Seni Rusianti: MAKALAH KIMIA FISIK III ABSORPSI DAN KOLOID

MAKALAH KIMIA FISIK III

ABSORPSI DAN KOLOID

Dosen Pengampu :

Drs. I Made Sadiana, M.Si

Disusun Oleh :

Seni Rusianti

ACC 115 049

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

2017

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur, penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan makalah dengan mata kuliah Kimia Fisik III dengan judul “ABSORPSI DAN KOLOID”.

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Kimia Fisik III. Makalah ini telah penulis susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini.

Terlepas dari semua itu, Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu, penulis menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar penulis dapat memperbaiki makalah ini.

Akhir kata penulis berharap semoga makalah ilmiah ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.

Palangka Raya, Desember 2017

Penulis

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ......................................................................................................................... i

Daftar Isi .................................................................................................................................. ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...............................................................................................................

1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................................................

1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................................................

1.4 Manfaat Penulisan ..........................................................................................................

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Absorpsi .....................................................................................................

2.2 Mekanisme Absorpi......................................................................................................

2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi..............................................................................

2.4 Absorpsi Isoterm .........................................................................................................

2.4.1 Isoterm Langmuir .............................................................................................

2.4.2 Isoterm BET .....................................................................................................

2.4.3 Isoterm Lain .....................................................................................................

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan ...................................................................................................................

3.2 Saran .............................................................................................................................

Daftar Pustaka

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Absorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan dimana komponen dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (absorben).

Absorpsi merupakan suatu proses penyerapan oleh padatan tertentu terhadap zat tertentu yang terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat tanpa meresap kedalam. Bila gas atau uap bersentuhan dengan permukaan padatan yang bersih, maka gas atau uap tadi akan terabsorpsi pada permukaan padatan tersebut.

Permukaan padatan disebut sebagai absorben, sedangkan gas atau uap disebut sebagai absorbat. Semua padatan dapat menyerap gas atau uap pada permukaan. Banyak gas yang terabsorpsi yang bergantung pada suhu dan tekanan gas serta luas permukaan padatan. Padatan yang paling efisien adalah padatan yang sangat porous seperti arang dan butiran padatan yang sangat halus (Bird,T., 1993).

Proses absorpsi dapat terjadi karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan padatan yang tidak seimbang. Adanya gaya ini, padatan cenderung menarik molekul-molekul lain yang bersentuhan dengan permukaan padatan, baik fasa gas atau fasa larutan kedalam permukaannya. Akibatnya konsentrasi molekul pada permukaan menjadi lebih besar dari pada dalam fasa gas zat terlarut dalam larutan. Pada absorpsi interaksi antara absorben dengan absorbat hanya terjadi pada permukaan absorben (Tandy,E., 2012).

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Apa pengertian dari absorpsi ?

2. Bagaimana mekanisme absorpi ?

3. Apa sajakah faktor-faktor yang mempengaruhi absorpsi ?

4. Apa yang dimaksud dengan absorpsi isotermal ?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengertian dari absorpsi.

2. Untuk mengetahui bagaimana mekanisme absorpi.

3. Untuk mengetahui apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi absorpsi.

4. Untuk mengetahui apa itu absorpsi isotermal.

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat penulisan dari makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian absorbsi, mengetahui mekanisme absorpsi, mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi absorpsi, dan mengetahui apa yang dimaksud absorpsi isotermal.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Absorpsi

Absorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan dimana komponen dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (absorben). Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada absorpsi kimia yang merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin terjadi proses yang bolak-balik. Dalam absorpsi digunakan istilah absorbat dan absorban, dimana absorbat adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan absorban adalah merupakan suatu media penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon. Berdasarkan sifatnya absorpsi apat digolongkan menjadi absorpsi fisik dan kimia.

2.2 Mekanisme Absorpi

Proses absorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat absorben akibat kimia dan fisika (Reynolds,1982). Proses absorpsi tergantung pada sifat zat padat yang mengabsorpsi, sifat atom/molekul yang diserap, konsentrasi, temperatur dan lain-lain.

Pada proses absorpsi terbagi menjadi 4 tahap yaitu :

1. Transfer molekul-molekul zat terlarut yang teradsorpsi menuju lapisan film yang mengelilingi absorben.

2. Difusi zat terlarut yang terabsorpsi melalui lapisan film (film diffusion process).

3. Difusi zat terlarut yang terabsopsi melalui kapiler/pori dalam absorben (porediffusion process).

4. Absorpsi zat terlarut yang terabsorpsi pada dinding pori atau permukaan absorben.(proses absorpsi sebenarnya), (Reynolds, 1982).

Operasi dari proses absorpsi dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu :

1. Proses absorpsi dilakukan dalam suatu bak dengan sistem pengadukan, dimana penyerap yang biasanya berbentuk serbuk dibubuhkan, dicampur dan diaduk dengan air dalam suatu bangunan sehingga terjadi penolakan anatara partikel penyerap dengan fluida.

2. Proses absorpsi yang dijalankan dalam suatu bejana dengan sistem filtrasi, dimana bejana yang berisi media penjerap di alirikan air dengan model pengaliran gravitasi. Jenis media penyerap sering digunakan dalam bentuk bongkahan atau butiran/granular dan proses absorpsi biasanya terjadi selama air berada di dalam media penyerap (Reynold, 1982

2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses absorbsi;

1. Agitation (Pengadukan)

Tingkat absorbsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori, tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

2. Karakteristik Absorban (Karbon Aktif )

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting karbon aktif sesuai dengan fungsinya sebagai absorban. Ukuran partikel karbon mempengaruhi tingkatabsorbsi; tingkat absorbsi naik dengan adanya penurunan ukuran partikel. Oleh karena itu absorbsi menggunakan karbon PAC (Powdered Acivated Carbon) lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan karbon GAC (Granular Acivated Carbon). Kapasitas total absorbsi karbon tergantung pada luas permukaannya.Ukuran partikel karbon tidak mempengaruhi luas permukaanya. Oleh sebab ituGAC atau PAC dengan berat yang sama memiliki kapasitas absorbsi yang sama.

3. Kelarutan Absorbat

Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorbsi dibandingkan senyawa tidak larut.

4. Ukuran Molekul Absorbat

Tingkat absorbsi pada aliphatic, aldehyde, atau alkohol biasanya naik diikutidengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan bahwa gayatarik antara karbon dan molekul akan semakin besar ketika ukuran molekul semakinmendekati ukuran pori karbon. Tingkat absorbsi tertinggi terjadi jika pori karbon cukup besar untuk dilewati oleh molekul.

5. pH

Asam organik lebih mudah terabsorbsi pada pH rendah, sedangkan absorbsi basaorganik efektif pada pH tinggi.

6. Temperatur

Tingkat absorbsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun diikuti dengan penurunan temperatur (Benefield, 1982).

Proses penjerapan dalam absorpsi dipengaruhi :

1. Bahan penjerap

Bahan yang digunakan untuk menjerap mempunyai kemampuan berbeda-beda, tergantung dari bahan asal dan juga metode aktivasi yang digunakan.

2. Ukuran butir

Semakin kecil ukuran butir, maka semakin besar permukaan sehingga dapat menjerap kontaminan makin banyak. Secara umum kecepatan adsorpsi ditujukan oleh kecepatan difusi zat terlarut ke dalam pori-pori partikel absorben. Ukuran partikel yang baik untuk proses penjerapan antara -100/ +200 mesh.

3. Derajad keasaman (pH larutan)

Pada pH rendah, ion H akan berkompetisi dengan kontaminan yang akan dijerap, +sehingga efisiensi penjerapan turun. Proses penjerapan akan berjalan baik bila pH larutan tinggi. Derajad keasaman mempengaruhi absorpsi karena pH menentukan tingkat ionisasi larutan, pH yang baik berkisar antara 8-9. Senyawa asam organik dapat diabsorpsi pada pH rendah dan sebaliknya basa organik dapat diabsorpsi pada pH tinggi.

4. Waktu jerap

Waktu jerap yang lama akan memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul zat terlarut yang terjerap berlangsung dengan baik.

5. Konsentrasi

Pada konsentrasi larutan rendah, jumlah bahan dijerap sedikit, sedang pada konsentrasi tinggi jumlah bahan yang dijerap semakin banyak. Hal ini disebabkan karena kemungkinan frekuensi tumbukan antara partikel semakin besar. Beberapa absorben pada proses absorpsi sangat mempengaruhi sorbsi. Beberapa absorben yang sering digunakan pada proses absorpsi misalnya benzonit, tuff, pumice,zeolit, dan silika gel. Pemilihan absorben juga mempengaruhi kapasitas absorpsi.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas absorpsi yaitu :

1. Luas permukaan absorben

Semakin luas permukaan absorben, semakin banyak absorbat yang dapat diserap, sehingga proses absorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaan absorben.

2. Ukuran partikel

Makin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin besar kecepatan absorpsinya. Ukuran diameter dalam bentuk butir adalah lebih dari 0,1 mm, sedangkan ukuran dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.

3. Waktu kontak

Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses absorpsi. Waktu kontak yang lebih lama memungkinkan proses difusi dan penempela nmolekul absorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat organik akan turun apabil awaktu kontaknya cukup dan waktu kontak berkisar 10-15 menit (Reynolds, 1982).

4. Distribusi ukuran pori

Distribusi pori akan mempengaruhi disterbusi ukuran molekul absorbat yang masuk kedalam partikel absorben.

2.4 Absorpsi Isoterm

Gas bebaas dan gas terabsopsi berada dalam keseimbangan dinamka, dan penutupan terfraksi permukaan, bergantung pada tekanan gas peapis. Ketergantungan

pada tekanan dan temperatur teertentu, disebut isoterm absorpsi.

2.4.1 Isoterm Langmuir

Isoterm paling sederhana , didasarkan pada asumsi bahwa setiap tempat absorbsi adalah ekivalen, dan kemampuan partikel untuk terikat di tempat itu, tidak bergantung pada ditempati atau tidaknya tempat yang berdekatan.

Kesetimbangan dinamikanya adalah

Dengan konstanta laju

untuk absorbsi

untuk desorbsi. Laju perubahan penutupan permukaan karena absorbs, sebanding dengan tekanan A sebesar p dan jumlah tempat kosong N(1-θ), dengan N merupakan jumlah tempat total:

Laju perubahan θ karena desorpsi, sebanding dengan jumlah spesies yang terabsorbsi, Nθ.

Pada kesetimbangan, kedua laju itu sama, dan penyelesaian untuk θ menghasilkan isotherm Langmuir:

Untuk absorbs dengan disosiasi, laju absorbsinya sebanding dengan tekanan dan peluang kedua atom menemukan tempat:

Laju desorbsi sebanding dengan frekuensi pertemuan atom dengan permukaan, dan oleh karena itu berorde kedua terhadap jumlah atom yang ada:

Syarat agar kedua laju ini sama, menghasilkan isotherm:

Sekarang, penutupan permukaan bergantung pada tekanan dengan lebih lemah

Bentuk isotherm Langmuir, dengan dan tanpa diisolasi diperlihatkan dalam gambar di bawah ini.

$Description: C:\Users\Win7\Documents\Semester 5\KF III\PhotoGrid_1513257606546.jpg$

Penutupan terfraksi bertambah dengan bertambahnya tekanan, dan mendekati 1 hanya pada tekanan sangat tinggi, ketika gas secara efektif ditekankan pada setiap tem,pat yang tersedia pada permukaan. Kurva yang berbeda (dan karenanya nilai K) diperoleh pada temperature yang berbeda. Ketergantungan K pada temperaturdapat digunakan untuk menentukjan entalpi isoterik absorbsi

, yaitu entalpi absorbsi pada penutupan permukaan tertentu. Untuk melakukan hal ini, kita menyadari bahwa K merupakan konstanta kesetimbangan, sehingga kita menggunakan persamaan van’t Hoff untuk menuliskan:

2.4.2 Isoterm BET

Isoterm Langmuri mengabaikan kemungkinan bahwa monolapisan awal dapat berlaku sebagai substrat untuk absorpsi ( Fisika ) selanjurnya.Dalam hal ini isoterm itu tidak mendatar pada suatu nilai jenuh pada tekanan tinggi,tetapi dapat diharapkan naik secara tak terbatas. Isoterm ang paling banyak digunakan ,dalam pembahasan absorpsi multilapisan ,diturunkan oleh stepher Brunauer , Paul Emmett ,dan Edward Teller , dan disebut isoterm Bet :

₌

_Dengan

_{merupakan tekanan uap
diatas lapisan tebal}makroskopis dari cairan murni pada permukaannya ,

adalah volumeyang sesuai dengan penutupan monolapisan , dan c merupakan konstatnta yang nilainya besar jika entalpi desorpsi dari monolapisan lebih besar dibandingkan dengan entalpi penguapan absorpat cair. Secara khusus :

c ≈ e

dan tersusun lagi menjadi :

Dengan demikian (c-1)/

dapat diperole dari kemiringan grafik ungkapan disebelah kiri terhadap

, dan

dapat ditemukan dari perpotongan pada

= 0.Hasilnya kemudian digabungkan untuk menghasilkan c dan

. Bentuk BET ditunjukan dalam gambar 29.24. Isoterm ini naik secara tak terbatas saat tekanan dinaikan ,karena tidak ada batasan terhadap kuantitas material yang dapat berkondensasi ,jika penutupan multilapisan terjadi.

Perhatikan gambar dibawah ini (gambar 29.32), yang menunjukan daerah permukaan yang tertutup dalam monolapisan ,bilapisan n, dan seterusnya . Konstanta laju untuk absorpsi dan desorpsi lapisan primer , adalah ka dan

dan konstanta laju pelapisan adalah

dan

. Jumlah tempat yang sesuai dengan penutupan nol , monolapisan ,bilapisan dan seterusnya pada setiap tahap , adalah

dan seterusnya ,dan secara umum :

syarat untuk keseimbangan lapisan awal adalah : kesamaan antara laju pembentukan dan laju debsorpsi :

Syarat untuk kesetimbangan lapisan selanjutnya adalah :

dan secara umum

Syarat ini dapat dinyatakan dalam

, sebagai berikut :

Sekarang tuliskan

dan

; kemudian dengan notasi yang lebih sederhana ini :

sekarang, syarat keseimbangannya adalah :

sehingga

p =

keseimbangan seperti ini berlaku pada permukaan cairan, terlepas dari apakah permukaan itu terkubur dibawahnya ,sehingga p, yaitu tekanan kesetimbangan ,dapat disamakan dengan

,tekanan uapseluruh massanya.

Dengan demikian ,maka :

Seperti yang ingin kita buktikan, jika hasil ini dimasukan kedalam persamaan ,maka diperoleh isoterm BET :

₌

Hubungan antara nilai c dengan antalpi desorpsi dan penguapan , diambil dari definisi:

C =

₌

Perbandingan

merupakan tekanan keseimbangan absorpat ,jika yang dibolehkan hanyalah absorpsi monolapisan. Karena tekanan keseimbangan berhubungan dengan fungsi Gibbs melalui:

-RT ln p = Δ

Maka entropi desorpsi sangan mirip dengan entropi penguapan:

c =

≈

jika keduan entalpnya serupa ,maka C ≈ 1; jika

jauh lebih besar daripada

, maka C

2.4.3 Isoterm Lain

Asumsi isoterm Langmuir adalah ketaktergantngan dan ekuivalensi dengan tempat absorpsi. Penyimpangan dari isoterm ini, sering kali berasal dari kegagalan asumsi tersebut. Contohnya, entalpi absorpsi sering menjadi kurang negatif saat

bertambah. Ini menunjukkan bahwa tempat yang paling menguntungkan dari segi energinya, akan ditempati lebih dulu.

Isoterm Temkin :

Dengan

dan

merupakan konstanta, yang sesuai dengan pengandaian bahwa entalpi absorpsi berubah secara linier terhadap tekanan Isoterm Freundlich :

Yang sesuai dengan perubahan logaritmik. Isoterm yang berbeda-beda, lebih kurang sesuai dengan eksperimen, pada jarak temperatur terbatas, tetapi isoterm itu tetap bersifat empiris. Walaupun empiris, bukan bearti tidak berguna, karena jika parameter dari isoterm yang dapat diandalkan itu diketahui, hasil yang diandalkan, dapat diperoleh untuk tingkat penutupan permukaan, pada berbagai kondisi. Informasi ini penting untuk setiap pembahasan tentang katalisis heterogen.

Isoterm Freundlich merupakan representase yang lebih baik dari pada isoterm Langmuir, jika kita menuliskan

, dan persamaannya menjadi :

Isoterm Freundlich sering digunakan dalam pembahasan tentang absorpsi dari larutan cair, jika isoterm itu dituliskan :

Dengan w merupakan fraksi massa yang terabsorpsi (massa zat terlarut yang diabsorpsi per satuan massa adsorben), dan c merupakan konsentrasi larutan.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Adsorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan dimana komponen dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben).

2. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi, yaitu agitation (pengadukan), karakteristik adsorban, kelarutan adsorbat, ukuran adsorbat, pH, dan temperatur.

3. Adsorpsi isothermal adalah suatu percobaan untuk menentukan hubungan jumlah gas teradsorpsi (pada adsorben) dan tekanan gas yang dilakukan pada suhu tetap, dan hasil pengukuran digambarkan dalam grafik.

4. Isotherm adsorpsi atau adsorpsi isothermal terbagi 3, yaitu isotherm adsorpsi Langmuir, BET, dan Freundlich.

3.2 Saran

Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga.

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Jakarta : PT Rineka Cipta

Seni Rusianti

Rabu, 25 April 2018

MAKALAH KIMIA FISIK III ABSORPSI DAN KOLOID

Tidak ada komentar:

Posting Komentar