KAJIAN SIFAT LISTRIK MEMBRAN SELULOSA ASETAT YANG DIRENDAM DALAM LARUTAN ASAM KLORIDA DAN KALIUM HIDROKSIDA FITRI AZIZAH DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
KAJIAN SIFAT LISTRIK MEMBRAN SELULOSA ASETAT YANG DIRENDAM DALAM LARUTAN ASAM KLORIDA DAN KALIUM HIDROKSIDA FITRI AZIZAH Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
ABSTRAK FITRI AZIZAH. Kajian Sifat Listrik Membran Selulosa Asetat yang Direndam dalam Larutan Asam Klorida dan Kalium Hidroksida. Dibimbing oleh Dr. Kiagus Dahlan dan Jajang Juansah, M. Si. Membran didefinisikan sebagai suatu lapisan yang memisahkan dua fasa dan mengatur perpindahan massa dari kedua fasa yang dipisahkan. Karakteristik membran mencakup: sifat listrik, termal, mekanik dan sebagainya. Sifat kelistrikan dapat dilihat dengan melakukan pengukuran karakteristik I-V, konduktansi, kapasitansi dan impedansi. Karakteristik I-V membran dilakukan dengan mengukur arus dan tegangan membran. Penentuan tegangan membran dilakukan dengan cara meletakkan membran di dalam chamber yang diisi larutan elektrolit KCl, kemudian dialiri arus dengan nilai tertentu, sehingga tegangan membran dapat diukur. Pengukuran konduktansi, kapasitansi dan impedansi menggunakan plat kapasitor yang dihubungkan dengan LCRmeter dan nilainya langsung dapat terbaca. Variasi konsentrasi dan lama perendaman larutan asam klorida dan kalium hidroksida mempengaruhi konduktansi, kapasitansi dan impedansi membran. Perendaman pada larutan asam klorida dan basa kalium hidroksida konsentrasi tinggi dan perendaman paling lama kapasitansi semakin meningkat dan impedansi semakin menurun. Perendaman pada larutan asam klorida konsentrasi tinggi dan perendaman paling lama konduktansinya cenderung meningkat dan pada perendaman larutan kalium hidroksida konsentrasi tinggi dan perendaman paling lama konduktansi cenderung menurun. Kata Kunci: membran, konduktansi, kapasitansi, impedansi
Judul : Kajian Sifat Listrik Membran Selulosa Asetat yang Direndam dalam Larutan Asam Klorida dan Kalium Hidroksida Nama : Fitri Azizah NIM : G74104004 Menyetujui: Pembimbing I Pembimbing II Dr. Kiagus Dahlan NIP. 131 663 021 Jajang Juansah, M. Si NIP. 132 311 933 Mengetahui : Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim, DEA NIP. 131 578 806 Tanggal Lulus:
Riwayat Hidup Penulis dilahirkan di Situbondo pada tanggal 14 Februari 1986 dari Bapak Nur Wakhid S. Ag dan ibu Umi Nadhiroh. Penulis merupakan putri kedua dari tiga bersaudara. Penulis mengikuti pendidikan Dasar di Madrasah Ibtida iyah (MI) Al Huda Tumpang Blitar dan lulus pada tahun 1998. Pendidikan tingkat menengah dapat diselesaikan penulis pada tahun 2001 di Madrasah Tsanawiyah Negeri (MTsN) Jabung Blitar. Pendidikan tingkat atas dapat diselesaikan penulis pada tahun 2004 di Madrasah Aliyah (MA) Perguruan Mu allimat Cukir Jombang dan pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor, Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur USMI. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Fisika Dasar pada tahun ajaran 2006/2007 dan 2007/2008. Selain itu, penulis juga aktif di berbagai kegiatan kemahasiswaan seperti di Unit Kegiatan Mahasiswa Lingkung Seni Sunda Gentra Kaheman, Himpunan Profesi Peminat Ilmu Fisika (HIMAFI) dan Klub Fotografi Lensa Faperta.
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan terhadap Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia- Nya sehingga begitu banyak nikmat yang tak terhingga jumlahnya. Hanya dengan izin dan kemudahan yang diberikan-nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi dengan judul Kajian Sifat Listrik Membran Selulosa Asetat yang Direndam dalam Larutan Asam Klorida dan Kalium Hidroksida. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Kiagus Dahlan dan Bapak Jajang Juansah, M. Si selaku pembimbing 2. Ibu Siti Nikmatin, M. Si, Ibu Mersi, dan Bapak Husin Alatas selaku penguji 3. Bapak, Ibu, Kakak, Adik dan keluarga besar di Blitar atas doa dan kasih sayangnya 4. M. Koko Prihartono dan keluarga besar di Jambi atas motivasi dan doanya 5. Bapak Firman, Om Toni, Mang Njun dan seluruh staff serta laboran Departemen Fisika atas bantuannya 6. Ulil, Eli, Uwai, Inna, Riski, Devi, Ana, Rina, Hasti, As, Rahmi, Qory, Viter, Iphi, Rahma, Nunung, Ibu Melly, Arum, Nunung, Vera, Dimi 7. Agung, Aep, Heri, Erdi, Tebe, Isran, Casnan, Farid, Romzie, Ade, Ulul, Fazmi, Rifky, Novan, Eka, Saor, Puji 8. Kakak-kakak Fisika 39 dan 40, adik-adik Fisika 42 dan 43 9. Temen-temen Nabila:Mirzah, Woro, Nadew, Tidar, Yuli, Andriz, Dede, Ovie 10. Ratih Damayanti 11. Serta seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Berbagai penelitian telah dilakukan dalam penerapan teknologi membran. Salah satunya adalah karakterisasi sifat listrik membran. Banyak hal yang menarik telah dikemukakan oleh peneliti sebelumnya. Berdasarkan penelitian-penelitian tersebut penulis tertarik untuk mengembangkan penelitian dengan mengkaji karakteristik sifat listrik membran selulosa asetat yang telah direndam pada larutan asam dan basa. Penulis menyadari dalam tulisan ini masih terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk hasil yang lebih baik. Semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan yang Allah berikan manfaatnya kepada semuanya. Bogor, Mei 2008 Fitri azizah
iii DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR LAMPIRAN...viii PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 1 Hipotesis... 1 TINJAUAN PUSTAKA... 1 Membran... 1 Membran Selulosa Asetat... 2 Larutan Elektrolit... 2 Elektroda... 3 Karakteristik Kelistrikan Membran... 3 Konduktansi Membran... 4 Kapasitansi Membran... 4 Impedansi membran... 5 Asam dan Basa... 6 BAHAN DAN METODE... 6 Tempat dan Waktu Penelitian... 6 Alat dan Bahan... 6 Metode Penelitian... 6 Pelaksanaan Penelitian... 6 Persiapan Penelitian... 6 Persiapan Eksperimen... 6 Eksperimen... 7 Pengamatan... 7 Analisa Data... 8 HASIL DAN PEMBAHASAN... 8 Karakteristik Arus-Tegangan dalam Larutan KCl... 8 Perendaman Larutan Asam Klorida... 8 Pengaruh Konsentrasi... 8 Pengaruh Lama Perendaman... 8 Perendaman Larutan Kalium Hidroksida... 10 Pengaruh Konsentrasi... 10 Pengaruh Lama Perendaman... 10 Karakteristik Konduktansi... 11
iv Perendaman Larutan Asam Klorida... 11 Pengaruh Konsentrasi... 11 Pengaruh Lama Perendaman... 11 Perendaman Larutan Kalium Hidroksida... 12 Pengaruh Konsentrasi... 12 Pengaruh Lama Perendaman... 12 Karakteristik Kapasitif... 12 Perendaman Larutan Asam Klorida... 12 Pengaruh Konsentrasi... 12 Pengaruh Lama Perendaman... 13 Perendaman Larutan Kalium Hidroksida... 13 Pengaruh Konsentrasi... 13 Pengaruh Lama Perendaman... 13 Karakteristik Impedansi... 14 Perendaman Larutan Asam Klorida... 14 Pengaruh Konsentrasi... 14 Pengaruh Lama Perendaman... 15 Perendaman Larutan Kalium Hidroksida... 16 Pengaruh Konsentrasi... 16 Pengaruh Lama Perendaman... 16 KESIMPULAN DAN SARAN... 17 Kesimpulan... 17 Saran... 17 DAFTAR PUSTAKA... 17 LAMPIRAN... 19
v DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Aliran molekul membran... 1 2 Membran selulosa asetat... 2 3 Elektroda Ag-AgCl... 3 4 Elektroda referensi Ag-AgCl... 3 5 Model rangkaian membran... 4 6 Skema kapasitor plat sejajar... 5 7 Skema rangkaian sistem pengukuran I-V... 7 8 Skema rangkaian sistem pengukuran kapasitansi dan impedansi... 7 9 Grafik I-V MSA pada berbagai konsentrasi perendaman HCl selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 9 10 Grafik I-V MSA pada berbagai waktu perendaman HCl 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 9 11 Grafik I-V MSA pada berbagai konsentrasi perendaman KOH selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 10 12 Grafik I-V MSA pada berbagai waktu perendaman KOH 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 10 13 Konduktansi MSA pada berbagai konsentrasi perendaman HCl selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 11 14 Konduktansi MSA pada berbagai waktu perendaman HCl 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 12 15 Konduktansi MSA pada berbagai konsentrasi perendaman KOH selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 12 16 Konduktansi MSA pada berbagai waktu perendaman KOH 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 13 17 Kapasitansi MSA pada berbagai konsentrasi perendaman HCl selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 14 18 Kapasitansi MSA pada berbagai waktu perendaman HCl 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 14 19 Kapasitansi MSA pada berbagai konsentrasi perendaman KOH selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 15 20 Kapasitansi MSA pada berbagai waktu perendaman KOH 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 15 21 Impedansi MSA pada berbagai konsentrasi perendaman HCl selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 15 22 Impedansi MSA pada berbagai waktu perendaman HCl 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 16
vi 23 Impedansi MSA pada berbagai konsentrasi perendaman KOH selama 1 jam (a), 3 jam (b) dan 9 jam (c)... 16 24 Impedansi MSA pada berbagai waktu perendaman KOH 0.001M (a), 0.01M (b) dan 0.05M (c)... 17