PENENTUAN ENTALPI ADSORPSI

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Pokok bahasan tentang penentuan entalpi adsorpsi adalah masalah perubahan–perubahan energi dalam. Dalam kehidupan modern dewasa ini sebutan energi adalah cukup popular bagi kita dan memiliki kaitan yang sangat luas. Selama ini yang kita ketahui tentang energi adalah sesuatu untuk melakukan kerja. Salah satu yang berkaitan dengan energi dalam adalah entalpi. Dimana perlu kita ketahui entalpi ini ditunjukkan dengan adanya tekanan tetap, kalor yang diberikan sama dengan perubahan dalam sifat termodinamika yang lain dari sistem.

Adsorbsi yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari adalah mengenai penyerapan yaitu seberapa besar daya penyerapan dari sebuah adsorben. Terlebih dahulu dipelajari dan dipahami lebih lanjut mengenai sifat-sifat adsorbsi dari adsorben. Misalnya saja kertas yang menyerap tinta dari pena. Adsorsi dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti luas permukaan, temperatur, tekanan, macam zat yang diadsorbsi, konsentrasi masing-masing, dan macam adsorbsi. Bila tidak ada proses adsorbsi (penyerapan) air hujan oleh akar-akar tanaman maka akan terjadi banjir sebab tidak ada media yang menyerapnya. Untuk itu, perlu dipelajari lebih lanjut mengenai sifat-sifat adsorbsi dan berapa besar daya adsorbsinya agar tidak terjadi ketimpangan terhadap alam.

Penentuan entalpi adsorpsi banyak berfungsi pada kehidupan sehari-hari. Hal ini tampak dalam proses Saponofikasi. Dimana pada proses ini dapat ditambahkan sabun untuk menstabilkan emulsi air dengan minyak. Kestabilan akan meningkat karena molekul sabun akan teradsorpsi pada permukaan antara kedua cairan. Adsorpsi sangat bermanfaat didalam kehidupan dewasa ini,sistem pennjernihan dalam menyisihkan kandungan warna maupun organik demi mendapatkan suatu zat yang diinginkan memiliki beberapa macam teknik. Sistem pengolahan air limbah industri tekstil yang banyak ditujukan untuk menghilangkan warna dan yang umum digunakan adalah koagulasi-flokulasi. Kekurangan proses koagulasi-flokulasi adalah konsumsi bahan kimia yang tinggi dan menghasilkan lumpur kimia. Alternatif pengganti untuk proses koagulasi-flokulasi adalah proses adsorpsi dengan menggunakan karbon aktif. Proses adsorpsi oleh karbon aktif terbukti memberikan hasil yang baik dalam menyisihkan kandungan warna maupun organik.

1.2.Tujuan Percobaan

Mempelajari secara kuantitatif sifat-sifat adsorbs dari suatu bahan adsorben

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Materials Safety Data Sheet Bahan

2.1.1 Asam Asetat 1 N

Asam asetat adalah senyawa organik asam yang biasanya pemberi rasa asam dan aroma pada makanan. Nama lain dari asam asetat adalah asam etanoat, atau asam cuka, atau asam asetat glasial ( asam asetat murni ), atau asam ethylic. Rumus empiris dari asam asetat sendiri adalah C₂H₄O₂ , sering kali dituliskan dalam bentuk CH₃-COOH, CH₃COOH, atau CH₃CO₂H. sedangkan untuk rumus strukturnya dapat digambarkan sebagai berikut :

Sifat fisik dari asam asetat adalah senyawa ini mempunyai titik didih 118^o C, titik beku 16,7^o C , Berat jenis uap air 2,0 dan merupakan senyawa higroskopis tak berwarna.  Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H⁺ dan CH₃COO^-. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari industri petrokimia maupun dari sumber hayati.Asam asetat merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC(Anonim,2010 ).

2.1.2 Natrium Hidroksida ( NaOH )

Natrium hidroksida (NaOH) juga dikenal  sebagai soda kaustik atau soda alkali adalah sejenis basa logam kaustik. Rumus empiris dari senyawa natrium hidroksida adalah NaOH.

Senyawa digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Sifat fisik dari senyawa ini antara lain :

·         Massa molar                            : 39,9971 g.mol-1

·         Densitas                                  : 2,1 g.cm-3

·         Titik leleh                                : 318°C (591 K)

·         Titik didih                               : 1390°C (1663 K)

·         Kelarutan dalam air                 : 111 g/100 ml (20°C)

(Anonim,2010).

2.1.3 Karbon Aktif

Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut, hanya dengan satu gram karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki permukaan sebesar 500m². Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaan saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri .

Sifat fisik dan sifat kimia karbon aktif :

·           Bentuk                      : hitam bubuk

·           Bau                           : tidak berbau

·           Kelarutan                  : larut dalam air

·           Specific gravity         : 1,8-2,1

·           pH                             : 5.0-10.0

(Anonim,2011)

2.2 Adsorbsi

            Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu absorben, misalnya zat padat akan menarik molekul-molekul gas atau zat cair pada permukaannya. Jika ditinjau dari suatu molekul, maka molekul ini akan dikelilingi molekul yang lain yang tidakmempunyai gaya tarik yang seimbang. Untuk molekul yang di permukaan gaya tariknya tidak seimbang, karena salah satu arah tidak ada molekul lain yang menarik, akibatnya pada permukaan itu akan mempunyai gaya tarik ( kecil ). Adsorbsi dipengaruhi oleh :

a.    macam adsorbs

b.    macam zat yang diadsorbsi

c.    konsentrasi masing-masing

d.   luas permukaan

e.    temperature

f.     tekanan

( Tim penyusun, 2011 : 3 ).

Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorben sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1989:191) .

Molekul dan atom dapat menempel pada permukaan dengan dua cara. Dalam fisisorpsi (kependekan dari adsorpsi fisika), terdapat interaksi van der Waals antar adsorpat dan substrat. Antaraksi van der Waals mempunyai jarak jauh, tetapi lemah, dan energi yang dilepaskan jika partikel terfisiorpsi mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. Kuantitas energi sekecil ini dapat diadsorpsi sebagai vibrasi kisi dan dihilangkan sebagai gerakan termal. Molekul yang melambung pada permukaan seperti batuan itu akan kehilangan energinya perlahan-lahan dan akhirnya teradsorpsi padapermukaan itu, dalam proses yang disebut akomodasi. Entalpi fisorpsi dapat diukur dengan mencatat kenaikan temperatur sampel dengan kapasitas kalor yang diketahui, dan nilai khasnya berada di sekitar 20 kJ mol^-1. Perubahan entalpi yang kecil ini tidak cukup untuk menghasilkan pemutusan ikatan, sehingga molekul yang terfisisorpsi tetap mempertahankan identitasnya, walaupun molekul itu dapat terdistorsi dengan adanya penukaran (Atkins, 1994:285).

Proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat adsorben akibat kimia dan fisika. Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu:

1.      Makrotransport: perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban

2.      Mikrotransport: perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam adsorban

3.      Sorpsi: pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau jaringan pembuluh kapiler mikroskopis ( Sukardjo,1989:192 ).

Proses adsorpsi tergantung pada sifat zat padat yang mengadsorpsi, sifat atom/molekul yang diserap, konsentrasi, temperatur dan lain-lain. Atas dasar fenomena kejadiannya, adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga macam. Yang pertama disebut chemisorption, terjadi karena ikatan kimia (chemical bonding) antara molekul zat terlarut (solute) dengan molekul adsorban. Adsorpsi ini bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik (irreversible). Yang kedua, adsorpsi fisika (physical adsorption, terjadi karena gaya tarik molekul oleh gaya van der Waals dan yang ketiga disebut ion exchange (pertukaran ion), terjadi karena gaya elektrostatis.

Ada sejumlah hal yang mempengaruhi efektivitas adsorpsi, yaitu:

1.      Jenis adsorban, apakah berupa arang batok, batubara (antrasit), sekam, dll

2.      Temperatur lingkungan (udara, air, cairan): proses adsorpsi makin baik jika temperaturnya makin rendah

3.      Jenis adsorbat, bergantung pada bangun molekul zat, kelarutan zat (makin mudah larut, makin sulit diadsorpsi), taraf ionisasi (zat organik yang tidak terionisasi lebih mudah diadsorpsi).

Berdasarkan jenis adsorbatnya, tingkat adsorpsi digolongkan menjadi tiga, yaitu lemah (weak), terjadi pada zat anorganik kecuali golongan halogen (salah satunya adalah klor). Adsorpsi menengah (medium), terjadi pada zat organik alifatik dan adsorpsi kuat (strong) terjadi pada senyawa aromatik (zat organik yang berbau (aroma) dengan struktur benzene(C6H6) (Atkins,1994:286).

 

BAB 3. METODE PERCOBAAN

3.1  Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1.      Erlenmeyer 250 mL

2.      Buret 50 mL

3.      Corong gelas

4.      Kertas saring

3.1.2 Bahan

1.      Larutan asam asetat 1 N

2.      Larutan standart NaOH 0,5 N

3.      Karbon aktif

4.      Indikator pp

3.2  Skema kerja

Larutan asam asetat

-          Dibuat masing-masing sebanyak 50 mL dengan konsentrasi 1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2; 0,1 N

-          Di ambil 10mL lalu di titrasi

-          Diambil setiap larutan sebanyak 25 mL

-          Dimasukkan ke dalam erlenmeyer

-          Ditambahkan kedalam masing-masing larutan 1 gram absorben (karbon aktif)

-          Dikocok dan ditutup dengan kertas saring

-          Didiamkan selama 30 menit

-          Diambil 10 mL dari masing-masing filtrate dan diberi indikator 2 tetes

-          Dititrasi lagi dengan larutan standart NaOH 0,5 N

Hasil

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL

No.	m kertas saring	m karbon awal	N asam asetat	Titrasi 1 (V NaOH)	Titrasi 2 (V NaOH)	m karbon akhir
1.	1,718 g	1,082 g	1,0 N	24,9 mL	21,9 mL	4,077 g
2.	1,600 g	1,080 g	0,8 N	19,6 mL	17,8 mL	3,704 g
3.	1,544 g	1,062 g	0,6 N	14,7 mL	13,4 mL	3,041 g
4.	1,580 g	1,062 g	0,4 N	9,8 mL	8,3 mL	4,018 g
5.	1,582 g	1,069 g	0,2 N	5,0 mL	4,6 mL	4,075 g
6.	1,544 g	1,061 g	0,1 N	2,4 mL	1,8 mL	3,798 g

4.2 PEMBAHASAN

Adsorpsi adalah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau cair yang kontak dengan zat-zat lainnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorbs yaitu macam adsorbs, macam zat yang akan diadsorbsi, konsentrasi masing-masing, luas permukaan, temperatur, dan tekanan.

Dalam percobaan kali ini digunakan metode titrasi asam basa dalam menentukan konsentrasi awal larutan asam asetat dan konsentrasi akhir sesudah larutan diadsorbsi dengan karbon aktif. Larutan yang digunakan untuk titrasi adalah larutan standar NaOH 0,5 N dan indikator pp. Penambahan indikator pp dalam percobaan ini berfungsi untuk  membantu dalam menentukan titik akhir titrasi, yang akan menunjukkan adanya perubahan warna ketika titrasi mencapai titik ekivalen yaitu pada saat konsentrasi ion OH^- (NaOH)  dalam titrat berlebih sedikit dari konsentrasi H⁺ (dari asam asetat), maka indikator akan berubah warna yang awalnya tidak berwarna berubah menjadi pink muda yang menandakan bahwa titik akhir titrasi telah tercapai. Sebelum di lakukan titrasi langkah pertama yang harus di lakukan adalah membuat larutan asam asetat 0,1 N; 0,2 N; 0,4 N; 0,6 N; 0,8 N; 1 N sebanyak 50 mL dengan cara pengenceran karena larutan yang tersedia dalam laboratorium adalah 1 N. Pembuatan larutan tersebut dengan cara pengenceran, dengan menggunakan rumus :

N₁ . V₁ = N₂ . V₂

Kemudian setelah pengenceran di lakukan maka larutan yang di hasilkan masing-masing di masukkan ke dalam Erlenmeyer sebanyak 10mL untuk di titrasi

Semakin tinggi konsentrasi asam asetat, maka larutan akan semakin asam, sehingga semakin banyak jumlah basa NaOH yang dipakai untuk mencapai titik akhir titrasi. Reaksi yang terjadi dalam tirasi asam basa antara asam asetat dengan natrium hidroksida adalah :

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Konsentrasi asam asetat juga berpengaruh pada adsorbsi. Semakin besar konsentrasinya maka akan semakin banyak jumlah molekul yang terdapat dalam larutan, hal ini akan memperbesar kemungkinan adanya kontak antara asam asetat dengan permukaan karbon aktif. Jadi semakin besar konsentrasi asam asetat yang digunakan, maka makin banyak pula adsorbsi terjadi artinya zat yang teradsorbsi semakin banyak. Maka dalam percobaan kali ini di dapatkan hasil volume NaOH pada konsentrasi 1 N sebesar 24,9 mL, pada konsentrasi 0,8 N sebesar 19,6 mL, pada konsentrasi 0,6 N sebesar 14,7 mL, pada konsentrasi 0,4 N sebesar 9,8 mL, pada konsentrasi 0,2 N sebesar 5,0 mL, dan yang terakhir pada konsentrasi 0,1 N di peroleh volume NaOH sebesar 2,4 mL.

Kemudian di ambil lagi masing-masing 25mL kedalam Erlenmeyer dan di tambahkan pula 1gr karbon aktif yang berfungsi sebagai adsorben, yaitu suatu zat padat menarik molekul gas atau zat cair pada permukaannya, kemudian di diamkan selama 30 menit lalu di titrasi.

Karbon aktif berwarna hitam, dan bias berbentuk granule, bulat, pallet atau bubuk. Karbon aktif merupakan sejenis adsorben atau penyerap, hal ini karena unsur karbon aktif memiliki ruang pori yang sangat banyak dengan ukuran tertentu. Pori-pori ini dapat menangkap partikel-partikel sangat halus yang terjebak didalamnya. Karbon aktif ini dapat mengadsorpsi gas dan senyawa kimia tertentu atau bersifat adsorpsi selektif tergantung besar kecilnya volume pori-pori dan luas permukaanya. Daya serapnya sangat besar yaitu 25% - 100% terhadap berat karbon aktif tersebut. Dimana dalam percobaan kali ini, karbon aktif berfungsi untuk mengadsorpsi asam asetat.

Asam asetat merupakan suatu cairan higroskopis tak berwarna yang mempunyai titk beku 16,7 ⁰C. CH₃COOH juga merupakan pelarut protik hidrofilik polar, yang bias melarutkan senyawa polar dan non polar. Dapat bersifat korosif terhadap sebagian logam dan dapat membentuk gas H₂  dan garam asetat.

 Dan di dapatkan hasil titrasi yang ke dua yaitu volume NaOH yang di gunakan untuk titrasi pada konsentrasi 1 N sebesar 21,9 mL, pada konsentrasi 0,8 N sebesar 17,8 mL, pada konsentrasi 0,6 N sebesar 13,4 mL, pada konsentrasi 0,4 N sebesar 8,3 mL, pada kosentrasi 0,2 N sebesar 4,6 mL, dan pada konsentrasi 0,1 N sebesar 1,8 mL. Dari titrasi ini diketahui bahwa volume NaOH yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan pada titrasi sebelumnya. Hal ini yang menunjukkan proses adsorpsi oleh karbon aktif dapat terjadi.