PERTEMUAN KE-2 EKSTRAKSI
PERTEMUAN KE-2EKSTRAKSIMATA KULIAH : KIMIA ANALITIK LANJUT 2DOSEN MATA KULIAH : Retna Putri Fauzia, M.Si. Sani W. Pratiwi, M.Si.
SEKOLAH TINGGI ANALIS BAKTI ASIHKONSENTRASI ANALIS MEDIS DAN ANALIS KIMIABANDUNGTAHUN AJARAN 2015-2016EKSTRAKSIApa itu ekstraksi???
Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan yang analog dimana zat terlarut (solute) didistribusikan diantara dua pelarut yang tidak saling bercampur.Hukum yang sama menentukan perbandingan antara konsentrasi zat terlarut dalam dua pelarut dikenal dengan nama Hukum Distribusi Nernst.KD = C1/C2Dimana KD merupakan koefisien distribusi atau koefisien partisi.C1 dan C2 merupakan konsentrasi masing-masing zat terlarut dalam pelarut 1 dan 2.2Keuntungan proses pemisahan dengan Ekstraksi : Metoda paling baik dan populerDapat dilakukan baik dalam tingkat makro maupun mikroTidak memerlukan alat khusus/ canggihProses pemisahan sederhana, cepat dan mudahDigunakan dalam industri untuk menghilangkan zat-zat yang tidak diinginkan dalam produk
Koefisien Distribusi (KD)Bila suatu zat terlarut membagi diri antara dua cairan yang tak dapat campur, ada suatu hubungan yang pasti antara konsentrasi zat terlarut dalam dua fase pada kesetimbangan. Nernst pertama kalinya memberikan pernyataan yang jelas mengenai hukum distribusi ketika pada tahun 1891 ia menunjukkan bahwa suatu zat terlarut akan membagi dirinya antara dua cairan yang tak-dapat campur sedemikian rupa sehingga angka banding konsentrasi pada keseimbangan adalah konstanta pada suatu temperatur tertentu.Angka banding distribusi = koefisien distribusi.PENYIMPANGAN YANG TERJADI DARI HUKUM DISTRIBUSI NERST.
Terjadi karena spesies molekul yang ada dalam ke dua fasa tidak sama, yang kemungkinan disebabkan oleh:ReaksiAsosiasi Disosiasi
DISOSIASI
Misal, zat terlarut A terdisosiasi dalam fasa 1 menjadi B dan C.
A B + C
Jika konsentrasi total A dalam fasa 1 = C1 = bagian A yang terdisosiasi
Maka konsentrasi A yang sebenarnya ada dalam fasa 1C1 (1 - )
Sehingga KD menjadi :EFISIENSI EKSTRAKSI
Persentase yang terekstraksi:
Hubungan antara K dan persen ekstraksi
Ekstraksi sempurna bila K > 100Satu kali ekstraksi dengan jumlah volume pelarut yang besar jauh kurang efisien dari pada dua kali ekstraksi dengan menggunakan pelarut sebanyak 1/2 kali volume tersebut, untuk setiap kalinya.
(Untuk dibuktikan secara matematis)
Maka setelah dua kali ekstraksi dengan Vo, berat solute yang tinggal, W2 adalah :
Sehingga setelah n kali ekstraksi, dengan solute yang masih tinggal, Wn adalah :
Faktor-faktor yang harus diperhatikan untuk memilih jenis pelarut yang sesuai dalam ekstraksi:Nilai pembanding distribusi yang tinggi untuk gugus yang bersangkutan (senyawa target) atau nilai pembanding distribusi yang rendah untuk gugus pengotor lainnya (bukan senyawa target),Memiliki kelarutan yang rendah di dalam airMemiliki kekentalan yang rendah, Merupakan zat yang tidak mudah terbakar dan tidak bersifat racun,Mudah melepas kembali gugus yang terlarut didalamnya untuk keperluan analisa lebih lanjut.Ekstraksi pelarutEktraksi padat-cairMerupakan pelarut selektif dari padatan dalam pelarut yang sesuai.Pemisahan didasarkan pada perbedaan kelarutan dari berbagai zat padat yang dipisahkan.Ekstraksi cair-cairProses pembagian secara fisik yang didasarkan pada distribusi suatu zat terlarut antara dua pelarut yang tak bercampur
EKSTRAKSI CAIR-CAIR
Proses partisi yang didasarkan pada distribusi selektif suatu zat dalam dua fasa yang tak bercampur
SISTEM EKSTRAKSIMerupakan sistem terner dua fasa (satu zat terlarut + 2 fasa yang tak bercampur).Fasa-fasa cairan tidak berkesetimbangan dengan atmosfir sekeliling.Ada tiga variabel (suhu, tekanan, dan komposis1) yang harus dinyatakan untuk menspesifikkan sistem. Pada suhu & tekanan yang konstan, hanya satu variabel yang diperlukan, yaitu komposisi.
Ekstraksi padat cairEkstraksi soxhlet, yaitu ekstraksi antara padat dan cair yang digunakan untuk memisahkan analit yang terdapat pada padatan menggunakan pelarut organik. Ekstraksi padat-cair banyak digunakan untuk mengisolasi substansi berkhasiat di alam, di mana ekstraksi padat-cair dalam laboratorium akan lebih muda dengan mengunakan alat ekstraksi yang dikenal dengan ekstraktor soxhlet. Langkah-langkah ekstraksi padat-cair, yaitu pencampuran pelarut dan badan-bahan yang diekstrak, lalu dipisahkan dengan beberapa fase.
Ekstraksi dengan menggunakan pelarut yang selalu baru dari proses penguapan dan kondensasi sehingga terjadi ekstraksi kontinue dengan jumlah pelarut konstan dengan adanya pendinginan kembali. Penarikan komponen kimia yang dilakukan dengan cara ekstraksi Soxhlet ditempatkan dalam timbel yang telah dilapisi kertas saring sedemikian rupa, cairan pelarut dipanaskan dalam labu alas bulat sehingga menguap ke atas dan dikondensasikan oleh kondensor menjadi molekul-molekul cairan yang jatuh ke dalam thimble menyaring zat aktif di dalam sampel dan jika cairan pelarut telah mencapai permukaan syphon arm, seluruh cairan akan turun kembali ke labu alas bulat melalui pipa kapiler hingga terjadi sirkulasi atau juga disebut satu siklus ekstraksi.
Condensor merupakan bagian alat dari seperangkat alat ekstraktor Soxhlet yang berfungsi sebagai system pendingin uap pelarut panas, sehingga uap pelarut tersebut berubah menjadi fasa cair karena proses kondensasi. Sistem dingin pada kondensor diperoleh dari aliran air dingin yang didinginkan dengan es batu dan dialirkan dengan pompa melalui water in dan keluar melalui water out.Bypass sidearm merupakan bagian dari seperangkat alat ekstraktor Soxhlet yang berfungsi sebagai penghubung labu pemanas dengan thimble yang tembus langsung ke atas dengan kondensor, sehingga uap air dapat naik dari labu pemanas menuju kondensor.Thimble merupakan bagian dari seperangkat alat Soxhlet yang berfungsi sebagai tempat sampel padat yang telah ditumbuk dan siap untuk diekstrak dengan pelarut yang telah terkondensasi menjadi fasa cair.Siphon armmerupakan bagian dari seperangkat alat Soxhlet yang berfungsi sebagai alat penanda bahwa proses ekstraksi berjalan satu siklus.Boiling flask merupakan bagian dari seperangkat alat Soxhlet yang berfungsi sebagai tempat pelarut dan hasil ekstraksi.Heating mantle merupakan alat pemanas yang berfungsi untuk memanaskan pelarut agar terjadi proses penguapan pelarut pada ekstraksi Soxhlet. 16TEKNIK-TEKNIK EKSTRAKSI
EKSTRAKSI BATCHEKSTRAKSI KONTINUEKSTRAKSI BERGANDAEKSTRAKSI ARUS BERLAWANAN (Counter Current Extraction)
17EKSTRAKSI BATCHEkstraksi dengan satu kali penyeimbangan solute dan pelarut.Menggunakan corong pisah. Larutan solute yang akan diekstraksi dikocok dengan pelarut peng-ekstraksi.Fasa-fasa dipisahkan, kemudian fasa bawah dipindahkan ke bejana yang lain.
Penggunaan:Terbatas pada campuran-campuran sederhana.Ekstraksi kuantitatif (bila koefisien distribusi besar).Senyawa-senyawa organik dan logam (sebagai khelat).Penentuan koefisien distribusi.
EKSTRAKSI KONTINUUntuk pelarut yang Untuk pelarut yanglebih ringan dari air lebih berat dari air
Pelarut pengekstraksi ditambahkan.Ekstrak-ekstrak dikumpulkan secara kontinu.
EKSTRAKSI BERGANDAUntuk pemisahan solute-solute dengan koefisien distribusi yang hampir sama.Menggunakan corong-corong pisah kecil.Tidak banyak dipakai dalam pekerjaan rutin.EKSTRAKSI ARUS BERLAWANAN(Counter current extraction)Ekstraksi dimana dua pelarut yang tak bercampur dikontakkan demikian sehingga keduanya mengalir satu melewati yang lain dalam arah yang berlawanan
EKSTRAKSI FLUIDA SUPERKRITIK(Supercritical Fluid Extraction; SFE)Ekstraksi Fluida Superkritik adalah ekstraksi gas-padat yang menggunakan pelarut pengekstraks gas di bawah kondisi superkritik.Keunggulan Fluida Superkritik (FS) sebagai pelarutFS menembus padatan lebih baik dan lebih cepat dibandingkan dengan cairan.Bila ekstraksi telah selesai, FS mudah dibuang dari ekstrak dengan hanya menurunkan tekanan.
Kelebihan cairan sebagai pelarut -Konsentrasi molekul cairan yang menyerang permukaan senyawa yang akan dilarutkan lebih tinggi.-Ikatan yang terbentuk antara pelarut dan solute juga lebih banyakBersaing dengan ikatan solute-solute dari padatan. Kesulitan dengan pelarut cairan:Sekali solute larut, maka pemisahannya dari cairan pelarut tidak mudah.
Kekurangan gas sebagai pelarut:- Jumlah molekul gas yang menyerang permukaan senyawa solute sangat sedikit dibandingkan dengan cairan. Padatan (solute) yang larut dalam gas sedikit jumlahnya.
Kelebihan gas sebagai pelarut:- Bila dilarutkan dalam gas, maka solute jauh lebih mudah dipisahkan dari pelarut (gas).
-Menggunakan prinsip like dissolves like, -Memperbesar kontak antara molekul pelarut dan senyawa yang akan dilarutkan, -Menaikkan suhu pelarut untuk meningkatkan lagi tumbukan antara molekul pelarut dengan molekul zat yang akan diekstraksi.
22
Apa yang harus dilakukan untuk membuat gas berkelakuan seperti cairan? Jika kita dapat memampatkan suatu gas sehingga gas itu akan mendekati kerapatan suatu cairan, maka kelarutan akan naik dan gas mudah diuapkan untuk memperoleh senyawa solute terekstraksi.Penemuan Baron C. Cagnaird de la Tour (1882)-Bila suatu gas dipanaskan di atas suhu tertentu maka gas tersebut tak dapat ditekan menjadi cairan, berapapun tekanannya.(Suhu tertentu) ini kemudian disebut Titik Cagnaird de la Tour, dan sekarang disebut Suhu Kritik (Tc), dan .. Tekanan terendah yang dikenakan pada suhu tersebut disebut Tekanan Kritik (Pc). Setiap gas di atas kondisi ini disebut Superkritik.Penemuan Hannay J.B. dan Hogarrth (1879): Garam-garam anorganik (KI, KBr, CoCl2 yang dalam keadaan normal tak larut dalam etanol, ternyata larut dalam etanol yang dipanaskan pada suhu tinggi dan tekanan tinggi serta menjaga agar etanol tsb tidak menguap. -Tapi bila tekanannya diturunkan lagi maka garam-garam tsb mengendap. -Gejala ini yang kemudian kita kenal dengan Ekstraksi Superkritk.
Karakteristik Fluida Superkritik:-Sifat transpor-nya seperti gas-Difusivitasnya 12 kali lebih tinggi dari difusivitas cairan sehingga ekstraksi padatan dapat berlangsung cepat.-Kerapatannya seperti cairan dan sangat tinggi sehingga daya melarutkan tinggi, mendekati daya melarutkan dari cairan-Viskositasnya serendah viskositas gas.-Tegangan permukaannya hampir nol. sehingga mudah menembus ke dalam struktur mikroporus.-Setelah ekstraksi, karena kemenguapannya tinggi, pada tekanan normal dapat dipisahkan dengan mudah dari solute, dengan sedikit residu atau tidak ada.CO2 lebih disukai sebagai pelarut superkritik karena:Mudah mencapai kondisi-kondisi kritikMurahNon polarTak beracunTak terbakarMudah diperoleh dalam keadaan murni.
Penggunaan SFEMembuang cafein dalam kopi skala industri.Membuang nikotin dalam industri tembakau.Ekstraksi logam sebagai kelat dengan ligan terfluorinasi.Ekstraksi lemak dari kentang (potato chips dan makanan snack.
Teknik:Sampel ditempatkan dalam ruang berdinding logam, dipanaskan di atas Tc .Gas (mis CO2) pada suhu dan tekanan superkritiknya dilewatkan ke dalam sampel.Senyawa yang ingin diekstraksi terekstraksi.Gas yang ke luar dikumpulkan dalam wadah pengumpul.Suhu gas diturunkan dan tekanannya juga diturunkan.ke tekanan atmosfirGas menguap dari ekstrak, meninggalkan residu hasil ekstraksi.28Terima kasihKUIS EKSTRAKSI :Apa yang dimaksud dengan ekstraksi? Dan sebutkan dua jenis ekstraksi pelarut beserta contohnya!Persyaratan apa saja yang harus dipenuhi jika pelarut ingin digunakan sebagai pelarut dalam ekstraksi?Apa saja pertimbangan pemilihan metode ekstraksi dalam pemisahan suatu senyawa?Berikan satu contoh pemisahannya!Apa yang dimaksud dengan ekstraksi superfluidakritis?jelaskan perbedaan dengan ekstraksi biasa!Jika diketahui KD untuk zat terlarut dalam sistem air-kloroform adalah 10, maka hitunglah zat terlarut yang diekstraksi dari 50 mL air oleh 100 mL kloroform, jika :Kloroform digunakan sekaligusKloroform digunakan 2xKloroform digunakan 4x
