INTISARIComment by Winda Putri Haryanti: Sesuaikan di
akhirReaktor tangki berpengaduk merupakan reaktor yang paling
sering dijumpai dalam industri kimia. Hal ini dikarenakan kemampuan
operasinya yang dapat diatur kapasitasnya. Untuk itu perlu
dilakukan percobaan reaktor alir kontinyu dengan tujuan untuk
menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan
NaOH, mengetahui pengaruh suhu terhadap konstanta reaksi penyabunan
Etilasetat dengan NaOH, mengetahui hubungan orde reaksi dengan
harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH,
membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis
reaksi penyabuna npada reaktor ideal aliran kontinyu.Pengoperasian
reaktor alir tangki berpengaduk meliputi 3 tahap, yaitu pengisian
reaktor tinggi overflow, kondisi kontinyu belum steady state, dan
kondisi kontinyu steady state. Faktor-faktor yang mempengaruhi
harga k sesuai persamaan Archenius yaitu frekuensi tumbukan, energi
aktivasi, suhu, dan katalis.Pada percobaan ini dilakukan 2 proses
yaitu batch dan kontinyu. Variabel berubahnya adalah pengadukan
yaitu konsentrasi Etil Asetat 0,1 N ; 0,125 N ; 0,15 N.Tahapan
percobaannya dimulai dengan proses batch dan dilanjutkan dengan
proses kontinyu. Pada proses batch dimasukkan etil asetat 0,1N dan
NaOH 0,1N sampai ketinggian 8 cm, nyalakan pengadukan sesuai
variabel, ambil sampel pada t=0 dan tiap 1,45 menit titrasi sampel
dengan HCl 0,05N sampai warna merah orange sehingga didapat volume
titran 3 kali konstan. Titrasi diulangi dengan variabel pengadukan
yang berbeda yaitu, 0,125 N dan 0,15 N. Pada proses kontinyu NaOH
dan etil asetat dimasukkan pada reaktor dengan aliran sama dan
keluar reaktor dengan aliran konstan. Dianalisa seperti pada tahap
batch.Berdasarkan percobaan diperoleh konsentrasi NaOH sisa
mengalami fluktuasi dan akhirnya meurun seiring berjalanya waktu.
Kemudian nilai konstanta laju reaksi (k) pada variabel 1, 2, dan 3
berturut-turut adalah 0,002031, 0,1578,dan 0,4073 . Pada percobaan
ini diperoleh orde reaksi adalah orde untuk variable 1 yaitu 1
untuk variable 2 dan 3 adalah 2. Ca percobaan lebih kecil dari Ca
model berdasatkan perhitungan Runge Kutta.Kesimpulan dari percobaan
kami adalah konsentrasi reaktan semakin berkurang seiring dengan
bertambahnya waktu, semakin besar konsentrasi reaktan yaotu Etil
Asetat, maka semakin besar NaOH yang tersisa, orde reaksi 2, Ca
percobaan lebih kecil dari Ca model sesuai perhitungan Runge Kutta.
Saran dari kami adalah Cuci alat dengan bersih, pastikan selang
output mengalir dengan baik, amati perubahan warna saat titrasi
dengan teliti, pastikan laju alir dari tabung penampung sama.
BAB IComment by Winda Putri Haryanti: okePENDAHULUAN
I.1Latar BelakangReaktor tangki berpengaduk merupakan reaktor
yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Pada industri
berskala besar, reaktor alir tangki berpengaduk lebih sering
diaplikasikan karena kemampuan operasinya yang dapat diatur
kapasitasnya. Unjuk kerja reaktor alir berpengaduk perlu dipelajari
untuk mengetahui karakteristik aliran fluida, reaksi yang terjadi
secara optimasi pengoperasian reaktor.Pengoperasian reaktor alir
tangki berpengaduk meliputi tiga tahap yaitu pengisian reaktor
tinggi overflow, kondisi kontinyu dan kontinyu steady state.
Evaluasi variabel-variabel operasi sangat mudah dilakukan pada
kondisi steady state.Pemodelan matematik diperlukan untuk
mempermudah analisa permasalahan yang timbul dalam pengoperasian
reaktor alir tangki berpengaduk. Model matematika yang diusulkan
diuji keakuratannya dengan membandingkan dengan data-data
percobaan. Model matematika yang diusulkan diselesaikan dengan cara
analisis jika persamaan itu mudah diselesaikan. Namun untuk reaksi
yang kompleks akan diperoleh model matematika yang kompleks juga.
Penyelesaian numerik sangat dianjurkan untuk memperoleh nilai k,
tetapan transfer massa, dan orde reaksi yang merupakan adjustable
parameter.
I.2Tujuan Percobaan1. Menentukan harga orde reaksi penyabunan
Etil Asetat dengan NaOH.2. Menghitung harga konstanta reaksi (k)
penyabunan Etil Asetat dengan NaOH.3. Mengetahui pengaruh variabel
konsentrasi Etil Asetat terhadap konstanta reaksi penyabunan (k)
etil asetat dengan NaOH.4. Membandingkan hasil percobaan dengan
perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal
aliran kontinyu.
I.3Manfaat Percobaan1. Mahasiswa dapat menentukan harga orde
reaksi penyabunan Etil Asetat dengan NaOH.2. Mahasiswa dapat
menghitung harga konstanta reaksi (k) penyabunan Etil Asetat dengan
NaOH.3. Mahasiswa mampu mengetahui pengaruh variabel konsentrasi
Etil Asetat terhadap konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat
dengan NaOH.4. Mahasiswa mampu membandingkan hasil percobaan dengan
perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal
aliran kontinyu.
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
II.1.REAKTOR BATCHNeraca bahan pada reaktor secara simultan
outputReaktor
inputreaktan bereaksiakumulasiGambarII. 1 Bagan Neraca Massa
Suatu Sisteminput = 0output = 0Reaktan yang bereaksi = (-rA)Input =
output + reaktan yang bereaksi + akumulasi 0 = 0 + v (-rA) + (1)0 =
Vi (-rA) + (2)0 = Vi (-rA) (3)dt = (4)t = NAo (5) Pada volume
konstanCA = CAo (1-XA)dCA = -CAo.dXA(6)Pers. (6) masuk ke pers. (5)
diperoleht = CAo = - (7)II.2. REAKTOR IDEAL ALIRAN KONTINYU /
REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK (CSTR)Tahapan yang terjadi pada
reactor CSTR ini terbagi dalam 3 tahap proses, yaitu :a. Tahap
PertamaTahap pertama dimulai saat t = 0 sampai terjadi overflowDari
hukum kekekalan massaAkumulasi = input-output = Fo 0 (8)dV = Fo.dt
, pada t = 0 V = 0karena density laju alir dianggap konstan maka
volumenya hanya merupakan fungsi dari waktu. V = Fo. T(9)Sedangkan
dari neraca komponen :Akumulasi = input output laju konsumsi karena
reaksi = Fo. Co 0 V (-rA)(10)Dalam hal ini :V = volume bahan dalam
reaktor (l)C = kondentrasi molar reaktan dalam reaktor (mol/l)Fo =
laju alir reaktan masuk (l/ menit)Co = konsentrasi molar reaktan
dalam feed (mol/l)t = waktu reaksi (menit)-rA = kecepatan reaksi
(mol/menit)
Reaksi yang terjadi :A + B C + D- rA = k CA CB, karena CA = CB
maka- rA = k CA2 = k C2(11)Pers. (11) pers.(10) = Fo. Co V.k.C2V +
C = Fo. Co V.k.C2(12)Pers. (9) pers. (12)Fo.t.+ C.Fo = Fo.Co
F.t.k.C2(13) = - - k.C2(14)Dengan menggunakan boundary condition
pada t=0 , C = Co dan substitusi U = exp [k maka pers.14 menjadi :
t2 + t - k.U. Co. t = 0 (15)Pers. (15) diubah menjadi fungsi Bessel
dengan substitusi z = t0,5 , menjadi :z2. + z - 4.k.Co.z2.u = 0
(16)Pers. (16) merupakan modifikasi pers.Bessel yang mempunyai
bentuk umum sebagai berikut:x2. + x (a + 2bxr) + [c + dx2s b(1-a-r)
x.r + b2.x2.r].y = 0 ...(17)Dari pers.(5) didapatkan :a = 1r = 0p =
= 0b = 0s = 0 p = 0c = 0d = -4.k.Co = imajinerSehingga penyelesaian
pers. (16) adalah :U = C1. zp. () + Cz. zp.( )(18)Pada t = 0, z = 0
zp = ~Sehingga Cz = 0U = C1. Zp ()Karena p = 0 dan = imaginerMaka =
U = C1. I0 () = C1. I0 ()(19)Dari Sherwood halaman 178 pers. (5.83)
didapatkan = C1. ()I0 ()(20)Dari substitusi semula, diperoleh : =
2.k. Cz. C1. I0 ()(21)Maka pers. (14) dan (15) diperoleh :C1. () I0
() =k. C. C1. I0 ()C = C = (22)
b. Tahap KeduaPada tahap ini proses berjalan kontinyu, namun
belum tercapai kondisi steady state. Dapat dinyatakan dengan :C =
f(t) dan V= konstan = 0Dari neraca massa komponen diperoleh : =
F.Co F.C k.V.C2 (23)V - C = F.Co F.C - k.V.C2(24)Apabila T = t
waktu, menit = konstanta waktuPers. (24) menjadi = - k. C 2(25)Pada
keadaan steady state C = CoPenyelesaian partikular pers. (25)
adalah C Cs, dimana Cs adalah konsentrasi pada keadaan
steady.Substitusikan C = Cs + Pers. (25) berubah menjadi
pers.differential orde 1 yang mana dapat diselesaikan dengan metode
factor integrasiC Co = (26)C1 adalah konsentrasi awal tiap tahap
kedua yaitu pada saat t = yang diperoleh dengan pengukuran
konsentrasi contoh.c. Tahap KetigaPada tahap ini proses berjalan
dalam keadaan steady state dan akumulasi = 0Dari neraca komponen ,
diperoleh :F Co = F.C + Vr(27)F Co = F.C + V.k.Cs2(28) Co = Cs + k.
Cs 2 (29)k. . Cs 2 + Cs Co = 0(30)Apabila k diketahui maka Cs dapat
diprediksikan. Sebaliknya apabila Cs diukur maka nilai k dapat
dihitung. Pers. (30) merupakan persamaan aljabar biasa dan dapat
diselesaikan dengan mudah. II. 3.TINJAUAN THERMODINAMIKAReaksi =
CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OHUntuk menetukan sifat reaksi
apakah berjalan eksotermis / endotermis maka perlu membuktikan
dengan menggunakan panas permbentukan standart (Hf) pada 1 atm dan
298 K dari reaktan dan produkH298 = Hreaktan - HprodukDiketahui
data sebagai berikut :H CH3COOC2H5 = -444.500 J/molH NaOH= -425.609
J/molH CH3COONa= -726.100 J/molH C2H5OH= -235 J/molSehingga H
reaksi = (H CH3COONa + H C2H5OH) (H CH3COOC2H5 + H NaOH)= (-726.100
+ -235.609) (-444.500 - 425.609)= -91600 J/molKarena H bernilai
negative maka reaksi yang berlangsung adalah reaksi eksotermis yang
menghasilkan panas.II. 4. TINJAUAN KINETIKAComment by SONY:
sudahReaksi utama : CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OHBerdasarkan
hokum Arhennius, didapatkan nilai konstanta kecepatan reaksi yang
merupakan fungsi suhu. Setelah mendapatkan nilai k, hubungan dengan
konversi dapat dinyatakan dengan rumus :k = A.e-Ea/RT Xa = 1 e -kt
II. 5.SIFAT FISIS DAN KIMIA REAGEN1) NaOHSifat fisis : - Berat
Molekul = 40 gr/mol- Titik didih = 134 C- Titik lebur = 318, 4 C-
Berat jenis = 2, 130 gr/mol- Kelarutan dalam 100 bagian air dingin
10 C = 42- Kelarutan dalam 100 bagian air panas 100C = 32Sifat
kimia : - Dengan Pb(NO3)2 membentuk endapan Pb(OH)2 yang larut
dalam reagen excess, merupakan basa kuat, mudah larut dalam air.2)
Etil AsetatSifat fisis : Berat jenis = 1, 356 gr/mol Titik didih=
85 C Berat molekul= 88 gr/mol Titik lebur= -111 CSifat
kimia:Bereaksi dengan Hg+ membentuk endapan Hg2Cl2 putih yang tidak
larut dalam air panas dan asam encer tetapi larut dalam ammonia
encer dan KCN tiosulfat, beraksi dengan Pb2+ membentuk PbCl2 putih,
mudah menguap apabila dipanaskan.
II.6. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI HARGA kPersamaan
Arhenius
1. Frekuensi tumbukanPengadukan akan memperbesar tumbukan
partikel sehingga akan menurunkan energi aktivasi, jika energi
aktivasi turun, maka kecepatan reaksi juga naik2. Energi
aktivasiEnergi aktivasi merupakan energi minimum yang diperlukan
bagi reaksi untuk berlangsung. Semakin rendah energi aktivasi, maka
reaksi akan berjaan semakin cepat.3. SuhuSemakin tinggi suhu, maka
reaksi akan berjalan semakin cepat.4. KatalisKatalis dapat
mempercepat reaksi karena kemammpuannya mengadakan reaksi dengan
paling sedikit satu molekul reaktan untuk menghasilkan senyawa yang
lebih aktif. Interaksi ini akan meningkatkan laju reaksi
(Levenspiel, 1970).II.7. MENGHITUNG ORDE REAKSIComment by Winda
Putri Haryanti: ini proposal lama yaaa? Ganti dengan proposal
terbaru (sudah)Trial orde reaksi pada reaktor batch1. Diberikan
data waktu (t) dan Ca, Cao adalah Ca pada t=02. Membuat data
-ln(Ca/Cao) dan 1/Ca3. Pertama menebak orde reaksi pertama dengan
membuat grafik -ln(Ca/Cao) vs t, hasil grafik harus lurus4. Langkah
keduaA. Jika hasil grafik tidak lurus, maka menebak orde reaksi
kedua dari grafik antara 1/Ca vs t, hasil grafik harus lurus.
(Apabila Cao = Cbo)B. Jika hasil grafik tidak lurus, maka menebak
orde reaksi kedua dari grafik antara ln Cb/Ca vs t, hasil grafik
harus lurus. (Apabila Cao = Cbo) 5. Membentuk persamaan y = a + bx
, a = intercept dan b = slope dari grafik log t vs lnCaoGambar
II.1.Grafik Trial Reaksi Orde 1 Gambar II.2 Grafik trial reaksi
Orde 2 (Ca = Cb )
Gambar II.3 Grafik Trial Orde 2 (Ca = Cb) Gambar II.4 Grafik
Trial Orde n
(Levenspiel. O., 1999. Chemical Reaction Engineering 3rd, hal
41-63)
II.8. MENGHITUNG HARGA KONSTANTA REAKSI PENYABUNAN (k) ETIL
ASETAT DENGAN NaOH
Reaksi : NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHA + B C + DPersamaan
kecepatan reaksi: dimana Ca=Cb
y = mx + cHarga k didapat dari least square. Dimana harga k
merupakan nilai dari m.(Levenspiel. O., 1970, Chemical Reaction
Engineering)
BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN
III.1. BAHAN DAN ALAT YANG DIGUNAKANIII.1.1 Bahan Yang
Digunakan1. NaOH 0,1 N2. Etil asetat 0,1 N ; 0,125 N ; 0,15 N3. HCl
0,05 N4. Indikator MO 5. Aquadest
III.1.2 Alat Yang Dipakai1. Pipet 2. Pipet Volume3. Beaker
Glass4. Reaktor Batch 5. Gelas Ukur 6. Buret 7. Statif dan Klem 8.
Erlenmeyer 9. Rangkaian alat reaktor aliran kontinyu
III.2. GAMBAR RANGKAIAN ALAT PERCOBAANa. Proses batch
Gambar III.1 Gambar Alat Utama Proses BatchKeterangan :
1. Reaktor Batch
2. Stirer
3. Statif
b. Proses kontinyu
Gambar III.2. Gambar Alat Utama Proses KontinyuKeterangan :
1. Reaktor Kontinyu
2. Stirrer
3. Statif
4. Tangki umpan NaOH
5. Tangki umpan etil asetat
6. Pompa
III.3.VARIABEL PERCOBAAN
Variabel BerubahVariabel Konsentrasi etil asetat : 0,1 N ; 0,125
N ; 0,15 NVariabel Tetap NaOH 0,1 N dalam 2 L HCl 0,005 N dalam 500
ml h = 8 cm kecepatan pengadukan sedang T suhu ruang MO 3 tetes
Titrasi tiap 1,45 menit
III.4.RESPON UJI HASILKonsentrasi NaOH sisa yang dapat diamati
dengan konsentrasi titran HCl sampai TAT.III.5. PROSEDUR
PERCOBAANPercobaan Batch1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil
asetat 0,1 ; 0,125 ; 0,15 N, HCl 0,05 N, dan NaOH 0,1 N. 2.
Masukkan etil asetat 0,1; 0,125 ; 0,15 N dan NaOH 0,1 N sampai
ketinggian 8 cm ke dalam reaktor batch. 3. Ambil sampel 5 ml tiap
1,45 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke dalam sampel
dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi
dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan. 4.
Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH
sisa). 5. Lakukan langkah 1 sampai 4 dengan variable yang
berbeda.
Percobaan Kontinyu1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat
0,1 ; 0,125 ; 0,15 N, HCl 0,05 N, dan NaOH 0,1 N. 2. Masukkan etil
asetat dan NaOH ke dalam tangki umpan masing-masing. 3. Pompa
masing-masing reaktan ke dalam CSTR yang kosong dan menjaga konstan
laju alirnya serta mereaksikannya. 4. Ambil sampel 5 ml tiap 1,45
menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke dalam sampel dan
titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi dihentikan
sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan. 5. Dengan
perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa). 6.
Lakukan langkah 1 sampai 5 dengan variabel yang berbeda
BAB IVPEMBAHASANIV.1 Hasil PercobaanComment by Winda Putri
Haryanti: oke4.1.1 Tabel Hasil Percobaan Reaktor Batcht (menit)Etil
Asetat 0,1 NEtil Asetat 0,125 NEtil Asetat 0,15 N
v HCl (mlCakv HCl (ml)Cakv HCl (ml)Cak
040,040,10753,90,0390,0963,90,0390,172
1.4540,043,90,0393,90,039
3.303,80,0383,60,0363,50,035
5.153,70,03730,033,50,035
7.003,70,0373,70,0373,40,034
8.453,50,0353,80,0383,40,034
10.304,20,0423,90,0393,40,034
12.156,50,0653,40,034
143,80,0383,40,034
15.453,50,0353,40,034
16.303,50,035
18.153,50,035
4.1.2 Tabel Hasil Percobaan Reaktor KontinyuComment by Winda
Putri Haryanti: perbaiki perhitungan, font disamakan (sudah)t
(menit)Etil Asetat 0.1Etil Asetat 0.125Etil Asetat 0.15
Ca modelCa PercbaanCa modelCa PercbaanCa modelCa Percbaan
01.453.30.10.020.10.030.10.04
0.0992330.0190.0998860.0280.0995060.04
0.0984750.0190.0932630.0250.0984020.037
5.150.097440.0170.0919910.0250.0982060.037
70.0963660.0190.0912340.0250.0977030.036
8.450.0952430.0190.0972480.035
10.30.0941130.0190.0968740.033
12.150.0967160.033
140.0964350.033
IV.2 PembahasanComment by Winda Putri Haryanti: enter ke halaman
berikutnyaIV.2.1 Perbandingan konsentrasi NaOH terhadap waktua.
Pada Reaktor Batch
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Konsentrasi NaOH dengan Waktu
pada Reaktor Batch
Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH sisa
semakin turun seiring dengan bertambahnya waktu. Namun dalam
penurunan grafik diatas terjadi secara fluktuatif. Hal ini
disebabkan karena reaksi yang terjadi didalam reactor belum
mencapai steady state. Adapun fenomena penurunan konsentrasi NaOH
terjadi sesuai dengan rumus : dimana Ca: konsentrasi NaOH sisak:
konstanta kecepatan reaksit: waktuCao: konsentrasi NaOH
mula-mulaDari persamaan di atas diketahui bahwa t yang berarti
bahwa semakin lama waktu reaksi maka Ca akan semakin kecil karena
NaOH bereaksi dengan etil asetat dan menghasilkan produk berupa
etanol dan natrium asetat. Semakin lama waktu, jumlah produk akan
bertambah dan jumlah reaktan berkurang sampai terjadi keseimbangan
dimana konsentrasi NaOH sisa tetap (Y. Yuniati. 2010).
b. Pada Reaktor KontinyuComment by Winda Putri Haryanti: Enter
ke halaman berikutnya (sudah)
Gambar 4.2 Grafik perbandingan konsentrasi NaOH dengan waktu
pada reaktor kontinyuDari grafik di atas, dapat dilihat bahwa
konsentrasi NaOH sisa semakin turun seiring dengan bertambahnya
waktu. Hal ini terjadi karena reaktan NaOH dan Etanol terus beraksi
seiring bertambahnya waktu, yang mengakibatkan konsentrasi NaOH
terus menurun, sesuai persamaan reaksi :NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa
+ C2H5OHPeristiwa penurunan yang terus terjadi sepanjang reaksi
berlangsung di dalam reaktor CSTR (Continued Stirred Tank Reactor)
ini terus meningkat.Faktor peningkatan kecepatan berkurangnya
reaktan NaOH ini salah satunya disebabkan oleh adanya agitator
(pengaduk) yang akan mempercepat proses tumbukan antar molekul
dalam membentuk produknya. (Adehid, 2014)Comment by Winda Putri
Haryanti: Saya benarkan kalau referensinya kalian sertakanIV.2.2.
Penentuan Orde ReaksiComment by Winda Putri Haryanti: Tabel tidak
boleh terpisahBerdasarkan perhitungan dan plotting data percobaan
praktikum yang kami peroleh, didapat fenomena reaksi berbeda dari
ketiga variable sebagai berikut :VariabelR2
Orde IOrde II
10,0070,0229
20.01010.1216
30.37080.7874
Rata - rata0,15960,3793
Data regresi pada tabel diatas menunjukkan bahwa regresi yang
mendekati nilai 1 terdapat pada reaksi orde II. Sehingga dapat
ditentukan dari data diatas bahwa reaksi penyabunan Etil Asetat
merupakan orde II. Hal ini dapat dijelaskan akibat reaksi
penyabunan Etil Asetat dengan NaOH melalui skema reaksi: NaOH +
CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH merupakan reaksi elementer. Dimana,
laju reaksi elementer dengan konsentrasi spesi yang memulai reaksi
itu sendiri. (Tirena Bahnur Siregar, 2008). Sehingga, persamaan
laju reaksi penyabunan Etil asetat dengan NaOH menjadi -rNaOH =
k[NaOH][CH3COOC2H5]Analisis regresi merupakan suatu teknik untuk
membangun suatu persamaan garis lurus dan menggunakan persamaan
tersebut untuk membuat perkiraan (prediction) (Sagala, 2011).
Keselarasan model regresi dapat diterangkan dengan menggunakan
nilai R2 , dimana semakin besar nilai R2 persamaannya maka model
tersebut semakin baik. Orde reaksi yang dipakai dalam persamaan
kecepatan reaksi ditentukan oleh korelasi linier antara konsentrasi
pereaktan dengan waktu. Sehingga, ketika R2 tersebut mendekati 1
maka terdapat kesesuaian hubungan yang kuat antara variabel Y (Ca)
dengan variabel X (waktu) (Nansih, 2012). Hal inilah yang membuat
orde 1 tidak dapat digunakan dalam persamaan kecepatan reaksi
saponifikasi diatas akibat korelasi linear variabel X-Y tidak
menunjukkan hasil positif.IV.2.3 Hubungan Konsentrasi Reaktan
Terhadap Konstanta Laju Reaksi
Gambar 4.4. Hubungan konsentrasi etil asetat terhadap konstanta
laju reaksi
Dari gambar diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi etil
asetat maka konstanta laju reaksi juga semakin tinggi. Saat
konsentrasi etil asetat yang digunakan 0,1, 0,125, dan 0,15
konstanta laju reaksinya adalah 0,1075, 0,096 dan 0,172 L/mol sec.
Hal ini terjadi karena salah satu faktor yang dapat mempengaruhi
konstanta laju reaksi adalah konsentrasi pereaktan. Sebenarnya
nilai dari konstanta laju reaksi hanya dapat ditentukan dengan
eksperimen, bukan stoikiometri ataupun konsentrasi (Andy, 2009).
Akan tetapi dalam teorinya reaksi kimia akan terjadi jika terdapat
tumbukan antar molekul pereaktan. Semakin besar konsentrasi
pereaktan maka jumlah molekul semakin banyak dan mengakibatkan
jarak antar molekul semakin dekat sehingga waktu yang dibutuhkan
untuk bertumbukan semakin singkat. Menurut Andy (2009)
nilaikcakansemakin besar jika reaksi kimia berlangsung semakin
cepat. Fenomena ini juga didukung oleh teori konstanta laju reaksi
Arrhenius, kc = Ae-EA/RT , di mana A adalah frekuensi tumbukan
molekul pereaktan (Endang). Konsentrasi yang semakin besar
menyebabkan jumlah molekul pereaktan semakin banyak, jarak semakin
dekat dan frekuensi tumbukan juga semakin besar. Tumbukan yang
semakin besar ini sebanding dengan nilai konstanta laju reaksi.
Itulah sebabnya semakin tinggi konsentrasi maka konstanta laju
reaksi juga semakin besar.(Atkins,PW, 1994)Comment by Winda Putri
Haryanti: Referensi?IV.2.4. Perbandingan Ca Model dengan Ca
Percobaan
Gambar 4.5 Grafik perbandingan Ca model dengan Ca percobaan pada
variableKonsentrasi Etil Asetat 0,1 N
Gambar 4.6 Grafik perbandingan Ca model dengan Ca percobaan pada
variableKonsentrasi Etil Asetat 0,125 N
Gambar 4.7 Grafik perbandingan Ca model dengan Ca Percobaan pada
variableKonsentrasi Etil Asetat 0,15 NBerdasarkan grafik, dapat
dilihat bahwa pada variabel konsentrasi Etil Asetat 0,1 N ; 0,125 N
; 0,15 N diperoleh hasil Ca percobaan lebih rendah dibanding dengan
Ca model. Hal ini dikarenakan Ca model yang diperoleh dari
perhitungan matematis menggunakan metode Runge Kutta. Dipilih
metode ini karena Runge Kutta dianggap metode yang memberikan
keakuratan tinggi. Perhitungan model matematis ini tidak
dipengaruhi oleh variabel-variabel percobaan yaitu suhu. Sehingga
diperoleh Ca model yang merupakan Ca ideal. Sedangkan Ca percobaan
diperoleh dari percobaan dengan variabel pengadukan sehingga
keakuratannya lebih rendah dari Ca model. Ca model diperoleh dari
data hasil percobaan yang kemudian diaplikasikan ke dalam
perhitungan teoritis metode Runge Kutta. Karena hasil perhitungan
k1, k2, k3, k4 adalah positif, maka nilai Ca bertanda positif,
sehingga Ca model lebih besar daripada Ca percobaan
(Tanjung,2007)IV.2.5. Perbandingan Proses Batch dan Proses
Kontinyu
Gambar 4.8. Perbandingan Ca dan waktu mencapai steady state pada
proses batch dan kontinyu pada konsentrasi 0,1 N
Gambar 4.9 . Perbandingan Ca dan waktu mencapai steady state
pada proses batch dan kontinyu pada konsentrasi 0,125 N
Gambar 4.10. Perbandingan Ca dan waktu mencapai steady state
pada proses batch dan kontinyu pada konsentrasi 0,15 N
Dari grafik di atas dapat disimpulakan bahwa konversi dan waktu
mencapai steady state proses batch lebih baik dari pada proses
kontinyu. Hal ini dikarenakan pada reactor batch reaktan NaOH dan
Etil asetat saling bereaksi berbanding lurus dengan fungsi waktu,
semakin lama waktu dan pengadukan berlangsung maka semakin cepat
reaksi membentuk produk, pengadukan juga mempengaruhi kuantitas
tumbukan antar reaktan yang digunakan. Sedangkan pada reactor
kontinu, terdapat reaktan berupa NaOH dan Etil asetat yang masuk
dan Larutan yang keluar berupa NaOH, Etil Asetat, Ethanol dan
Natrium asetat hasil reaksi. Pada reactor batch waktu tinggal
reaktan lebih lama dibandingkan reactor kontinu sehingga, NaOH yang
bereaksi baru sedikit sehingga konsentrasi NaOH lebih banyak
dibanding kontinu Pada reactor kontinu dibutuhkan proses start up
pengisian yang membutuhkan waktu yang relatif lama, sehingga
menyebabkan NaOH sudah ada yang bereaksi dan membentuk produk. Hal
ini sesuai dengan sifat reaksi NaOH dan etil asetat yaitu:Comment
by Winda Putri Haryanti: okee, formatnya dirapikan ya (sudah)G
reaksi = G produk - G reaktan = [G CH3COONa + G C2H5OH] [G
CH3COOC2H5 + G NaOH] = [-631 200 - 168 490] J/mol [-328 000 -379
494] J/mol = -92196 J/mol Dari nilai G yang bernilai negative,
membuktikan bahwa reaksi antara NaOH dan etil asetat adalah reaksi
spontan. Sehingga lamanya waktu pengisian akan membuat reaksi
antara NaOH dan Etil asetat akan bereaksi semakin cepat.(Priyo dan
Ragil. 2012)
BAB VPENUTUPV.1. Kesimpulan1. Konsentrasi reaktan semakin
berkurang seiring dengan bertambahnya waktu. Hal ini terjadi karena
reaktan telah bereaksi membentuk produk.2. Reaksi penyabunan etil
asetat merupaka reaksi orde 2. Penentuan orde berdasarkan pada data
hasil analisis dengan metode integrasi.3. Harga Ca model lebih
besar dari Ca Percobaan, karena harga Ca model didapat dari
perhitungan matematis dengan menggunakan metode Runge Kutta yang
mengabaikan factor suhu pada perhitunganya.4. Semakin besar
konsentrasi reaktan maka konversi yang dihasilkan semakin
besar,V.2. Saran1. Bersihkan alat sebelum dan sesudah digunakan
utuk menghindari gangguan dari pengotor.2. Atur laju alir reaktan
sama agar perbandingan mol sesuai.3. Amati perubahan warna dengan
teliti
DAFTAR PUSTAKA
Abu Khalaf, A.M., Chemical Engineering Education, 28 (1), 48.
1994Adehid. 2014. Laju Reaksi. [online]
http://www.chemicalengineeringwordpress.com/Proposal Materi
Praktikum Proses/RIAK/laju reaksi - CEENGINEERMU.html [diakses pada
24 April 2015]Charles, E. R, Harold, SM and Thomas K.S., Applied
Mathematics in Chemical Engineering 2nd end.,Mc. Graw Hill Book
Ltd. 1987, New YorkHill, G.C., An Introduction to Chemical
Engineering Kinetika and Reactor Design. 1nd ed, John Willey, New
York, N.Y, 1977Levenspiel. O., Chemical Reaction Engineering 2nd
ed, Mc. Graw Hill Book Kogakusha Ltd, Tokyo, 1970 Nansih, Fitria.
2012. Analisis Regresi Pendulum. [online].
http://www.repository.usu.ac.id/ [diakses pada 23 April 2015]Rizky,
Andriana. 2012. Kinetika Kimia. [online].
http://www.repository.file.upi.ac.id/ [diakses pada 27 April
2015]Sagala, Damian. 2011. Analisis Regresi Terapan. [online].
http://www/repository.usu.ac.id [diakses pada 23 April 2015]Utami,
Puji Rahayu. 2005. Metode runge-kutta untuk Solusi Permasalahan
Pendulum. [online]. http://www.academia.edu/ [diakses pada 22 April
2015]
LEMBAR PERHITUNGNAN1. Perhitungan ReagenComment by Winda Putri
Haryanti: okeeeeea. NaOH 2000 ml 0,1 NN = x valensi
m =
= = 8 gr
b. Etil Asetat 2000 ml = 0,8744
N =
Vo =
0,1 NVo = = 20,33 ml
0,125 NVo = = 25,4 ml
0,15 NVo = = 30,5 ml
c. HCl 0,05 N
= 1,0924
VHCl =
= = 3,34 ml
2. Perhitungan Konsentrasi NaOHKonsentrasi NaOH sisa (Ca) = a.
Reactor BatchVariablet (waktu)VHClCa
0,10
1.45
3.30
5.15
7.00
8.45
10.30
12.15
14.00
15.45
16.3018.15
4
4
3.8
3.7
3.7
3.5
4.2
6.5
3.8
3.5
3.5
3.5
0.040.040.038
0.037
0.037
0.035
0.042
0.065
0.038
0.035
0.035
0.035
0,1250
1.45
3.30
5.15
7.00
8.45
10.30
12.15
14.00
15.45
3.9
3.9
3.6
3
3.7
3.8
3.9
3.4
3.4
3.4
0.0390.039
0.0360.03
0.037
0.038
0.039
0.034
0.034
0.034
0,150
1.45
3.30
5.15
7.00
8.45
10.30
3.9
3.9
3.5
3.5
3.3
3.5
3.7
0.0390.0390.035
0.035
0.034
0.034
0.034
b. Reaktor KontinyuVariable t (waktu)VHClCa
0,10
1.45
3.30
5.15
7.00
8.45
10.30
2
1.9
1.9
1.7
1.9
1.9
1.9
0.02
0.019
0.019
0.017
0.019
0.019
0.019
0,1250
1.45
3.30
5.15
7.00
3
2.8
2.5
2.5
2.5
0.03
0.028
0.025
0.025
0.025
0,150
1.45
3.30
5.15
7.00
8.45
10.30
12.15
14.00
4
4
3.7
3.7
3.6
3.5
3.3
3.3
3.3
0.04
0.04
0.037
0.037
0.036
0.035
0.033
0.033
0.033
3. Menentukkan orde reaksiComment by Winda Putri Haryanti:
variabel 2 dan 3 sudah oke, tapi fontnya disamakan ya (sudah)Reaksi
: NaOH +CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHA + B C + D Jika dianggap
reaksi antara etil asetat dan NaOH merupakan reaksi orde 1,
maka:
Neraca massa reaktor batch
karena pada sistem reaksi cair-cair tidak ada perubahan volume
awal dan akhir, maka :
Substitusi dan kombinasi menghasilkan: y = mx Jika dianggap
reaksi antara etil asetat dan NaOH merupakan reaksi orde 2,
maka:
Konsentrasi kedua reaktan sama (CA = CB) dimana Ca=Cb
y = mx+c Jika dianggap reaksi antara etil asetat dan NaOH
merupakan reaksi orde 2, dimana konsentrasi kedua reaktan berbeda
CA CB maka dimana CaCb = k(Ca0 Ca0Xa)(Cb0 Ca0Xa)
Ca0- Xa)(M Xa)
[-ln(1-Xa)]Xa0 - [-ln(M-Xa)]Xa0 = Ca0k.t = Ca0k.t
M 1
y = mxdimana m ( slope) = a. Variabel Konsentrasi Etil Asetat
0,1 N (Ca=Cb)t (waktu)-ln (Ca/Ca0)1/Ca
0
1.45
3.30
5.15
7.00
8.45
10.30
12.15
14.00
15.45
16.3018.15
00
0.051293
0.077962
0.077962
0.133531
-0.04879
-0.48551
0.051293
0.133531
0.133531
0.133531
25
25
26.31579
27.02703
27.02703
28.57143
23.80952
15.38462
26.31579
28.57143
28.57143
28.57143
Comment by Winda Putri Haryanti: ini grafik orde berapa?
(sudah)
b. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,125 N Comment by Winda
Putri Haryanti: Grafik orde 2nya diganti yaaa (sudah)Ca0 = CNaOH =
0,1 NCb0 = CEtil Asetat = 0,125 (CaCb)t (menit)VHClCaxaCb-lnln
03.90.0390.610.06400.495321
1.453.90.0390.610.06400.495321
3.33.60.0360.640.0610.08004270.527355
5.1530.030.70.0550.26236430.606136
73.70.0370.630.0620.05264370.516216
8.453.80.0380.620.0630.02597550.505549
10.33.90.0390.610.06400.495321
12.153.40.0340.660.0590.13720110.551177
143.40.0340.660.0590.13720110.551177
15.453.40.0340.660.0590.13720110.551177
c. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,15Comment by Winda Putri
Haryanti: Idem (sudah)Ca0 = CNaOH = 0,1 NCb0 = CEtil Asetat = 0,15
(CaCb)t (menit)VHClCaxaCb-lnln
03.90.0390.610.08900.825075
1.453.90.0390.610.08900.825075
3.33.50.0350.650.0850.10821360.887303
5.153.50.0350.650.0850.10821360.887303
73.40.0340.660.0840.13720110.904456
8.453.40.0340.660.0840.13720110.904456
10.33.40.0340.660.0840.13720110.904456
4. Menentukkan harga kComment by Winda Putri Haryanti: Setelah
ordenya ditentukan, nilai k-nya diambil langsung saja dari
persamaan dr grafik,, tapi grafik ordenya diperbaiki dulu yaaa
(sudah)a. Variabel Konsetrasi Etil Asetat 0,1, Orde 2
y= mx + cy= 0.1075x + 24.993= 0.1075 L.mol-1 min-1
b. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,125 N
y = mx + cy= 0.0024x + 0.5112 = = 0,096 L.mol-1 min-1
c. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,15 N
y = mx + cy = 0.0086x + 0.8333 = = 0,172 L.mol-1 min-1
5. Perhitungan proses kontinyu (model matematis) dengan metode
Runge Kutta Neraca massa totalinput output = akumulasi Fo - 0 = dV
= Fo.dtV = Fo.t ............(1)a. Neraca massa komponen apabila CA
= CBakumulasi = input output laju konsumsi konversi = Fo.Cao 0
V.k.Ca2
.........(2)Persamaan (1) dan (2) diselesaikan dengan orde 4k1 =
k2 = k3 = k4 = Ca = Ca model = = Ca modeln-1 + Cant = 1,45 menitb.
Neraca massa komponen apabila CA CBakumulasi = input output laju
konsumsi konversi = Fo.Cao 0 V.k.CaCb
.........(2b)Persamaan (1) dan (2b) diselesaikan dengan orde 4k1
= k2 = k3 = k4 = Ca = Ca model = Ca modeln-1 + Can-1t = 1,45
menit
a. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,1 NOrde 2 , k = 0.1075tV
HClCak1k2k3k4CaComment by Winda Putri Haryanti: Bukan dCa tapi
deltaCa, fontnya disamakan (sudah)Ca model
020.02-0.001558752.42023E-05-0.001583337.35491E-05-0.000770.1
1.451.90.019-0.00076768-0.000755683-0.000759867-0.000747951-0.000760.099233
3.31.90.019-0.001178602-0.001008246-0.001041531-0.000930498-0.001030.098475
5.151.70.017-0.001188625-0.001059898-0.001077728-0.000983302-0.001070.09744
71.90.019-0.001224927-0.001112515-0.001124743-0.001036526-0.001120.096366
8.451.90.019-0.001221332-0.001121972-0.00113129-0.001050463-0.001130.095243
10.31.90.019-0.001221595-0.001133859-0.001140908-0.001067157-0.001140.094113
b. Variabel konsentrasi Etil Asetat 0.125 NOrde 2 k = 0.096Ca
PercobaantXaCbK1K2K3K4CaCa Model
0.0300.70.055-0.00022968-8.79215E-07-0.0002305632.64777E-06-0.000110.1
0.0281.450.720.053-0.071793427-0.02306921-0.008901596-0.00372304-0.006620.099886
0.0253.30.750.05-0.00202297-0.001255816-0.0013966690.000305717-0.001270.093263
0.0255.150.750.05-0.001233767-0.000903497-0.000945403-0.00038828-0.000760.091991
0.02570.750.05-0.000861714-0.00068064-0.000698264-0.00029868-0.000550.091234
c. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,15 NOrde 2 k = 0,172Ca
PercobaantXaCbK1K2K3K4CaComment by Winda Putri Haryanti: ?????
(sudah)Ca Model
0.04000.15-0.00152.8E-05-2.79902E-05-0.00147-0.000490.1
0.041.4500.15-0.0015-0.00097-0.00115506-0.00088-0.00110.099506
0.0373.30.0750.14253.22E-06-0.00023-0.00018774-0.00034-0.00020.098402
0.0375.150.0750.1425-0.00047-0.00051-0.0005028-0.00053-0.00050.098206
0.03670.10.14-0.00043-0.00046-0.000455134-0.00048-0.000460.097703
0.0358.450.1250.1375-0.00034-0.00038-0.00037378-0.0004-0.000370.097248
0.03310.30.1750.1325-0.00011-0.00016-0.000156601-0.0002-0.000160.096874
0.03312.150.1750.1325-0.00026-0.00028-0.000281499-0.0003-0.000280.096716
0.033140.1750.1325-0.00037-0.00038-0.000376396-0.00039-0.000380.096435