Praktikum Kimia Fisik I (Proses Adsorpsi Isoterm Larutan)

A.  Judul   :

Proses Adsorpsi Isoterm Larutan

B.  Tujuan :

Mempelajari secara kuantitatif sifat-sifat adsorpsi zarut dari suatu larutan pada permukaan karbon aktif dan lempung aktif.

C.  Dasar Teori

Adsorpsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat tersebut. Dalam adsorpsi digunakan istilah adsorbat dan adsorban, dimana adsorbat adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorban adalah merupakan suatu media penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon.

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 absorbens sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1990).

Untuk adsorben yang permukaan besar, maka adsorpsinya juga makin besar.  Makin besar konsentrasi zarut, makin banyak pula zarut yang teradsorp.   Sifat adsorpsi pada permukaan zat padat adalah sangat selektif, artinya pada campuran pada berbagai zat hanya satu komponen yang teradsorp oleh zat padat tertentu.  Jika suatu adsorben dibiarkan kontak dengan larutan, maka jumlah zat yang teradsorp akan bertambah naik secara bertahap sampai suatu keadaan kesetimbangan tercapai (Morre, W.,J., 1974).

Komponen yang terserap disebut adsorbat (adsorbate), sedangkan daerah tempat terjadinya penyerapan disebut adsorben (adsorbent / substrate). Berdasarkan sifatnya, adsorpsi dapat digolongkan menjadi adsorpsi fisik dan kimia.

Tabel 1. Perbedaan adsorpsi fisik dan kimia

Adsorpsi Fisik	Adsorpsi Kimia
Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals	Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia
Mempunyai entalpi reaksi -4 sampai -40 kJ/mol	Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai -800 kJ/mol
Dapat membentuk lapisan multilayer	Membentuk lapisan monolayer
Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat	Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi
Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat	Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat
Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu	Melibatkan energi aktifasi tertentu
Bersifat tidak spesifik	Bersifat sangat spesifik

Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi tergantung pada beberapa faktor, yaitu :

a.    Jenis adsorben

b.    Jenis adsorbat

c.    Luas permukaan adsorben

d.   Konsentrasi zat terlarut

e.    Temperatur (Atkins,  1990).

Adsorpsi isoterm Lamgmuir menggambarkan bahwa pada permukaan adsorben terdapat sejumlah situs aktif yang sebanding dengan luas permukaan adsorben.  Pade setiap situs aktif hanya satu molekul yang dapat diserap.  Ikatan antara adsorben dan adsorbat harus cukup kuat untuk mencegah migrasi molekul yang telah terserap sepanjang permukaan adssorben.   Interaksi antara molekul-molekul adsorbat dalam lapisan hasil adsorpsi diabaikan.  Teori ini mengasumsikan bahwa ikatan yang terjadi tidak tergantung pada ikatan yang telah terbentuk pada situs yang berbeda di dekatnya (Daniels and Alberty, 1955).

D.       Alat dan Bahan

1.       Alat

No	Nama Alat	Kategori	Gambar	Fungsi
1.	Gelas Kimia	1		Digunakan sebagai tempat larutan
2.	Corong	1		Digunakan pada saat memasukkan cairan dalam suatu wadah
3.	Gelas ukur	1		Digunakan untuk mengukur volume zat kimia dalam bentuk cair
4.	Kertas saring	1		Untuk menyaring larutan
5.	Erlenmeyer	1		Digunakan untuk tempat zat yang akan dititrasi
6.	Pipet tetes	1		Digunakan untuk mengambil bahan yang berbentuk larutan dalam jumlah yang kecil
7.	Buret	1		Digunakan untuk melakukan titrasi
8.	Neraca analitik	2		Digunakan untuk menimbang berat suatu benda atau zat kimia
9.	Labu ukur	1		Digunakan untuk mengencerkan suatu larutan
10.	Kaca Arloji	1		Digunakan untuk wadah suatu zat yang akan diuapkan dengan pemanasan
11.	Statif dan klem	1		Digunakan sebagai penjepit,misalnya menjepit buret dalam proses titrasi

2.         Bahan

No	Nama Bahan	Kategori	Sifat fisik	Sifat Kimia
1	NaOH 0,5 M	Khusus	-          Rumus molekul: NaOH -          Densitas dan fase : 2.100 g cm-3,cairan -          Titik lebur :3180C	-          NaOH sangat mudah menyerap gas CO2 -          Senywa sangat mudah larut dalam air -          Merupakan larutan basa kuat organik
2.	CH3COOH 1 M	Khusus	-          Rumus molekul: CH3COOH -          Massa molar : 60,05 g/mol -          Densitas dan fase : 1.049 g cm-3,cairan 1.266 g cm-3, padatan	-          Melarut dengan mudah larut dalam air -          Bersifat higroskopik dan korosif -          Asam asetat merupakan asam lemah
3.	Karbon aktif	Khusus	-          Luas permukaan karbon aktif berkisar antara 300-3500 m2/g	-          Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa- senyawa kimia tertentu
4.	Aquades	Umum	-          Cairan berwarna bening -          Titik didih 100◦c	-          Bersifat polar dan merupakan elektrolit lemah -          Pelarut yang baik bagi senyawa organik
5.	Indikator pp	Khusus	-          Rumus molekul : C20H14O4 -          Penampilan : padatan Kristal tak berwarna -          Massa jenis : 1,227	-          Trayek pH 8,2-10 -          Merupakan indicator dalam analisa kimia -          Tidak dapat bereaksi dengan larutan yang direaksikan,hanya sebagai indicator

E.     Prosedur Kerja

 

  Mengencerkan menjadi 0,8 M; 0,6   M; 0,4 M; 0,2 M; dan 0,1 M denganvolume 25 mL

 

 

  Mengambil 10 mL setiap larutan  

  dan    memasukkan dalam  

  masing-masing ke dalam

  Erlenmeyer

  Menambahkan indicator PP

  Mentitrasi dengan NaOH 0,5 M

  Mencatat volume NaOH yang terpakai

  Melakukan secara duplo

 

                               

 

                                       Mengambil 25 mL setiap larutan    

                                   dan memasukkan dalam masing-

                                       masing Erlenmeyer

                                       Menambahkan 1 gram karbon  

                                       aktif

   Mengocok atau mengaduk dengan

   pengaduk magnet

   Menutup dengan kaca arloji dan

   membiarkan selama 30 menit

                                                               Menyaring dengan kertas saring

 

Menyaring dengan kertas saring

Memisahkan filtratnya

                           

                     

-   

 

-    Mengambil 10 mL

Mentitrasi dengan NaOH 0,5 M

menambahkan indicator PP hingga terjadi perubahan warna

melakukan duplo

 

F.  Hasil Pengamatan dan Perhitungan

1. Hasil Pengamatan

No	Konsentrasi Asam asetat	Titrasi I	Titrasi II	Rata-rata	Konsentrasi akhir
1.	0,8 M	4,4 mL	4,4 mL	4,4 mL	0,22 M
2.	0,6 M	3 mL	3 mL	3 mL	0,15 M
3.	0,4 M	1,2 mL	1,2 mL	1,2 mL	0,06 M
4.	0,2 M	0,7 mL	0,7 mL	0,7 mL	0,035 M
5.	0,1 M	0,4 mL	0,4 mL	0,4 mL	0,002 M

No	Konsentrasi sebelum adsorpsi	Titrasi I	Titrasi II	Rata-rata	Konsentrasi setelah adsorpsi
1.	0,22 M	4 mL	4 mL	4 mL	0,2 M
2.	0,15 M	3 mL	2,9 mL	2,9 mL	0,1475 M
3.	0,06 M	1 mL	1,1 mL	1,1 mL	0,0525 M
4.	0,035 M	0,5 mL	0,6 mL	0,6 mL	0,0275 M
5.	0,002 M	0,3 mL	0,3 mL	0,3 mL	0,015 M

2. Perhitungan

1.      Pengenceran CH₃COOH 1 M

V₁.M₁ = V₂.M₂

a.       Untuk 0,8 M

V₁.M₁ = V₂.M₂

1.V₁    = 0,8 × 50

   V₁    = 

          = 40 mL

b.      Untuk 0,8 M

V₁.M₁ = V₂.M₂

1.V₁   = 0,6 × 50

   V₁   =

         = 30 mL

c.       Untuk 0,4 M

V₁.M₁ = V₂.M₂

1.V₁   = 0,4 × 50

   V₁   =

         = 20 mL

d.      Untuk 0,2 M

V₁.M₁ = V₂.M₂

1.V₁   = 0,2 × 50

   V₁   =

         = 10 mL

e.       Untuk 0,1 M

V₁.M₁ = V₂.M₂

1.V₁   = 0,1 × 50

   V₁   =  = 5 mL

2.      Menghitung konsentrasi  CH₃COOH

-          Konsentrasi CH₃COOH sebelum Adsorpsi

V_a.M_a = V_b.M_b

     M_a =

a.       Untuk 0,8 M

M_a =

      = 0,22 M

b.      Untuk 0,6 M

M_a =

      = 0,15 M

c.       Untuk 0,4 M

M_a =

      = 0,06 M

d.      Untuk 0,2 M

M_a =

      = 0,035 M

e.       Untuk 0,1 M

M_a =

      = 0,02 M

-       Konsentrasi CH₃COOH setelah Adsorpsi

V CH₃COOH x M CH₃COOH = V NaOH x M NaOH

      V_A.M_A = V_B.M_B

                                    M_A =

a.    Untuk 0,8 M

M_A  =

       = 0,2 M

b.    Untuk 0,6 M

M_A  =

       = 0,1475 M

c.    Untuk 0,4 M

M_A  =

       = 0,0525 M

d.    Untuk 0,2 M

M_A  =

       = 0,0275 M

e.    Untuk 0,1 M

M_A  =

       = 0,15 M

3.      Mencari jumlah CH₃COOH yang diadsorbsi

a₁  = volume sebelum adsorbsi

b₁ = volume setelah adsorbsi

ü  Untuk sampel 1

a₁  = 4,4 mL = 0,0044 L

b₁  = 4 mL = 0,004 L

ü  Untuk sampel 2

a₁  = 3 mL = 0,003 L

b₁  = 2,95 mL = 0,00295 L

ü  Untuk sampel 3

a₁  = 1,2 mL = 0,0012 L

b₁  = 1,05 mL = 0,00105 L

ü  Untuk sampel 4

a₁  = 0,7 mL = 0,0007 L

b₁  = 0,55 mL = 0,00055 L

ü  Untuk sampel 5

a₁  = 0,4 mL = 0,0004 L

b₁  = 0,3 mL= 0,0003 L

a.       Untuk sampel 1

X₁          =

           

                        = 2,5 0.0004 L  0,5 M  0,06 g/mol

                        = 0,00003 g

b.      Untuk sampel 2

X₂          =

           

                        = 2,5  0.00005 L  0,5 M  0,06 g/mol

                        = 0,00000375 g

c.       Untuk sampel 3

X₃          =

           

                        = 2,5  0.00015 L  0,5 M  0,06 g/mol

                        = 0,00001125 g

d.      Untuk sampel 4

X₄          =

           

                        = 2,5  0.00015 L  0,5 M 0,06 g/mol

                        = 0,00001125 g

e.       Untuk sampel 5

X₅          =

           

                        = 2,5  0.0001 L  0,5 M  0,06 g/mol

                        = 0,0000075 g

4.      Menghitung x/m (m= berat karbon aktif)

a.       Untuk sampel 1

X₁ =0,00003 gram

M = 1 gram

X/M =

        = 3  10^-5 

b.      Untuk sampel 2

X₂ =0,00000375 gram

M = 1 gram

X/M =

        = 3,75  10^-6 

c.       Untuk sampel 3

X₃ =0,00001125 gram

M = 1 gram

X/M =

        = 1,125  10^-5 

d.      Untuk sampel 4

X₃ =0,00001125 gram

M = 1 gram

X/M =

        = 1,125  10^-5 

e.       Untuk sampel 5

X₅ = 0,000075 gram

M = 1 gram

X/M =

        = 7,5  10^-5 

5.      Menghitung nilai log X/M

a.       Untuk sampel 1

log X₁/M₁ = log 3 x 10^-5

                  = 4,52

b.      Untuk sampel 2

log X₂/M₂ = log 3,75 x 10^-6

                  = 5,43

c.       Untuk sampel 3

log X₃/M₃ = log 1,125 x 10^-5

                  = 4,95

d.      Untuk sampel 4

log X₃/M₃ = log 1,125 x 10^-5

                  = 4,95

e.       Untuk sampel 5

log X₅/M₅ = log 7,5 x 10^-5

                  = 4,12

6.      Menghitung nilai Log C

C= konsentrasi adsorbat

a.       Untuk sampel 1

Log C₁ = Log 0,2 M

            = -0,699

b.      Untuk sampel 2

Log C₂ = Log 0,1475 M

            = -0,831

c.       Untuk sampel 3

Log C₃ = Log 0,525 M

            = -1,279

d.      Untuk sampel 4

Log C₄ = Log 0,275

            = -1,560

e.       Untuk sampel 5

Log C₄ = Log 0,015

            = -1,824

Tabel

No	M karbon (gram)	Konsentrasi Awal	Konsentrasi Sebelum adsorbsi	Konsentrasi Setelah adsorbsi	X (gram)	X/M	Log X/M	Log C
1	1 gram	0,8 M	0,22  M	0,2 M	3 x 10-5	3 x 10-5	4,52	-0,699
2	1 gram	0,6 M	0,15 M	0,01475 M	3,75 x 10-6	3,75 x 10-6	5,43	-0,831
3	1 gram	0,4 M	0,06 M	0,0525 M	1,125 x 10-5	1,125 x 10-5	4,95	-1,279
4	1 gram	0,2 M	0,035 M	0,0275 M	1,125 x 10-5	1,125 x 10-5	4,95	-1,560
5	1 gram	0,1 M	0,02 M	0,015 M	7,5 x 10-5	7,5 x 10-5	4,12	-1,824

Grafik

 

Log

(X/M)

 

                                                Log C

G.    Pembahasan

Adsorbsi adalah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan merupakan

jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau cair  yang kontak dengan zat-zat lainnya. Salah satu adsorben yang biasa diterapkan dalam pengolahan air minum adalah karbon aktif. Arang dalam pengolahan air , arang ini digunakan untuk menghilangkan bau, dan rasa air termasuk logam-logam berat. Dalam percobaan ini menggunakan karbon aktif sebagai adsorben, asam asetat dengan berbagai konsentrasi sebagai adsorbat serta larutan NaOH 0,5 M sebagai larutan standar. Langkah yang pertama dilakukan adalah menentukan volume NaOH yang digunakan pada proses titrasi dengan cara duplo. Larutan asam asetat yang telah dibuat dalam berbagai konsentrasi diambil sebanyak 10 mL untuk 5 labu, yang ditambahkan indicator PP sebanyak 3 tetes hal ini bertujuan agar perubahan warna dapat terjadi, kemudian dititrasi dengan NaOH 0,5 M. Untuk  setiap labu didapatkan volume yang berbeda-beda, dimana semakin kecil konsentrasi asam asetat maka volume NaOH yang dibutuhkan semakin sedikit dan perubahan warna pun semakin cepat terjadi. Kemudian langkah kedua memasukkan arang aktif ke dalam Erlenmeyer yang berisi asam asetat yang sudah dibuat dengan berbagai konsentrasi dan didiamkan selama 30 menit. Peristiwa adsorbsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana asam asetat lebih mudah teradsorbsi dari pelarut (air), karena arang aktif hanya mampu mengadsorbsi senyawa-senyawa organic.

Perubahan konsentrasi asam asetat sebelum dan sesudah adsorbsi dapat diketahui dengan cara menintrasi filtrate yang mengandung asam asetat dengan larutan standar NaOH 0,5 M. konsentrasi awal asam asetat mempengaruhi volume titrasi yang digunakan.  Semakin besar konsentrasinya semakin banyak larutan NaOH yang digunakan. Hal ini disebabkan karena semakin besar konsentrasi, letak antara molekulnya semakin berdekatan sehingga susah untuk mencapai titik ekivalen pada saat proses titrasi.

H.    Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa arang dapat dilakukan dengan akrif karbon bahan-bahan kimia. Dimana arang juga dapat berfungsi sebagai adsorbi.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins PW. 1990. Kimia Fisika. Jakarta:  Erlangga.

Daniels, F.and Alberty Alberty, R.A. 1955. Physical Chemistry. Jhon Wiley

and Sons: New York. hal 523-525

Moore,W.J. 1974. Physical Chemistry. Edisi ke-4,517-518 Prenice-

Hall Inc: Indian

Sukardjo. 1990.  Kimia Anorganik.. Jakarta : Rineka Cipta