PERCOBAAN II
ISOTERM ADSORPSI KARBON AKTIF

I. TUJUAN
Menentukan isoterm adsorbsi menurut Freundlich bagi proses adsorpsi asam klorida pada arang
II. DASAR TEORI
Adsorpsi adalah pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain sebagai akibat daripada ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaan tersebut. Untuk proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi bergantung pada beberapa faktor:
1. Jenis adsorben
2. Jenis adsorbant atau zat yang teradsorpsi
3. Luas permukaan adsorben
4. Konsentrasi zat terlarut
5. Temperatur
(Diktat Praktikum Kimia Fisik, 2012)
Adsorpsi diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia. Adsorpsi fisik terjadi jika antara adsorbat dan permukaan merupakan interaksi Van Der Walls. Adsorpsi kimia terjadinya jika molekul teradsorb bereaksi secara kimia, sebab terjadi pemutusan ikatan kimia dan pembentukan ikatan baru. (Diktat Kimia Fisik, 2012)
Jumlah zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses berkesetimbangan, sebab laju adsorpsi disertai dengan terjadinya desorpsi. Pada awal reaksi, peristiwa adsorpsi lebih dominan dibandingkan dengan peristiwa desorpsi, sehingga adsorpsi berlangsung cepat. Pada waktu tertentu peristiwa adsorpsi cenderung berlangsung lambat, dan sebaliknya laju desorpsi cenderung meningkat. Ketika laju adsorpsi adalah sama dengan laju desorpsi sering disebut sebagai keadaan berkesetimbangan. Waktu tercapainya keadaan setimbang pada proses adsorpsi adalah berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh jenis interaksi yang terjadi antara adsorben dengan adsorbat. Secara umum waktu tercapainya kesetimbangan adsorpsi melalui mekanisme fisika (fisisorpsi) lebih cepat dibandingkan dengan melalui mekanisme kimia atau kemisorpsi (Castellan, 1982)
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:
= 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 = tetapan
n = tetapan,
Persamaan (1) menjadi :
log = log K + n log C……………………………………………………………………..(2)
Persamaan ini mengungkapkan bahwa bila suatu proses adsorbsi menuruti isoterm Freundlich, maka aluran log  terhadap log C akan merupakan garis lurus.
y = log
x = log C
log K = intersep
n = slope
Dari garis dapat dievaluasi tetapan k dan n, nilai k dan n dapat ditentukan dari slope dan intersep.(Diktat Praktikum Kimia fisik, 2012).
Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung 85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon (batubara, kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang diperlakukan dengan cara khusus baik aktivasi kimia maupun fisika untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu 25 sampai dengan 100% terhadap berat karbon aktif. Karena hal tersebut maka karbon aktif banyak digunakan oleh kalangan industri, seperti industri minyak, lemak, kimia, dan farmasi.
Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya karbon aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis karbon aktif  dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai.( Ningsih, Niken Muliati, 2010)

III. ALAT DAN BAHAN
a. Alat
1. Cawan porselin         1 buah
2. Erlenmeyer             12 buah
3. Pipet 10 ml            1 buah
4. Pipet 25 ml            1 buah
5. Buret 50 ml            1 buah
6. Corong                2 buah
7. Spatula            1 buah
8. Neraca analitik            1 buah
9. Kertas saring            6 lembar
10. Statif                1 buah
11. Jam                 1 buah
12. Pembakar spiritus        1 buah
13. Kasa                1 buah
14. Kaki tiga            1 buah

b. Bahan
1. Larutan HCl 0,5 N
2. Larutan NaOH 0,1 N
3. Adsorben arang
4. Indikator phenolptalin (pp)

IV. CARA KERJA

1        2        3        4        5

1        2        3        4        5
0,5 N        0,25 N        0,125 N    0,0625 N    0,0313N

larutan HCl + 2 tetes pp

V. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Tabel pengamatan
No.
Massa
(gram)
Konsentrasi asam (N)
X
(gram)
X/m
Log x/m
Log  C

awal
Sisa
∆C

1
1,0022
0,485
0,319
0,166
0,6053
0,6039
-0,2190
-0,7798
2
1,0018
0,227
0,126
0,101
0,3683
0,3676
-0,4346
-0,9956
3
1,0014
0,121
0,091
0,03
0,1094
0,1092
-0,9617
-1,5228
4
1,0012
0,062
0,0524
0,0096
0,035
0,0349
-1,4571
-2,0177
5
1,0011
0,031
0,0256
0,0054
0,0197
0,0197
-1,7055
-2,2676

Percobaan yang dilakukan pada bab isotherm adsorpsi arang aktif adalah dengan menggunakan larutan asam klorida (HCl) dengan variasi 5 konsentrasi. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan arang untuk mengabsorpi larutan asam klorida dalam berbagai konsentrasi pada suhu konstan (isoterm). Adsorben yang digunakan adalah arang yang telah diaktifkan sebelumnya. Pengaktifan arang dilakukan dengan cara pemanasan menggunakan suhu yang tinggi dan tidak sampai membara. Pemanasan arang sampai membara dapat menjadikan arang menjadi abu, dimana jika telah menjadi abu, arang tersebut tidak dapat lagi untuk menjadi absorben. Tujuan dari pemanasan ini adalah untuk membuka pori-pori permukaan dari arang agar mampu mengabsorpsi secara maksimal (mengabsorpsi asam asetat).
Arang yang telah diaktifkan digunakan untuk mengadsorpsi asam klorida dengan variasi konsentrasi yaitu, 0,485 N ; 0,227 N ; 0,121 N ; 0,062 N; 0,031 N masing-masing dengan volume 100 mL. Konsentrasi-konsentrasi tersebut diperoleh dari hasil  titrasi dengan larutan standar NaOH 0,1 N. Masa arang aktif yang digunakan dalam setiap konsentrasi adalah 1 gram.
Cara kerja yang dapat dilakukan adalah dengan memasukkan 1 gram arang aktif ke dalam 5 tabung erlenmeyer dan menambahkan asam klorida dengan konsentrasi yang berbeda-beda sebanyak 100 ml. Tabung-tabung erlenmeyer ditutup dengan menggunakan plastik dan diamkan selama 30 menit. Selama 30 menit tersebut dilakukan pengocokan setiap 10 menit dengan rentang 1 menit serta temperature tetap dijaga konstan. Langkah ini dilakukan untuk menjaga kestabilan adsorben dalam mengadsorpsi adsorbat. Peristiwa adsorpsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana asam klorida lebih mudah teradsorbsi dari pelarut (air), karena arang aktif (karbon) hanya mampu mengadsorpsi senyawa-senyawa organik.
Setelah 30 menit, masing-masing larutan disaring menggunakan kertas saring. Perubahan konsentrasi asam klorida sebelum dan sesudah adsorpsi dapat diketahui dengan cara menitrasi asam klorida dengan larutan standar NaOH 0,1 N.
Dalam percobaan ini, larutan asam klorida dititrasi sebanyak dua kali. Titrasi yang pertama yaitu asam korida yang tidak mendapat perlakuan apa-apa, sedang yang kedua yaitu asam klorida yang sudah ditambah dengan arang dan disaring. Titrasi ini bertujuan untuk mendapatkan konsentrasi masing-masing larutan serta membandingkan konsentrasi awal dengan konsentrasi akhir. Pada titrasi yang kedua didapatkan konsentrasi larutan asam klorida 0,319 N ; 0,126 N ; 0,091 N ; 0,0524 N ; 0,0256 N. Setalah konsentrasi awal dan akhir diketahui, konsentrasi asam klorida yang teradsorbsi dapat diketahui dengan cara pengurangan konsentrasi awal dengan konsentrasi akhir. Selanjutnya dapat dicari berat asam klorida yang teradsorpsi dengan rumus x = C x Mr HCl x .
Pada grafik antara log  versus log C didapatkan kurva berbentuk linier, maka percobaan ini termasuk isotherm adsorpsi Freundlich. Dari persamaan grafik tersebut jika dianalogikan dengan persamaan Freundlinch maka akan didapat nilai K dan n.
Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan y = 1,001x + 0,562.
log = log K + n log C, maka didapatkan nilai Log K = 0,562 dan n = 1,001. Sehingga nilai K adalah 3,6475 dan nilai n adalah 1,001.
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
a. Kesimpulan :
1. Isotherm adsorbsi karbon aktif merupakan hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut.
2. Pada percobaan ini didapatkan kurva berbentuk linier maka tergolong isotherm adsorpsi Freundlich.
3. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan y = 1,001x + 0,562. Dengan K = 3,6475 dan n = 1,001
b. Saran :
1. Praktikan harus berhati-hati dan teliti dalam melakukan praktikum, sehingga akan memperkecil kesalahan.
2. Berhati-hati dalam menggunakan alat dan bahan di laboratorium.
3. Dapat berkerjasama dengan baik antar anggota kelompok, sehingga praktikum akan benjalan lancar.
4. Sebelum praktikum dilaksanakan, harus dipersiapkan semuanya baik bahan maupu alat.
5. Harus memperhatikan petunjuk dosen dengan baik.

VII. DAFTAR PUSTAKA
Castellan, G. W. 1983. Physical chemistry. New York: Addison Wesley Publising Company.
Ningsih, Niken Muliati. 2010. Isoterm Adsorpsi. Makassar ( diakses pada tanggan 21 September 2012 )
Tim Dosen Kimia Fisika. 2012. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: FMIPA UNNES.
Wahyuni, Sri. 2012. Diktat Kimia Fisik II. Semarang : Jurusan Kimia, FMIPA UNNES.

Mengetahui,                                                          Semarang, 25 September 2012
Dosen Pengampu                                                  Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni, M.Si                                              Widiyanti
NIP.                                                                        NIM. 4301410001

VIII. PERTANYAAN DAN JAWABAN
1. Apakah proses adsorpsi ini merupakan adsorpsi fisik atau khemisorpsi?
Pada percobaan ini merupakan adsorpsi fisik dikarenakan ikatan yang terlibat dalam adsorpsi ini yaitu ikatan yang lemah yang merupakan ikatan Van der Walls dan melalui panas reaksi yang rendah.

2. Apakah perbedaan antara kedua jenis adsorpsi ini? Berikan beberapa contoh dari kedua jenis adsorpsi ini!
a. Adsorpsi fisik
Antaraksi antara adsorbant dan permukaan merupakan interaksi Van der Walls
Adsorbat terikat lemah dan panas adsorpsinya rendah ( sekitar beberapa kilojoule)
Dapat membentuk lapisan multilayer
Contoh : isoterm adsorpsi oleh karbon aktif
b. Adsorpsi kimia
Molekul teradsorp bereaksi secara kimia dengan permukaan
Panas adsorbsi yang timbul sampai 400 kJ
Membentuk lapisan monolayer

3. Apakah perbedaannya yang terjadi pada pengaktifan arang dengan cara pemanasan?
L-karbon (L-AC) yaitu karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC – 400oC (570o-750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+.
H-karbon (H-AC) yaitu karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800o-1000oC (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosphere inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat

4. Bagaimana isoterm adsorpsi Freunlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat? Apa pembatasannya?
Proses adsorpsinya dapat dijelaskan dengan suatu persamaan kimia. Jika adsorbetnya gas, maka persamaan kesetimbangannya:
A(g) + S         AS
A adalah adsorbet gas, S adalah situs kosong di permukaan, dan AS mempresentasikan suatu molekul teradsorpsi atau situs dipermukaan yang terisi.

5. Mengapa isoterm adsorpsi Freunlich untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang memusatkan dibandingkan dengan isoterm adsorpsi Langmuir? Bagaimana bentuk isoterm adsorpsi yang berakhir ini?
a. Isoterm Freunlich : adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang memuaskan karena nilai v / m tidak dicapai walau tekanannya besar dan tidak sesuai untuk adsorbat dengan konsentrasi yang sangat tinggi
b. Isoterm Langmuir : berasumsi bahwa setiap tempat adsorps adalah ekivalen dan kemampuan partikel untuk terikat di temapt ini tidak bergantung pada tempat

6. Apakah perbedaan antara adsorpsi fisik dengna adsorpsi kimia?
a. Adsorpsi fisik
Antaraksi antara adsorbant dan permukaan merupakan interaksi Van der Walls
Adsorbat terikat lemah dan panas adsorpsinya rendah ( sekitar beberapa kilojoule)
Dapat membentuk lapisan multilayer

b. Adsorpsi kimia
Molekul teradsorp bereaksi secara kimia dengan permukaan
Panas adsorbsi yang timbul sampai 400 kJ
Membentuk lapisan monolayer

7. Bagaimana bentuk kurva isoterm adsorpsi Langmuir (antara N dengan C untuk larutan atau V / m dengan P untuk gas?

n

c
8. Turunkan persamaan (1). C!

IX. LAMPIRAN
Konsentrasi
HCl
Awal
Akhir

HCl (ml)
NaOH 0,1 N (ml)
HCl (ml)
NaOH 0,1 N (ml)
0,5 N
5
24,5
24
10
32
31,8
0,25 N
5
11,5
11,2
10
12,8
12,4
0,125 N
5
6,1
6
10
8,8
9,4
0,0625 N
5
3,1
3,1
25
13,5
12,7
0,0313 N
5
1,6
1,5
25
6,5
6,3

No.
Massa
(gram)
Konsentrasi asam (N)
X
(gram)
X/m
Log x/m
Log  C

awal
Sisa
∆C

1
1,0022
0,485
0,319
0,166
0,6053
0,6039
-0,2190
-0,7798
2
1,0018
0,227
0,126
0,101
0,3683
0,3676
-0,4346
-0,9956
3
1,0014
0,121
0,091
0,03
0,1094
0,1092
-0,9617
-1,5228
4
1,0012
0,062
0,0524
0,0096
0,035
0,0349
-1,4571
-2,0177
5
1,0011
0,031
0,0256
0,0054
0,0197
0,0197
-1,7055
-2,2676

1. Sebelum absorbsi
a. HCl 0,5 N
V1 N1             = V2 N2
5 mL x  N1        = 24,25 mL x 0,1 N
N1            = 0,456 N

b. HCl 0,25 N
V1 N1             = V2 N2
5 mL x  N1        = 11,35 mL x 0,1 N
N1            = 0,227 N

c. HCl 0,125 N
V1 N1             = V2 N2
5 mL x  N1        = 6,05 mL x 0,1 N
N1            = 0,121 N

d. HCl 0,0625 N
V1 N1             = V2 N2
5 mL x  N1        = 3,1 mL x 0,1 N
N1            = 0,062 N

e. HCl 0,0313 N
V1 N1             = V2 N2
5 mL x  N1        = 1,5 mL x 0,1 N
N1            = 0,031 N

2. Sesudah absorbsi
a. HCl 0,5 N
V1 N1             = V2 N2
10 mL x  N1        = 31,9 mL x 0,1 N
N1            = 0,319 N

b. HCl 0,25 N
V1 N1             = V2 N2
10 mL x  N1        = 12,6 mL x 0,1 N
N1            = 0,126 N

c. HCl 0,125 N
V1 N1             = V2 N2
10 mL x  N1        = 9,1 mL x 0,1 N
N1            = 0,091 N

d. HCl 0,0625 N
V1 N1             = V2 N2
25 mL x  N1        = 13,1 mL x 0,1 N
N1            = 0,0524 N

e. HCl 0,0313 N
V1 N1             = V2 N2
25 mL x  N1        = 6,4mL x 0,1 N
N1            = 0,0256 N

Jumlah zat yang teradsorbsi (x)
1. x1    =
=
= 0,6053 gram

2. x2    =
=
= 0,3683 gram

3. x3    =
=
= 0,1094 gram

4. x4    =
=
= 0,035 gram

5. x5    =
=
= 0,0197 gram

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s