ISOTERM FREUNLICH

(ISOTERM ADSORBSI FREUNLICH)

I. TUJUAN- Dapat mempelajari proses adsorbsi karbon aktif dengan larutan asam organik.- Dapat menentukan besarnya tetapan Isoterm absorbsi Freunlich.

II. ALAT DAN BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKANAlat-alat yang digunakan :- Erlenmeyer 250 ml- Corong gelas- Gelas ukur 100 ml- Gelas kimia 250 ml- Buret 50 ml- Labu ukur- Kertas saring- Pipet ukur 10 ml, 25 ml- Bola karet- Spatula- Pengaduk- Kaca arloji-

Bahan kimia yang digunakan :- Asam Oksalat 1 N dan Asam Asetat 1N- Larutan NaOH 0,1 N- Karbon Aktif

III. DASAR TEORIAdsorbsi adalah gejala mengumpulkan molekul-molekul suatu zat (gas,

zair) pada permukaan zat lain (padatan, cair) akibat adanya kesetimbangan gaya. Zat yang mengadsorbsi disebut adsorben dan zat yang teradsorbsi disebut adsorbat.

Adsorben umumnya adalah padatan sedangkan adsorbatnya umumnya adalah padatan sedangkan adsorbatnya adalah caiaran atau gas.\

Proses adsorbsi merupakan proses kesetimbangan baik adsorbsi gas maupun cairan. Contoh proses adsorbsi yang digunakan sehari-hari misalnya : penyerapan air oleh zat pengering, penghilangan warna dalam industri tekstil.

1. Pengeringan udara / pengambilan uap air dengan silikgel di laboratorium.

2. Penghilangan zat warna, bau.3. Penghilangan zat warna pada pabrik gula.

Proses adsorbsi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor :1. Konsentrasi, makin besar konsentrasi adsorbat maka jumlah yang teradsorbsi

makin banyak begitu juga luas permukaan kontak.Makin halus / makin besar luas permukaan kontak maka jumlah adsorbsi makin banyak.2. Temperatur, makin besar temperatur maka adsorbi makin kecil karena proses

adsorbsi merupakan proses yang isotermal.3. Sifat adsorben dan adsorbat.Proses adsorbsi dibagi menjadi 2 bagian :a. Proses adsorbsi kimia, yaitu proses adsorbsi yang disertai dengan reaksi

kimia. Pada adsorbsi ini terjadi pembentukan senyawa kimia dan umumnya terjadi pada adsorbsi yang multi lapisan.

Contoh :CO2 (g) + NaOH (p) Na2CO3 + H2OH2O (l) + CaCl2 (p) Ca(OH)2 + HClb. Proses adsorbsi fisika, yaitu proses adsorbsi yang tidak disertai reaksi kimia.

Ikatan yang terjadi pada proses ini adalah ikatan Van der waals yang relatif lemah. Pada adsorbsi ini panas yang dilepaskan relatif kecil dan umumnya terjadi pada stu lapis (monolayer).

Contoh :Adsorbsi uap air dengan CaCl2 atau silika gel.Adsorbsi asam aseat, asam oksalat oleh karbon aktif.

Efektifitas adsorbsi makin tinggi jika kedua zat adsorbat dan adsorben mempunyai polaritas yang sama. Beberapa persamaan isotherm adsorbsi :1. Isoterm adsorbsi Freunlich2. Isoterm adsorbsi langmulir3. Isoterm BET (Brunauer, Emmett, Teller)

Add 1. Isoterm FreunlichUntuk 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. 

Xm

=K C1

n

(cair – padat)……………………. (1)X = jumlah zat (gr, mol) yang teradsorbsi oleh m gr. Adsorben.C = konsentrasi zat terlarut yang bebas.k dan n= tetapan isoterm Freunlich.Persamaan ini berlaku untuk gas dan cairV = K P1/n

V = jumlah gas teradsorbsi persatuan massa adsorben pada tekanan Pk dan n= tetapan tekanan P

Add 2. Isoterm LangmuirIsoterm 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.

Pv

= PVm

+ 1a Vm

Vm = volume gas yang dibutuhkanV = volume gas yang sebenarnya menutupi satu satuan massa adsorbsi pada

tekanan P.

Add 3. Isoterm BETIsoterm 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.

PV ( Po−P)

= 1Vm + C

=(C−1 )Vm C

.P

Po

Dimana :Po = tekanan uap jenuh.Vm = kapasitas volume monolayerC = tetapan isoterm langmuir

Perbedaan adsorpsi fisik dan kimiaAdsorbsi Fisik Adsorbsi Kimia

Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi – 4 sampai – 40 kJ/mol

Mempunyai entalpi reaksi – 40 sampai – 800 kJ/mol

Dapat membentuk lapisan multilayer

Membentuk lapisan monolayer

Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat

Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu

Melibatkan energi aktifasi tertentu

Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik

KARBON AKTIFArang adalah padatan berpori hasil pembakaran bahan yang mengandung

karbon. Arang tersusun dari atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen membentuk struktur heksagonal datar dengan sebuah atom C pada setiap sudutnya. Susunan kisi-kisi heksagonal datar ini tampak seolah-olah seperti pelatpelat datar yang saling bertumpuk dengan sela-sela di antaranya (Sudarman, 2001). Karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk yang mengandung karbon yang telah diaktifkan untuk meningkatkan luas permukaannya.

Karbon aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori-porinya telah mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan (Murdiyanto, 2005). Luas permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif bergantung pada bahan baku, pengarangan, dan proses aktivasi. Berdasarkan ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif diklasifikasikan menjadi 3, yaitu

mikropori (diameter 50 nm) (Kustanto, 2000). Penggunaan karbon aktif di Indonesia mulai berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai adsorben untuk pemurnian pulp, air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif domestik masih rendah (Harfi, 2003), dengan demikian perlu ada peningkatan mutu karbon aktif tersebut.

IV. KESELAMATAN KERJA- Dalam percobaan ini yang harus diperhatikan adalah pengenceran asam

oksalat atau asetat dari konsentrasi pekat ke konsentrasi yang diinginkan.- Juga pembuatan larutan NaOH 0,1 N harus menggunakan kaca mata dan

sarung tangan karena bahaya terhadap mata dan kulit.

V. LANGKAH KERJA1. Menyiapkan 5 buah Erlermeyer 50 ml.2. Memasukkan masing-masing 0,5 gram karbon aktif. Sebelumnya dipanaskan

selama ± 15 menit.3. Pada tiap Erlermeyer memasukkan 50 ml asam oksalat atau asam asetat.4. Mengocok campuran tersebut selama 10 menit kemudian diamkan selama 1

jam.5. Mengocok lagi selama 1 menit tiap 10 menit.6. Menyaring larutan tersebut dengan kertas saring.7. Mentitrasi filtrate dengan larutan NaOH 0,1 N dan indicator fenolphtalin

sampai terjadi perubahan warna (jumlah fitrat yang dititrasi sebaiknya tidak sama antara konsentrasi asam tertinggi dan yang terendah).

VI. DATA PENGAMATANNo m

(grm)Konsentrasi X (grm) (x/m) Log

(x/m)Log C

Awal (N)

Akhir (N)

1 0,5 1 0,86 1,6814 x 10-3 3,3628 x 10-3 -2,4733 -0,853871

2 0,5 0,5 0,407 1,11693 x 10-3 2,23386 x 10-3 -2,6509 -1,031517

3 0,5 0,25 0,2 6,005 x 10-4 1,201 x 10-3 -2,9204 -1,301029

4 0,5 0,125 0,054 6,4854 x 10-4 1,29908 x 10-3 -2,8870 -1,267606

5 0,5 0,0625 0,0085 1,02085 x 10-4 2,0417 x 10-4 -3,69 -2,070581

VII. PERHITUNGAN1. Pembuatan Larutan

a. Asam asetat 1 N 100 ml

M 1= ρ× %×1000BM

M 1=1,05 × 0,997 ×100060,05

¿17,433 M

N= MN

=17,4331

=17,433 N

V 1. N 1=V 2 . N 2V 1.17,433 N=100 ml .1N

V 1=1000 ml . N17,433 N

= 5,736 ml

b. Asam asetat 0,5 N 50 ml

V 1. N 1=V 2 . N 250 ml .0,5 N=V 2 .1 NV 2=25 ml

c. Asam asetat 0,25 N 50 mlV 1. N 1=V 2 . N 250 ml .0,25 N=V 2 .1NV 2=12,5 ml

d. Asam asetat 0,125 N 50 mlV 1. N 1=V 2 . N 250 ml .0,125 N=V 2 .1 NV 2=6,25 ml

e. Asam asetat 0,0625 N 50 mlV 1. N 1=V 2 . N 2

50 ml .0,0625 N=V 2 .1 NV 2=3,125 ml

f. NaOH 0,1 N 250 ml

M 1= ρ× %×1000BM

M 1=1 × 0,6 ×100040

¿15 M

N= MN

=151

=15 N

V 1. N 1=V 2 . N 2V 1.15 N=250 ml . 0,1 NV 1=1,67 ml

2. Konsentrasi setelah titran Konsentrasi awal CH3COOH 1 N- Konsentrasi setelah titrasi V 1. N 1=V 2 . N 286 ml .0,1 N=10 ml . N 2N 2=0,86 Nc=1 N−0,86 N¿0,14 N

- v=1050

=0,2 ml=0,0002 L

x=N . V . BE

¿0,14 N .0,0002 L.60,05

1grek

¿1,6814 × 10−3 gr

Konsentrasi awal CH3COOH 0,5 N- Konsentrasi setelah titrasi

V 1. N 1=V 2 . N 240,7 ml .0,1 N=10 ml . N 2N 2=0,407 Nc=0,5 N−0,407 N¿0,093 N

- v=1050

=0,2 ml=0,0002 L

x=N . V . BE

¿0,093 N .0,0002 L .60,05

1grek

¿1,11693×10−3 gr

Konsentrasi awal CH3COOH 0,25 N- Konsentrasi setelah titrasi

V 1. N 1=V 2 . N 220 ml .0,1 N=10 ml . N 2N 2=0,2 Nc=0,25 N−0,2 N¿0,05 N

- v=1050

=0,2 ml=0,0002 L

x=N . V . BE

¿0,05 N .0,0002 L .60,05

1grek

¿6,005 ×10−4 gr

Konsentrasi awal CH3COOH 0,125 N- Konsentrasi setelah titrasiV 1. N 1=V 2 . N 27,1 ml .0,1 N=10 ml . N 2N 2=0,071 N

c=0,125 N−0,071 N¿0,054 N

- v=1050

=0,2 ml=0,0002 L

x=N . V . BE

¿0,054 N .0,0002 L.60,05

1grek

¿6,4854 × 10−4 gr

Konsentrasi awal CH3COOH 0,0625 N- Konsentrasi setelah titrasiV 1. N 1=V 2 . N 25,4 ml .0,1 N=10 ml . N 2N 2=0,054 Nc=0,0625 N−0,054 N

¿8,5 ×10−3 N

- v=1050

=0,2 ml=0,0002 L

x=N . V . BE

¿8,5 ×10−3 N .0,0002 L.60,05

1grek

¿1,02085 ×10−4 gr

log c Log (X/m)-0,85387 -2,4733-1,03152 -2,6509-1,30103 -2,9204-1,26761 -2,887-2,07058 -3,69

-2.2 -2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = 1.00000745140594 x − 1.6193894765054R² = 0.999999997324339

Grafik Log C Vs Log X/m

Log (X/m)Linear (Log (X/m))

Log C

Log

(X/m

)

Perhitungan slope dan intersept secara manual

Σx=−6,524604( log c)

Σy=−14,6216( logxm

)

Σxy=19,94587506

Σ x2=9,379930114

slope=n Σxy−Σx . Σy

n Σ x2−( Σx )2

¿5 (19,94587506 )−(−6,524604 ) (−14,6216 )

5 (9,379930114 )−(−6,524604 )2

¿ 99,7293753+95,4001498546,89965057−42,57045736

¿1,000007447

intersept= Σ x2 . Σy−Σxy . Σxn Σ x2−( Σx )2

¿[−14,6216. (9,379930114 ) ] — (−6,524604 ) (19,94587506 )

5 (9,379930114 )− (6,524604 )2

¿−137,1495862−(−130,1389362)

46,89965057−42,57045736

¿−137,1495862−(−130,1389362)

4,32919321=−1,619389494

Y = slope x + intersepty=1,000007447 x+ (-1,619389494)y=1,000007447 x- 1,619389494

Berdasarkan grafik, didapat nilai k dan n:

Log ( xm )=1

nlog c+ log k

y=1 x−1,619 log k=−1,619

k=0,0240

1n

log c=1 x

1n=1

VIII. n=1ANALISA PERCOBAANPada praktikum Isoterm Freunlich (Isotern Adsorbsi Freunlich) yang telah

dilakukan, tujuan dari praktikum ini adalah untuk mempelajari proses adsorbsi karbon aktif dengan larutan asam organik serta menentukan besarmya tetapan Isoterm Freunlich. Isoterm Freunlich berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Dalam percobaan ini menggunakan karbon aktif sebagai adsorben, asam asetat dengan berbagai konsentrasi sebagai adsorbat, serta larutan NaOH 0,1 N sebagai larutan standar.

Sebelumnya, arang diaktifkan dengan cara dipanaskan dalam oven selama ± 15 menit pada suhu 60oC namum tidak sampai membara, hal ini dikarenakan agar karbon dapat mengadsorpsi larutan asam asetat. Karbon tersebut kemudian didinginkan dan ditimbang sebesar 0,5 gram sebanyak 5 kali. Karbon yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam larutan asam asetat 100 ml dengan konsentrasi yang berbeda, yaitu 1 N, 0,5 N, 0,25 N, 0,125 N, dan 0,0625 N lalu diaduk selama 10 menit dan didiamkan selama 1 jam. Peristiwa adsorpsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana asam asetat lebih mudah teradsorpsi dari pelarut (air), karena karbon aktif hanya mampu mengadsorpsi senyawa-senyawa organik.

Setelah 1 jam, masing-masing larutan dikocok kembali kemudian dititrasi menggunakan NaOH. Larutan tersebut sebelumnya ditambahkan dengan indikator phenoptalin dan dilihat perubahan warna dari bening menjadi merah muda. Konsentrasi awal asam asetat mempengaruhi volume titrasi yang digunakan. Semakin besar konsentrasinya maka semakin banyak larutan NaOH yang digunakan. Hal ini disebabkan karena semakin besar konsentrasinya, letak antara molekulnya semakin berdekatan sehingga sulit untuk mencapai titik ekivalen pada proses titrasi.

Dari data yang diperoleh, diketahui bahwa konsentrasi asam asetat sebelum adsorpsi lebih besar dibandingkan dengan setelah adsorpsi. Hal ini dikarenakan asam asetat telah mengalami adsorpsi karena penambahan karbon aktif. Adsorpsi karbon aktif mengakibatkan penurunan konsentrasi asam asetat.Pada grafik yang diperoleh, dapat diketahui bahwa grafik tersebut merupakan grafik Isoterm Adsorpsi Freunlich karena dapat dianalogikan dengan

persamaan Log ( xm )=1

nlog c+ log k. Dimana, didapatkan nilai k dan n yaitu k =

0,0240 dan n = 1.

IX. KESIMPULANDari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1. Isoterm Freunlich berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai persamaan yang paling banyak digunakan saat ini.

2. Arang dapat berfungsi sebagai adsorbsi.3. Semakin besar konsentrasi asam asetat, maka semakin besar zat dalam larutan

asam asetat yang terserap atau semakin besar konsentrasi asam asetat maka semakin banyak larutan NaOH yang digunakan.

4. Konsentrasi asam asetat sebelum adsorpsi lebih besar dibandingkan dengan setelah adsorpsi.

5. Dari perhitungan regresi linear diperoleh nilai k sebesar 0,0240 dan nilai n sebesar 1.

GAMBAR ALAT1

Erlenmeyer

2

Kaca Arloji

3

Spatula

4

Gelas Ukur

5

Pipet Ukur

6

Bola Karet

7

Batang Pengaduk

8

Gelas Kimia

9

Labu Ukur

10

Neraca Analitik11

Corong

12

DAFTAR PUSTAKA

Tim Penyusun. 2015. Penuntun Praktikum Kimia Fisika.

Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya

Fatma, Luneta Aurelia. 2014. Laporan Praktikum Kimia Isoterm,

http://lunetaaureliafatma.blogspot.com/2014/01/laporan-praktikum-kimia-isoterm.html(diakses 22 Januari 2014)

Fitriyani, Rizka. 2012. Percobaan Isoterm Adsorbsi,http://berburudggema.blogspot.com/2012/01/percobaan-isoterm-adsorbsi.html(diakses 27 Desember 2012)

Nisa, Hidayatun. 2013. Laporan Praktikum Kimia Fisika Isoterm Adsorpsi Karbon Aktif,http://hidayatunnisa2.blogspot.com/2013/11/laporan-praktikum-kimia-fisika-isoterm.html(diakses 21 November 2013)

ISOTERM FREUNLICH

(ISOTERM ADSORBSI FREUNLICH)

LAPORAN TETAPKIMIA FISIKA

DISUSUNOLEH

KELOMPOK III, KELAS 2 KBAnggota:

1. Muhammad Ricky (061239400325)2. Nila N. Fadila (061430400326)3. Rahma Suryani (061430400329)4. Shanty Nurmeutia (061430401238)5. Sri Beasulani (061430400332)6. Yonada Khairunnisa (061430400334)7. Zita Amelia Maharani (061430400335)

Dosen Pembimbing: Idha Silviyati, S.T., M.T

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYAJURUSAN TEKNIK KIMIA

PALEMBANG 2015