan harga tetapan isoterm adsorbsi Freundlich asetat. Variabel yang kontrol pada percobaan adalah konsentrasi larutan NaOH 0.5 M yang digunakan untuk mentitrasi asam asetat. Mol awal dan volime akhir titrasi dapat diginakan untuk mengetahui berat asam asetat yang konentrasi awalnya diketahui.

NoKonsentrasi CH3COOHVolume NaOH 0.5 M

V1V2

1.0.5000 N11,35mL11,25 mL

2.0.2500 N4,80 mL4,80 mL

3.0.1250 N5.55 mL5.45 mL

4.0.0625 N4,50 mL5,00 mL

5.0.0313 N2.45 mL2.05 mL

6.0.0156 N0.90 mL0.90 mL

Tabel 4.1 Data Pengamatan Titrasi CH3COOH oleh NaOH 0.5 M

Reaksi titrasi asam - basa yang terjadi selama proses titrasi :CH3COOH9(aq) + NaOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)(4.1)

Adsorpsi arang aktif mengakibatkan konsentrasi asam asetat mengalami penurunan karena adanya penjerapan oleh permukaan arang aktif. Semakin kecil konsentrasi zat sisa yang terlarut, semakin besar pula zat terlarut yang teradsorpsiHasil perhitungan dipresentasikan melalui grafik yang dibuat, dimana x/m diplotkan sebagai ordinat dan C sebagai absis. Grafik hubungan antara x/m dengan C maupun antara log x/m dengan log C dari percobaan dapat dilihat pada lampiran data.Persamaan grafik yang dibuat merupakan grafik Isoterm Adsorpsi Freundlich dan grafik isoterm Langmuir. grafik Isoterm Adsorpsi Freundlich menjelaskan bahwa bila suatu proses adsorbs menurut isotherm freundlich, maka aliran log x/m terhadap log C akan berupa garis lurus. Sehingga akan didapat evaluasi tetapan k dan n. Dari grafik diketahui bahwa kurva dengan nilai linearitas r2 = . Hal ini sesuai dengan teori yang dikemukan oleh Freundlich tentang nilai K yang mengindikasikan adanya kapasitas serapan. Semakin besar luas permukaan suatu adsorben, maka semakin besar pula harga intersep K. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut:Log (x/m) = log k + n log C (4.1)Sedangkan persamaan grafik isoterm adsorpsi Langmuir menggambarkan hubungan konsentrasi larutan terhadap adsorpsi. Dari grafik yang telah digambar, teori yang dikemukakan pada teori adsorpsi isoterm Langmuir yang menggambarkan bahwa pada permukaan adsorben terdapat sejumlah situs aktif yang sebanding dengan luas permukaan adsorben. Artinya adalah semakin besar permukaan adsorben, semakin besar pula daya adsorbsinya.Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich diperoleh y = 0,2922 x - 0,7305, didapat nilai log k = -0,7305 dan nilai n adalah 0,2922, maka nilai k adalah 1,5000.Daya serap karbon arang aktif yang memberikan hasil yang berbeda-beda pada percobaan ini disebabkan oleh beberapa faktor yang mempengaruhinya, yaitu: sifat serapan, temperatur/suhu, pH (derajat keasaman), serta waktu singgung. Selain itu kesalahan-kesalahan yang terjadi yang juga mempengaruhi hasil adalah kesalahan dalam pembacaan skala dalam buret titrasi, kesalahan dalam pengocokan campuran larutan dan adsorben, serta kesalahan yang dilakukan oleh praktikan.

KESIMPULAN

Isoterm adsorpsi karbon arang aktif diperoleh dari hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut. Adsorben karbon arang aktif dipilih karena bersifat sangat aktif dan menyerap senyawa yang berinteraksi dengan karbon tersebut. Zat terlarut yang dipilih adalah larutan asam asetat (CH3COOH). Diperoleh hasil massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer 1 adalah sebesar 0,0750 gram, massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer II sebesar 0,7800 gram, massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer III sebesar 0,0600 gram, massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer IV sebesar 0,0480 gram, massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer V sebesar 0,0438 gram, dan massa asam asetat yang teradsorpsi oleh karbon arang aktif untuk erlemenyer VI sebesar 0,0456 gram. Dari data pengamatan dan perhitungan, konsentrasi asam asetat sebelum diadsorpsi lebih tinggi daripada setelah diberi perlakuan, dimana massa asam asetat sebelum adsorbsi adalah sebesar 1,0 gram untuk masing-masing erlemenyer. Hal ini dikarenakan asam asetat telah teradsorpsi oleh karbon arang aktif. Adsorpsi karbon arang aktif membuat konsentrasi asam asetat mengalami penurunan.Hasil percobaan dipresentasikan melalui grafik isoterm adsorpsi Freundlich, dimana x/m diplotkan sebagai ordinat dan C sebagai absis. Grafik isoterm Freundlich menggambarkan hubungan logaritmik antara berat adsorbat dalam adsorben dengan konsentrasi larutan asam asetat setelah peristiwa adsorbsi. Dari grafik yang telah digambar, diketahui bahwa kurva dengan nilai linearitas r2 = 0,1401. Hal ini sesuai dengan teori yang dikemukan oleh Freundlich tentang nilai K yang mengindikasikan adanya kapasitas serapan. Semakin besar luas permukaan suatu adsorben, maka semakin besar pula harga intersep K. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich diperoleh y = 0,2922 x - 0,7305, didapat nilai log k = -0,7305 dan nilai n adalah 0,2922, sehingga nilai k adalah 1,5000.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 1997. Kimia Fisik Jilid 2. Jakarta: Erlangga.Chan, L. S et al. 2010. Adsorption of Basic Dyes By Activated Carbon From Waste Bamboo. (diakses 30 April 2014)Day, R. A. Dan Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga.Harfi. 2003. Senyawa-Senyawa Organik. Jakarta: Bumi Aksara.Khopkar, S. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press.Kustanto. 2000. Karbon Aktif dalam Kehidupan Sehari-hari. Jogjakarta: Universitas Gadjah Mada.Murdiyanto. 2005. Senyawa Karbon. Malang: Universitas Brawijaya.Sudarman. 2001. Manfaat Arang Aktif. Makassar: Universitas Hasannudin.Tim Laboratorium Kimia Fisik. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Fisik III. Jimbaran: Universitas Udayana.Sukardjo. 1984. Kimia Anorganik. Jogjakarta: Bina Aksara.