Materi Praktikum Kimia Fisika ||Isoterm Adsorbsi||

Tujuan:

Dapat mempelajari sifat pada permukaan zat padat.
Dapat menentukan isotherm adsorbsi.
Dapat menentukan tetapan adsorbsi k dan n.

Dasar teori:
Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu adsorben, misalnya zat padat akan menarik molekul-molekul gas atau cair pada permukaannya. Adsorbsi dapat terjadi karena zat padat terdiri dari molekul-molekul yang tidak hanya menarik dengan gaya van der was tetapi juga dikeiingi oleh molekul lain yang mempunyai gaya tarik yang seimbang. Gaya tarik yang tidak seimbang pada permukaan suatu zat juga terjadi satu arah dan tidak ada molekul lain yang menarik, sehingga pada permukaan itu akan mempunyai gaya tarik yang kecil.
Adsorbsi dapat terjadi pada zat gas, zat cair, zat padat maupun pada fase padat-cair, padat-gas, cair-cair, dan gas-cair. Zat yang terabsobrsi disebut adsorbat dan zat pengabsorbsi disebut adsorben. Permukaan zat dapat mengadsorbsi zat terlarut dari larutannya. Adsorbsi yang terjadi pada larutan, jumah zat yang teradsorbsi tergantung pada: jenis adsorben, jenis adsorbat, uas permukaan adsorben, pH larutan, konsentrasi zat terlarut, suhu, porositas.
Adsorben yang memiliki luas permukaan yang besar dapat meningkatkan adsorbsinya. Semakin besar konsentrasi, maka semakin banyak zat yang diadsorbsi. Sifat adsorbsi pada permukaan zat padat sangat selektif, campuran zat hanya satu komponen yang diadsorbsi oleh zat padat tertentu, proses yan terjadi pada peristiwa adsorbsi ada 2 macam, yaitu: adsorpsi secara fisik dan adsorbsi secara kimia.
Hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan massa adsorben dengan konsentrasi zat terlarut pada suhu tertentu, disebut isotherm adsorbsi. Menurut Froundlich, isotherm adsorbsi dinyatakan dalam persamaan berikut:

X/M = k Cn
X : berat adsorbat
M : berat adsorben
C : konsentrasi zat terlarut setelah tercapai kesetimbangan
K dan n adalah tetapan-tetapan yang tergantung pada jenis adsorban suhu.
Jika persamaan diatas dilogaritmakan, maka :
Log X/M = log k + n log C

Persamaan diatas menunjukkan bahwa bila suatu proses adsorpsi menurut Froundlich, maka hubungan antara log X/M terhadap log C akan merupakan garis linier, sehingga tetapan k dan n dapat ditentukan.

Alat:

1. Cawan porselin
2. Gelas arloji
3. Pengaduk kaca
4. Desikator
5. Erlenmeyer 250 mL
6. Erlenmeyer 100 mL
7. Buret 50 mL
8. Statif dan klem
9. Thermometer
10. Pipet ukur 10 mL
11. Pipet volum 25 mL
12. Pipet Pasteur
13. Labu takar 100 mL
14. Gelas piala 100 mL
15. Corong
16. Neraca anaitik
17. Oven

Bahan:

1. Arang aktif
2. Asam asetat
3. Natrium hidroksida (larutan soerensen)
4. Asam oksalat
5. Indicator fenol ftalein
6. Akuades

Prosedur kerja:
Pembuatan larutan NaOH 0,1 N

1. Hitung volume larutan soerensen yang harus diambil untuk membuat 250 mL larutan NaOH 0,1 N.
2. Pipet sejumlah tertentu larutan soerensen, masukkan ke dalam labu takar 250 mL tambahkan akuades sampai di bawah tanda etsa kemudian tambahkan akuades sampai tanda batas dengan pipet Pasteur dan gojog sampai homogeny. Lakukan dengan menggunakan sarung tangan.
3. Buat larutan standar primer asam oksalat 0,1 N dengan menimbang sejumlah H2C2O4.2H2O masukkan dalam gelas piaa 100 mL. bilas gelas arloji dengan akuades sebanyak 3 kali, tambahkan akuades sampai volumenya kira-kira 25 mL, aduk sampai homogeny. Pindahkan dalam labu takar 100 mL melalui corong, bilas dengan akuades. Tambahkan akuades sampai volumenya ½ cm dibawah tanda etsa. Tambahkan akuades dengan pipet Pasteur sampai tanda batas, gojog sampai homogeny.
4. Pipet 25 mL larutan asam oksaat 0,1 N masukkan ke dalam Erlenmeyer 100 mL tambahkan 2 tetes indicator feno ftalein kemudian titrasi dengan larutan NaOH yang telah dibuat. Amati dan catat volume pada saat terjadi perubahan warna.

Pembuatan larutan asam asetat

1. Hitung volume asam asetat pekat yang harus diambil untuk membuat 100 mL larutan asam asetat 1,0; 0,5; 0,25; 0,125; dan 0,0625 N.
2. Pipet sejumlah tertentu asam asetat pekat masukkan ke dalam labu takar 100 mL tambahkan akuades sampai di bawah tanda etsa kemudian tambahkan akuades sampai tanda batas dengan pipet Pasteur dan gojog sampai homogeny. Lakukan dalam lemari asam dengan menggunakan sarung tangan dan masker.
3. Pipet 1 mL untuk larutan asam asetat 1,0 dan 0,5; 4 mL untuk larutan asam asetat 0,25 dan 0,125; serta 8 mL untuk larutan asam asetat 0,0625 N, masukkan ke dalam Erlenmeyer 100 mL tambahkan 2 tetes indicator fenol ftalein kemudian titrasi dengan larutan NaOH yang diketahui konsentrasinya. Amati dan catat volume pada saat terjadi perubahan warna.

Penentuan isotherm adsorpsi

1. Aktifkan arang dalam cawan porsein dengan pemanasan. Dinginkan dalam desikator.
2. Siapkan enam buah erlenmeyer tertutup. Masukkan masing-masing 1 gram arang aktif yang ditimbang dengan keteitian 1,0 gram.
3. Masukkan asam asetat dengan konsentrasi 1,0 N; 0,5 N; 0,125 N; dan 0,0625 N kedalam keenam Erlenmeyer tersebut, masing-masing sebanyak 50 mL. tutup Erlenmeyer dan biarkan selama 30 menit, kocok larutan selama 1 menit tiap 10 menit.
4. Catat suhu selama percobaan dan jaga agar tidak terjadi perubahan suhu yang terlalu besar.
5. Saring tiap larutan dengan kertas saring yang kering kemudian ukur volume masing-masing filtrate.
6. Titrasi filtrate dimulai dari larutan dengan konsentrasi 1,0 N dipipet dengan teliti 5 mL fitrat kemudian masukkan daam Erlenmeyer 100 mL dan tambahkan 2 tetes indikator fenol ftaein, dan titrasi sampai terjadi perubahan warna. Catat volume NaOH 1,0 N yang dibutuhkan. Lakukan 3 kali pengulangan.
7. Ulangi langkah 8 untuk filtrate dari larutan berikutnya. Titrasi filtrate dari larutan dengan konsentrasi 0,25 dan 0,0625 N dilakukan dengan mengambil 15 mL filtrate.

Pembahasan:
Percobaan yang dilakukan pada bab isotherm adsorbsi dengan arang aktif adaah mengadsorbsi arutan organic yaitu asam asetat dengan variasi 5 konsentrasi. Adsorben yang digunakan adalah arang, sebelum digunakan harus diaktifkan dengan cara dipanaskan. Agar pori-pori arang semakin besar sehingga dapat mempermudah penyerapan. Karena semakin besar sehingga dapat mempermudah penyerepan. Karena semakin luas permukaan adsorben maka daya serapnya pun akan semakin tinggi.

Pengaktifan arang dilakukan dengan cara pemanasan menggunakan suhu tinggi (dengan oven). Hal ini dilakukan karena percobaan ini mengadsorbi larutan organic (asam asetat) sehingga pengaktifan dilakukan dengan suhu tinggi dan tidak sampai membara.
Arang yang teah aktif digunakan untuk mengadsorbi asam asetat dengan variasi konsentrasi yaitu 1 N; 0,5 N; 0,25 N; 0,125 N; 0,0625 N. Masa arang aktif yang digunakan daam setiap konsentrasi adaah 1 gram. Volume asam asetat yang digunakan dalam adsorpsi adaah 25 mL. langkah awa yaitu memasukkan 1 gram arang aktof ke dalam erlenmeyer dan menambahkan asam asetat dengan konsentrasi yang ada sebanyak 25 mL kemudian Erlenmeyer ditutup dan didiamkan selama 30 menit dengan tiap 10 menit dilakukan pengocokan. Hal ini dilakukan untuk menjaga kestabilan adsorben dalam mengadsorbsi adsorbat. Setelah 30 menit larutan disaring dengan kertas saring. Kemudian titrasi asam asetat hasil adsorbsi dengan indicator pp dan larutan NaOH 0,1 N sbagai titran. Volume yang diambil untuk titrasi 5 mL dari 3 konsentrasi asam asetat tertinggi, selanjutnya dua konsentrasi terendah diambil 15 mL.
Pada percobaan ini akan ditentukan harga tetapan adsorbsi isotherm freundlich bagi proses adsorbsi CH3COOh terhadap arang. Variabel yang diukur adalah volume larutan NaOH 0,1 N yang digunakan untuk mentitrasi CH3COOH. Setelah konsentrasi awal dan akhir diketahui konsentrasi CH3COOH yang terabsorbsi dapat diketahui dengn cara pengurangan konsentrasi awal dengan konsentrasi akhir. Dan adsorbsi terjadi pada masing-masing konsentrasi. Selanjutnya dapat dicari berat CH3COOH yang teradsorbsi.
Dari data pengamatan dan hasi perhitungn, konsentrasi asam asetat sebelum adsorbsi ebih tinggi daripada seteah adsorbsi. Hal ini terjadi karena asam asetat telah teradsorbsi oleh arang aktif. Dari data juga dibuat grafik antara log X/M vs og C. dari persamaan grafik didapatkan nilai k dan n. persamaan dituis sebagai berikut:

Y = 0,5097 x + 1,7834
Sehingga didapat nilai k = 60,7295 dan n = 0,5097.

Adsobsi karbon membuat konsentrasi asam asetat mengalami penurunan. Sifat arang aktif inilah yang membuat keterserapannya asam asetat dalam arang aktif. Factor yang mempengaruhi daya keterserapan adalah: sifat serapan, temperature/suhu, pH, waktu singgung.
Kesalahan yang terjadi pada percobaan ini jiga dapat mempengaruhi hasil dari percobaan. Kesalahan yang terjadi yaitu pada saat pembuatan larutan NaOH 0,1 N. hasil standirisasinya menunjukkan harga 0,0482 N. ini sangat jauh dari apa yang akan dicapai.

Kesimpulan:
Isotherm yang terjadi pada percobaan ini adalah isotherm adsorbsi Freudich (adsorben mengandsorbsi larutan). Isotermn adsorbsi arang aktif merupan hubungan antara banyaknya zat yang teradsorbsi yaitu asam asetat persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut. Semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi daya adsorbsinya dan semakin banyak pula zat yang teradsorbsi. Semakin luas permukaan adsorben maka semakin tinggi pua daya adsorbsinya. Dari perhitungan diperoeh harga k = 60,7295 dan n = 0,5097.

Daftar pustaka:
Khopkar, S.M., 2003, Konsep Dasar Kimia Anaitik, UI-Pres, Jakarta.

Posted by CLAS ID