LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK I PERCOBAAN-4 KINETIKA ADSORPSI Disusun Oleh: Nama : Jason Mandela NIM :2014/365675/PA/16132 Partner : - Dwi Ratih Purwaningsih - Krisfian Tata AP - E Devina S - Fajar Sidiq R - Sulfah Fakultas/Prodi Hari/Tanggal/Jam Asisten Pembimbing : MIPA/Kimia : Senin/21 September 2015/14.00-17.30 WIB : Moch. Kholidin LABORATORIUM KIMIA FISIK FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2015
I. TUJUAN PERCOBAAN Dalam percobaan ini akan dilakukan kajian kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat dalam larutan. II. LANDASAN TEORI II.1. Laju Reaksi Laju reaksi ditunjukkan oleh perubahan konsentrasi dari suatu reaktan per satuan waktu. Oleh karena itu, dimensi dari laju reaksi haruslah konsentrasi dibagi waktu (mol/l detik, mol/l menit, dll.). Suatu laju reaksi sangat terpengaruh dengan beberapa faktor, yaitu: konsentrasi reaktan, temperatur, katalis, luas permukaan, dan sifat reaktan (House, 2007). Konsentrasi reaktan akan mempengaruhi laju reaksi. Hal tersebut pun bergantung pada orde reaksinya. Temperatur yang semakin tinggi akan membuat laju reaksi semakin cepat karena pergerakan partikel yang semakin cepat. Semakin tinggi luas permukaan partikel akan semakin tinggi pula laju reaksinya. Hal ini disebabkan oleh semakin seringnya kontak antar partikel terjadi. Sifat reaktan pun sangat mempengaruhi laju reaksi karena setiap reaktan memiliki sifat tertentu untuk bisa bereaksi (Brady, 2012). II.2. Adsorpsi Kimia, Adsorpsi Fisika, dan Adsorpsi Isotermal Molekul dan atom bisa menempel pada permukaan dengan dua cara. Dalam adsorpsi fisika (physisorption) melibatkan gaya van der Waals di antara adsorpbat dan substrat. Gaya van der Waals memiliki jangkauan yang panjang, tetapi lemah. Energi yang dilepaskan saat partikel teradsorpsi fisika sama dengan jumlah entalpi dari kondensasi partikel tersebut. Entalpi dari adsorpsi fisika bisa diukur dengna memantau kenaikan suhu dari sampel. Dalam adsorpsi kimia (chemisorption), molekul atau atom menempel ke permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen). Hal ini bertujuan untuk memaksimalkan nomor koordinasi dengan substratnya. Entalpi dari adsorpsi kimia jauh lebih besar dari adsorpsi fisika. Jarak antara substrat dan adsorpbat pun jauh lebih kecil dibandingkan dengan adsorpsi fisika. Selain keduanya, ada yang dikenal dengan adsorpsi isotermal. Dalam adsorpsi kimia, gas bebas dan zat yang teradsorpsi berada dalam kesetimbangan yang dinamis dan fraksi
permukaan yang menyerap pun tergantung dari tekanan gas sekitar. Variasi dari fraksi tersebut dalam temperatur tertentu disebut dengan adsorpsi isotermal (Atkins, 2010). II.3. Karbon Aktif sebagai Adsorpben Arang adalah suatu produk kayu yang diperoleh dari proses karbonisasi, arang adalah residu yang sebagian besar komponennya adalah karbon dan terjadi karena penguraian kayu akibat perlakuan panas. Karbon aktif adalah arang yang diolah lebih lanjut pada suhu tinggi dengan menggunakan gas CO2, uap air atau bahan-bahan kimia, sehingga poriporinya terbuka dan dapat digunakan sebagai adsorben. Daya serap karbon aktif disebabkan adanya pori-pori mikro yang sangat besar jumlahnya, sehingga menimbulkan gejala kapiler yang mengakibatkan adanya daya serap (Yustinah, 2011). III. METODOLOGI PERCOBAAN III.1. Peralatan Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah buret 50mL, Erlenmeyer 250mL, pipet volume 25mL, pipet volume 10mL, corong gelas, statif, gelas arloji, neraca analitik, magnetik stirrer, dan gelas beker 250mL. III.2. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah larutan NaOH 0.5M, larutan asam asetat 1M, indikator PP, karbon aktif, akuades, dan kertas saring. III.3. Prosedur Percobaan Disiapkan 5 buah Erlenmeyer dan diisi masing-masing dengan larutan asam asetat 1M sebanyak 25mL. Lalu dimasukkan masing-masing sebanyak 2gram karbon aktif ke dalam Erlenmeyer tersebut. Setiap Erlenmeyer diaduk dengan magnetik stirrer selama 1 menit. Setelah itu dibiarkan dalam selang waktu 15 menit, 30 menit, 45 menit, dan 60 menit. Lalu larutan tersebut disaring dan filtrat yang didapatkan dititrasi dengan NaOH 0.5M. Prosedur ini dilakukan kembali dengan menggunakan larutan asam asetat 0.5M.
III.4. Skema Alat NaOH 0.5M IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Hasil Tabel Hasil CH3COOH 0.5M Waktu (menit) C ln C 1/C 1/C 2 15 0.325-1.12393 3.076923 9.467456 30 0.32-1.13943 3.125 9.765625 45 0.315-1.15518 3.174603 10.07811 60 0.31-1.17118 3.225806 10.40583 1440 0.1875-1.67398 5.333333 28.44444 Tabel Hasil CH3COOH 1M Waktu (menit) C ln C 1/C 1/C 2 IV.2. 15 0.695-0.36384 1.438849 2.070286 30 0.645-0.4385 1.550388 2.403702 45 0.675-0.39304 1.481481 2.194787 60 0.67-0.40048 1.492537 2.227668 1440 0.515-0.66359 1.941748 3.770384 Pembahasan Filtrat Asam asetat Asetat Pada percobaan ini dilakukan pengkajian kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat dalam larutan. Zat terlarut yang digunakan adalah asam asetat 0.5M dan asam asetat 1M. Asam asetat berperan sebagai adsorpbat sedangkan karbon aktif berperan sebagai adsorpben. Konsentrasi asam asetat yang bervariasi bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi terhadap kinetika adsorpsi. Filtrat Asam
Saat karbon aktif dimasukkan ke dalam asam asetat terjadilah proses adsorpsi. Karbon aktif memiliki struktur yang berpori sehingga akan sangat mudah untuk mengadsorpsi. Molekul-molekul dari asam asetat akan menempel (terserap) pada pori-pori tersebut. Karbon aktif yang digunakan pun berbentuk serbuk agar asam asetat bisa teradsorpsi secara maksimal akibat luas permukaan karbon aktif yang besar. Saat percobaan, dilakukan pengadukan dengan menggunakan magnetik stirrer. Hal ini bertujuan untuk membuat kapasitas pengadukan (kekuatan) menjadi sama. Selain itu pengadukan pun bertujuan untuk membuat pori-pori karbon menjadi lebih besar sehingga proses adsorpsi bisa lebih maksimal. Setelah itu dilakukan proses pendiaman yang bertujuan agar proses adsorpsi berlangsung sempurna dan mencapai kesetimbangan di antara adsorpban dan adsorpbatnya. Proses pendiaman dilakukan dalam 5 variasi, yaitu : 15 menit, 30menit, 45 menit, 60 menit, dan 24 jam. Semakin lama waktu pendiaman maka akan semakin banyak asam asetat yang teradsorpsi. Variasi waktu pendiaman ini dilakukan agar laju adsorpsi bisa dihitung. Lalu dilakukan filtrasi larutan asam asetat yang telah dicampur dengan karbon aktif. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan asam asetat yang tidak teradsorpsi oleh karbon aktif. Lalu filtrat asam asetat tersebut dititrasi dengan menggunakan NaOH 0.5M. Reaksi yang terjadi pada titrasi ini : NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O Dalam titrasi ini digunakan indikator phenolphthalein (PP). Indikator PP mempunyai trayek ph sebesar 8.2 10 dengan perubahan warna dari tidak berwarna menjadi merah muda. Indikator PP ini digunakan untuk meminimalkan titration error. Reaksi dalam titrasi ini melibatkan asam lemah dan basa kuat sehingga ph ekuivalen yang akan tercapai akan lebih dari 7 sehingga indikator PP sangatlah cocok digunakan. (struktur PP saat ph 8.2-12) (Struktur PP saat ph 0-8.2)
Hasil yang didapat pada pengkajian kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat 0.5M adalah regresi pada orde 1 = 0.9977, pada orde dua = 0.9991, dan pada orde 3 = 0.9998. Dengan melihat nilai regresi tersebut, maka orde reaksi kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat 0.5M adalah 3. Hal ini disebabkan karena nilai regresi dari grafik orde 3 paling mendekati 1. Sedangkan pengkajian yang dilakukan terhadap asam asetat 1M memiliki nilai regresi pada orde 1 = 0.9543, pada orde 2 = 0.9644, dan pada orde 3 = 0.9727. Melihat dari hasil regresi, maka orde reaksi dari kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat 1M adalah 3. V. KESIMPULAN Kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat 0.5 M maupun asam asetat 1 M mengikuti orde tiga. VI. DAFTAR PUSTAKA Atkins, P., 2010, Physical Chemistry, Oxford University Press, New York Brady, J.E., 2012, Chemistry The Molecular Nature of Matter, John WIley and Sons Inc., Danvers House, J.E., 2007, Principles of Chemical Kinetics, Academic Press, Burlington. Yustinah, 2011, Adsorpsi Minyak Goreng Bekas Menggunakan Arang Aktif dari Sabut Kelapa, Jurnal Teknik Kimia Kejuangan, vol. 1 LEMBAR PENGESAHAN Praktikum Kimia Fisik I Kinetika Adsorpsi Mengetahui, Yogyakarta, 23 Septermber 2015 Asisten Pembimbing Praktikan, (Moch. Kholidin) (Jason Mandela) LAMPIRAN Perhitungan MSDS Laporan Sementara
PERHITUNGAN I. Adsorpsi CH3COOH 0.5M a. t= 15 menit, Volume NaOH rata-rata = 6,5mL II. 10mL. MCH3COOH = 6.5mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,325M b. t= 30 menit, Volume NaOH rata-rata = 6,4mL 10mL. MCH3COOH = 6,4mL. 0,5 M MCH3COOH = 0.32M c. t= 45 menit, Volume NaOH rata-rata = 6,3mL 10mL. MCH3COOH = 6,3mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,315M d. t= 60 menit, Volume NaOH rata-rata = 6,2mL 10mL. MCH3COOH = 6,2mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,31M e. t= 1440 menit, Volume NaOH rata-rata = 3,75mL 10mL. MCH3COOH = 3,75mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,1875M Adsorpsi CH3COOH 1M a. t= 15 menit, Volume NaOH rata-rata = 13,9mL 10mL. MCH3COOH = 13,9mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,695M b. t= 30 menit, Volume NaOH rata-rata = 12,9mL 10mL. MCH3COOH = 12,9mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,645M c. t= 45 menit, Volume NaOH rata-rata = 13,5mL 10mL. MCH3COOH = 13,5mL. 0,5 M
III. MCH3COOH = 0,675M d. t= 60 menit, Volume NaOH rata-rata = 13,4mL 10mL. MCH3COOH = 13,4mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,67M e. t= 1440 menit, Volume NaOH rata-rata = 10,3mL 10mL. MCH3COOH = 10,3mL. 0,5 M MCH3COOH = 0,515M Tabel Adsorpsi 0,5 M Waktu (menit) C ln C 1/C 1/C 2 15 0.325-1.12393 3.076923 9.467456 30 0.32-1.13943 3.125 9.765625 45 0.315-1.15518 3.174603 10.07811 60 0.31-1.17118 3.225806 10.40583 1440 0.1875-1.67398 5.333333 28.44444 IV. Tabel Adsorpsi 1M Waktu (menit) C ln C 1/C 1/C 2 15 0.695-0.36384 1.438849 2.070286 30 0.645-0.4385 1.550388 2.403702 45 0.675-0.39304 1.481481 2.194787 60 0.67-0.40048 1.492537 2.227668 1440 0.515-0.66359 1.941748 3.770384 V. Grafik Kinetika Adsorpsi 0,5M a. Orde Satu (k = 0.0004/s)
b. Orde Dua (k = 0.0016/Ms) VI. c. Orde Tiga (k = 0.0066/M 2 s) Grafik Kinetika Adsorpsi 1M a. Orde Satu (k = 0.0002/s)
b. Orde Dua (k = 0.0003/Ms) c. Orde Tiga (k = 0.00055/M 2 s)
Karbon Aktif Material Safety Data Sheet Rumus Kimia : C Karbon aktif dapat menyebabkan iritasi pada mata dan kulit. Karbon aktif beracun bagi membran mukus. Karbon aktif bisa beracun bagi paru-paru. Natrium hidroksida Rumus Kimia : NaOH NaOH bersifat korosif. NaOH beracun bagi membran mukus, pernapasan, kulit, dan mata. NaOH harus disimpan dalam ruang tertutup. Asam Asetat Rumus Kimia : CH 3COOH CH 3COOH bersifat korosif, mudah terbakar. CH 3COOH bisa beracun bagi ginjal, membran mukus, kulit, organ pernapasan, mata, dan gigi. CH 3COOH harus disimpan dalam lemari asam dan jauh dari api.