ADSORBSI ISOTERM FREUNDLICH
A.
TUJUAN PERCOBAAN
1. Menentukan besarnya tetapan
adsorbsi isoterm freundlich
2. Mempraktikkan konsep mol
B. DASAR TEORI
Adsorbsi secara umum
adalah proses penggumpalan subtansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan,
oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia
fisika antara subtansi dengan penyerapannya. Adsorbsi dapat dikelompokkan
menjadi dua, yaitu ;
1. Adsorbsi fisik,
yaitu berhubungan dengan gaya Van der Waals dan merupakan suatu proses bolak – balik apabila daya tarik menarik
antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat
terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan diadsorbsi pada
permukaan adsorben.
2. Adsorbsi kimia,
yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi.
Adsorbsi menggunakan
istilah adsorbant dan adsorbent, dimana adsorbent adalah merupakan suatu
penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon, sedangkan adsorbant adalah
merupakan suatu media yang diserap. Pada air buangan proses adsorbsi adalah
merupakan gabungan antara adsorbsi secara fisika dan kimia yang sulit
dibedakan, namun tidak akan mempengaruhi analisa pada proses adsorbsi. Absorbsi
adalah proses adhesi yang terjadi pada permukaan suatu zat padat atau cair yang
berkontak dengan media lainnya, sehingga menghasilkan akumulasi atau
bertambahnya konsentrasi molekul – molekul. (Soedarsono dan Benny Syahputra, 2005).
Arang adalah padatan
berpori hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon. Arang tersusun dari
atom-atom karbon yng berikatan secara kovalen membentuk struktur heksagonal
datar dengan sebuah atom C pada setiap sudutnya. Susunan kisi-kisi heksagonal
datar ini tampak seolah-olah seperti pelat-pelat datar yang saling bertumpuk
dengan sela-sela di antaranya.
Sebagian pori-pori yang terdapat
dalam arang masih tertutup oleh hidrokarbon dan senyawa organik lainnya.
Komponen arang ini meliputi karbon terikat, abu, air, nitrogen, dan sulfur
(Djatmiko et al. 1985 dalam Januar Ferry 2002). yang mempunyai luas permukaan
dan jumlah pori sangat banyak (Baker 1997).
Manes (1998)
mengatakan bahwa karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk
yang mengandung karbon yang telah diaktifkan 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 (Roy 1985). 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 <2 nm), mesopori (diameter 2–50 nm), dan makropori (diameter
>50 nm) (Baker 1997)
Setyaningsih (1995)
membedakan karbon aktif menjadi 2 berdasarkan fungsinya, yaitu Karbon adsorben
gas (gas adsorbent carbon): Jenis arang ini digunakan untuk mengadsorpsi
kotoran berupa gas. Pori-pori yang terdapat pada karbon aktif jenis ini tergolong
mikropori yang menyebabkan molekul gas akan mampu melewatinya, tetapi molekul
dari cairan tidak bisa melewatinya. Karbon aktif jenis ini dapat ditemui pada
karbon tempurung kelapa. Selanjutnya adalah karbon fasa cair (liquid-phase
carbon). Karbon aktif jenis ini digunakan untuk mengadsorpai kotoran atau zat
yang tidak diinginkan dari cairan atau larutan. Jenis pori-pori dari karbon
aktif ini adalah makropori yang memungkinkan molekul berukuran besar untuk
masuk. Karbon jenis ini biasanya berasal dari batu bara, misalnya ampas tebu
dan sekam padi.
Aktivasi adalah perubahan
fisik berupa peningkatan luas permukaan karbon aktif dengan penghilangan
hidrokarbon. Ada dua macam aktifasi, yaitu aktivasi fisika dan kimia. Aktivasi
kimia dilakukan dengan merendam karbon dalam H3PO4, ZnCl2, NH4Cl, dan AlCl3
sedangkan aktivasi fisika menggunakan gas pengoksidasi seperti udara, uap air
atau CO2.
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
teradsorbsi (gram)
m = jumlah
adsorben (gram)
C = konsentrasi
zat terlarut dalam larutan, setelah tercapai kesetimbangan adsorpsi
k dan n = tetapan, maka
persamaan (1) menjadi :
log x/m = log k +
n log c ................................................................................(2)
persamaan ini mengungkapkan bahwa
bila suatu proses adsorbsi menuruti isoterm Freundlich, maka aluran log x/m
terhadap log C akan merupakan garis lurus. Dari garis dapat dievaluasi tetapan
k dan n (Tim Labor Kimia Fisika,2011)
Isoterm Freundlich
Untuk rentang
konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm adsorpsi dapat
digambarkan dengan persamaan empirik yang dikemukakan oleh Freundlich. Isoterm
ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan
tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan ini
merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Persamaannya adalah
:
x/m = k C 1/n
dimana:
x = banyaknya zat terlarut yng
teradsorpsi (mg)
m = massa adsorben (mg)
C = konsentrasi adsorben yang sama
k,n = konstanta adsorben
Dari persamaan
tersebut, jika konsentrasi larutan dalam kesetimbangan diplot sebagai ordinat
dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai absis pada koordinat
logaritmik, akan diperoleh gradien n dan intersept. Dari isoterm ini, akan
diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap air. Isoterm ini akan digunakan
dalam penelitian yang akan dilakukan, karena dengan isoterm ini dapat ditentukan
efisisensi dari suatu adsorben (anonim,2008).
C. ALAT DAN BAHAN
1. Alat:
a. Buret
b. Bulp
c. Labu Erlenmeyer
d. Labu Ukur
e. Corong
f. Gelas kimia
g. Kertas Saring
h. Pipet Volume
I. Pipet tetes
j. Statif dan Klem
2. Bahan:
a. NaOH 0,1 M
b. Asam Oksalat 0,3 M
c. Arang aktif
d. Indikator PP
D. PROSEDUR KERJA
1. Standarisasi Larutan
Asam Oksalat
a. Diencerkan asam
oksalat 0,3 M menjadi 0,2; 0,1; 0,05; 0,01; 0,005 M.
b. Dipipet 10 ml asam
oksalat dari setiap konsentrasi dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer.
c. Diberi indikator PP
dan dititrasi dengan NaOH 0,1 M
d. Dicatat volume
masing-masing NaOH yang digunakan.
2. Penentuan Adsorbsi
Isoterm Freundlich
a. Ditimbang 0,5 gram
arang aktif dan ditambahkan 50 ml asam oksalat dari
masing-masing konsentrasi.
b. Diaduk mengunakan
stirer selama 10 menit dan disaring.
c. Dimasukkan kedalam
erlenmeyer dan dititrasi dengan NaOH 0,1 M hingga
berubah warna menjadi
merah.
E. HASIL PENGAMATAN
Tabel 1
|
No.
|
Konsentrasi asam oksalat (kira-kira)
|
Konsentrasi asam oksalat sebenarnya
|
Konsentrasi NaOH standar
|
Volume asam oksalat yang digunakan dalam titrasi
|
Volume titrasi
|
Konsentrasi asam oksalat sesudah dicampur dengan
arang aktif
|
|
1
|
0,3 M
|
0,3 M
|
0,1 M
|
10 ml
|
21,7 ml
|
0,1085 N
|
|
2
|
0,2 M
|
0,3 M
|
0,1 M
|
10 ml
|
16,5 ml
|
0,0825 N
|
|
3
|
0,1 M
|
0,3 M
|
0,1 M
|
10 ml
|
5,2 ml
|
0,026 N
|
|
4
|
0,05 M
|
0,3 M
|
0,1 M
|
10 ml
|
15,5 ml
|
0,0775 N
|
|
5
|
0,01 M
|
0,3 M
|
0,1 M
|
10 ml
|
2 ml
|
0,01 N
|
|
6
|
0,005 M
|
0,3 M
|
0,1 M
|
10 ml
|
0,2 ml
|
0,001 N
|
Tabel 2
|
No
|
Konsentrasi asam oksalat + arang aktif
|
Log C
|
X ( mol asam oksalat )
|
X/m
|
Log X/m
|
|
1
|
0,1085 M
|
-0,9645
|
1,085 mol
|
2,17 gr/mol
|
0,3364
|
|
2
|
0,0825 M
|
-1,0835
|
0,825 mol
|
1,65 gr/mol
|
0,2174
|
|
3
|
0,026 M
|
-1,5850
|
0,26 mol
|
0,52 gr/mol
|
-0,2839
|
|
4
|
0,0775 M
|
-1,1106
|
0,775 mol
|
1,55 gr/mol
|
0,1903
|
|
5
|
0,01 M
|
-2
|
0,1 mol
|
0,2 gr/mol
|
-0,6989
|
|
6
|
0,001 M
|
-3
|
0,01 mol
|
0,02 gr/mol
|
-1,6989
|
Perhitungan:
A. Sebelum absorpsi Sesudah adsorpsi
a. Asam Oksalat 0,3 N a. Asam Oksalat 0,3 N
V1 N1 = V2 N2 N = M x Valensi
10 mL.N1 = 21.7 mLx0,1 N 0,217 = M x 2
N1=
0.217 N M = 0,1085 M
b. Asam Oksalat 0,2 N b. Asam Oksalat 0,2 N
V1 N1 = V2 N2 N = M x Valensi
10 mL .N1= 16,5 mL.0,1 N 0,165 = M x 2
N1= 0,165 N M = 0,0825 M
c. Asam Oksalat 0,1 N c. Asam Oksalat 0,1 N
V1 N1 = V2 N2 N = M x Valensi
10 mL .N1=5,2 mL. 0,1 N 0,052 =
M x 2
N1= 0.052 N M = 0.026 M
d. Asam Oksalat 0,05 N d. Asam Oksalat 0,05 N
V1 N1 = V2 N2 N = M x Valensi
10 mL .N1=15,5 mL.0,1 N 0,155 = M x 2
N1= 0,155 N M = 0,0775 M
e. Asam Oksalat 0,001 N e. Asam Oksalat 0,001 N
V1 N1 = V2 N2 N = M x Valensi
10 mL .N1= 2 mL. 0,1 N 0,02 = M x 2
N1= 0,02 N M = 0,01 M
f. Asam Oksalat 0,005 N f. Asam Oksalat 0,005 N
V1 N1 = V2 N2 N = M x Valensi
10 mL .N1= 0,2 mL. 0,1 N 0,002
= M x 2
N1= 0,002 N M = 0,001 M
B. Log C
1. Log 0,1085 = -0,9645
2. Log 0,0825 = -1,0835
3. Log 0,026 = -1,5850
4. Log 0,0775 = -1,1106
5. Log 0,01 = -2
6. Log 0,001 = -3
C. X (mol asam oksalat)
[Mol = M x V]
1. Konsentrasi 0,3 M
Mol = 0,1085 mol/ml.10 ml
= 1,085 mol
2. Konsentrasi 0,2 M
Mol = 0,0825 mol/ml.10 ml
= 0,825 mol
3. Konsentrasi 0,1 M
Mol = 0,026 mol/ml.10 ml
= 0,26 mol
4. Konsentrasi 0,05 M
Mol = 0,0775 mol/ml.10 mol
= 0,775 mol
5. Konsentrasi 0,01 M
Mol = 0,01 mol/ml.10 ml
= 0,1 mol
6. Konsentrasi 0,005 M
Mol = 0,001 mol/ml.10 ml
= 0,01 mol
D. X/m
1. 1,1085 mol / 0,5 gr = 2,17 gr/mol
2. 0,825 mol / 0,5 gr = 1,65 gr/mol
3. 0,26 mol / 0,5 gr = 0,52 gr/mol
4. 0,775 mol / 0,5 gr = 1,55 gr/mol
5. 0,1 mol / 0,5 gr = 0,2 gr/mol
6. 0,01 mol / 0,5 gr = 0,02 gr/mol
E. Log X/m
1. Log 2,17 = 0,3364
2. Log 1,65 = 0,2174
3. Log 0,52 = -0,2839
4. Log 1,55 = 0,1903
5. Log 0,2 = -0,6989
6. Log 0,002 = -1,6989
Gambar kurva freunlich
F. PEMBAHASAN
Percobaan yang dilakukan
pada praktek adsorpsi isoterm freundlich ini adalah dengan menggunakan larutan
organic yaitu H2C2O4 dengan variasi 5 konsentrasi. Adsorben yang digunakan
adalah arang yang telah diaktifkan sebelumnya.
Pada percobaan ini
pengaktifan arang dilakukan dengan cara pemanasan menggunakan suhu yang tinggi,
hal ini dilakukan karena percobaan ini mengadsorbsi larutan organik (asam
oksalat) sehingga pengaktifan dilakukan dengan suhu tinggi dan tidak sampai
membara. Perlakuan ini dimaksudkan supaya arang tidak menjadi abu, dimana jika
telah menjadi abu, arang tersebut tidak dapat lagi untuk menjadi absorben.
Tujuan dari pemanasan ini adalah untuk membuka pori-pori permukaan dari arang
agar mampu mengabsorpsi secara maksimal (mengabsorpsi asam oksalat).
Arang yang telah aktif digunakan
untuk mengadsorpsi asam oksalat dengan variasi konsentrasi yaitu, 0,2 N; 0,1 N;
0,05 N; 0,001 N; 0,005 N diperoleh dari hasil titrasi dengan NaOH 0,1 M, asam
oksalat yang dititrasi berasal dari sisa asam yang digunakan pada
percobaan.
Larutan asam oksalat
mendapat dua perlakuan yang berbeda. Pertama (awal) asam oksalat yang murni, tidak mendapat perlakuan apa-apa,
sedang yang kedua (akhir)
ditambah dengan arang dan disaring. Kedua perlakuan ini dilakukan untuk
membandingkan konsentrasi asam oksalat yang dicampurkan arang dan asam oksalat
yang tidak diberikan perlakuan khusus yang nantinya akan sama-sama dititrasi
dengan larutan baku NaOH 0.1 N dengan indikator phenolphtalein.
Dari data pengamatan dan
hasil perhitungan, konsentrasi asam oksalat sebelum adsorpsi lebih tinggi
daripada setelah adsorpsi. Hal ini karena asam oksalat telah diadsorpsi oleh
arang aktif. Dari data juga dibuat suatu grafik dimana x/m diplotkan sebagai
ordinat dan C sebagai absis.
G. KESIMPULAN
1. Dalam pengenceran semakin besar
konsentrasi yang diinginkan semakin besar pula volume yang diperlukan untuk
pengenceran.
2. Warna yang dihasilkan pada proses
titrasi adalah merah.
3. Titrasi menggunakan larutan
standar NaOH 0,1 N dengan indikator pp.
4. Arang dapat berfungsi sebagai
adsorbsi.
5. Konsentrasi asam oksalat sebelum
adsorpsi lebih tinggi daripada setelah adsorpsi. Hal ini karena asam oksalat
telah diadsorpsi oleh arang aktif.
H. DAFTAR PUSTAKA
Puspitasari,Dyah Pratama. 2006 ”Adsorpsi Surfaktan Anionik Pada
Berbagai pH Menggunakan Karbon Aktif Termodifikasi Zink Klorida” dalam Jurnal Kimia,Departeman Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam: Institut Pertanian Bogor.
Tim Dosen Kimia Fisika. 2012. Diktat
Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: FMIPA UNNES.
No comments:
Post a Comment