324323392-laporan-pratikum-isoterm-adsorpsi-freundlich.docx

I.

JUDUL Isoterm Adsorpsi Freundlich

II.

TUJUAN Dapat membuat kurva dan menentukan tetapan dalam isoterm menurut Freundlich pada proses adsorpsi asam asetat dengan karbon aktif.

III.

DASAR TEORI Secara umum, Adsorpsi adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya (adsorben). Ada dua jenis adsorpsi, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Adsorpsi fisika adalah adsorpsi yang disebabkan oleh adanya gaya Van der Waals antara adsorbat dan adsorben, apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben dan biasanya terjadi pada temperatur rendah. Sedangkan adsorpsi kimia yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar daripada adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Karena adanya ikatan kimia, maka pada permukaan adsorben akan terbentuk suatu lapisan, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh bantuan adsorben sehingga efektifitasnya berkurang. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya: 

Macam adsorben: Contoh adsorben yang paling sering digunakan adalah karbon aktif.



Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate) : Macam zat yang diadsopsi juga sangat berpengaruh karena semakin banyak zat-zat impuritis (zat pengotor) pada suatu fluida atau larutan maka semakin lambat kinetika atau kecepatan penyerapannya (adsorpsi).



Luas permukaan adsorben : Semakin luas permukaan adsorben maka semakin cepat efektif kemampuan menyerap zat-zat impuritis sehingga larutan menjadi lebih murni dan cenderung lebih bersih dari zat-zat impuritis atau zat-zat pengotor tersebut.



Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate) : Semakin tinggi konsentrasi maka ion yang dihasilkan juga semakin banyak sehingga mempengaruhi adsorpsi atau penyerapan larutan tersebut. Bagi suatu sistem adsorpsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang

teradsorpsi persatuan luas atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut, pada suhu tertentu, disebut isoterm adsorpsi. Oleh Freundlich, isoterm adsorpsi ini dinyatakan sebagai berikut: X/m = k Cn

(1)

Persamaan (1) dapat diubah menjadi : log X/m = log k + n log C Persamaan ini mengungkapkan bahwa bila suatu proses adsorpsi menurut isoterm Freundlich maka aluran log X/m terhadap log C merupakan garis lurus. Dari grafik akan akan dapat ditentukan tetapan k dan n.

IV.

ALAT DAN BAHAN Alat:

Bahan:

Cawan porselen

Asam asetat

Erlenmeyer

Karbon aktif

Pipet gondok dan pipet tetes

NaOH

Buret

Aquades

Statif dan klem

Indikator fenolftalein

Kaca arloji Labu ukur Karet penghisap Botol semprot Neraca Analitik Stopwatch

V.

PROSEDUR PERCOBAAN 1. Melakukan standarisasi larutan NaOH dengan asam oksalat. 2. Melakukan standarisasi larutan asam asetat 10 mL dengan konsentrasi 0,5 N; 0,25 N; 25 mL dengan konsentrasi 0,125 N; 50 mL dengan konsentrasi 0,0625 N; 0,0313 N; dan 0,0150 N, yang kemudian dititrasi dengan larutan standar NaOH 0,1 M menggunakan indikator PP.

3. Mencatat volume standarisasi NaOH yang dibutuhkan. 4. Mengaktifkan karbon dengan memanaskannya dalam oven. 5. Memasukkan 1 gram karbon aktif kedalam masing-masing 6 buah Erlenmeyer bertutup. 6. Memasukkan 100 mL larutan HCl dengan konsentrasi 0,5 N; 0,25 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N; dan 0,0150 N pada masing-masing Erlenmeyer. 7. Menutup masing-masing Erlenmeyer dan dikocok secara periodik selama 30 menit. 8. Menyaring tiap larutan menggunakan kertas saring yang kering. 9. Mengambil larutan yang telah disaring sebanyak 10 mL dengan konsentrasi 0,5 N; 10 mL dengan konsentrasi 0,25 N; 25 mL dengan konsentrasi 0,125 N; 50 mL dengan konsentrasi 0,0625 N; 50 mL dengan konsentrasi 0,0313 N; dan 50 mL dengan konsentrasi 0,0150 N yang ditempatkan dalam Erlenmeyer, kemudian dititrasi dengan larutan standar NaOH 0,1 M menggunakan indikator PP. 10. Mencatat volume akhir NaOH yang dibutuhkan.

VI.

DATA PENGAMATAN Diketahui langkah standarisasi larutan NaOH:  Molaritas asam oksalat = 0,5 mol/L  Volume asam oksalat yang digunakan untuk titrasi = 10 mL  Volume NaOH = 97 mL Sampel

Massa

Volume

Volume

Volume akhir(mL)

karbon(gram)

CH3COOH yang

standarisasi(mL)

ditambahkan(mL) CH3COOH NaOH CH3COOH NaOH 1

1,005

100

10 (0,5N)

46,2

10 (0,5N)

28,9

2

1,005

100

10 (0,25N)

27,3

10 (0,25N)

19,7

3

1,002

100

25

40,6

25

14,9

(0,125N) 4

1,001

100

50

(0,125N) 17,0

(0,0625N) 5

1,003

100

50

1,005

100

50 (0,0150N)

14,9

(0,0625N) 15,6

(0,0313N) 6

50

50

6,9

(0,0313N) 7,1

50 (0,0150N)

2,7

Keterangan : Volume Akhir = Volume setelah penambahan karbon aktif (setelah proses adsorbsi)

VII.

ANALISIS DATA Menentukan konsentrasi larutan NaOH:  Molaritas asam oksalat = 0,5 mol/L  Volume asam oksalat yang digunakan untuk titrasi = 10 mL  Volume NaOH = 97 mL  Konsentrasi NaOH = 𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 = 𝑀𝑏𝑎𝑠𝑎 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑎 𝑀𝑏𝑎𝑠𝑎 =

𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑎

𝑚𝑜𝑙 0,5 𝐿 𝑥 10 𝑚𝐿 = = 𝟎, 𝟎𝟓 𝑴 97 𝑚𝐿 Berdasarkan hasil percobaan diatas maka dilakukan perhitungan menggunakan rumusan sebagai berikut: a) Menghitung konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀𝑎 𝑉𝑎 = 𝑀𝑏 𝑉𝑏 𝑀CH3COOH 𝑉CH3COOH = 𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 Keterangan: a = asam (CH3COOH) ; b = basa (NaOH)

b) Menghitung konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif) 𝑀𝑎 𝑉𝑎 = 𝑀𝑏 𝑉𝑏 𝑀CH3COOH 𝑉CH3COOH = 𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 Keterangan: a = asam (CH3COOH) ; b = basa (NaOH) c) Menentukan ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) Keterangan: M (awal) = M standarisasi ; M (akhir) = M setelah penambahan karbon aktif 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 Keterangan :

𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 = Berat molekul asam (g/mol) = 60 g/mol ∆𝐶

= Perubahan konsentrasi (mol/L)

𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚

= Volume asam (L) 𝑋/𝑚  m adalah massa karbon

PERHITUNGAN: 1) SAMPEL 1 a) Konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 46,2 𝑚𝐿 = 10 𝑚𝐿 = 0,231 mol/L

b) Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif) 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH =

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH 0,05

𝑚𝑜𝑙 𝑥 28,9 𝑚𝐿 𝐿 10 𝑚𝐿

= 0,145 mol/L c) ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) = 0,231 − 0,145 = 0,086 mol/L 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 = 60

𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 100 𝑥 0,086 𝑥 𝐿 𝑚𝑜𝑙 𝐿 1000

= 𝟎, 𝟓𝟏𝟔 𝒈𝒓𝒂𝒎

𝑋 0,516 𝑔𝑟𝑎𝑚 = = 0,513 𝑚 1,005 𝑔𝑟𝑎𝑚

2) SAMPEL 2 a) Konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 27,3 𝑚𝐿 = 10 𝑚𝐿 = 0,136 mol/L

b) Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif) 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 19,7 𝑚𝐿 = 10 𝑚𝐿 = 0,098 mol/L

c) ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) = 0,136 − 0,098 = 0,038 mol/L 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 = 60

𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 100 𝑥 0,038 𝑥 𝐿 𝑚𝑜𝑙 𝐿 1000

= 𝟎, 𝟐𝟐𝟖 𝒈𝒓𝒂𝒎

𝑋 0,228 𝑔𝑟𝑎𝑚 = = 𝟎, 𝟐𝟐𝟕 𝑚 1,005 𝑔𝑟𝑎𝑚

3) SAMPEL 3 a) Konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀CH3COOH =

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑀CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 40,6 𝑚𝐿 = 25 𝑚𝐿 = 0,0812 mol/L

b) Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif) 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 14,9 𝑚𝐿 = 25 𝑚𝐿 = 0,0298 mol/L

c) ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) = 0,0812 − 0,0298 = 0,0514 mol/L 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 = 60

𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 100 𝑥 0,0514 𝑥 𝐿 𝑚𝑜𝑙 𝐿 1000

= 𝟎, 𝟑𝟎𝟖𝟒 𝒈𝒓𝒂𝒎

𝑋 0,3084 𝑔𝑟𝑎𝑚 = = 𝟎, 𝟑𝟎𝟕𝟖 𝑚 1,002 𝑔𝑟𝑎𝑚

4) SAMPEL 4 a) Konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 17,0 𝑚𝐿 = 50 𝑚𝐿 = 0,017 mol/L

b) Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif)

𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 14,9 𝑚𝐿 = 50 𝑚𝐿 = 0,0149 mol/L

c) ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) = 0,017 − 0,0149 = 0,0021 mol/L 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 = 60

𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 100 𝑥 0,0021 𝑥 𝐿 𝑚𝑜𝑙 𝐿 1000

= 𝟎, 𝟎𝟏𝟐𝟔 𝒈𝒓𝒂𝒎

𝑋 0,0126 𝑔𝑟𝑎𝑚 = = 𝟎, 𝟎𝟏𝟐𝟔 𝑚 1,001 𝑔𝑟𝑎𝑚

5) SAMPEL 5 a) Konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 15,6 𝑚𝐿 = 50 𝑚𝐿 = 0,0156 mol/L

b) Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif) 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 6,9 𝑚𝐿 = 50 𝑚𝐿 = 0,0069 mol/L

c) ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) = 0,0156 − 0,0069 = 0,0087 mol/L 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚 = 60

𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 100 𝑥 0,0087 𝑥 𝐿 𝑚𝑜𝑙 𝐿 1000

= 𝟎, 𝟎𝟓𝟐𝟐 𝒈𝒓𝒂𝒎

𝑋 0,0522 𝑔𝑟𝑎𝑚 = = 𝟎, 𝟎𝟓𝟐𝟎 𝑚 1,003 𝑔𝑟𝑎𝑚

6) SAMPEL 6 a) Konsentrasi CH3COOH standarisasi 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 7,1 𝑚𝐿 = 50 𝑚𝐿 = 0,0071 mol/L

b) Konsentrasi CH3COOH akhir (setelah penambahan karbon aktif) 𝑀CH3COOH =

𝑀CH3COOH

𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉CH3COOH

𝑚𝑜𝑙 0,05 𝐿 𝑥 2,7 𝑚𝐿 = 50 𝑚𝐿 = 0,0027 mol/L

c) ∆C dan Harga X/m ∆𝐶 = 𝑀 (𝑎𝑤𝑎𝑙) − 𝑀 (𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) = 0,0071 − 0,0027 = 0,0044 mol/L 𝑋 = 𝐵𝑀𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑥 ∆𝐶 𝑥 𝑉𝑎𝑠𝑎𝑚

= 60

𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 100 𝑥 0,0044 𝑥 𝐿 𝑚𝑜𝑙 𝐿 1000

= 𝟎, 𝟎𝟐𝟔𝟒 𝒈𝒓𝒂𝒎

𝑋 0,0264 𝑔𝑟𝑎𝑚 = = 𝟎, 𝟎𝟐𝟔𝟑 𝑚 1,005 𝑔𝑟𝑎𝑚

Tabel Hasil Pengamatan Konsentrasi Asam (N) Massa (gram)

Sampel

Awal

Akhir

∆𝑪

X (gram)

X/m

log X/m

log C

1

1,005

0,231

0,145

0.086

0,516

0.513

-0,289

-1,065

2

1,005

0,136

0,098

0,038

0,228

0,227

-0,644

-1,420

3

1,002

0,0812

0,0298

0,0514

0,3084

0,3078

-0,512

-1,289

4

1,001

0,017

0,0149

0,0021

0,0126

0,0126

-1,899

-2,678

5

1,003

0,0156

0,0069

0,0087

0,0522

0,0520

-1,284

-2,060

6

1,005

0.0071

0,0027

0,0044

0,0264

0,0263

-1,580

-2,356

Grafik X/m terhadap C

C 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0

1

2

3

4

5

6

7

X/m

Grafik log C terhadap log X/m -3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0 -0.2 0 -0.4

Log X/m

-0.6

y = 0.999x + 0.7749 R² = 1

-0.8 -1 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2

Log C Persamaan Grafik Isotherm Adsorpsi Freundlich adalah: y = 0.999x + 0.774 Maka, didapatkan nilai log k = 0,774 dan nilai n = 0,999 Jadi, nilai k adalah 5,94 dan nilai n adalah 0,999

VIII.

KESIMPULAN 1. Percobaan ini merupakan adsorpsi fisik karena pori-pori pada karbon aktif tersebut memiliki gaya tarik (Van Der Waals) terhadap adsorbat (asam asetat), sehingga asam asetat dapat masuk ke setiap pori dan rongga pada karbon aktif. 2. Percobaan ini tergolong Isotherm Adsorpsi Freundlich karena didapatkan kurva berbentuk linier antara log C dengan log X/m. 3. Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich dapat dituliskan: y = 0.999x + 0.774 Dengan nilai k adalah 5,94 dan nilai n adalah 0,999

IX.

DAFTAR PUSTAKA Sumari, dkk. 2003. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Malang: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang. Atkins. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Wikipedia. 2014. Online (https://id.wikipedia.org/wiki/Adsorpsi). Diakses tanggal 20 Februari 2016.

X.

JAWABAN PERTANYAAN 1. Apakah proses adsorpsi ini merupakan proses adsorpsi fisik atau khemisorpsi? Percobaan ini merupakan adsorpsi fisik karena pori-pori pada karbon aktif tersebut yang menyebabkan memiliki gaya tarik (Van Der Waals) terhadap adsorbat (asam asetat), sehingga asam asetat dapat masuk ke setiap pori dan rongga pada karbon aktif. Molekul asam asetat yang teradsorp ke dalam pori tidak memiliki ikatan yang kuat, sehingga molekul asam asetat dapat terjebak di bagian sisi manapun dari pori-pori karbon aktif.

2. Apakah perbedaan antara adsorpsi fisik dengan adsorpsi kimia? Berikan beberapa contoh dari kedua adsorpsi tersebut! Adsorpsi fisik adalah proses interaksi antara adsorben dengan adsorbat yang disebabkan oleh gaya Van Der Waals. Adsorpsi fisik terjadi jika gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya. Karena gaya gaya tarik menarik yang lemah tersebut maka zat terlarut akan di adsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi fisik biasanya terjadi pada temperature rendah sehingga keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversible. Contoh: adsorpsi nitrogen pada besi secara fisik nitrogen cair pada -190oC akan teradsorpsi pada besi. Asorpsi kimia adalah reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya dan kalor yang sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh ikatan valensi yang tipeny sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Ikatan kimia tersebut menyebabkan pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan film. Contoh: pada suhu 500oC nitrogen teradsorpsi cepat padapermukaan besi.

PERCOBAAN XII LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK 1

ISOTERM ADSORPSI FREUNDLICH

OLEH KELOMPOK 4: NIKITA DWI SARI

(140331600209)

NOVIA NURFADILA

(140331602802)

NOVIA PRIHASTYANTI

(140331602737)

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG 2016