KIMIA FISIKA - teknikkimia.usu.ac.idteknikkimia.usu.ac.id/images/PDF/LABORATORIUM/... · menyebabkan distribusi zat aktif tidak merata pada seluruh cairan dan juga akan mengalami

PENUNTUN PRAKTIKUM

KIMIA FISIKA

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2018

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, berkat

rahmat dan karunia-Nya, Penuntun Praktikum Kimia Fisika untuk Program S1 dapat

diselesaikan dengan baik. Buku Penuntun Praktikum ini dibuat sebagai panduan

untuk melaksanakan Praktikum Kimia Fisika, sehingga mahasiswa dapat

melaksanakan praktikum dengan baik. Penuntun ini memuat prosedur kerja

laboratorium serta bahan dan alat yang dibutuhkan.

Selain berisi panduan praktikum, penuntun praktikum ini juga dilengkapi

dengan teori singkat yang bertujuan membantu mahasiswa untuk memahami

percobaan yang akan dilakukan. Namun, kepada mahasiswa yang akan

melaksanakan praktikum disarankan untuk lebih mendalami teori percobaan dari

buku-buku teks yang berkenaan dengan percobaan.

Penyusun menyadari apa yang ada dalam penuntun ini masih jauh dari

sempurna. Untuk itu adanya kritik dan saran yang membangun sangat membantu

dalam penyempurnaan penuntun ini. Akhirnya penyusun berharap semoga penuntun

ini bermanfaat bagi praktikan Praktikum Kimia Fisika dan yang membacanya.

Medan, Februari 2018

Praktikum Kimia Fisika

Penyusun

PERATURAN LABORATORIUM

1. Sebelum melakukan praktikum, mahasiswa telah memahami tugas-tugas, prinsip,

dan prosedur praktikum. Untuk hal ini dapat dilakukan uji pra praktikum secara

lisan maupun tertulis pada waktu yang tidak ditentukan.

2. Setiap praktikan harus datang tepat pada waktunya. Praktikan yang datang

terlambat tanpa alasan yang sah akan ditolak mengikuti praktikum. Bila karena

sesuatu hal tidak dapat mengikuti praktikum, harus dapat menunjukkan surat

keterangan yang dapat dipertanggungjawabkan.

3. Selama pelaksanaan praktikum tidak dibenarkan meninggalkan ruangan tanpa

seizin asisten.

4. Selama mengikuti praktikum, praktikan diwajibkan memakai jas praktikum dan

alat pelindung diri seperti sarung tangan dan masker.

5. Sediakan peralatan-peralatan selama praktikum, seperti ember, pipet tetes,

penjepit tabung, kain lap, sabun.

6. Buanglah larutan ke bak pembuang. Jika membuang asam pekat, sebaiknya

larutan tersebut diencerkan terlebih dahulu. Siramlah bak pembuang dengan air

cukup banyak.

7. Tidak dibenarkan membuang kertas, plastik, puntung korek, pecahan kaca, dan

zat padat lainnya ke bak pembuang.

8. Ambillah larutan atau zat padat secukupnya dari botol persediaan untuk setiap

percobaan.

9. Cuci dan bersihkan semua alat-alat praktikum sebelum meninggalkan

laboratorium. Kembalikan semua alat-alat praktikum ke ruang alat.

10. Kembalikan semua botol-botol persediaan ke ruang bahan sesuai dengan nomor

kode botol.

11. Bila terjadi kecelakaan, laporkanlah segera kepada asisten agar dapat cepat

diberikan pertolongan.

12. Dilarang keras melakukan percobaan/eksperimen diluar dari prosedur percobaan.

13. Dilarang keras makan di dalam laboratorium selama praktikum.

14. Dilarang keras menggunakan HP, MP3 player, dan laptop di dalam laboratorium

selama praktikum

15. Sopan dan tertib selama praktikum

16. Setelah selesai melakukan percobaan, praktikan harus menunjukkan hasil

percobaannya kepada asisten.

17. Praktikan wajib membuat laporan praktikum yang bentuknya telah ditentukan

dan laporan ini harus disahkan oleh asisten.

Medan, Februari 2018

Kepala Laboratorium Kimia Fisika

Dr. Maulida, ST., M.Sc. NIP. 19700611 199702 2 001

MODUL I

Berat Molekul Volatil



LEMBAR PENUGASAN

No. Dokumen Edisi Revisi Berlaku Efektif Halaman

: : : : :

FM-GKM-FT-TK- 024-03 03 04 12 Desember 2007 1/1

LABORATORIUM ....................................

MODUL PRAKTIKUM : ........................................................... KELOMPOK : ........................................................... NAMA/NIM :1. ........................................................ 2. ........................................................ 3. ........................................................ HARI/TGL. PRAKTIKUM : ............................................................

Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)

Dokumen ini milik Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara Dilarang memperbanyak atau menggunakan informasi di dalamnya untuk keperluan komersial atau yang lainnya tanpa persetujuan pemilik

dokumen ini.



LEMBAR BUKTI RESPONSI


: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Dosen Pembimbing

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.

MODUL I BERAT MOLEKUL VOLATIL

I.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan berat molekul dari senyawa volatil berdasarkan pengukuran

densitas gas dengan Metode Limiting density.

2. Mempelajari cara penentuan berat molekul dari senyawa volatil dan hubungannya

dengan densitas.

I.2 TEORI

Volatilitas

Volatilitas merupakan kecenderungan seberapa mudah suatu senyawa untuk

menguap yang ditentukan oleh tekanan uapnya. Tekanan uap juga tergantung pada

temperatur, semakin besar tekanan uapnya maka akan semakin mudah menguap.

Pada umumnya senyawa volatil memiliki bau atau aroma (Vernandes, dkk.,

2011).

Pada ilmu fisika dan kimia, volatilitas adalah kecenderungan suatu zat untuk

menguap. Volatilitas berhubungan langsung dengan tekanan uap zat tersebut.

Pada suatu ruangan dengan suhu tertentu, sebuah zat dengan tekanan uap yang

tinggi akan lebih mudah menguap daripada zat yang tekanan uapnya rendah.

Ukuran volatilitas ini biasanya diaplikasikan untuk zat cair; meski begitu,

dapat juga dipakai untuk menjelaskan proses sublimasi yang diasosiasikan dengan

zat padat, misalnya es kering dan amonium klorida, zat-zat padat yang langsung

dapat berubah menjadi uap tanpa melalui proses cair terlebih dahulu (Suseno,

2013).

Berat Molekul Cairan Volatil Sebenarnya massa molekul relatif senyawa dapat ditentukan dengan

berbagai metode tergantung dari sifat-sifat fisik senyawa yang bersangkutan.

Massa molekul relatif senyawa volatil dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan gas ideal dan massa jenis gas.

Dalam hal ini digunakan konsep gas ideal. Persamaan yang menghubungkan

langsung massa molekul gas dengan rapatannya dapat diturunkan dari hukum gas

ideal. Jika jumlah mol suatu gas dapat diketahui dengan menbagi massanya dalam

gram dengan massa molekulnya. Persamaan gas ideal bersama-sama dengan

https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika

https://id.wikipedia.org/wiki/Kimia

https://id.wikipedia.org/wiki/Menguap

https://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan_uap

https://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan_uap

https://id.wikipedia.org/wiki/Cair

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Sublimasi_%28fisika%29&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/wiki/Padat

https://id.wikipedia.org/wiki/Es_kering

https://id.wikipedia.org/wiki/Amonium_klorida

massa jenis dapat digunakan untuk menghitung massa molekul relatif senyawa

volatil. Persamaan gas ideal:

P V = n R T .......................................(I.1)

P V = (m/Mr) R T ......................................(I.2)

Dengan mengubah persamaan 2 akan diperoleh :

P (Mr) = (m/V) R T

= 𝜌𝜌 R T .........................................(I.3)

Keterangan : P = tekanan gas

V = volume gas

T = Suhu

R = tetapan gas ideal

𝜌𝜌 = massa jenis gas

Persamaan Gas Ideal

Pengukuran gas pada tekanan rendah memperlihatkan bahwa tekanan,

temperatur, volume dan jumlah gas dihubungkan dengan pernyataan:

P V = n R T…………………. (I.4)

Gas pada suhu dan tekanan kamar (mendekati 25oC dan 1atm). Semua gas

semakin mematuhi persamaan tersebut ketika tekanan berkurang. Gas yang

mematuhi persamaan diatas disebut gas ideal atau gas sempurna.

Gas ideal tidak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.

Kriteria gas ideal:

(1) Molekul-molekul gas tidak mempunyai volume.

(2) Tidak ada interaksi diantara molekul-molekulnya, baik Tarik menarik

maupun tolak menolak.

Sifat-Sifat Gas Ideal

Gas ideal adalah suatu gas yang memiliki sifat sebagai berikut:

1. Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom atau molekul-molekul)

yang jumlahnya banyak sekali dan antar partikelnya tidak terjadi gaya tarik-

menarik.

2. Setiap partikel gas bergerak dengan arah sembarangan atau secara acak ke

segala arah.

3. Setiap tumbukan yang terjadi berlangsung lenting sempurna.

4. Partikel gas terdistribusi merata dalam seluruh ruangan.

5. Jarak antara partikel itu jauh lebih besar daripada ukuran partikel

6. Volume molekuladalah pecahan kecil yang dapat diabaikan dari volume

yang ditempati oleh gas tersebut.

7. Berlaku hukum Newton tentang gerak.

I.3 METODOLOGI PERCOBAAN

I.3.1 BAHAN PERCOBAAN

1. Aseton (C3H6O)

2. Dietil Eter (C2H10O)

3. Metanol (CH3OH)

4. Etanol (C2H5OH)

5. Dll

I.3.2 PERALATAN PERCOBAAN

1. Alumunium foil 6. Karet Gelang

2. Desikator 7. Neraca Digital

3. Erlenmeyer 8. Water Bath

4. Gelas Ukur 9. Penjepit Tabung

5. Jarum 10. Termometer

I.3.3 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Erlenmeyer kosong ditimbang dengan menggunakan neraca digital.

2. Erlenmeyer ditutup dengan aluminium foil, kemudian penutup tersebut

dikencangkan dengan karet gelang.

3. Erlenmeyer kosong, aluminium foil dan karet gelang ditimbang dengan

neraca digital.

4. Erlenmeyer dibuka kembali dan kedalamnya dimasukkan sampel ... ml,

kemudian ditutup dengan aluminium foil dan karet gelang yang sama

sehingga bersifat kedap gas. Kemudian dengan jarum dibuat lubang pada

penutupnya.

5. Erlenmeyer direndam dalam penangas air (Water Bath) dengan suhu

±100oC sedemikian sehingga air berada sekitar 1 cm di bawah aluminium

foil. Biarkan sampai semua cairan volatil menguap.

6. Setelah semua cairan volatil menguap, erlenmeyer diangkat dari penangas

air. Bagian luarnya dikeringkan menggunakan kain lap dan didinginkan

didalam desikator sekitar 30 menit sehingga udara masuk kembali

mengembun menjadi cairan.

7. Setelah uap dalam erlenmeyer mengembun menjadi cairan, erlenmeyer

dikeluarkan dari desikator kemudian ditimbang tanpa melepas alumunium

foil dan karet gelang.

8. Volume ditentukan dengan cara mengisi erlenmeyer dengan air sampai

penuh, timbang beratnya dan kemudian hitung suhunya.

9. Dengan menggunakan massa cairan volatil dan volume, massa jenis dapat

dihitung.

10. Hitung berat molekul cairan volatil menggunakan persamaan gas ideal.

MODUL II

Viskositas



LEMBAR PENUGASAN


: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Dosen Pembimbing

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.

MODUL II

VISKOSITAS

II.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Mempelajari cara penentuan viskositas berbagai cairan dengan

menggunakan Viskosimeter Ostwald.

2. Mempelajari pengaruh temperatur dan kadar larutan terhadap viskositas

larutan.

3. Mempelajari hubungan koefisien viskositas, densitas, dan waktu antara

suatu cairan tertentu dengan cairan pembandingnya.

II.2 TEORI

Pengertian Viskositas

Viskositas didefinisikan sebagai gesekan internal fluida. Sifat mikroskopis

gesekan internal fluida analog dengan konsep makroskopik mekanik gesekan

dalam sistem dari suatu obyek bergerak pada permukaan planar stasioner. Energi

harus diberikan untuk mengatasi keadaan inersia dari objek saling bertautan dan

bidang yang disebabkan oleh kekasaran permukaan, dan untuk memulai dan

mempertahankan bidang gerakan objek. Dalam cairan, energi harus disuplai untuk

membuat unit aliran kental dengan memecah ikatan antara atom dan molekul,

serta menyebabkan unit aliran untuk bergerak relatif satu sama lain. Hambatan

dari cairan untuk penciptaan dan gerak unit aliran ini disebabkan untuk viskositas

fluida, yang hanya memanifestasikan dirinya ketika gerakan dalam cairan diatur.

Sejak viskositas melibatkan transportasi massa dengan kecepatan tertentu, respon

kental disebut transportasi momentum proses (Leblanc, dkk., 2000).

Viskositas adalah suatu pernyataan “tahanan untuk mengalir” dari suatu

sistem yang mendapatkan suatu tekanan. Viskositas adalah ukuran esistensi zat

cair untuk mengalir. Semakin tinggi viskositas suatu zat cair, maka akan semakin

kental aliran zat cair tersebut. Suatu zat cair dengan viskositas tinggi, seperti

molase, dalam suhu kamar dikatakan kental. Viskositas zat cair adalah suatu

indikasi dari kekuatan gaya-gaya diantara molekul-molekulnya. Gaya antar

molekul yang kuat saling menarik molekul dan tidak akan membiarkan mereka

berpindah tempat dengan mudah.

Viskositas dapat berpengaruh terhadap zat-zat yang ada dalam bidang

farmasi, contohnya pada zat suspensi, tidak boleh terlalu kental (nilai viskositas

tinggi) sehingga menyebabkan suspensi tidak bisa dikocok, hal ini dapat

menyebabkan distribusi zat aktif tidak merata pada seluruh cairan dan juga akan

mengalami kesulitan pada saat penuangan. Selain itu, contoh lain viskositas

adalah untuk pengobatan pada organ mata, viskositas dinaikkan untuk membantu

menahan obat pada jaringan mata sehingga menambah efektivitas terapinya

(Kusuma, dkk.,2013)

Viskositas pada sebuah fluida dapat digambarkan dengan menganggap

fluida terbatas antara dua pelat kaku dimana yang paling atas bergerak ke dasar

secara stasioner. Ketika gaya geser F, kekuatan yang diterapkan tangensial pada

batas yang diberikan pada pelat atas, menyebabkan ia bergerak dalam arah x

dengan kecepatan konstan (vo). Lapisan menengah akan mengalir dengan

kecepatan yang berbeda relatif terhadap satu sama lain. Oleh karena itu, gradien

kecepatannya adalah 𝑑𝑑𝑣𝑣𝑥𝑥𝑑𝑑𝑧𝑧

terkadang dikenal sebagai nilai gesekan 𝜎𝜎. Lapian

terdekat dari batas lapisan atas fluida akan mengalir dengan sebuah nilai yang

maksimum vo serupa seperti pelat atas dimana kecepatan antara kedua lapisan

berkurang (Almotari, 2006).

Metode Viskositas

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan

viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain:

a. Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang

dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir

karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang

diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang

viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut.

b. Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi

keseimbangan sehingga gaya gesek=gaya berat–gaya archimedes. Prinsip

kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui

tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola

merupakan fungsi dari harga resiprok sampel.

c. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerja viscometer Cup dan Bob adalah sampel digeser dalam ruangan

antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari Cup dimana Bob masuk

persis di tengah-tengah. Kelemahan viskometer ini adalah terjadinya aliran

sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian

tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi

ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini

disebut aliran sumbat.

d. Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan di tengah-tengah papan,

kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan

oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam

ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.

e. Viskometer Brookfield

Pada viskometer ini nilai viskositas didapatkan dengan mengukur gaya

puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan ke dalam sampel.

Viskometer Brookfield memungkinkan untuk mengukur viskositas dengan

menggunakan teknik dalam viscometry. Alat ukur kekentalan (yang juga

dapat disebut viscosimeters) dapat mengukur viskositas melalui kondisi

aliran berbagai bahan sampel yang diuji. Untuk dapat mengukur viskositas

sampel dalam viskometer Brookfield, bahan harus diam di dalam wadah

sementara poros bergerak sambil direndam dalam cairan.

(Kusuma, dkk., 2013)

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viskositas

Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut:

a. Tekanan

Viskositas cairan naik seiring dengan naiknya tekanan, sedangkan

viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

b. Temperatur

Viskositas akan turun seiring dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas

gas naik seiring dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan

molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak

sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian

viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

Pengaruh Temperatur Pada Viskositas

Koefisien viskositas berubah-ubah dengan berubahnya temperature, dan

Hubungannya adalah :

Log η = A + B/T ( a ) ...........................................(II.1)

dimana A dan B adalah konstanta yang tergantung pada cairan. Persamaan

di atas dapat ditulis sebagai:

η = A’eksp ( -ΔEvis/RT) .......................................(II.2)

c. Kehadiran zat lain

Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan

tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak

ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan

turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya

semakin cepat.

d. Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol

cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi serta

laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.

e. Berat molekul

Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.

f. Kekuatan antar molekul

Viskositas air naik dengan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan

gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.

II.3 METODOLOGI PERCOBAAN

II.3.1 BAHAN PERCOBAAN

1. Aquadest (H2O) 6. Gliserin (C3H8O3)

2. Aseton (C3H6O) 7. Metanol (CH3OH)

3. Benzene (C6H6) 8. Khloroform (CHCl3)

4. Dietil Eter (C2H10O) 9. Minyak Goreng

5. Etanol (C2H5OH) 10. Minyak Petroleum

II.3.2 PERALATAN PERCOBAAN

1. Batang Pengaduk 7. Stopwatch

2. Beaker Glass 8. Termometer

3. Gelas Ukur 9. Viskosimeter Ostwald

4. Karet Penghisap 10. Water Bath

5. Neraca Elektrik 11. Pipet Tetes

6. Piknometer

II.3.3 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Alat–alat yang akan digunakan dibersihkan terlebih dahulu, yaitu peralatan–

peralatan yang sudah dituliskan di dalam peralatan percobaan.

2. Bahan–bahan yang dibutuhkan disiapkan yaitu bahan–bahan yang diberikan

asisten di lembar penugasan.

3. Larutan yang digunakan dibuat dengan konsentrasi dan suhu yang

diinginkan.

4. Menghitung densitas sampel dengan cara:

a. Menimbang piknometer kosong.

b. Piknometer diisi dengan larutan yang akan dicari densitasnya, dimana

volume (V) piknometer adalah 25,4298 ml.

c. Piknometer yang berisi sampel ditimbang di neraca elektrik dan beratnya

dikurangkan dengan berat piknometer kosong hingga diperoleh berat zat

cair (m).

d. Hitung densitas dengan menggunakan rumus m/Vρ =

5. Sampel dituang sebanyak 10 ml ke dalam viskosimeter dengan konsentrasi

dan suhu tertentu.

6. Kemudian viskosimeter Ostwald yang berisi sampel dihisap dengan karet

penghisap sampai cairan melewati batas atas.

7. Sampel dibiarkan turun hingga batas bawah dengan cara melepaskan karet

penghisap dan selama sampel melewati batas atas hingga batas bawah

dihitung waktu yang diperlukan lalu dicatat.

8. Prosedur 5–6 diulangi hingga dua kali dengan variasi konsentrasi dan suhu

lain yang diberikan di lembar penugasan.

9. Prosedur 1–7 diulangi untuk sampel yang lain.

MODUL III

Isoterm Adsorpsi



LEMBAR PENUGASAN


: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Dosen Pembimbing

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.

MODUL III

ISOTERM ADSORPSI

III.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengetahui penentuan persamaan Isoterm Adsorpsi menurut Freundlich pada

proses adsorpsi asam oleh karbon aktif.

2. Memahami penerapan konsep mol dalam perhitungan konsentrasi adsorbat

sebelum dan sesudah proses adsorpsi.

3. Mengetahui derajat keasaman (pH) adsorbat pada sebelum dan sesudah proses

adsorpsi.

III.2 TEORI

Proses Adsorpsi

Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Zat

yang diserap disebut adsorbat (fase terserap), sedangkan zat yang menyerap disebut

adsorben. Adsorpsi juga didefinisikan sebagai gejala yang ditimbulkan pada

permukaan. Dengan demikian, banyak sedikitnya zat yang dapat diadsorpsi

tergantung pada luas permukaan zat pengadsorpsi, dimana semakin besar luas

permukaan, maka semakin banyak zat yang diserap (Auliah, 2009).

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble)

yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi

suatu ikatan kimia-fisika antara substansi dengan penyerapannya. Proses perlekatan

dapat saja terjadi antara cairan dan gas, padatan, atau cairan lain. Peristiwa adsorpsi

merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu terjadinya penambahan konsentrasi

komponen tertentu pada permukaan antara dua fase. Adsorpsi dapat dibedakan

menjadi adsorpsi fisis (physical adsorption) dan adsorpsi kimia (chemical

adsoption). Secara umum adsorpsi fisis mempunyai gaya intermolekular yang relatif

lemah, sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia antara

molekul adsorbat dengan molekul yang terikat pada permukaan adsorben (Nasution,

2015).

Adsorben

Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan

maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya

menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi,

disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi. Adsorben yang

paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Karbon

aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang biasanya dibuat dengan cara

membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang

terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi

interaksi tarik menarik. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat

warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut

atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat (Wibawa, 2008).

Adsorbat

Adsorbat adalah zat yang teradsorpsi zat lain. Faktor-faktor yang

mempengaruhi kapasitas adsorpsi adalah luas permukaan adsorben, ukuran pori

adsorben, kelarutan zat terlarut, pH, dan temperatur (Suriadi, dkk., 2013).

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Daya Adsoprsi

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi daya adsorpsi adalah sebagai berikut:

1) Jenis adsorbat

a. Adsorpsi lebih kuat terjadi pada molekul yang lebih polar dibandingkan

dengan molekul yang kurang polar pada kondisi diameter yang sama.

Molekul-molekul yang lebih polar dapat menggantikan molekul-molekul

yang kurang polar yang telah lebih dahulu teradsorpsi .

b. Ukuran molekul adsorbat yang sesuai merupakan hal yang penting agar

proses adsorpsi dapat terjadi, karena molekul-molekul yang dapat diadsorpsi

adalah molekul-molekul yang diameternya lebih kecil atau sama dengan

diameter pori adsorben.

2) Suhu

Pada saat molekul-molekul adsorbat menempel pada permukaan adsorben

terjadi pembebasan sejumlah energi sehingga adsorpsi digolongkan bersifat

eksoterm. Bila suhu rendah maka kemampuan adsorpsi meningkat sehingga

adsorbat bertambah.

3) Tekanan adsorbat

Pada adsorpsi fisika bila tekanan adsorbat meningkat jumlah molekul adsorbat

akan bertambah, namun pada adsorpsi kimia jumlah molekul adsorbat akan

berkurang bila tekanan adsorbat meningkat.

4) Karakteristik adsorben

Ukuran pori dan luas permukaan adsorben merupakan karakteristik penting

adsorben. Ukuran pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil

ukuran pori adsorben maka luas permukaan semakin tinggi. Sehingga jumlah

molekul yang teradsorpsi akan bertambah. Selain itu kemurnian adsorben juga

merupakan karakterisasi yang utama dimana pada fungsinya adsorben yang

lebih murni yang lebih diinginkan karena kemampuan adsorpsi yang baik.

Isoterm Adsorpsi

Isoterm adsorpsi adalah proses adsorpsi yang berlangsung pada temperature

tetap. Model isoterm adsorpsi yang paling umum dan banyak digunakan dalam

adsorpsi adalah model isotherm Langmuir dan model isotherm Freundlich (Muna,

2011).

Model isoterm Freundlich menjelaskan bahwa proses adsorpsi pada bagian

permukaan adalah heterogen dimana tidak semua permukaan adsorben mempunyai

daya adsorpsi. Model isoterm Freundlich menunjukkan lapisan adsorbat yang

terbentuk pada permukaan adsorben adalah multilayer. Hal tersebut berkaitan

dengan ciri-ciri dari adsorpsi secara fisika dimana adsorpsi dapat terjadi pada

banyak lapisan multilayer (Khuluk, 2016).

Isoterm Freundlich merupakan persamaan yang menghubungkan jumlah zat

yang teradsorpsi dengan konsentrasi zat dalam larutan yang dirumuskan dengan

persamaan:

xm

=k.C1n....................................................(III.1)

Bentuk linear dari persamaan isoterm Freundlich ditunjukkan oleh persamaan:

log xm

= log k + 1n

.logC.....................................(III.2)

Keterangan: xm

= jumlah dari adsorbat yang diserap per unit dari adsorben (mg/g)

k = konstanta Freundlich, tergantung jenis adsorben

C = konsentrasi adsorbat dalam larutan pada saat kesetimbangan (mg/L)

1/n = ketidaklinearan (tanpa satuan)

Persamaan Freundlich berasumsi bahwa adsorpsi terjadi secara multi-layer

pada permukaan adsorben dan adsorpsi bertambah dengan bertambahnya

konsentrasi.

Penerapan Konsep Mol

Pada percobaan, konsep mol yang digunakan adalah hubungan antara mol dan

massa. Mol merupakan satuan yang menunjukkan ukuran jumlah partikel yang ada

dalam suatu zat apapun.

Massa molar (Mm) adalah massa penyusun suatu atom/senyawa benda. Massa

molar dapat ditentukan dengan menjumlahkan Ar penyusun atom atau Mr pada

senyawa benda. Jumlah mol dalam larutan dapat dihitung dengan:

Gambar III.1 Jembatan Konsep Mol

Pada proses adsorpsi isoterm, konsep mol digunakan untuk menentukan massa

adsorbat yang terjerap oleh adsorben selama proses adsorpsi. Persamaan yang

digunakan untuk menghitung massa adsorbat tersebut antara lain:

M = massa adsorbatMr adsorbat

x 1000Volume

........................................(III.3)

: Mm x 22,4(STP) x 24 (RTP)

: V

x V

: L x L

PARTIKEL

MOL MASSA

VOLUME

MOLARITAS

: 22,4 (STP) : 24 (RTP)

x Mm x Mm : V

: Mm

(CAwal – CAkhir) = massa adsorbatMr adsorbat

x 1000Volume

Massa Adsorbat = �CAwal – CAkhir�x Mr adsorbat x Volume 1000

......................(III.4)

Konsentrasi adsorbat yang terserap oleh karbon aktif dapat dihitung persentase

removal-nya dengan menggunakan persamaan berikut:

Persentase Removal = C0 – Ce 100%.................................(III.5)

C0

Keterangan:

Persentase Removal = Persen adsorbat yang teradsorpsi (%)

C0 = Konsentrasi awal (M)

Ce = Konsentrasi akhir (M)

III.3 METODOLOGI PERCOBAAN

III.3.1 BAHAN PERCOBAAN

1. Aquadest (H2O)

2. Asam Asetat (CH3COOH)

3. Asam Oksalat (C2H2O4)

4. Karbon Aktif

5. Phenolphthalein (C20H14O6)

6. Natrium Hidroksida (NaOH)

III.3.2 PERALATAN PERCOBAAN

1. Batang Pengaduk

2. Beaker Glass

3. Buret

4. Corong Gelas

5. Erlenmeyer

6. Gelas Ukur

7. Kertas Saring Whatman

8. Labu Ukur

9. Neraca Analitik

10. Pipet Tetes

11. Penjepit Tabung

12. pH Indikator

13. Statif dan Klem

14. Water Bath

III.3.3 PROSEDUR PERCOBAAN

III.3.3.1 PROSEDUR STANDARISASI NaOH

1. Dibuat larutan asam oksalat dengan variasi konsentrasi tertentu.

2. Diambil sejumlah larutan asam oksalat dan dimasukkan ke dalam

erlenmeyer.

3. Dilakukan titrasi pada larutan asam oksalat ... N dengan larutan NaOH.

4. Dicatat volume NaOH yang digunakan.

5. Dilakukan perhitungan molaritas NaOH.

III.3.3.2 PROSEDUR STANDARISASI SAMPEL

1. Dibuat larutan sampel dengan konsentrasi tertentu.

2. Diambil sejumlah larutan dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer.

3. Dilakukan titrasi pada larutan sampel dengan larutan NaOH ... M.

4. Dicatat volume NaOH yang digunakan.

5. Dilakukan perhitungan molaritas sampel sebagai konsentrasi awal.

III.3.3.3 PROSEDUR PERCOBAAN ADSORPSI MENURUT

FREUNDLICH

1. Diaktivasi karbon aktif dengan cara dipanaskan diatas waterbath selama 15

menit.

2. Disiapkan lima buah labu erlenmeyer, kemudian dimasukkan ke dalam tiap-

tiap erlenmeyer karbon aktif yang telah diaktivasi masing-masing ... gram.

3. Ditambahkan 100 ml larutan sampel dengan variasi konsentrasi ke dalam

tiap erlenmeyer.

4. Didiamkan selama ... menit.

5. Disaring masing-masing larutan dengan menggunakan kertas saring.

6. Ditambahkan 3 tetes phenolpthalein ke dalam larutan yang telah disaring.

7. Dilakukan titrasi larutan yang telah diadsorpsi dengan menggunakan titran

NaOH yang sesuai.

MODUL IV

Kenaikan Titik Didih



LEMBAR PENUGASAN


: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Dosen Pembimbing

(...............................)


dokumen ini.





: : : : :


LABORATORIUM ....................................


Medan, .................. 2018

Asisten

(...............................)


dokumen ini.

MODUL IV

KENAIKAN TITIK DIDIH

IV.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan kenaikan titik didih beberapa larutan dengan metode Landsberger.

2. Menentukan pengaruh fraksi mol zat terlarut (Xt) terhadap penurunan tekanan uap

larutan (ΔP).

3. Menentukan pengaruh molalitas terhadap kenaikan titik didih (ΔTd) larutan.

IV.2 TEORI

Sifat Koligatif Larutan

Sifat koligatif larutan adalah sifat yang tergantung besaran dan jumlah

molekul atau ion dari zat terlarut dalam larutan, tetapi tidak pada bentuk mereka.

Sifat koligatif larutan terdiri atas tekanan osmotik, kenaikan titik didih, penurunan

tekanan uap dan penurunan titik beku dari larutan. Molekul zat terlarut mengikat

molekul pelarut untuk membentuk kompleks yang disebut solvat. Aktivitas

pelarut tergantung pada jumlah efektif molekul pelarut yang mempengaruhi sifat

koligatif larutan. Itu ditentukan oleh jumlah molekul pelarut bebas, tidak terikat

pada partikel terlarut membentuk kompleks solvat (Das, 2004).

1. Tekanan Uap

Suatu zat cair pada setiap temperatur mempunyai tekanan uap yang berbeda.

Semakin tinggi temperatur semakin besar tekanan uap zat cair itu karena

antara molekul zat terlarut dan molekul pelarut timbul gaya tarik – menarik.

Dengan begitu, molekul-molekul zat terlarut akan menghalangi penguapan

zat pelarut. Sehingga tekanan uap jenuh larutan lebih rendah daripada

tekanan uap jenuh pelarut murni.

ΔP = P° x Xt .............................................(IV.1)

Keterangan :

ΔP = penurunan tekanan uap

P° = tekanan uap pelarut murni

Xt = fraksi mol zat terlarut

Francois Raoult (1830 - 1901) menyatakan bahwa besarnya tekanan

uap larutan bergantung pada jumlah partikel pelarut di dalam larutan, dan ini

dikenal dengan Hukum Raoult.

P = XA.Po....................................(IV.2)

Keterangan :

P = tekanan uap larutan

XA = fraksi mol pelarut

Po = tekanan uap pelarut murni

XA = mol A

mol A+ mol B ............................(IV.3)

Keterangan:

mol A = mol pelarut A

mol B = mol terlarut B

XB = fraksi mol terlarut B

XA + XB = 1 .................................(IV.4)

Keterangan:

XA = fraksi mol zat A

XB = fraksi mol zat B

Penurunan tekanan uap larutan (ΔP) adalah selisih antara tekanan uap

pelarut murni (Po) dan tekanan uap larutan (P) yang dirumuskan sebagai:

∆P = Po– P ..................................(IV.5)

Keterangan:

ΔP = penurunan tekanan uap

Po = tekanan uap pelarut murni

P = tekanan uap larutan

2. Titik Didih

Titik didih suatu cairan adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan itu

sama dengan tekanan luar (tekanan yang digunakan pada permukaan

cairan). Apabila tekanan sama dengan tekanan luar, maka gelombang uap

dapat terbentuk dalam cairan dapat mendorong air kepermukaan menuju

fase gas. Oleh karena itu, titik didih suatu cairan tergantung pada tekanan

luarnya. Dan sebagaimana telah kita ketahui bahwa air murni pada tekanan

1 atm mempunyai titik didih 100°C, akan tetapi apabila kita melarutkan

suatu zat ke dalam air, maka titik didih larutan akan semakin tinggi dari

100°C.

3. Titik Beku

Bila temperatur cairan diturunkan, energi kinetik molekul juga akan menurun,

dan tekanan uapnya pun juga akan menurun. Ketika temperatur menurun sampai

titik tertentu, gaya antar molekulnya menjadi dominan, dan gerak translasi

randomnya akan menjadi lebih perlahan. Sebagai akibatnya, viskositas cairan

menjadi semakin bertambah besar. Pada tahap ini, kadang molekul akan

mengadopsi susunan geometri reguler yang disebut dengan keadaan padatan

kristalin. Umumnya titik beku sama dengan titik leleh, yakni suhu saat bahan

berubah dari keadaan padat ke keadaan cair.

4. Tekanan Osmosis

Osmosis adalah proses pergerakan dari air yang melewati membran

semipermeabel yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi. Proses

pergerakan air ini dari yang konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi.

Tekanan osmotik adalah daya dorong air yang dihasilkan oleh partikel-

partikel zat terlarut didalamnya. Tekanan osmotik tergantung dari jumlah zat

yang tak terlarut didalamnya. Satu osmol sama dengan satu mol pada zat

yang tidak dapat dipisahkan. Perbedaan 1 mili osmol per liter antara dua

larutan menghasilkan tekanan osmotik sebesar 19,3 mmHg. Osmolaritas

dari larutan adalah sama dengan jumlah osmol per liter larutan, dimana

osmolalitas sama dengan jumlah osmol per kilogram pelarut. Tonisitas

adalah istilah yang sering dipertukarkan dengan osmolaritas dan

osmolalitas. Sebenarnya, tonisitas menggambarkan efek dari larutan

terhadap volume sel. Larutan isotonik tidak mempunyai efek terhadap

volume sel, sedangkan larutan hipotonik dan hipertonik akan meningkatkan

dan menurunkan volume sel.

Kenaikan Titik Didih

Air jika diberi kalor, maka suhu air akan naik sampai suhu tertentu air

tersebut akan mendidih. Pada saat air mendidih berarti wujud zat cair (air) akan

berubah menjadi uap air. Besar titik didih air tergantung tekanan udara di atasnya,

semakin besar tekanan di atasnya akan semakin tinggi titik didihnya. Sebaliknya

semakin kecil tekanan udara di atasnya, akan semakin rendah titik didihnya.

Secara teori hubungan titik didih cairan dengan tekanan udara di atasnya, dengan

menggunakan persamaan Clausius-Clapeyron.

Dari persamaan Clausius-Clapeyron, akan diperoleh:

dpdT

= γTv

................................(IV.6)

Keterangan:

P = tekanan uap jenuh

V = volume uap jenuh

T = suhu termodinamika absolut

𝛾𝛾 = kuantitas kalorimetrik dpdT

= turunan dari tekanan uap terhadap suhu

Persamaan spesifik yang diperoleh dari persamaan uap air tersebut.

V= RTZP = RT

P (1+B'p+C'P2+… ............................(IV.7)

Keterangan:

R = gas konstan dari uap air

Z = faktor kompresibilitas

B’= koefisien tekanan kedua

C’= koefisien tekanan ketiga

Ketika persamaan kedua disubstitusi ke persamaan pertama maka akan

diperoleh:

dpp

= γRT2Z

dT ..............................(IV.8)

Keterangan: dpdT

= turunan dari tekanan uap terhadap suhu

P = tekanan uap jenuh

T = suhu termodinamika absolute

𝛾𝛾 = kuantitas kalorimetrik

Z = faktor kompresibilitas

IV.3 METODOLOGI PERCOBAAN

IV.3.1 BAHAN PERCOBAAN

1. Aquadest (H2O) 7. Natrium Hidroksida (NaOH)

2. Arabinosa (C5H10O5) 8. Sukrosa C12H22O11)

3. Asam Asetat (CH3COOH) 9. Sorbitol (C6H14O6) 4. Glukosa (C6H12O6) 10. Fruktosa (C6H12O6) 5. Kalsium Klorida (KCl) 11. Natrium Klorida (NaCl) 6. Magnesium Sulfat (MgSO4.7H2O) 12. Xylosa (C5H10O5)

IV.3.2 PERALATAN PERCOBAAN

1. Batang Pengaduk 6. Neraca Elektrik

2. Bunsen 7. Pipa Bengkok

3. Gelas Ukur 8. Pipa Kapiler

4. Kaki Tiga dan Kasa 9. Statif dan Klem

5. Labu Distilasi 10. Termometer

IV.3.3 PROSEDUR PERCOBAAN

IV.3.3.1 PROSEDUR PERCOBAAN KALIBRASI

1. Dirangkai alat yang akan digunakan.

2. Labu distilasi diisi dengan aquadest hingga 2/3 bagian volumenya, lalu

ditutup dengan gabus yang dilengkapi dengan pipa kapiler.

3. Air dalam labu distilasi dipanaskan sampai mendidih, dan uapnya akan

mendidihkan aquadest dalam gelas ukur yang sebanyak 10 ml.

4. Kemudian diukur suhu pada saat aquadest dalam gelas ukur mendidih

sebagai suhu kalibrasi.

IV.3.3.2 PROSEDUR KENAIKAN TITIK DIDIH METODE LANSBERGER

1. Dirangkai alat yang akan digunakan.

2. Labu distilasi diisi dengan aquadest hingga 2/3 bagian volumenya, lalu

ditutup dengan gabus yang dilengkapi dengan pipa kapiler.

3. Gelas ukur diisi aquadest 10 ml dan ditambahkan sampel sesuai dengan

lembar penugasan.

4. Diaduk dan kemudian diukur volumenya sebagai V1.

5. Air dalam labu distilasi dipanaskan sampai mendidih, dan uapnya akan

mendidihkan larutan dalam gelas ukur.

6. Suhu pada saat larutan mendidih dicatat.

7. Diukur volume larutan diukur sebagai V2.

8. Percobaan diulangi untuk variasi berikutnya.

KIMIA FISIKA - teknikkimia.usu.ac.idteknikkimia.usu.ac.id/images/PDF/LABORATORIUM/... · menyebabkan distribusi zat aktif tidak merata pada seluruh cairan dan juga akan mengalami

Documents