LAPORAN
PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II
ISOTERM
ADSORPSI
DISUSUN
OLEH :
NO.LAB : K-211-028-F
K-211-051-F
K-211-066-F
NIM :
0903132806
KELOMPOK : X (SEPULUH)
TGL PERCOBAAN :11 DESEMBER 2011
ASISTEN : ADE PRIYANTO, S.Si
LABORATORIUM
KIMIA FISIKA
JURUSAN
KIMIA
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMA
UNIVERSITAS
RIAU
PEKANBARU
2011
ISOTERM
ADSORPSI
Abstrak:
Adsorption is a symptom of clotting
molecules of substance on the surface of another substance, as a result of
unsaturation forces on the surface of the substance. Adsorption isotherms show
a relationship between the phase distribution of the adsorbent adsorbed on the
adsorbent surface with bulk phase equilibria at a given temperature.
Adsorption process is influenced by
several factors including: type of adsorbent, adsorbate species, the surface
area of adsorbent, the solute concentration and temperature. Freundlich
isotherm based on the assumption that an adsorbent having a heteregenous
surface and each molecules has the potential of the different absorption.
I. Tujuan
Menentukan isoterm adsorpsi menurut
Freundlich.
II. Latar
Belakang Teori
Adsorbsi adalah gejala pengumpulan
molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan
gaya-gaya pada permukaaan zat tersebut. Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah
zat teradsorpsi tergantung pada beberapa faktor, yaitu :
a.
Jenis adsorben
b.Jenis
adsorbat
c.
Luas permukaan adsorben
d.
Konsentrasi zat terlarut
e.
Temperatur
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 adsorbsi adalah hubungan
yang menunjukkan distribusi adsorben antara fase teradsorbsi pada permukaan
adsorben dengan fase ruah kesetimbangan pada temperatur tertentu. Ada tiga
jenis hubungan matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isoterm
adsorbsi (anonim,2008).
1.
Isoterm Langmuir
Isoterm
ini berdasar asumsi bahwa :
a. Adsorben mempunyai permukaan
yang homogen dan hanyadapat mengadsorbsi satu molekul untuk setiap molekul
adsorbennya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap.
b. Semua proses adsorbsi dilakukan
dengan mekanisme yang sama.
c. Hanya terbentuk satu lapisan
tunggal saat adsorbsi maksimum.
Namun, biasanya
asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut : selalu ada
ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorbsi tidak inert dan mekanisme
adsorbsi pada molekul pertama asangat berbeda dengan mekanisme pada molekul
terakhir yang teradsorpsi.
Langmuir mengemukakan bahwa
mekanisme adsorpsi yang terjadi adalah sebagai berikut : A(g) +
S ↔
AS, dimana A adalah molekul gas dan s adalah permukaan adsorpsi
(anonim,2008).
Salah satu kelemahan dari isoterm
Freundlich adalah bahwa ia gagal pada tekanan tiggi gas. Irving langmuir pada
1916 berasal isoterm adsorbsi sederhana pada pertimbangan teoritis berdasarkan
teori kinetika gas. Ini disebut sebagai adsorpsi isoterm Langmuir
(anonim,2010).
2.
Isoterm Branauer, Emmet and Teller (BET)
Isoterm ini berdasar asumsi bahwa
adsorben mempunyai nilai permukaan yang homogen. Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir
adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari
satu lapisan adsorbat dipermukaannya. Pada isoterm ini, mekanisme adsopsi untuk
setiap proses adsorpsi berbeda-beda. Mekanisme yang diajukan dalam isoterm ini
adalah :
Isoterm
Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia, sedangkan
isoterm BET akan lebih baik daripada isoterm Langmuir bila diterapkan untuk
adsorpsi fisik (anonim,2008).
3.
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).
III.
Alat dan Bahan
a.
Alat-alat yang digunakan:
1.
Beaker gelas 50 mL 4 buah 9. Corong 1 buah
2.
Gelas ukur 25 mL 3 buah 10.Labu takar 250 mL 1 buah
3.
Gelas ukur 5 mL 3 buah 11. Labu takar 100 mL 2 buah
4.
Erlenmeyer 50 mL 4 buah 12. Botol semprot 1 buah
5.
Erlenmeyer 50 mL 4 buah 13. Batang pengaduk 1 buah
6.
Pipet tetes 5
buah 14. Spatula 1 buah
7.
Buret 50 mL 1 buah 15. Gelas ukur 10 mL 1 buah
8.
Statip 1
buah
b.
Bahan-bahan yang digunakan:
1.
Asam klorida(HCl)
2.
Asam asetat (CH3COOH)
3.
Natrium Hidroksida (NaOH)
4.
Indikator Phenolptalin (pp)
5.
Arang aktif
IV. Skema Kerja |
V. Hasil
Pengamatan
|
No.
|
Campuran
|
Pengamatan
|
|
1.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,125 N
|
Terbentuk 2
lapisan:
Lapisan atas :
arang
Lapisan bawah
: CH3COOH
|
|
2.
|
Arang aktif 0,5
gr + 10 mL CH3COOH 0,05 N
|
Terbentuk 2
lapisan:
Lapisan atas :
arang
Lapisan bawah
: CH3COOH
|
|
3.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,1 N
|
Terbentuk 2
lapisan:
Lapisan atas :
arang
Lapisan bawah
: CH3COOH
|
|
4.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,01 N
|
Terbentuk 2
lapisan:
Lapisan atas :
arang
Lapisan bawah
: CH3COOH
|
|
No.
|
Campuran
|
Pengguncangan
I
|
Pengguncangan
II
|
|
1.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,125 N
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
|
2.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,05 N
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
|
3.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,1 N
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
|
4.
|
Arang aktif
0,5 gr + 10 mL CH3COOH 0,01 N
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
Tercampur
sebentar, lalu terpisah lagi
|
|
Konsentrasi
CH3COOH
|
Volume
NaOH
|
|
0,125
N
|
3,8
mL
|
|
0,05
N
|
1,6
mL
|
|
0,1
N
|
3,6
mL
|
|
0,01
N
|
0,5
mL
|
VI. Perhitungan
1. Pengenceran CH3COOH
1 N dalam 100 mL menjadi :
a. CH3COOH
0,125 N
V1N1 = V2N2
V1.1M = 100 mL. 0,125 N
V1.M =
12,5 mL. N
V1 = 12,5 mL
b. CH3COOH
0,05 N
V1N1 = V2N2
V1.1M = 100 mL. 0,05 N
V1.M = 5 mL. N
V1 = 5 mL
c. CH3COOH
0,1 N
V1N1 = V2N2
V1.1M = 100 mL. 0,1 N
V1.M = 10 mL. N
V1 = 10
mL
c. CH3COOH
0,1 N
V1N1 = V2N2
V1.1M = 100 mL. 0,1 N
V1.M = 10 mL. N
V1 = 10
mL
c. CH3COOH
0,1 N
V1N1 = V2N2
V1.1M = 100 mL. 0,1 N
V1.M = 10 mL. N
V1 = 10
mL
d. CH3COOH
0,01 N
V1N1 = V2N2
V1.1M = 100 mL. 0,01 N
V1.M = 1mL. N
V1 = 1 mL
2. V1N1 = V2N2
a. CH3COOH
0,125 N
5 mL . N1 = 3,8 mL .
0,125 N
5 N1 = 0,475
N
N1 = 0,095 N
b. CH3COOH
0,05 N
5 mL . N1 = 1,6 mL . 0,05
N
5 N1 = 0,08 N
N1 = 0,016 N
c. CH3COOH
0,1 N
5 mL . N1 = 3,6 mL . 0,1
N
5 N1 = 0,36 N
N1 = 0,072 N
d. CH3COOH
0,01 N
5 mL . N1 = 0,5 mL . 0,01
N
5 N1 = 0,005
N
N1 = 0,001 N
3. X = W awal
– W akhir
a. CH3COOH
0,125 N
Wawal = N.V. Be Wakhir = N.V.Be X= 0,075 gr – 0,057 gr
= 0,125 N.0,01 L. 60
= 0,095 N.0,01 L. 60 = 0,018 gr
= 0,075 gr
= 0,057 gr
b. CH3COOH
0,05 N
Wawal = N.V. Be Wakhir = N.V.Be X= 0,03 gr –
0,0096 gr
= 0,05 N.0,01 L. 60
= 0,016 N.0,01 L. 60 = 0,0096 gr
= 0,03 gr
= 0,0096 gr
c. CH3COOH
0,1 N
Wawal = N.V. Be Wakhir = N.V.Be X= 0,06gr –
0,0432 gr
= 0,1 N.0,01 L. 60 = 0,072 N.0,01 L. 60 =
0,0168 gr
= 0,06 gr
= 0,0432gr
d. CH3COOH
0,01 N
Wawal = N.V. Be Wakhir = N.V.Be X= 0,006gr –
0,0006 gr
= 0,01 N.0,01 L. 60
= 0,001 N.0,01 L. 60 = 0,0054 gr
= 0,006 gr
= 0,0006 gr
4. x/m (gram)
a. CH3COOH
0,125 N b.
CH3COOH 0,05 N
x/m = 0,018 gr/0,5 gr x/m = 0,0204 gr/0,5 gr
= 0,036 gr = 0,0408 gr
c. CH3COOH
0,1 N d.
CH3COOH 0,01 N
x/m = 0,0168 gr/0,5 gr x/m = 0,0054 gr/0,5 gr
=
0,0336 gr =
0,0108 gr
5. log x/m
a. CH3COOH
0,125 N b.
CH3COOH 0,05 N
log 0,036 = -1,443 log 0,0408 = -1,389
c. CH3COOH
0,1 N d.
CH3COOH 0,01 N
log 0,0336 = -1,473 log 0,0108 = -1,966
6. log C
a. CH3COOH
0,125 N b.
CH3COOH 0,05 N
log 0,095 = -1,022 log 0,16 = -1,795
c. CH3COOH
0,1 N d.
CH3COOH 0,01 N
log 0,072 = -1,142 log 0,001 = -3
7. Tabel
|
No.
|
m (gram)
|
Konsentrasi
awal
|
Konsentrasi
akhir
|
X (gram)
|
x/m (gram)
|
Log x/m
|
Log C
|
|
1.
|
0,5
|
0,125 N
|
0,095 N
|
0,018
|
0,036
|
-1,443
|
-1,022
|
|
2.
|
0,5
|
0,05 N
|
0,016 N
|
0,0204
|
0,0408
|
-1,389
|
-1,795
|
|
3.
|
0,5
|
0,1 N
|
0,072 N
|
0,0168
|
0,0336
|
-0,473
|
-1,142
|
|
4.
|
0,5
|
0,01 N
|
0,001 N
|
0,0054
|
0,0108
|
-1,996
|
-3
|
8. Grafik x/m Vs
C
9. Grafik log x/m Vs C
10. log x/m =
log k + n log C
-1,443 = log k +
-2,589 (-1,022)
-1,443 = log k +
2,638
Log k = 1,443 +
2,638
Log k = 4,081
k = 12.050, 35
log x/m = log k
+ n log C
-1,389 = log k + -2,5819 (-1,795)
-1,389 = log k + 4,6345
Log k = 6,023
k
= 1.054.386,89
log x/m = log k
+ n log C
-0,473 = log k + -2,5819 (-1,142)
-0,473 = log k + 2,948
Log k = 0,473 + 2,948
k
= 2.636,331
log x/m = log k
+ n log C
-1,996 = log k + -2,5819 (-3)
-1,996 = log k + 7,7457
Log k = 1,996 +7,7457
Log k
= 9,7417
k
= 5.516.962,09
VII.
Pembahasan
Adsorbsi adalah pengumpulan zat
terlarut dipermukaan media dan merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat
padat atau cair yang kontak dengan zat-zat lainnya. Salah satu adsorben yang
biasa diterapkan dalam pengolahan air minum adalah karbon aktif arang ini
digunakan untuk menghilangkan bau, warna dan rasa air termasuk logam-logam ion
berat. Dalam percobaan ini menggunakan karbon aktif sebagai adsorben, asam
asetat dengan berbagai konsentrasi sebagai adsorbat serta larutan NaOH 0,05 N
sebagai larutan standar. Larutan asam asetat yang telah dibuat dalam berbagai
konsentrasi dimasukkan arang aktif dan didiamkan selama 30 menit. Peristiwa
adsorpsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana asam asetat lebih
mudah teradsorbsi dari pelarut (air), karena arang aktif (karbon) hanya mampu
mengadsorpsi senyawa-senyawa organik.
Perubahan konsentrasi asam asetat
sebelum dan sesudah adsorpsi dapat diketahui dengan cara mentitrasi filtrat
yang mengandung asam asetat dengan larutan standar NaOH 0,05 N. Konsentrasi
awal asam asetat mempengaruhi volume titrasi yang digunakan. Semakin besar
konsentrasinyanya semakin banyak larutan NaOH yang digunakan. Hal ini
disebabkan karena semakin besar konsentrasi, letak antara molekulnya semakin
berdekatan sehingga susah untuk mencapai titik ekivalen pada saat proses
titrasi.
VIII.
Pertanyaan dan Jawaban
1.
Sebutkan pembagian absorbsi dan pada percobaan ini termasuk jenis adsorpsi apa?
Jelaskan!
Jawab:
Adsorpsi
terbagi atas 2, yaitu :
a.
adsorpsi secara kimia : merupakan adsorpsi menggunakan senyawa kimia
b.
adsorpsi secara fisika : adsorpsi dengan menggunakan sifat fisika
pada
percobaan termasuk ke dalam adsorpsi secara fisika dikarenakan ikatan yang
terlibat dalam adsorpsi ini yaitu ikatan yang lemah yang merupakan ikatan van
der waals dan melalui panas reaksi yang rendah.
2.
Apakah sebenarnya yang terjadi pada pengaktifan arang dengan pemanasan?
Jawab
:
Pengaktifan
arang dengan metoda pemanasan merupakan metoda aktifasi fisika yang merupakan
terjadinya proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan
panas, uap dan karbon dioksida.
3.
Bagaimana isoterm adsorpsi Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat
padat? Dan apa batasnya?
Jawab
:
Isoterm
Freundlich berlaku untuk gas yang bertekanan rendah, semua tempat di atas
permukaannya tidak sama dan lapisan molekul gas padat, zat apadat bersifat
multilayer dengan persamaan :
V + k p 1/n
dalam
hal ini :
v
= gas yang teradsoi pada setiap suhu, satuan massa adsorpsi pada tekanan gas
k,n
= konstanta dengan n > 1
p
= tekanan gas yang teradsorpsi
batasannya
adalah kelarutan harus ideal. Nilai batasannya adalah Vm, yaitu volume gas yang
diserap ( 0 C, 76 mmHg). Vm tidak akan dicapai walaupun tekanan gas yang
dibutuhkan untuk menutupi satuan-satuan massa adsorben.
4.
Mengapa isoterm Freundlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang
memuaskan dibandingkan dengan isoterm adsopsi Langmuir?
Jawab
:
Isoterm
Freundlich untuk adsorpsi gas permukaan zat padat kurang memuaskan karena nilai
Vm tidak akab dicapai walaupun tekannaya diperbesar. Sedangkan pada isoterm
Langmuir mengemukakan asumsi yang lebih baik.
IX.
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 kuning keruh menjadi merah
jambu.
3.
Titrasi menggunakan larutan standar NaOH 0,05 N dengan indikator pp
4.
Ketika arang dicampurkan asam asetat dengan berbagai konsentrasi, arang
menimbulkan perilaku yang sama.
5.
Arang dapat dilakukan aktifasi dengan aktif karbon bahan-bahan kimia.
6.
Arang dapat berfungsi sebagai adsorbsi.
X.
Daftar Pustaka
Anonim.2008.
Isoterm Adsorpsi. http://smk3ae.wordpress.com
(diakses pada tanggal 08 Desember 2011)
Anonim.2010.
Adsorpsi Isoterm. http://transtutor.com
(diakses pada tanggal 08 Desember 2011)
Tim
Labor Kimia Fisika.2011. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. FMIPA-UR,
Pekanbaru.
