32305_percobaan X Penjerapan Zat Cair Pada Material Berpori Fix 306tv

ABSTRAK Telah dilakukan percobaan yang berjudul Penjerapan Zat Cair Material Berpori. Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari fenomena penjerapan adsorpsi baik asam, basa, netral dan larutan yang yang mengandung ion logam pada berbagai material berpori. Prinsip percobaan ini adalah penjerapan molekul, ion, atau atom pada material berpori karena gaya–gaya yang tidak seimbang pada batas antara dua fasa yang menyebabkan perubahan konsentrasi molekul, ion, atau atom pada atom pada antar fasa tersebut. Metode percobaan diperoleh dengan mengalirkan larutan kedalam kolom penjerap yang telah berisi material berpori. Dari percobaan diperoleh perbedaan besar nilai hambatan sebelum dan sesudah penjerapan, dimana nilai hambatan pada H2O sebelum penjerapan lebih kecil dari nilai hambatan setelah dilakukan penjerapan, sedangkan nilai hambatan pada HCl, NaOH, dan FeCl3 pada umumnya mengalami kenaikan. Untuk pH pada aquadest mengalami penurunan begitu juga dengan HCl,NaOH dan FeCL3.

Keyword: adsorpsi,gaya van der walls,karbon aktif

PERCOBAAN X PENJERAPAN ZAT CAIR MATERIAL BRPORI

I. DASAR TEORI 2.1 Adsorpsi Adsorpsi adalah penjerapan suatu zat pada permukaan suatu zat lain. Suatu atom atau ion atau molekul pada lapisan permukaan zat padat berbeda dengan yang dibawahnya, yaitu tidak mempunyai partikel tetangga di semua sisi. Jadi gaya tarik yang tersisa dikenakan pada komponen-komponen zat alir yang membasahi permukaan itu, dan energi bebas sistem dapat diminimumkan. Jika komponenkomponen semacam itu memekat pada antar muka, dalam sistem tertentu dan kondisi khusus, lapisan yang teradsorpsi dapat satu molekul. Namun, lebih lazim molekulmolekul teradsorpsi itu memegangi molekul-molekul lain sehingga menumpuk suatu lapisan multi molekul. Gaya berperan untuk adsorpsi bergantung pada sifat kimia permukaan dan struktur spesies yang teradsorpsi oleh ion-ion pada permukaan zat padat ionik. Kadang dijumpai suatu interaksi suatu gugus polar dalam molekul organik. Kadang-kadang juga dapat terlibat pembentukan ikatan hidrogen. Suatu permukaan polar mungkin menginduksi suatu pemisahan muatan yang komplementer dalam suatu molekul polarisebel (dapat terkutubkan) yang misalnya mempunyai sistem cincin aromatik. Suatu permukaan tak polar dapat mengadsorpsi molekul hidrofob. (Underwood, 1994) 2.2 Jenis-jenis Adsorpsi Adsorpsi dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu adsorpsi secara fisik dan adsorpsi secara kimia. Gaya yang ada pada adsorpsi secara fisik adalah relatif lemah dan dikenal sebagai gaya Van Der walls. Pada adsorpsi kimia, molekulmolekul teradsorpsi diikat dengan gaya kovalen seperti yang terjadi pada atom-atom dalam molekul.

Konsep adsorpsi secara kimia menerangkan bahwa istilah tertutup dengan lapisan tunggal. Maka permukaan menjadi jenuh, adsorpsi selanjutnya hanya terjadi diantara lapisan yang ada dan biasanya adsorpsi secara fisik. (Castellan, 1971) 2.3 Karakteristik Adsorben Adsorben yang paling lazim adalah zat padat yang secara kasar dapat dikarakterisasi sebagai polar. Ini mencakup bahan-bahan anorganik seperti kalium dan magnesium karbonat, silika gel dan aluminium oksida atau bahan-bahan organik seperti sukrosa, amilum, dan selulosa. Adsorben-adsorben itu memperlihatkan afinitas yang tinggi terhadap zat terlarut polar terutama jika polaritas dari zat terlarut tersebut rendah, yaitu sebagai berikut : a. Jika semua faktor lainnya sama, semakin polar suatu senyawa maka, semakin kuat senyawa tersebut akan teradsorpsi. b. Jika faktor-faktor lainnya sama, berat molekul yang besar menyebabkan lebih terjadinya adsorpsi. c. Semakin polar zat terlarut, semakin besar kecenderungannya untuk mengisi tempat-tempat pada permukaan yang diperebutkan dengan zat terlarut, sehingga zat terlarut akan kurang diadsorpsi. (Underwood, 1994) 2.4

Faktor-faktor yang Mempengaruhi adsorpsi

a. Adsorben Tiap jenis adsorben mempunyai karakteristik tersendiri. b Adsorbat Adsorbat dapat berupa zat elektrolit maupun non elektrolit. Untuk zat elektrolit adsorpsinya besar, karena mudah mengion sehingga antara molekul-molekulnya saling tarik-menarik. Untuk zat non elektrolit adsorpsinya sangat kecil. c Konsentrasi Semakin tinggi konsentrasi larutan kontak antara adsorbat dengan adsorben semakin besar. d. Luas permukaan

Semakin luas adsorben maka adsorpsinya besar sebab kemungkinan adsorbat untuk diadsorpsi juga semakin besar. Jadi semakin halus suatu adsorben maka adsorpsinya besar. e. Temperatur Jika temperatur tinggi, molekul adsorbat bergerak lebih cepat sehingga kemungkinan untuk menangkap atau mengadsorpsi molekul-molekul akan semakin sulit. (Alberty, 1987) 2.5 Adsorpsi Secara Fisik dan Kimia Molekul dan atom dapat menempel pada permukaan, dengan dua cara, yaitu : a. Adsorpsi Fisika (Fisosorpsi) Terdapat antaraksi Van Der Walls antara adsorben dan substrat. Antaraksi Van Der Walls mempunyai jarak jauh, tetapi lemah dan energi yang dilepaskan. Jika partikel terdisropsi mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. b. Adsorpsi Kimia (Kimosorpsi) Partikel molekul pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia. Entalpi kimosorpsi jauh lebih besar dari pada untuk fisosorpsi, molekul yang berkimosorpsi dapat terpisah karena permukaan yang tidak terpenuh (Atkins, 1994) 2.6 Gaya Van Der Walls Gaya Van Der Walls adalah istilah yang digunakan untuk memberikan secara keseluruhan gaya-gaya intermolekul dari jenis ion dan interaksi di antara dua kutub tetap. Gaya-gaya intermolekul yang berikatan adalah gaya-gaya yang menyebabkan gas

menyimpang

dari

perlakuan

gas

ideal.

Persamaan

Van

Der

Walls

mempertimbangkan adanya faktor-faktor ini sehingga secara keseluruhan gaya-gaya tersebut dinamakan gaya Van Der Walls. Faktor-faktornya adalah sebagai berikut : a. Gaya-gaya dispersi didasarkan pada pertukaran tempat semua elektron dalam jumlah elektron yang ada dan sebagian tergantung pada bentuk molekul. b. Gaya yang berhubungan dengan dua kutub tetap.

c. Dalam pembandingan zat-zat yang mempunyai bobot molekul hampir sama, adanya gaya dua kutub dapat menghasilkan perbedaan sifat yang sama. (Petrucci, 1992) 2.7

Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen adalah gaya intermolekul yang agak kuat dengan energi

sebesar 15-40 kJ/mol. Ikatan hidrogen cenderung terjadi jika atom H dalam molekul dapat secara serentak tertarik oleh elektron yang sangat elektronegatif, yaitu F, O, atau N dari molekul yang berdekatan. Contohnya HF, H2O dan NH3. (Petrucci, 1992) 2.8 Zeolit Zeolit adalah kristal alumina silikat terhidrasi dengan kationnya dari alkali dan alkali tanah seperti kalium, kalsium, magnesium, stronsium dan garium. Kerangka struktur zeolit terdiri dari AlO4 dan SiO4 yang bergabung satu dengan yang lainnya melalui atom-atom O secara merata dan tidak terbatas membentuk tetrahedrat yang mengandung saluran dan rongga. Molekul-molekul yang terserap ditahan melalui rongga dan salurannya. Zeolit ditandai karena kemampuannya melepas dan menyerap air secara reversibel tanpa mengalami perubahan struktur yang berarti zeolit terdiri dari 3 komponen yaitu kation yang dipersebarkan, kerangka alumina silikat, dan fasa air. Ikatan ion Al-O-Si membentuk kristal, sedangkan logam alkali merupakan sumber kation yang mudah dipertukarkan. (Hamdan, 1992) 2.9 Jenis Zeolit Zeolit terdiri dari zeolit alami dan buatan, yang keduanya digunakan untuk penjernihan air. Zeolit alami contohnya, healandit, hatiolit, catasit, stilibat dan thomsonit. Zeolit buatan bentuknya berubah dari padatan sel hingga padatan kerapus seperti pasir dan digunakan sebagai adsorben gas dan zat pengering selain untuk penjernihan air. (Elizabeth, 1961)

2.10 Adsorpsi pada Zat Berpori Bila adsorben berpori maka adsorbat dapat terkondensasi dalam pori-pori. Proses ini disebut kondensasi kapiler dan bila ini terjadi maka akan tampak hisferesis dalam isotherm adsorpsinya. Suatu cairan berkondensasi dalam kapiler pada tekanan uap adsorbat pada suhu permukaan adsorpsinya.

Gambar diatas menggambarkan hisferesis yang dapat terjadi dalam isoterm adsorben yang berpori. Seperti yang dinyatakan oleh panah–panah, mungkin sedikit bahan teradsorpsi pada tekanan tertentu pada tekanan naik dan bila tekanan turun. Gejala ini yang biasanya diulang, diterangkan dengan “botol tinta”. Bila jalan masuk pori lebih sempit dari bagian dalam pori akan terisi pada tekanan yang sesuai dengan jari–jari bagian terlebar dari pori. Tetapi pada desorpsi, pori tak mengosong sampai dengan jari–jari lebar dari pori. (Alberty, 1987)

2.11 Keseimbangan Adsorpsi Adsorpsi biasanya akan mengikis lapisan tunggal dari molekul–molekul yang kuat dari permukaan tersebut. Gaya yang menyebabkan peristiwa ini yaitu gaya Van Der Walls. Adsorpsi biasanya dilihat dengan adanya pengurangan material dari gas ataupun cairan. Pada sistem, jumlah material adsorben berfungsi sebagai: a. jumlah zat yang diadsorpsi (zat padat ) b. konsentrasi dari adsorben dalam fase kontak dengan permukaan

c. temperatur Jika zat yang diadsorpsi memiliki ukuran partikel yang sama, memiliki permukaan yang tetap per unit berat diharapkan bahwa jumlah adsorbennya pada konsentrasi yang tetap dan temperatur akan tetap untuk massa dari zat yang diadsorpsi. Oleh karena itu, biasanya untuk memberi jumlah zat yang diadsorpsi yaitu x per unit berat dari adsorben yaitu m. (Hamll and Williams, 1959) 2.12 Analisa Bahan 2.12.1. Zeolit Kerangka (Al,Si)O2 yang selalu terbuka. Komposisinya selalu dengan tipe M (AlO2)x(SiO2)y.2H2O dimana n adalah muatan kation logam, M n+ yang selalu Na+, K+, atau Ca2+ jumlah mol air hidrasi yang sangat beragam. (Cotton, 1989) 2.12.2. Asam Klorida (HCl) Gas beracun tan warna, titik leleh -114 ºC, titik didih -85 ºC, dapat dibuat dengan memanaskan NaCl dan metana atau reaksi holoform. (Basri, 1986) 2.12.3. Natrium Hidroksida (NaOH) Padatan putih yang menarik air dan CO2 dari udara. NaOH larut dalam air menggunakan kalor, titik cair 97,5 ºC, titik leleh 318,4 ºC, titik didih 1390 ºC, dan indeks bias 2,13. NaOH dapat digunakan sebagai industri sabun, detergen, pulp kertas, tekstil, dan plastik. (Daintith, 1994) 2.12.4. Besi (III) klorida Berat molekul 162,22 gmol-1, bersifat higroskopis berwarna orange, kristal cairan berwarna kuning, larut dalam alkohol, eter, air, aseton, dan tidak larut dalam etil asetat. (Basri, 1996)

2.12.5. Indikator PP 3,3–bis (paratichoksifenil) halida, indikator yang memberikan warna merah dalam basa atau tidak berwarna dalam asam, wujudnya kristal putih kekuningan. (Pudjaatmaka, 1999) 2.12.6. Indikator mo Mempunyai rumus MeNC6H4N.NC6H4IO2NO, berupa serbuk kuning, larut dalam air, sebagai indikator asam dengan PH 3,1–4,4. (Pringgodigdo, 1973) 2.12.7. Aquades Titik didih 100 ºC, titik beku 0 ºC, tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa, kerapatan maksimum H2O terjadi pada suhu 4 ºC, dengan massa 1 gram dan volume 1 ml. Air membutuhkan 539 kalori untuk mengubah 1 gram air pada suhu 100 ºC menjadi uap. Air stabil dan memerlukan energi untuk dipecah menjadi hidrogen dan oksigen. (Weast, 1974) III. METODE PERCOBAAN 3.1 Alat  Empat buah botol plastik bening  Gelas beker 100 mL sebanyak 8 buah  Indikator universal  Voltmeter 3.2 Bahan 

Seperti zeolit alam, digerus



Larutan HCl 0,1M



Larutan NaOH 0,1M



Larutan FeCl3 0,1M



Aquades



Indikator Metil Orange (mo)



Indikator Phenolptalein (pp)

3.3 Skema kerja 50 ml H2O Gelas Beaker 

pengamatan warna



pengukuran pH



pengukuran hambatan



penuangan ke dalam kolom penjerap yang sudah disediakan,



tunggu sampai tidak ada cairan yang menetes pada gelas



penampung lagi

Filtrat Gelas Beker

Residu Zeolit

pengamatan warna pengamatan pH pengukuran hambatan Hasil

50 ml HCl Gelas Beaker penambahan indikator mo pengamatan warna pengukuran pH pengukuran hambatan penuangan ke dalam kolom penjerap yang sudah disediakan, tunggu sampai tidak ada cairan yang menetes pada gelas penampung lagi HCl + Zeolit Gelas Beaker pengamatan warna pengukuran pH pengukuran hambatan Hasil

50 ml FeCl3 Gelas Beaker pengamatan warna pengukuran pH pengukuran hambatan penuangan ke dalam kolom penjerap yang sudah disediakan, tunggu sampai tidak ada cairan yang menetes pada gelas penampung lagi FeCl3+Zeolit Gelas Beaker pengamatan warna pengukuran pH pengukuran hambatan Hasil

50 ml NaOH Gelas Beaker penambahan indikator pp pengamatan perubahan warna pengukuran pH pengukuran hambatan penuangan ke dalam kolom penjerap yang sudah disediakan, tunggu sampai tidak ada cairan yang menetes pada gelas penampung lagi NaOH + Zeolit Gelas Beaker pengamatan warna pengukuran pH pengukuran hambatan Hasil

IV. DATA PENGAMATAN NO 1.

2.

3.

4.

Perlakuan H2O Sebelum diadsorpsi - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan Satelah diadsorpsi - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan HCl Sebelum diadsorpsi - Penambahan indikator mo - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan Setelah diadsorpsi - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan FeCl3 Sebelum diadsorpi - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan Setelah diadsorpsi - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan NaOH Sebelum diadsorpsi - Penambahan indikator pp - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan Setelah diadsorpsi - Pengamatan warna - Pengukuran pH - Pengukuran hambatan

Hasil Bening pH = 5 1,75 volt Bening pH = 2 6,0 volt Orange Merah-orange pH = 2 5,9 volt Lebih pudar pH = 1 6,20 Kuning pH = 2 7,5 volt Kuning pH = 1 7,5 volt Merah muda Merah muda pH = 13 3,8 volt Lebih pudar pH = 2 6,2 volt

V. Hipotesa Percobaan ini berjudul “Penjerapan zat cair pada Material Berpori” tujuan dari percobaaan ini adalah mempelajari fenomena penjerapan / adsorpsi larutan baik asam maupun basa maupun netral dan larutan yang mengandung ion logam pada berbagai material berpori. Prinsip yang digunakan pada percobaan ini adalah gaya van der walls yaitu gaya tarik menarik antara atom molekul gaya ini menyebabkan sifat tak ideal pada gas dan menimbulkan energi kisi pada kristal molekuler. Metode yang digunakan adalah adsorpsi dengan karbon aktif. Hasil yang diperoleh dari percobaan ini adalah terjadinya perubahan warna, pH, dan daya hantar antara sebelum dan sesuadah adsorpsi. Warna larutan menjadi lebih pudar dari sebelumnya, pH pada aquadest, FeCl3, NaOH, dan HCl mengalami penurunan,. Sedangkan daya hantar pada Aquadest mengalami kenaikan, dan pada FeCl3,NaOH,dan HCl cenderung mengalami kenaikan.

VI.

Pembahasan Percobaan ini berjudul “Penjerapan zat cair pada Material Berpori”

tujuan dari percobaaan ini adalah mempelajari fenomena penjerapan / adsorpsi larutan baik asam maupun basa maupun netral dan larutan yang mengandung ion logam pada berbagai material berpori. Prinsip yang digunakan pada percobaan ini adalah gaya van der walls yaitu gaya tarik menarik antara atom molekul gaya ini menyebabkan sifat tak ideal pada gas dan menimbulkan energi kisi pada kristal molekuler. Metode yang digunakan adalah adsorpsi dengan karbon aktif. Adsorpsi merupakan suatu proses yang terjadi suatu fluida ( cairan maupun gas) terikat pada padatan dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis pada permukaan tersebut. Bahan penjerapan yang dapat digunakan diantaranya zeolit, karbon aktif dan tanah diapome, namun pada percobaan ini bahan penjerap yang digunakan adalaah karbon aktif dengan luas permukaaan yang berbeda yaitu serbuk dan kristal padat. Karbon aktif sendiri memiliki prinsip kerja yang sama dengan zeolit. Zeolit adalah suatu aluminosilikat dengan kerangka struktur yang berongga yang ditempati oleh molekul-molekul air dan kation yang keduanya dpat bergerak bebas sehingga memungkinkan pertukaran ion tannpa merusak struktur zeolit. Zeolit dapat digunakan sebagai penjerap karna merupakan kristal unik dengan volumekosong berkisar 20-50% dan luas permukaan internalnya mencapai ratusan ribu m2 per kg. Zeolit sebagai bahan penjerap didehidrasi melalui pemanasan untuk menghilangkan molekul air. Ion – ion pada rongga zeolit seperti Na+Ca2+,K+,Mg2+,Sr2+ berguna untuk memelihara kenetralan listrik. Ion-ion tersebut dapat bergerak bebas sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran ion. Gambar Struktur Zeolit Sedangkan untuk karbon aktif adalah senyawa karbon yang telah ditingkatkan daya adsorpsinya dengan proses aktivasi. Karbon aktif salah satu adsorben yang paling sering digunakan pad proses adsorpsinya. Hal ini disebabkan karena karbon aktif mencapai daya adsorpsi dan luas yang lebih baik dibandingkan adsorben lainnya.

VII PENUTUP 7.1 Kesimpulan a. Adsorbsi bergantung pada luas permukaan b. Adsorbsi akan cepat terjadi jika ada pengaruh kuat dari absorbansinya seperti konsentrasi,temperatur, luas permukaan, dan absorbennya c. Sebelum adsorbs diperoleh pH larutan aquades = 5, HCl = 2, FeCl3 = 2, dan NaOH = 3, dab setelah adsorbs masing-masing pH menjadi, 2,1,1,2 d. Sebelum adsorbs juga diperoleh daya hantar larutan aquades: 1,75 V, HCl = 5,9 V , FeCl3 = 7,25 V, NaOH = 3,8 V, dan setelah adsorbsi menjadi 6,0 V; 6,2 V ; 7,5 V ; 6,2 V e. Larutan yang diadsorbsi dengan zeolit serbuk lebih jernih daripada zeolit kubus 7.2 Saran a. Praktikan harus menggunakan keselamatan laboratorium kerja untuk menghindari hal hal yang tidak diinginkan b. Pada saat pengukuran setiap larutan daya hantarnya, rangkaian ujung kabel voltmeter harus steril, agar hasil pengukuran lebih akurat

Daftar Pustaka Albert, R.A,1987,”Pysical Chemistry”,7th, Jhon Willay and Sons. Atkins, P.W, 1997, “Kimia Fisik II” edisi keempat, Erlangga, Jakarta. Basri, S, 1996, “ Kamus Kimia”, Rineka Cipta, Jakarta. Daintith,J,1994, “ Kamus Kimia Lengkap”, Erlangga, Jakarta. Fessenden, R,1986,” Organic Chemistry”, 2nd edition,Wihaed Grat Publisher, USA. Mulyono,H.A.M, 2005,”Kamus Kimia”,Ganesindo,Jakarta. Pringgodogdo, 1990, “Ensiklopedi Umum”, Yayasan Para Buku Franklin, Jakarta Sukardjo,1997,”Kimia Anorganik”Bina Aksara,Yogyakarta. Underwood,1990,”Analisis Kimia Kuantitatif”,Erlangga,Jakarta. Underwood,1994,”Analisis Kimia Kuantitatif”,Erlangga,Jakarta.

Semarang, 29 November 2012 Pratikan

Pratikan

Silvi Oktiviani

Safaatul Mukaromah

(24030111130033)

(24030111130034)

Pratikan

Pratikan

Rizka Dwiyanti

Steven Suhandono

(24030111130035)

(24030111130041)

Pratikan

Rosihan Azwar (24030111130048) Mengetahui Asisten

Sofian Ansori

(240301111) LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK

PENJERAPAN ZAT CAIR PADA MATERIAL BERPORI KELOMPOK V :

1. Silvi Oktiviani

(24030111130033)

2. Safaatul Mukaromah

(24030111130034)

3. Rizka Dwiyanti

(24030111130035)

4. Steven Suhandono

(24030111130041)

5. Rosihan Azwar

(24030111130048)

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

2010