8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
1/133
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
2/133
DAFTAR ISI
I. Biologi Sel
II. Kimia Analitik
III.
Kimia Fisika
IV.
Neraca Massa dan Energi
V. Peristiwa Perpindahan
Contact Person : Dimas Nurwansyah TK ‘14
( 081934165726 )
Rickson Mauricio TK ‘14
( 085692962606 )
JANGAN TERPAKU PADA DIKTAT INI.
Diktat ini dijawab oleh mahasiswa.
Pemikiran dosen mungkin berbeda. Untuk
penggunaan diktat yang efektif,
berkonsultasilah dengan asisten dosen.
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
3/133
SOAL BIOLOGI SEL
1. Sebutkan bagian – bagian dari membran sel dan sebutkan juga kegunaan-
kegunaannya? (10)
2.
Jelaskan apa yang disebut dengan mitosis? Sebutkan dan jelaskan juga
tahapan-tahapannya ? (15)
3. Jelaskan tahapan-tahapan replikasi virus pada umumnya? Menurut anda
bagian mana proses replikasi virus tersebut dapat dihambat? Jelaskan (20)
4.
Jelaskan fungsi Badan Golgi? (10)
5.
Salah satu penemuan saat ini adalah mikro kompartemen yang ada dalam
bakteri prokariotik, Jelaskan yang anda ketahui, apa itu mikro kompartemen?
Kira-kira apa aplikasinya seperti apa untuk dunia industri? (25)
6.
Sebutkan organel apa saja yang ada di sel prokariotik dan tidak ada di sel
eukariotik? Jelaskan (10)
7.
Sebutkan persamaan-persamaan mitokondria dan kloroplas? (10)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
4/133
PEMBAHASAN SOAL BIOLOGI SEL
1. Struktur dan Komponen Membran Sel
Membran sel atau dikenal juga sebagai
membran plasma atau plasmalemmal
adalah salah satu bagian penting dari
sebuah sel yang membungkus organel
internal. Membran ini memisahkan
interior sel dari lingkungan luar.
Membran ini secara fisik memisahkan isi sel
dari lingkungan luar, tetapi pada tanaman, jamur, dan beberapa bakteri ada
dinding sel yang mengelilingi membran ini. Komponen penyusun membran sel
terdiri dari komponen lipid, protein dan karbohidrat. Ratio komposisi tiap-tiap
komponen tidaklah sama pada setiap membran sel karena tergantung dari tipe
selnya juga spesiesnya. Umumnya, kandungan lipid pada membran sel berkisar
40%, protein 40%, karbohidrat 1-10% dan air 20%. Struktur dan komponen
membran sel terdiri dari :
- Fosfolipid bilayer
Membran plasma disusun oleh molekul phosphat dan lipid sehingga sering
juga disebut lapisan phospholipid,. Karena tersusun dua lapis juga sering
disebut phospholipid bilayer,Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik.
Membran sel terbuat dari dua lapis fosfolipid dan setiap molekul fosfolipid
memiliki kepala dan sepasang ekor. Kepala daerah hidrofilik (ketertarikan
terhadap molekul air) dan ujung ekor hidrofobik (tinggal jauh dari molekul
air).
Struktur Membran Sel
Lapisan 1 fosfolipidhttp://konsepbiologi.wordpress.com/
Lapisan 2 fosfolipidhttp://konsepbiologi.wordpress.com/
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
5/133
Molekul lipid ditunjukkan oleh 2 garis vertikal yang menempel pada
bentuk bola, bentuk bola mewakili molekul phosphat. Phospholipid tersusun
atas 1 molekul phosphat dan 2 molekul lipid ditunjukkan oleh 2 garis vertikal
dan 1 buah bola. Molekul lipid memiliki karakter tidak larut dalam air
(hidrofobik –>hidro=air ; fobik=fobia=takut) sedangkan molekul protein
memiliki karakter larut dalam air (hidrofilik).Dengan karakter ini
menyebabkan sisi sebelah dalam dan luar dari membran plasma adalah
lingkungan yang bersifat polar (larut dalam air). Selain itu air juga tidak akan
bisa masuk melalui membran ini.
- Protein integral
Protein integral adalah struktur protein yang
menghubungkan sisi luar sel dengan sisi
dalam sel/sitoplasma yang terletak pada
membran plasma. Dengan bentuk yang
seperti ini air dapat masuk ke dalam sel
karena karakter protein itu dapat larut dalam
air. Pengaturan air akan masuk ke dalam sel
ataupun ke luar dipengaruhi oleh gradien konsentrasi air. Jika konsentrasi
air di dalam sel rendah maka air secara otomatis akan masuk ke dalam sel
demikian pula sebaliknya.
- Protein periferal
Selain protein integral terdapat juga struktur protein lain yang hanya terdapat
di daerah tepi luar dari membran plasma, disebut dengan protein tepi/protein
perifer. Protein ini berfungsi sebagai regulator/pengatur ion channel dan
transport membran. Protein perifer tidak tertanam dalam daerah hidrofobik
membran. Sebaliknya, mereka berhubungan dengan kepala hidrofilik.
Protein periferal tidak tertanam dalam bilayer lipid namun terikat longgar
pada permukaan membran.
- Kolesterol
Merupakan komponen utama dalam
membran plasma, sedikit pada badan
golgi, mitokondria dan nucleus. Letak
Protein Integralhttp://konsepbiologi.wordpress.com/
Struktur Kolesterolhttp://
encrypted-tbn2.gstatic.com/
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
6/133
kolesterol tersisip diantara fosfolipid dan berperan dalam menentukan
tingkat fluiditas membran. Kolestrol memiliki struktur dasar inti steroid yang
mengandung gugus metil, gugus hidroksi yang terikat pada cincin pertama,
dan rantai alkil.Kolesterol berfungsi untuk menjaga konsistensi dari
membran sel. Kolestrol memperkuat membran dengan mencegah beberapa
molekul kecil dari persimpangan itu. Molekul kolesterol juga menjaga ekor
fosfolipid sampai bersentuhan dan pemadatan. Hal ini memastikan bahwa
membran sel tetap cairan dan fleksibel.
- Karbohidrat
Karbohidrat pada membran plasma terikat pada lipid atau protein dalam
bentuk glikolipid dan glikoprotein. Karbohidrat ini memegang peranan
penting dalam berbagai aktivitas sel, antara lain dalam sistim kekebalan.
Karbo-hidrat pada membran plasma merupakan hasil sekresi sel dan tetap
berasosiasi dengan membran membentuk glikokaliks.
- Glikoprotein
Glikoprotein adalah molekul yang
berisi sebagian protein dan setidaknya
satu porsi karbohidrat .Glikoprotein
menonjol dari dinding sel dan
bertindak sebagai reseptor untuk
molekul lain, untuk mengikat protein
dari membran sel tetangga dan sel lain
sehingga terjadi ikatan antarsel.
- Glikolipid
Glikolipid ialah molekul molekul lipid yang
mengandung karbohidrat. Glikolipid
merupakan kumpulan berbagai jenis unit-
unit monosakarida yang berbeda seperti
gula-gula sederhana D-glukosa, D-
galaktosa, D-manosa, L-fruktosa, L-
arabinosa, D-xylosa, dan sebagainya. Glikolipid dapat diturunkan dari
gliserol atau pingosine .Fungsi dari glikolipid pada membran plasma adalah
sebagai sinyal pengenal untuk interaksi antar sel ,contohnya dalam
Glikolipidhttp://barinly.co.id/tugas/296593/
Glikoproteinhttp://barinly.co.id/tugas/5169/
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
7/133
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
8/133
a. Profase
Profase merupakan fase pertama pembelahan. Pada fase ini kromosom mulai
terjadi pemendekan, menebal, dan masing-masing saling berpasangan (2n)
yang berdiri dari dua benang. Pada fase ini, membran ini masih tampak.
Ciri-Ciri Tahap Profase: Benang-benang kromonema menjadi pendek dan
bertambah tebal membentuk kromosom homolog dengan duplikatnya
sehingga menjadikan kromosom menjadi 2; Nukleous dan membran inti
menghilang; Sentriol membelah 2 dan bergerak berlawanan kearah dua kutub
yang berlawanan pula; Setiap sentriol menuju ke benang spinder (benang
gelendong)
b. Metafase
Pada fase ini membran inti melebur. Kromosom berkumpul di bidang ekuator
yang ada di tengah sel. Kromosom memperbanyak diri maka setiap
kromosom terdiri dari dua kromatid. Pada saat ini dapat dikatakan bahwa sel
memiliki 4n kromosom.
Ciri-Ciri Tahap Metafase: Setiap kromosom homolog dengan duplikatnya
sejajar di bidang metafase/dataran metafase
c. Anafase
Pada fase anafase setiap kromosom memisahkan diri menjadi dua bagian
yang sama, masing-masingbergerak menuju ke arah kutub sel yang saling
berlawanan, jadi 2n kromosom bergerak ke kutup yang satu, dan 2n
kromosom bergerak kekutub yang lain.
Ciri-Ciri Tahap Anafase: Setiap kromosom homolog memisahkan diri
dublikatnya kearah dua kutup berlawanan dengan gerakan kontraksi dari
daya tarik benang spindel
d. Telofase
Kromosom sampai di kutub masing-masing kemudian terbentuk membran inti
yang mengelilingi kelompok kromosom. Setiap kedua inti yang baru terbentuk
itu, muncul membran pemisah. Kemudian terbentuklah membran sel yang
memisahkan kedua sel anak tersebut. Maka lengkaplah sudah proses
pembelahan mitosis, dari satu sel menjadi dua sel anak. Setiap sel anak
memiliki 2n kromosom.
Ciri-Ciri Tahap Telofase: Kromosom homolog dan kromosom dublikatnyasaling menuju ke kutub selnya masing-masing; Mulai terlihat membran inti sel
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
9/133
dan nukleolus; Dibagian tengah sel mulai terbentuk dan adanya sekat
pemisah; Terbentuknya dua sel anak
3. Replikasi virus secara umum, ada lisogenik dan litik. Ini hnya secara umum
yaaa...
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
10/133
Menurut Tortora (2004:388) tahap daur Litik litik yaitu sebagai berikut:
a. Attachment (penempelan)
Ujung akar dari virus pada bagian penerima (receptor side) dipermukaan sel
bakteri. Receptor yang khusus pada bakteri merupakan bagian
lipopolisakarida. Walaupun setiap struktur permukaan dapat berfungsi
sebagai penerima phage termasuk flagella, pilli dan karbohidrat maupun
protein yang terdapat pada membrane atau diding sel bakteri. Setelah terjadi
adsorbsi benang-benang ekor, maka terjadi absorbsi jarum ekor (fail pin)
yang kemudian disusul dengan penetrasi
b. Penetration
Setelah adsorbsi terjadi, phage menginjeksukan DNA (asam nukleat) ke
dalam sel bakteri dengan mengeluarkan suatu enzim disebuit lisozim yang
dapat menguaikan bagian-bagian dari diding sel bakteri. Selama proses
penetrasi, bagian pembungkus (sheath) ekor berkontraksi sehingga ekor
tertarik ke dalam sel. Ketika ujung inti ekor sampai pada membran plasma sel
bakteri, DNA yang terdapat pad abegian kepala phage memasuki inti ekor
melalui membrane plasma dan terus masuk ke dalam sel. Bagian kapsid dari
kebanyakan phage tetap tinggal di luar sel bakteri
c. Biosynthesis (biosintesis)
Ketika DNA bakteriophage mencapai sitoplasma sel hospes, terjadilah
biosintesis asam nuleat virus dan protein. Dalam proses ini DNA virusmengendalikan “mesin metabolic” dari sel hospes sehingga transkripsi RNA
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
11/133
dari kromosom hospes terhenti, karena DNAnya sudah rusak, kemudian DNA
virus mencetak mRNA. Oleh karena enzim-enzim hospes masih berfungsi,
maka energi virus terus diproduksi dan digunakan untuk mensintesis DNA
phage dan protein. Pada awalnya phage menggunakan nukleotida dan
beberapa enzim dari sel hospes untuk mensintesis DNA phage dan segera
setelah itu terjadilah biosintesis protein virus. Ribosom enzim-enzim dan
asam-asam amino dari hospes digunakan untuk mensintesis protein-protein
virus dan protein kapsidnya. Perlu diingat bahwa selama penetrasi
berlangsung, bagian kapsid virus berada di luar hospes. Ini berarti bahwa
DNA phage harus mempersiapkan “template” untuk menghasilkan semua
komponen-komponen virus termasuk DNA phage sendiri. DNA phage ini
dapat mencetak mRNA untuk tranlasi enzim-enzim phage dan protein kapsid.
Dalam beberapa menit selama infeksi, phage yang komplit tidak dijumpai di
dalam sel hospes. Hanya komponen-komponen yang terpisah seperti DNA
dan protein yang dapat dideteksi.
d. Maturasi (pematangan)
Dalam proses ini DNA bakteriophage dan kapsid bergabung sedemikian rupa
sehingga membentuk virion yang lengkap, dimana prosesnya dikendalikan
oleh gen-gen virus. Kepala phage dan ekor dipisah oleh sub unit protein-
proten. Bagian kepala dibungkus oleh DNA virus sedang bagian ekornya
melekat pada bagian leher. Pada banyak virus yang sederhana, asam-asam
nukleat dan kapsidnya berkumpul dengan spontan untuk membentuk virion
tanpa pengendalian oleh gen-gen.
e. Realesse (pelepasan)
Tahapan terakhir dari penggandaan virus adalah pelepasan virus dari sel
induk. Istilah lisis biasanya digunakan untuk tahapan ini dalam proses
penggandaan dari phage T4 karena dalam hal ini, membrane plasma
membuka (lisis), lysozym yang dihasilkan oleh gen phage disintesiskan di
dalam sel. Enzim ini menyebabkan pecahnya dinding sel bakteri dan sel
bakteriophage yang baru terbentuk dilepaskan dari sel induk. Phage ynag
dilepas menginfeksi sel-sel rentan disekitarnya, dan siklus penggandaan diri
virus terulang di dalam sel tersebut
Menurut Solomon, 2002:487, tahap-tahap dari lisogenik adalah sebagaiberikut:
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
12/133
a. Attachment (penempelan)
Ujung akar dari virus pada bagian penerima (receptor side) dipermukaan sel
bakteri. Receptor yang khusus pada bakteri merupakan bagian
lipopolisakarida. Walaupun setiap struktur permukaan dapat berfungsi
sebagai penerima phage termasuk flagella, pilli dan karbohidrat maupun
protein yang terdapat pada membrane atau diding sel bakteri. Setelah terjadi
adsorbsi benang-benang ekor, maka terjadi absorbsi jarum ekor (fail pin)
yang kemudian disusul dengan penetrasi
b. Penetration
Setelah adsorbsi terjadi, phage menginjeksukan DNA (asam nukleat) ke
dalam sel bakteri dengan mengeluarkan suatu enzim disebuit lisozim yang
dapat menguaikan bagian-bagian dari diding sel bakteri. Selama proses
penetrasi, bagian pembungkus (sheath) ekor berkontraksi sehingga ekor
tertarik ke dalam sel. Ketika ujung inti ekor sampai pada membran plasma sel
bakteri, DNA yang terdapat pad abegian kepala phage memasuki inti ekor
melalui membrane plasma dan terus masuk ke dalam sel. Bagian kapsid dari
kebanyakan phage tetap tinggal di luar sel bakteri
c. Integration (pnggabungan)
Pada fase ini virus menyisip ke dalam DNA bakteri sehingga DNA bakteri
mengandung materi genetik virus DNA bakteri yang telah menyisip pada DNA
bakteri tidak dapat aktif untuk mengambil alih kendali metabolisme dari DNA
bakteri, dikarenakan bakteri mempunyai virulensi. DNA virus yang menempel
pada DNA bakteri disebut Profage.
d. Replikasi (pembelahan)
Pada fase ini, Profage akan berada di dalam tubuh bakteri selama bakteri
masih mempunyai virulensi. Ketika sel bakteri mengalami pembelahan, DNA
virus yang ikut terkopi sehingga terbentuklah dua bakteri yang masing-masing
mempunyai profage. Pembelahan sel bakteri dapat berulang-ulang dalam
beberapa generasi dan profagenya juga akan terbagi dalam beberapa
generasi. Istilah lisogenik mengimplikasikan bahwa profage pada kondisi
tertentu, dapat menghasilkan phage aktif yang melisis sel inangnya. Hal ini
terjadi ketika genom lamda keluar dari kromosom bakteri. Pada saat ini,
genom lamda memerintahkan sel inang untuk membuat phage yang utuh dankemudian menghancurkan dirinya sendiri, melepaskan partikel phage yang
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
13/133
dapat menginfeksi. Yang mengubah virus dari menggunakan cara lisogenik
mnejadi cara litik adalah pemicu dari lingkungan, seperti radiasi atau adanya
beberapa zat kimia tertentu.
Proses replikasi virus dapat dihambat misalnya saat proses assembly di
dalam tubuh inang, sebelum protein penyusun kapsid dapat dirakit dan
berkumpul, dapat diberikan protease dalam obat sehingga enzim tersebut
akan menghancurkan protein pembuat kapsid virus, dan virus tidak akan bisa
bereplikasi. Atau saat transkripsi dengan enzim penghancur nukleotida untuk
menghancurkan asam nukleat yang direplikasi, dsb.
4. Aparatus Golgi
Aparatus Golgi terdiri dari tumpukan struktur membran yang dikenal
sebagai cisternae. Posisi dan struktur aparatus Golgi memungkinkan bahan
diproduksi dalam retikulum endoplasma akan segera diproses dan “dikirim”
dari membran sel.
Fungsi utama dari aparat Golgi
bertanggung jawab untuk menangani
makromolekul yang diperlukan untuk
fungsi sel yang tepat. Ini proses dan
paket makromolekul ini untuk
digunakan dalam sel atau sekresi.
Terutama, aparatus Golgi memodifikasi protein
yang diterima dari retikulum endoplasma kasar,
namun juga mengangkut lipid ke bagian penting dari sel dan menciptakan
lisosom.
Untuk menyimpan dan mengangkut molekul, aparatus Golgi
menggunakan vesikel. Vesikel kecil, kantung membran-tertutup yang
digunakan untuk penyimpanan, transportasi, dan pencernaan. Vesikel juga
digunakan untuk memindahkan zat keluar dari sel melalui proses yang
dikenal sebagai eksositosis, di mana vesikel menyatu dengan membran sel
dan melepaskan isinya di bagian luar.
Badan Golgiwww.sridianti.com
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
14/133
5. Bacterial Microcompartment (BMC) “merupakan” organel sel. Bacterial
Microcompartment (BMC) ini dulunya disangka virus karena dindingnya
tersusun dari protein-protein. Beberapa keunikan BMC membuatnya dapat
diaplikasikan dalam industri dan bioteknologi. Secara umum, karena
cangkang protein dari BMC dapat berkumpul sendiri, maka cangkang kosong
dapat dibentuk, hal ini mendorong keinginan untuk meng”engineer” BMC agar
dapat mengemas bahan yang kita inginkan. Dengan ditemukannya
enkapsulasi peptida pada beberapa protein yang terasosiasi dengan BMC
menjadi awal mula untuk meng”engineer” BMC dengan menggabungkan
protein asing ke peptida tersebut dan ekspresi dengan cangkang proteinnya.
Atau contoh lain, peptida tersebut diambil dan kemudian diikat pada enzim
yang kita inginkan kemudian dimasukkan dan dikemas dalam mikro
kompartemen. Dengan mikro kompartemen tersebut, enzim dapat
diimobilisasi untuk keperluan industri.
6. Bagian luar sel bakteri terdiri dari: kapsula, dinding sel, dan membran plasma.
Kapsula yaitu bagian yang paling luar berupa lendir yang berfungsi untuk
melindungi sel. Bahan kimia pembangun kapsula adalah polisakarida. Dinding
sel terdiri dari berbagai bahan seperti karbohidrat, protein, dan beberapa
garam anorganik serta berbagai asam amino.
Fungsi dinding sel yaitu sebagai pelindung, mengatur pertukaran zat dan
reproduksi. Sedangkan membran dalam merupakan bagian penutup yang
paling dalam. Membran plasma bakteri mengadung enzim oksida dan
respirasi. Fungsinya serupa dengan fungsi mitokondria pada sel eukariotik.
Pada beberapa daerah membran plasma membentuk lipatan ke arah dalam
disebut mesosom. Fungsi mesosom yaitu untuk respirasi dan sekresi dan
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
15/133
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
16/133
sebagian DNA ditemukan dalam inti sel). Yang penting, DNA mitokondria dan
kloroplas tidak sama dengan DNA dalam inti, dan DNA di dalam mitokondria
dan kloroplas dalam bentuk melingkar, yang merupakan bentuk DNA pada
prokariota (organisme sel tunggal tanpa inti). DNA dalam inti eukariot sebuah
melingkar dalam bentuk kromosom.
Penjelasan untuk struktur DNA serupa dalam kloroplas mitokondria
dengan dijelaskan oleh teori endosimbiosis, yang awalnya diusulkan oleh
Lynn Margulis pada tahun 1970 dalam karyanya “The Origin of Sel
eukariotik.” Menurut teori Margulis, sel eukar iotik berasal dari bergabungnya
simbiosis prokariota, secara efektif, sel prokariotik bergabung bersama dan
akhirnya berkembang menjadi satu sel. Teori ini menjelaskan mengapa
mitokondria dan kloroplas masih memiliki DNA independen mereka sendiri
karena mereka adalah sisa-sisa apa yang digunakan untuk menjadi
organisme individual.
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
17/133
SOAL DAN PEMBAHASAN KIMIA ANALITIK
A.
Isilah dengan jawaban yang tepat.
1. Manfaat jembatan garam dalam proses elektrolisis adalah
2. Peranan elektroda indikator adalah
3. Kurva kalibrasi adalah
4. Berapa gram yang diperlukan untuk membuat 5 liter larutan Na2CO3 0,1 M dari
padatan Na2CO3 yang memiliki berat molekul sebesar 105,99 g/mol?
5. Tentukan volume larutan HCL pekat yang diperlukan untuk membuat 100 ml
larutan HCL 6,0 M. Diketahui densitas larutan HCL pekat adalah 1.18 g/ml
dengan konsentrasi 37% dan BM HCL sebesar 36.5 g/mol
6. Ubahlah konsentrasi larutan Ni (II) 1 ppm menjadi konsentrasi dalam Molaritas,
diketahui BA Ni = 58,70 g/mol
7. Tentukan potensial elektroda Cd dalam larutan Cd2+
0.01 M, bila diketahui dari
tabel bahwa potensial elektroda standar Cd adalah -0.403V
8. Untuk sel berikut ini, tentukan besarnya konstanta kesetimbangan
2Ag+
+ Cu 2 Ag + Cu2+
Bila diketahui besarna potensial standar Ag dan Cu masing-masing sebesar
0,799V dan 0,337 V
JAWAB
1. Jembatan garam berfungsi untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan.
Konsentrasi larutan elektrolit pada jembatan garam lebih tinggi daripada
konsentrasi elektrolit di kedua bagian elektroda, maka ion negatif dari jembatangaram masuk ke salah satu sel yang kelebihan muatan positif dan ion positif dari
jembatan garam berdifusi ke bagian lain yang kelebihan muatan negatif. Dengan
adanya jembatan garam terjadi aliran elektron yang kontinu melalui kawat pada
rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi redoks
yang spontan yang terjadi pada kedua elektroda.
2. Jenis elektroda dalam sel:
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
18/133
Jenis elektroda indicator:
Elektroda logam
Elektroda jenis pertama
Elektroda jenis kedua
Elektrodda jenis ketiga
Elektroda inert
Elektroda membran
Elektroda kaca
3.
Kalibrasi adalah suatu proses menghubungkan sinyal analitik yang diukur
(respon alat) dengan konsentrasi analit.
Kurva kalibrasi: sejumlah larutan baku dengan variasi konsentrasi disiapkan
kemudian diukur menggunakan instrument, dan respon instrument dicatat.
Larutan baku : Larutan analit yg telah diketahui konsentrasinya. Larutan baku
dibuat agar dalam pengukuran menggunakan instrumen tidak melampaui batas
linearitas (LOL = Limit of Linearity) dari instrumen
Kurva kalibrasi : Plot konsentrasi baku (X) versus respon instrumen (Y).
Hubungan antara konsentrasi baku dan respon instrumen adalah linier.
4. =
, dimana =
5. Gunakan 11 = 22
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
19/133
B. Jawablah pertanyaan di bawah ini.
Kasus:
Dilaporkan, bahwa pekerja yang menderita anemia dapat menurunkan produktiitasnya
hingga 5-10% dan kapasitas kerjanya 6,5 jam per minggu. Anemia yang
menyebabkan turunnya daya tahan juga membuat penderita rentan terhadap penyakit,
sehingga frekuensi tidak masuk kerja meningkat. Maka benarlah bila disimpulkan,
anemia difisiensi zat besi sangat memengaruhi produktivitas kerja seseorang.
Pada penderita anemia, lebih sering disebut kurang darah, kadar sel darah merah
(hemoglobin atau Hb) di bawah nilai normal. Penyebabnya bisa karena kurangnya zat
gizi untuk pembentukan darah, misalnya zat besi, asam folat, dan vitamin B12. Tetapi
yang sering terjadi adalah anemia karena kekurangan zat besi.
Pengukuran kandungan Fe ini seharusnya dapat dilakukan dengan uji darah yang
sederhana. Anda sebagai mahasiswa Teknik Kimia berada dalam suatu tim untu
kmerancang suatu alat pengukur Fe dalam sampel darah, serum dan cairan badan
lainnya.
1.
Dapatkah anda menjelaskan usulan tentang metoda analisis elektrokimiawi
yang menentukan kandungan ion logam besi pada sampel yang diambil
dari pasien dengan masalah anemia, untuk membuktikan dugaan bahwa
pasien anemia biasanya memiliki kandungan zat besi yang rendah. Apa
alasan anda memilih teknik analisis ini dibandingkan teknik lain untuk
menganalisis darah atau serum?
2.
Anda memeroleh data dari laboratorium sbb:
Vol lar. Fe standar (750 mg/L) ...mL Potensial sel ...mV
200 -35.6
100 -17.8
50 0.4
25 16.8
12.5 34.9
6.25 52.8
3.125 70.4
1.563 89.3
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
20/133
Bagaimana menentukan kemiringan kurva kalibrasi yang merupakan
ukuran respons elektroda ion selektif yang digunakan
3. Bila anda memiliki sample dnegan konsentrasi yang relatif tinggi metode
penambahan mana yang anda gunakan? Standar addition atau sample
addition? Jelaskan argumentasi anda.
Keterangan: soal hitungan dan studi kasus dibahas saat asistensi
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
21/133
1
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
UJIAN TENGAH SEMESTER III –
KIMIA ANALISIS 2006/2007
HARI:Senin, 18 Desember 2006; JAM : 11.00-12.30 (90 MENIT)
Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H., Meng
Sifat Ujian : OPEN BOOK
Soal no. 1 (bobot 50%)
A. Suatu senyawa aromatik dianalisis menggunakan teknik spektroskopi. Hasil spektroskopi
massa diketahui bahwa rumus molekul senyawa tersebut adalah C8H8O. Hasil dari spektrum
infra merah menunjukkan bahwa senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak
memiliki gugus OH, memiliki gugus karbonil (C=O) dan aldehid – C(=O)-H. Spektrum NMR
dari senyawa tersebut adalah seperti berikut ini. Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri
ke kanan adalah 1:4:3.
Tentukan struktur molekul yang tepat beserta argumentasinya.
B. Apa kelebihan dan kelemahan spektroskopi NMR dibandingkan dengan spektroskopi IR
dan spektroskopi massa.
KIMIA ANALITIK
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
22/133
2
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Soal no. 2 (bobot 50%)
Bila dalam suatu percobaan anda menggunakan gas chromatograph untuk menguji
kandungan senyawa hidrokarbon terkhlorinasi dalam air minum yang tercemar.Sampel
standar anda terdiri dari campuran hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene. Sampeldiinjeksikan pada gas chromatograph (GC) yang dilengkai dengan electron capture detector
(EC). Data berupa luas area puncak akan digunakan sebagai kuantitas senyawa yang
terdeteksi, yang juga terdapat dalam sampel.
Spesifikasi GC yang digunakan :
Flow rate : 50 mL/min; use Argon or helium carrier gas
Filament current : 180mA.
Column temperature : 90 degrees C. Column packing : 10% DC-200 on Chromosorb P
Column size:25 m, 0.25 mm ID, 0.25 mm film thickness
Attenuation : 7
Sample size: 5 microliters
Suggested column : DC-200, 10% or Carbowax 20M, 10% on 60-80 mesh
Chromosorb P
Hasil yang diperoleh :
Dari 5 μL larutan standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene masing -masing
menunjukkan puncak pada 3.4 dan 7.8 menit
Sebanyak 5μL dari campuran sampel standar menghasilkan data sbb:
# Hexachlorobenzene
(mL)
Pentachlorobenzene (mL) Luas area puncak
hexachlorobenzene (Unit luas)1 0.1 1.9 125.5
2 0.2 1.8 251.0
3 0.3 1.7 376.5
4 0.4 1.6 502.5
5 0.5 1.5 627.5
Dengan cara yang sama seperti sampel standar, dari hasil injeksi 5 μL sampel airminum diperoleh puncak pada 3.4 menit dengan luas puncak senilai 309.56 unit luas
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
23/133
3
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Pada salah satu campuran standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene yang
digunakan menunjukkan data sbb: lebar dasar puncak pada hexachlorobenzene dan
pentachlorobenzene berturut-turut adalah 2.45 menit dan 3.85 menit.
Bagaimana anda menentukan :
1. konsentrasi senyawa hexachlorobenzene dalam sampel air minum
2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]
3. Jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)
4. tinggi piringan (H) dalam m
5. panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusiterbaik)
6. waktu elusi yang diperlukan untuk mengelusi semua senyawa hidrokarbon terkhlorinasi
pada nilai
resolusi terbaik di atas.
7. Apa yang terjadi pada efisiensi kolom bila hal berikut terjadi :
a. meningkatkan laju alir fasa gerak
b. mengurangi ukuran partikel isi kolom
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
24/133
4
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Jawaban
1.
A. Rumus molekul C8H8O dari spektroskopi massa.
Senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak memiliki gugus OH, memiliki guguskarbonil (C=O) dan aldehid – C(=O)-H, data tersebut diperoleh dari spektrum IR.
Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri ke kanan 1:4:3
Dari spektrum NMR a singlet diperoleh R – CO- H(δ=9,4-10,4 ppm)
Dari spektrum NMR b kwartet diperoleh Ar-H (δ= 6,0-8,0 ppm)
Dari spektrum NMR c singlet diperoleh Ar-CH3 (δ=2,2-2,5 ppm)
a: 1 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada
yang berdekatan (sebuah proton yang tak memiliki proton tetangga).
b:4 kwartet : memiliki 3 proton tetangga dari lingkungan C.
c:3 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada
yang berdekatan.
Jadi, senyawa yang mungkin adalah :
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
25/133
5
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Karena senyawa tersebut cocok dengan rumus molekulnya (C8H8O) yang diperoleh dari MS,
karena senyawa tersebut cocok dengan data yang diperoleh dari spektrum IR dan sesuai
dengan data yang diperoleh dari pembacaan spektrum NMR.
B.
Kelebihan NMR dibanding IR dan MS:
- Spektroskopi NMR dapat mempelajari struktur molekul dari suatu senyawa,
sedangkan spektroskopi IR hanya dapat mengetahui gugus fungsionalnya, untuk
spektroskopi massa kita hanya dapat mengetahui data bobot molekul & perumusan
tentang tatanan gugus spesifik dalam molekul.
-
Pada spektroskopi NMR kita dapat mengetahui jumlah, sifat dan lingkunganhidrogen dalam molekul.
- Pada spektroskopi NMR juga dapat mempelajari proses dinamik & laju proses
mempelajari reaksi balik yang tidak dapat diikuti dengan metode kinetika klasik.
-
Pada spektrum NMR suatu senyawa dapat dibuat secara langsung dari senyawa
bentuk cairan murni.
Kekurangan NMR dibandingkan IR dan MS:
- Pada spektroskopi NMR dipengaruhi suhu karena sawar rotasi sekitar ikatan karbonil
nitrogen yang memiliki karakter sebagai ikatan rangkap dua.
- Untuk melakukan spektroskopi NMR/ didukung data-data dari spektroskopi IR dan
spektroskopi massa sehingga sebelum melakukan spektroskopi NMR dilakukan
spektroskopi IR dan spektroskopi massa.
-
Spektrum NMR hanya dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang
telah diketahui.
2.a.
Diket :
Volume
Hexacholorobenzene (ml)
Volume
Pentachlorobenzene (ml)
Luas Puncak
Hexachlorobenzene (unit
luas)
0.1 1.9 125.5
0.2 1.8 251.0
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
26/133
6
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
0.3 1.7 376.5
0.4 1.6 502.5
0.5 1.5 627.5
Dibuat kurva kalibrasi antara % volume antara hexachlorobenzene dengan luas puncak.
% volume hexachlorobenene Luas Puncak
5 125.5
10 251.0
15 376.5
20 502.5
25 627.5
Untuk mengetahui kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel yang mempunyai
puncak 3,4 menit dengan luas 309,56 unit luas, maka :
y= 25,1 x
309,56=25,1 x
x=12,33
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
27/133
7
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Sehingga diperoleh untuk kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel adalah
12,33% volume dari 5 μL atau sama dengan 0,617 μL dalam 5 μL.
b. Diketahui :
1:HexachlorobenzeneTR1 : 3,4 menit
W1 : 2,45 menit.
2: PentachlorobenzeneTR2: 7,8 menit
W2: 3,85 menit
= 2 = 27.83.42.453.85 = 1.4
c. Jumlah piringan rata-rata (Nrata-rata)
Diketahui :
1: Hexachlorobenzene
TR1 : 3,4 menit
W1 : 2,45 menit.
2: Pentachlorobenzene
TR2: 7,8 menit
W2: 3,85 menit; persamaan menghitung N:
= 16
= 16 = 16 3.42.45
= 30.8138
= 16 = 16 7.83.85 = 6567166 Dapat diperoleh Nrata-rata
̅ = 2 = 31 66
2 = 485.149
d. Tinggi piringan (H) dalam meter.
Jawab :
Diketahui :
L(pjg kolom)=25 m
N= 49 piringan.
= = 2549 = 0,51
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
28/133
8
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
e. Panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusi
terbaik) = Rs = 1,5.
Rs1 = 1,4
R S2 = 1,5 N1 = 49
Dari persamaan :
= 14 √ 1
′
1 Kita dapat mengetahui hubungan antara Rs dengan Rs ≈ √ Sehingga,
= 1.41.5 =
7
0.93 = 7 = 56.6 = 57
Untuk memperoleh nilai panjang kolom, menggunakan rumus :
H=L/N
L2 = H.N2= 0,51.57= 29,07 m
f. waktu elusi yang diperlukan :
Diketahui :
A: kondisi awal B : setelah terkhlorinasi TRA : 3,4 menit
= 16
1 1 ′
′
= = √ , =
= 77 6677 =
7,8
= 8,4 g. Hal yang terjadi pada efisiensi kolom bila :
a. meningkatkan laju alir fasa gerak:
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
29/133
9
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Apabila laju alir fasa gerak ditingkatkan maka efisiensi kolom akan meningkat, hal ini
dikarenakan kepolaran akan semakin kecil. Dengan fasa diam, maka rantai hidrokarbon
semakin panjang dan waktu retensi semakin kecil.
b. mengurangi ukuran partikel isi kolom : Dengan mengurangi ukuran partikel isi kolom,efisiensi kolom akan ikut meningkat pula dikarenakan laju alir fasa meningkat.
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
30/133
10
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2006/2007
HARI : RABU 11 OKTOBER 2006 ; JAM : 10.00-11.40 (100 MENIT)
Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D , dan Ir. Dianursanti, MT
1.
Anda mendapat tugas untuk merancang suatu sel elektrokimia. Di lab anda menggunakansatu gelas kimia, voltmeter yang dihubungkan ke elektroda perak, elektrode platina
dengan kawat tembaga. Gelas kimia anda isi dengan larutan HCl dan garam AgCl
berlebih, sehingga terdapat sejumlah padatan AgCl yang tidak terlarut di dasar gelas,
serta dialiri dengan gas Hidrogen. Pada keadaan awal anda menggunakan konsentrasi
HCl sebesar 1 M dan hidrogen bertekanan 1 atm. Anda memastikan bahwa larutan
elektrolit HCl telah jenuh oleh AgCl dengan melihat adanya endapan AgCl di dasar
gelas. Bagaimana anda menentukan :
a. Bagaimana anda menjelaskan kedua reaksi setengah yang terjadi pada masing-
masing elektroda di sel tersebut? (karena konsentrasi ion Ag dalam larutan
kecil, reaksi hidrogen dengan ion Ag dianggap tidak signifikan). Diketahui
Ksp AgCl adalah 1.82 x 10-10
b. Karena sel ini adalah sel galvanik, elektroda mana yang menjadi anoda dan
katoda? Berapa besarnya potensial sel yang akan terukur pada voltmeter pada
kondisi awal ini?
c. Pada kondisi berikutnya, anda mengganti larutan dalam gelas kimia dengan
larutan HCl 0.25 M dan tekanan hidrogen yang dialirkan menjadi 1.25 atm.
Dapatkah anda memperkirakan besarnya potensial sel yang akan terbaca pada
voltmeter?
2.
Untuk suatu sel elektrokimia dengan menggunakan penulisan sebagai berikut :
Pt| H2O2 (0.025 M) | H+ (?M) || Ag
+(0.010 M) |Ag
Bagaimana Anda menjelaskan hal berikut:
a.
Elektroda mana yang berfungsi sebagai katoda dan anoda serta bagaimana anda
menentukan potensial sel standar pada suhu 298 K?
b. Bila anda gunakan konsentrasi ion H+ sebesar 0.01 M, berapa potensial selnya? Jenis
sel elektrokimia apa bila dilihat dari besaran potensial selnya?
c. Berapa nilai potensial sel pada saat tercapai kesetimbangan kimia? Dapatkah anda
menentukan nilai tetapan kesetimbangan pada kondisi tersebut?
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
31/133
11
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
3. Anda mendapat tugas menganalisis kandungan ion nitrat dari sampel air sungai. Anda
melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan larutan standar nitrat dengan
berbagai konsentrasi dari 50-300ppm, sehingga diperoleh kurva kalibrasi dengan
kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti, anda melakukanteknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur potensialnya terbaca
nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda masukkan larutan standar
sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur potensial sebesar 59.7 mV.
a. Bagaimana anda menetapkan kandungan nitrat dalam sampel air tersebut dengan
teknik adisi standar?
b. Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar nitrat dan apakah masih
layak untuk diminum?
c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva
kalibrasi?
d.
Mengapa pada analisis ion nitrat dengan potensiometri langsung digunakan larutan
(NH4)2SO4 sebagai larutan TISAB?
e. Apa keuntungan penggunaan elektroda indikator ISE berbentuk membran untuk
pengukuran ion?
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
32/133
12
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Jawaban
1. Diket : elektrode inert : Pt
Ksp AgCl : 1,82 x 10-10
Padatan yang tersisa : AgCl
Konsentrasi HCl : 1M
Tekanan H+ : 1 atm
a. Tanya asisten
b. Karena merupakan sel galvanik, dimana reaksi harus berlangsung spontan tanpa
sumber tenaga dari luar maka Esel harus postif. Untuk mendapatkan Esel yang positif,
reaksi Ag + Cl- ↔AgCl + e- haris dinalik menjadi realsi reduksi sehingga Esel
menjadi
+0,22. Alasan mengapa yang mengalami reduksi AgCl sebab potensial reduksi standar
dari H+ adalah nol sehingga arah reaksi tidak memberikan pengaruh terhadap
perhitungan potensial sel. Karena AgCl yang mengalami reduksi, maka AgCl
merupakan katode dan H+ sebagai anode.
Katode : AgCl + e- ↔ Ag + Cl- E0 = +0,22V x2
Anode : H2 ↔ 2H+ + 2e
- E
0= 0 x1
Katode : 2AgCl + 2e- ↔ 2Ag + 2Cl- E0 = +0,22V x2
Anode : H2 ↔ 2H+ + 2e- E0 = 0 +
2AgCl(s) + H2(g) ↔ 2Ag(s) + 2H+
(aq) + 2Cl-(aq) E
0 = +0,22V
c.
HCl ↔ H+ + Cl-
0,25M 0,25 M 0,25M
= 0,0592 log = 0,05922 log
[+][−][]
= 0,22 0,05922 log[0,25][0,25]
1,25 E sel = 0,294V
2. Tanya asisten
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
33/133
13
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2007/2008
HARI: Rabu, 24 Oktober 2007; JAM: 08.00-09.30 (100 MENIT)
Sifat Ujian: Buka Buku
Pengajar: Ir. Dianursanti, MT dan Ir. Eva Fathul Karamah, MT
1. Untuk suatu reaksi kimia ini:
2Ag++Cu== 2Ag+Cu2+
Bagaimana anda menjelaskan hal berikut:
a. Bagaimana anda menentukan besarnya konstanta kesetimbangan reaksi bila diketahui
besarnya potensial standar Ag dan Cu masing-masing sebesar 0.799 V dan 0.337
V?(15%)
b. Berdasarkan nilai kesetimbangan tersebut, dapatkah anda menentukan nilai molar
Cu2+ dan Ag2+ dalam kesetimbangan bila diketahui jumlah awal konsentrasi AgNO3
adalah 0.05 M.(15%)
2. Anda mendapat tugas untuk menganalisis kandungan ion Cu dari sampel air sungai.
Anda melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan elktroda selektif ion
tembaga dengan berbagai konsentrasi dari 50-300 ppm, sehingga diperoleh kurva
kalibrasi dengan kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti,
anda melakukan teknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur
potensialnya terbaca nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda
masukkan larutan standar sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur
potensial sebesar 59.7 mV.
a. Bagaimana anda menetapkan kandungan ion Cu dalam sampel air tersebut dengan
teknik adisi standar?(15%)
b.
Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar ion Cu dan apakah masih
layak untuk diminum?(5%)
c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva
kalibrasi?(12%)
d. Mengapa pada analisis ion Cu dengan potensiometri langsung digunakan larutan
Na2HPO4 dan KH2PO4 sebagai larutan TISAB?(10%)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
34/133
14
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
3. Anda sedang mendapat tugas untuk mempelajari pencegahan korosi menggunakan cara
proteksi katodik. Anda tertarik dengan menggunakan batang magnesium sebagai anoda
sehingga pipa besi yang diamati dapat dicegah mengalami korosi.
a.
Mengapa magnesium dapat digunakan sebagai lgam pencegahan korosi untuk logam besi?(10%)
b. Bagaimana rancangan proteksi katodik besi dengan batang magnesium?(10%)
c. Reaksi apakah yang terjadi pada anoda dan katoda?(5%)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
35/133
15
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Jawaban
1. a. + + = . [] . []
+
+
20.0592 = [+
][ +] log = [+][ +] =
20.7990.3370.0592
log = 15.61 = 4.1 × 10
b. [+] = ([]−[])
[+] =
0.05 [
+]2 [+] = 0.025 [ +]2
Dari harga K, dapat diasumsikan seluruh Ag+ tereduksi menjadi Ag pada saat kesetimbangan,
sehingga pada kesetimbangan dapat dikatakan bahwa konsentrasi [Ag+] mendekati NOL
sehingga
[+] = 0.025
= [+
][ +] 4.1×10 = 0.025 [ +] [ +] = 2.5 × 10− Karena [Ag+] mendekati NOL, maka asumsi benar
2. a.
= 10−
= 300 0.9 100.9 10.−−. 100 100.9
= 2.676 2.222 0.991 = 2.174
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
36/133
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
37/133
17
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Magnesium akan berfungsi sebagai pereduktor yang menyebabkan reduksi pada besi. Maka
pada reaksi tersebut, yang mengalami oksidasi adalah Mg, bukan Fe.Magnesium pada hal ini
harus diganti secara berkala.
b. Korosi terjadi saat arus listrik meninggalkan Mg. Mg bertindak sebagai anoda dan pipa besi bertindak sebagai katoda. Pipa besi yang diproteksi, dialiri arus listrik melalui
anoda.
c. Reaksi pada anoda: Mg(s) Mg2+ + 2 e-
atau 2Mg(s) 2Mg2+
+ 4e-
Reaksi pada katoda (Fe): 2 H2O(l)+O2+4e-4OH-(aq)
Besi sebagai katoda tidak mengalami reaksi reduksi. Akibatnya besi sebagai katoda
tidak ikut dalam reaksi redoks, melainkan air dan gas O2 yang ikut dalam reaksi (mengalami
reaksi reduksi).
Bila digabungkan:
Anoda: 2Mg(s) 2Mg2+
+ 4e-
Katoda Fe(+): 2 H2O(l) + O2(g)+4e-4OH
-(aq)
2Mg(s)+ 2 H2O(l)+ O2(g)2Mg2+
(aq) + 4 OH-(aq)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
38/133
18
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
UJIAN TENGAH SEMESTER II – KIMIA ANALISIS 2006/2007
HARI : Senin, 27 November 2006; JAM : 13.00-14.40 (100 MENIT)
Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H.,Meng
Sifat Ujian : OPEN BOOK
Soal No. 1 (35 point)
Dua spektrum IR di bawah ini (A dan B) berasal dari dua senyawa yaitu etil etanoat dan
etanol.Tentukan spektrum IR yang sesuai untuk masing-masing senyawa dengan memberikan
penjelasan untuk setiap puncak absorpsi karakteristik dari senyawa tersebut.
(A)
(B)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
39/133
19
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Soal No. 2 (35 point)
For Cu atoms, the first excited state is reached by absorption of light with λ=324.7 nm. The
energy difference between the ground state and the excited state depends on the electronic
structure of each different atom. Each energy difference can be observed when light isabsorbed by an atom in its Ground State and formas an Excited State.
a. How do you determine the energy difference in Cu when the Excited State relaxes by
emitting light and reverts to the ground state?
b. Why do you design your experiment with AAS instrument using internal standard
addition method?
c. Why do we use calibration curve in AAS analysis and how we develop a calibration
curve?
d. What is your explanation about reducing the atomic absorption signal?
Soal no. 3 (30 point)
Cuplikan petroleum sejumlah 4.97 g yang mengandung senyawa Co dilarutkan menjadi 500
ml. 35 ml larutan sampel cuplikan dicampur dengan senyawa ligan dan air sehingga dapat
ditentukan absorbansinya dengan AAS. Pada pengamatan ini dilakukan metode adisi standar
dengan 35 mL larutan sampel dengan perlakuan yang sama seperti pada sampel cuplikan.
Komposisi kedua campuran tersebut adalah sbb:
Campuran Cuplikan Co, ml Ligan+air, ml Standar Co
[3mg/L], ml
Absorban
1 35 35 0 0.478
2 35 30 5 0.630
a.
Bagaimana menentukan besarnya perubahan absorbansi karena penambahan 5 ml
larutan standar Co
b. Bagaimana menentukan berat Co (mg) di dalam larutan cuplikan pada campuran
pertama dan prosentasi (% berat) kandungan Co di dalam cuplikan petroleum tersebut
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
40/133
20
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
Jawaban
1. Diket : Senyawa A & B = etil etanoat & etanol.
Ditanya : Tentukan spektrum IR yang sesuai dan penjelasannya?
Jawab :
Spektrum inframerah Gambar A
Pada daerah sekitar 3200-3600 merupakan gugus fungsional O-H.Ikatan O-H terdapat pada
alkohol di mana dalam spektrum ini ikatan tersebut menyerap sinar dengan bilangan
gelombang yang lebih besar.
Penyerapan 1050-1150 merupakan ikatan C-O.
Dari data spektrum IR kita peroleh :
- Ikatan O-H (sekitar 3500)
-
Ikatan C-O (sekitar 1100)
Sehingga dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut adalah etanol dengan bentuk
senyawa CH3-CH2-
OH
Spektrum inframerah Gambar B
- Pada nomor gelombang 3000 terdapat ikatan C-H (2850-3000)
-
Pada nomor gelombang 1740 terdapat ikatan rangkap C=O dengan daerah nomor
gelombang 1670-1820.
- Pada nomor gelombang 1000-1300 menunjukkan adanya ikatan C-O. Dari data
spektrum IR kita dapat data adanya :
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
41/133
21
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
o Ikatan C-H
o Ikatan C=O
o Ikatan C-O
Sehingga dapat disimpulkan bahwa spektrum IR (B) merupakan spektrum IR senyawa etiletanoat dengan bentuk senyawa
2.
b. Metode Adisi standar dilakukan dengan menambahkan larutan standar dengan kosentrasi
dan volume yang telah diketahui ke dalam sampel kemudian setiap larutan diukur
absorbansinya. Metode adisi standar dilakukan pada larutan sampel yang mana masih
terdapat zat-zat lain. Adanya zat-zat ini menyebabkan pengukuran konsentrasi zat analit oleh
metode spektroskopi menjadi kurang akurat untuk memperkecil kesalahan maka
digunakanlah metode adisi standar yang dikombinasikan dengan metode spektroskopi.Dari
metode adisi standar inilah kita dapat membuat kurva kalibrasi dalam menentukan
konsentrasi dari cuplikan dalam sampel yang diujikan.
c. Kurva kalibrasi mengambil prinsip dari hukum lambert beer konsentrasi dari analit di
dalam sampel dapat ditentukan dengan membandingkan larutan yang tidak diketahui
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
42/133
22
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
konsentrasinya (larutan sampel) dengan kurva kalibrasi, setelah mengkalibrasikan instrumen
dengan larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya. Caranya : dengan menyiapkan
beberapa larutan yang diketahui konsentrasinya lalu membuat kurva kalibrasinya.
Untuk membuat kurva kalibrasi dapat dilakukan dengan cara sbb :- Bergantung pada data apa yang diketahui (data yang keluar dari alat)
Data berupa intensitas radiasi/ absorbansi. Dapat dibuat persamaan :
Sehingga kita dapat memplot C vs I. Dari persamaan y = bx+a kita dapat mengetahui
konsentrasi sampel dengan menggunakan kurva kalibrasi yang telah dibuat. Jika data berupa
absorbansi,
Dari persamaan di atas, kita dapat mengetahui konsentrasi sampel setelah mengetahui nilai a
& b.
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
43/133
23
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
d. Pada AAS atom mengabsorpsi cahaya (radiasi elektromagnetik) atom-atom menyerap
cahaya pada panjang gelombang tertentu sehingga mempunyai energi untuk mengubah
tingkat elektronik atom. Dengan mengabsorpsi energi, suatu atom pada keadaan dasar
dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Elektron yang pindah dari tingkat energirendah ke tingkat energi tinggi akan menyerap energi (absorpsi). Gangguan pada AAS dapat
dikurangi dengan menghilangkan efek matriks dan gangguan-gangguan berupa gangguan
spektral, gangguan kimia, dll.
3. Diket :
-cuplikan petroleum = 4.97 gr
-Co (dalam cuplikan)
-dilarutkan menjadi 500 ml
-35 ml larutan sampel cuplikan + ligan + air
-metode adisi standar 35 ml
Ax= Absorbansi sampel
As = Absorbansi standar.
Komposisi :
Campuran Cuplikan Co (ml) Ligan+air (ml) Standar Co
[3mg/L], (ml)
Absorbans
1 35 35 0 0,478 (Ax)
2 35 30 5 0,630 (As)
Dit :
a. Perubahan absorbansi?
b. Berat Co? % berat?
Jawab :
a. Besarnya perubahan absorbansi = As-Ax
= 0,630-0,478
= 0,152
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
44/133
24
DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia
b.
Massa Co dalam 500 mL = (500/35) . 0,04178 mg
= 0,674 mg
% berat Co = (0,674. 10-3 g/4,97). 100%
= 0,136%
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
45/133
KIMIA FISIKA 1
2007/2008
1. Suatu enzim berhasil diekstrak dari biji tanaman X. Enzim tersebut akan digunakan untuk menghidrolisis
biomasa dalam penelitian pembuatan etanol. Beberapa cara dilakukan untuk mengidentifikasi enzim
tersebut, salah satu caranya adalah menentukan massa molar rata-rata dari enzim tersebut dengan
memanfaatkan teori tekanan osmosa. Cara yang dilakukan adalah dengan melarutkan enzim dalam air, dan
kemudian diukur dengan tekanan osmosanya pada suhu 20oC untuk tiap konsentrasi enzim. Data yang
didapatkan dari percobaan tersebut adalah sbb :
l.c/ (mg cm-3
) 3,221 4,618 5,112 6,722
Π tekanan osmosa/ cm 5,746 8,238 9,119 11,990
Berdasarkan data tersebut di atas, tentukanlah massa molar enzim yang diekstrak dari biji tanaman X.
Hasil analisis kromatografi gas memperlihatkan bahwa konsentrasi produk etanol yang diperoleh dari
biomasa adalah 50% berat, dan sisanya diasumsikan sebagai air. Jika volume produk yang didapatkan
adalah 100 cm3, tentukanlah berat dari air dan etanol dalam campuran tersebut.
Diberikan kurva hubungan fraksi mol etanol dengan volume molar parsial air dan etanol di halaman
berikut.
a). Tekanan osmosa π = MRT = Mr
C RT
Keterangan π = tekanan osmosa (mmHg)
M = konsentrasi molar ( g.mol / cm3)
R = konsentrasi gas ideal (62360 cm3 mmHg K-1 g.mol-1)
KIMIA FISIKA
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
46/133
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
47/133
Volume campuran = 100 cm3
M air = 18 g/gmol
M etanol = 46 g/gmol
*menentukan fraksi mol masing-masing komponen
M a = M e = 0,5 m
,
,
n total = na + ne
n total =
dengan fraksi mol etanol 0,28 dan fraksi mol air 0,72, dilihat pada grafik maka didapatkan
Vm air = 175 cm3/mol
Vm etanol = 56,2 cm3/mol
V campuran = na.Vma + ne.Vme
100 36 17,5
92
56,2
100 0,486 0,612
1001,098
1001,098 91,075
Massa air= massa etanol = 0,5m = 0,5 x 91,075 gram
= 45,538 gram
2. Hukum pengenceran ostwald dirumuskan dengan persamaan berikut:
Dengan K adalah konstanta kesetimbangan. Hasil dari suatu penelitian disosiasi (CH 3)4 SnCl dalam larutan
etil alkohol pada 25oC mendapatkan data hubungan antara konsentrasi dengan konduktivitas elektronik
sebagai berikut :
K )(-1
)c(
mm
2
mm
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
48/133
c x 104 mol/L 1,566 2,600 6,219 10,441
K x 106 Ω
-1 cm
-1 1,788 2,418 4,009 5,336
Dengan memanfaatkan persamaan diatas dan berdasarkan data yang diberikan, tentukanlah konduktivitasmolar pada pengeceran tak hingga dan konstanta kesetimbangan K .
Jawab
Persamaan di atas dapat disusun ulang menjadi
∞ 1
∞
Plot data hubungan CΛm dengan 1/Λm
1/Λm CΛm
559284 2,8 . 10-16
413565 6,28. 10-16
249439 2,49. 10-15
187406 5,57. 10-15
Dengan C dalam mol/cc
Λm dalam Ω-1
cm-1
-KΛm∞
= 6,75 x 10-15
Λm∞
=,
−
∞
1,279 .10−
y = -12.793x + 67.504
R² = 0.7848-10
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6
Series1
Linear (Series1)
K )(-1
)c(
mm
2mm
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
49/133
6,75.10−
1,279 .10−
4,556.10−
1,279 .10−
4,55610−
1,27910− 3,562 10−
Λm∞
=,
−−,
Λm∞
=1,895
UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2003/2004
MATA KULIAH: KIMIA FISIKA 1
HARI/TANGGAL: JUM'AT/26 MARET 2004
WAKTU: 90 MENIT
1.
Suatu gas akan ditentukan berat molekulnya. Gas tersebut dimasukkan ke dalam suatu tabung pada suhu23oC dan tekanan 741 torr, dan kemudian di timbang. Hasil penimbangan menunjukkan angka 65,3324 g.
Ketika tabung tersebut diisi dengan air, hasil penimbangan menunjukkan angka 170,15 g. Berapakah
berat molekul gas tersebut, jika diketahui berat tabung kosong adalah 65.2649 g.
Diketahui :
Gas T : 23oC
P : 741 torr = 741 mmHg
M1 (massa gas dan tabung) : 65,3324 g
M2 (massa air dan tabung) : 170,15 g
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
50/133
M0 (massa tabung) : 65.2649 g
Ditanya :
MR Gas…?
Jawab
M air = (170,15 - 65,3324) g
= 104,8851 g
Vol air = Vol tabung
= 104,8851 ml
M gas = 65,3324 g – 65,2649 g
= 0,0675 g
PV = nRT
16,03gasMr
K 296xK mol.
mmHgml. 6230x
gasMr
0,0675 ml04,8851xmmHg741
2. Untuk mempelajari bagaimana pengaruh tekanan terhadap kondisi kesetimbangan, dilakukan dengan
cara mereaksikan (g) NH (g)H2
3 (g) N
2
1322 , pada suhu 500
oC, dengan perbandingan
reaktan 1:3. Fraksi mol NH3 yang dihasilkan pada setiap tekanan dicatat. Data yang diperoleh adalah
sebagai berikut:
Buatlah persamaan yang menghubungkan Kp dengan P, dan hitunglah nilai Kp pada saat tekanan 100 bar.
Diketahui :
(g) NH (g)H2
3 (g) N
2
1322
Pada suhu 500oC
Perb. Reaktan = 1 : 3
P
(bar)
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
x (NH3) 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,5 0,53 0,56
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
51/133
Ditanya :
Buat persamaan hubngan Kp dengan P?
Jawab
2a 3a-3 a-1 : s
2a 3a- a- : b
- 3 1 :m
(g) NH (g)H2
3 (g) N
2
1 322
Mol total = 1-a + 3-3a +2a
= 4-2a
11
2 a
2a0,2a-0,4
2a-42a 1,0
2a-4
2a X
P
(bar)
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
x (NH3) 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,5 0,53 0,56
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
52/133
3
2
3
2
1
2
3
2
1
2
3
2
1
2
3
22
1
2
3
10.801,3Kp
100.))11
23(-3( .))
11
2(-1(
))11
22(-4(.)
11
22(
Kp
P)3a-3( .)a-1(
)2a-42a( Kp
P])2a-4
3a-3[(]P)
a24
a1[(
]P)
2a-4
2a[(
Kp
])HP() NP[(
) NHP( Kp
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
53/133
UAS KIMIA FISIKA 1
Senin/ 18 mei 2009
1. Acetic acid evaporated in container of volume 21.45 cm3 at 473 K and at an
external pressure of 200 kPa, and the container was then sealed. The mass of
acid present in the sealed container was 0,,0519 g. the experiment was repeated
with the same container but at 471 K, and it was found that 0,0380 g of acetic
acid was present. Calculate the equilibrium constant for the dimerization of the
acid in the vapour and the enthalpy of vaporization.
Jawab
Kondisi 1
Awal : V =21,45 cm3 = 21,45 x 10-6 m3
T = 47k
P = 200 kPa
Akhir : m = 0,0519 gr
Asumsi : gas ideal
200 10 21,45 10−
8,314 . 437 1,18 10−
Terjadi reaksi dimerisasi (misal acetic acid dilambangkan A)
A2 2A
Awal 1,18mmol -
Reaksi -1,18αmmol 2,36αmmol
setimbang (1-α)1,18 mmol 2,36αmmol
saat kesetimbangan
massa asam = 0,0519 gram
0,0519 180 0,288
Mol A2 setimbang =
+ 0,288 0,,096 1 1,18 α = 0,9186
MolAsetimbang = 2,36α mmol = 2,168 mmol
[][] ,,
,,
= 2,2799M
Kondisi 2
(pengerjaan seperti kondisi 1)
T = 471 K
= =,
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
54/133
Saat kesetimbangan :
nasam= 0,211 mmol
nA2 = 0,0704mmol
α = 0,9358
nA2 = 2,05mmol
K2 = 2,7841 M
Enthalpy of vaporization
∆
, , ∆,
∆ 10,057
2. The following table gives the mole fraction of methylbenzene (A) in liquid and
gaseous mixture with butanone at equilibrium at 303,15 K and the total pressure
P.
XA YA P (kPa)
00 36,066
0,08980,0410 34,121
0,2476 0,1154 30,900
0,35770,1762 28,626
0,51940,2772 25,239
0,60360,3393 23,402
0,71880,4450 20,6984
0,90190,5435 18,592
0,91050,7284 15,496
1 1 12,295
Take the vapour to be perfect, calculate the partial pressures of the two
components and find the Hendry’s Law constant for the two components.
Jawab
HukumRoult :
PA = XA PAo untuk pelarut murni
PB = XB PBo untuk zat terlarut yang mudah menguap
XB = 1- XA PA = YAPtot
YB = 1- YA PB = YBPtot
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
55/133
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
56/133
UAS Kimia Fisika
2008/2009
1. Pada 25oC tekanan uap kloroform CHCL3 = 199,1 mmHg dan karbon tetraklorida = 114,5 mmHg. Kedua
cairan membentuk larutan ideal. Jika 2 mol CHCl3 dan 3 mol CCl4 dicampur, tentukan fraksi masing-masing
dalam uap yang setimbang dengan cairannya dan tekanan uap campuran, dalam mmHg.
2.
Suatu zat mempunyai berat molekul = 100 gram/g-mol. Jika W gram zat tersebut dimasukkan ke dalam 50gram kloroform, titik didih kloroform naik = 0,01
oC. Diketahui kalor penguapan kloroform = 7305,8 kal/g-
mol. Berapa w?
3. Tabel di bawah ini menunjukkan nilai konduktansi ekuivalen untuk tiap konsentrasi larutan sodium laktat :
c x 103, mol/L 0,1539 0,3472 0,6302 1,622 2,829 4,762
konduktansi
ekuivalen
87,89 87,44 86,91 85,80 84,87 83,78
tentukan nilai Λo dengan memanfaatkan data-data tersebut:
(a) secara grafik
(b) dengan menggunakan persamaan Onsager ,/ ,
/ √
tentukan juga nilai Ao untuk asam laktat.
1. Dik : pada suhu 25oC
P CHCl3 = 199,1 mmHg
P CCl4 = 114,5 mmHg
n CHCl3 = 2 mol
n CCl4 = 3 mol
Dit:
a) XCHCl3 dan XCCl4 dalam uap yang setimbang dengan cairannya
b) Tekanan uap campuran ?
Jawab
a) 0,4
3 5 0,6
b) P campuran = XCHCl3 . PCHCl3 + XCCl4 . PCCl4
= 0,4 (199,1 mmHg) + 0,6 (114,5 mmHg)
= (79,64 + 68,7)mmHg
= 148,34 mmHg
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
57/133
2. Dik : Mr zat = 100 g/g-mol
M pelarut (kloroform) = 50 gram
ΔTb = 0,01oC
Titik didih kloroform (To) = 81,2oC = 354,2 K
Kalor penguapan kloroform = 7305,8 kal/g-mol = ΔHv
Dit : m zat (w).?
Jawab
.
. 1000 .
.
1000
0,01 1,987 .354,2 .119,5 ;
1000 . 7305,8 .
100 . 1000
50
0,01 0,8155
0,01226 3. Λ = Λo - b√
Λ = - b√ + ΛoY = mx + c
√ 12,4 87,89
18,6 87,44
25,1 86,91
40,3 85,80
53,2 84,87
69 83,78
Dengan interpolasi
(x2, y2) = (69. 10-3
; 83,78)
(x1, y1) = (12,4 . 10-3
; 87,89)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
58/133
87,8983,7887,89
12,4 .10−6912,4. 10−
87,894,11
12,4.10−56,6.10−
(56,6 .
10−)y – 4,9746 = -4,11x + 0,051
y = -72,615x + 88,792
Λ = - b√ + ΛoJadi Λo = 88,793−−
Ujian Tengah Semester Ganjil 2005/2006
Kimia Fisika 2
Tanggal : 21 Oktober 2005
Waktu : 60 menit (08.00-09.00)
Sifat : Open book
1. Sulfuryl chloride (SO2Cl2) merupakan senyawa yang berbahaya bagi manusia dan bersifat
korosif. SO2Cl2 (g) dapat terdekomposisi menjadi SO2 (g) dan Cl2 (g). untuk menentukan
persamaan laju reaksi dekomposisi ini, dilakukan penelitian pada suhu tinggi, dengan data
yang diperoleh adalah tekanan total untuk setiap rentang waktu t, seperti pada tabel di
bawah ini:
t (jam) 0 3 6 9 12 15
Ptot (kPa) 11,07 14,79 17,26 18,90 19,99 20,71
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
59/133
Dari data yang diberikan, perkirakanlah metode apa yang paling tepat untuk menentukan
orde reaksi dan persamaan laju reaksinya. Kemudian tentukanlah orde reaksi dekomposisi
SO2Cl2 tersebut.
2. Reaksi pirolisis dari asetaldehid, untuk produksi metana,
∆→ Merupakan reaksi orde 3/2, seperti pada perrsamaan laju reaksi di bawah ini:
[] []
Reaksi yang terjadi tidaklah sesederhana seperti yang digambarkan pada persamaan
reaksi di atas. Reaksi tersebut merupakan reaksi rantai yang terdiri atas beberapa tahap
reaksi. Mekanisme reaksi untuk pirolisis asetaldehid ini diusulkan oleh Rice-Herzfeld,
yaitu: →
→
Pada kenyataannya, mekaniksme reaksi yang terjadi jauh lebih rumit dibandigkan dengan
yang diusulkan oleh Rice-Herzfeld. Buktikanlah bahwa persamaan laju reaksi
pembentukan metana merupakan reaksi orde 3/2, seperti pada persamaan laju reaksi di
atas.
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
60/133
Jawaban
1. Note: Jika tidak tahu persamaan turunannya uraikan sendiri.
Asumsi: orde reaksi 1
Reaksi dekomposisi: SO2Cl2 SO2 + Cl2
m Po
r x x x
s Po – x x x
Ptotal = PSO2Cl2 + PSO2 + PCl2
P = (Po – x) + x + x = Po + x
x = P - Po
Persamaan turunan umum: , .log Dimana: Po = PSO2Cl2 saat t = 0
PA = PSO2Cl2 setelah terdekompresi
PA = Po – x = Po – (P - Po) = 2 Po – P
Sehingga: , .log − Lalu masukkan data t dan P ke dalam rumus di atas sehingga diperoleh nilai k. Ternyata
nilai k tetap untuk setiap variasi t. Maka reaksi tersebut berorde satu.
2.
Reaksi pirolisis: ∆→ Persamaan laju reaksi:
[] []
[] [][ ] (1)
[ ]
[] [][
] [
] 2[
][
] 0 (2)[ ] [][ ] [ ] 0 (3)
Laju reaksi CH3 dan CH3CO adalah 0
(3) (2)
[] [][ ] [ ] 2[ ] 0 [] 0 2 [ ] 0
[] 2[ ]
[
] [] (4)(4) (1)
[] []
2
/[]/
2/
[]/ []
[]/ terbuktiReaksi tersebut berorde 3/2 karena n = 3/2
v = k [A]n
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
61/133
Ujian Tengah Semester 2006/2007
Mata Ajaran : KIMIA FISIKA 2
Hari/Tanggal : Jumat/10 Nopember 2006
Waktu : 60 menit (08.00 s/d 09.00)
Sifat Ujian : Buku Terbuka
1. Suatu penelitian dilakukan untuk menentukan dekomposisi dari suatu senyawa. Ternyata,
dibutuhkan waktu selama 8000 detik agar konsentrasi dari senyawa tersebut tinggal
setengah dari konsentrasi awal. Dari pengolahan data konsentrasi sisa setiap interval
waktu didapatkan dari eksperimen, diperoleh bahwa reaksi dekomposisi senyawa tersebut
adalah reaksi orde satu. Penelitian diharapkan dapat memberikan hasil 70% dari senyawa
tersebut harus terdekomposisi. Untuk itu harus dihitung waktu yang diperlukan olehreaksi dekomposisi tersebut. Bantulah peneliti tersebut!!!
2. The reaction below; A + B C, was performed at known concentration of A and
temperature of T = 35 oC. The activation energy for the reaction is Ea = 33 kJ mol -2, the
rate was found to be 0.97 mols L-1
s-1
and the rate constant was determined as k = 2.76 x
10-2 L mol-1 s-1. Determine the rate of reaction at the same concentration of species, A, if
the temperature is now raised to 427 oC. What is the order of the reaction?
3. Ada 5 tipe isothermal adsorpsi, yaitu tipe satu untuk monolayer dan tipe 2-5 untuk
multilayer. Jelaskan dengan kalimat anda sendiri, kenapa bentuk kurva tipe 1 disebut
isotherm adsorpsi monolayer dan kurva 3 disebut multilayer.
4. The following data were obtained for the adsorption of liquid on surface of the solid at
77.3 K:
P (torr)31.7 40.1 56.6 64.5 82.7 96.7 112.4 128.8 148.6 169.3
N (10- mol
s-1)
8.31 8.53 8.90 9.03 9.53 9.85 10.15 10.45 10.81 11.81
If the vapor pressure (Po) of liquid is 759.0 torr at this temperature, show that the data can
be described by the BET isotherm:
[1 1( ⁄ )]
where c is a constant. Determine the values of c.
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
62/133
Jawaban
1. Dik : t½ = 8000 s
Reaksi orde 1
Dit : Waktu saat 70% senyawa terdekompiosisi
Jawab :
Gunakan metode paruh waktu untuk reaksi orde satu untuk mendapatkan nilai k
Dimana
t½ = 0,69/k
k = 0,69/ t½ = 0,69/8000 = 8,625 x 10-5
s-1
karena reaksi orde satu maka persamaan laju reaksinya
-(d[C]/dt) = k[C]
Bila persamaan ini diintegrasikan maka akan menjadi
ln [C] = ln [C]o – kt
karena yang ditanya adalah waktu saat 70% senyawa terdekomposisi, maka [C] =
0,3[C]o, jadi:
ln [C] - ln[C]o = kt
t = ln {[C]/ [C]o}/k = {ln (1/0,3)}/8,625 x 10-5 s-1 = 13959,1 sekon
2.
Dik :
Reaksi A +B C
T1 = 35oC = 308 K
Ea = 33 kJ mol-2
V = 0,97 mol L-1 s-1
k 1 = 2,76 x 10-2 L mol-1 s-1
T2 = 427oC = 700 K
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
63/133
Dit : k 2 = ? ; orde reaksi = ?
Jawab :
Gunakan persamaan Arrhenius
l n Atau persamaan tersebut dapat ditulis
k = A . e-E/RT
Sehingga nilai k 2 dapat dicari dengan
k 1 = A . e-E/RT1
k 2 = A . e-E/RT2
Sehingga k 2 = k 1 x (e-E/RT2 / e-E/RT1)
= 2,76 x 10-2 L mol-1 s-1 x [(3,4468 x 10-3) / (2.5306 x 10-6)]
= 37,59 L mol-1 s-1
Untuk mencari orde reaksi dapat digunakan analisis satuan
v = k [A]x
Dimana satuan V adalah mol L-1 s-1
k = L mol-1 s-1 dan [A] = mol L-1
sehingga
mol L-1
s-1
= L mol-1
s-1
[mol L-1
]x
[mol L-1]x = mol2 L-2
Sehingga didapat nilai x = 2
Jadi orde dari reaksi tersebut adalah 2
Persamaan laju reaksi: v = 37,59[A]2
4. Dik: Po = 759 torr
T = 77,3 KDit: c = ?
Jawab:
--asumsi gas ideal, PV = nRT sehingga
V ≈ n
Dari persamaan BET tersebut dapat dibuat menjadi
P / {V(Po-P)} = {1/(Vmc)} + {(c-1)/(Vmc)} (P/Po) .................................................. (1)
Dimana persamaan tersebut dapat dibuat menjadi sebuah persamaan garis y = bx + a,
dimana
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
64/133
y = P / {V(Po-P)} , x = (P/P
o) , a = {1/(Vmc)} , dan b = {(c-1)/(Vmc)}
data-data soal dapat diolah menjadi
No. P V x Y
1 31.7 8.31 0.041765 0.005245
2 40.1 8.53 0.052833 0.006539
3 56.6 8.9 0.074572 0.009054
4 64.5 9.03 0.08498 0.010285
5 82.7 9.53 0.108959 0.012831
6 96.7 9.85 0.127404 0.014823
7 112.4 10.15 0.14809 0.017126
8 128.8 10.45 0.169697 0.019558
9 148.6 10.81 0.195784 0.022521
10 169.3 11.81 0.223057 0.024309
Dari grafik terlihat data-data tersebut mengikuti pola garis lurus sehingga terbukti
data-data tersebut dapat digambarkan dalam persamaan BET
Dengan menggunakan metode least square didapat nilai a dan b yaitu
a = 0,001
b = 0,1077
Untuk mencari nilai c, nilai a dan b pada dimasukkan dalam persamaan:
b = {(c-1)/(Vmc)}
a = {1/(Vmc)} atau Vmc = 1/a
Sehingga dengan melakukan substitusi didapatkan
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
P /
V ( P o - P )
P/Po
grafik isoterm BET
grafik BET
Linear(grafik BET)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
65/133
c – 1 = b/a
c = b/a + 1
= (0,1077 / 0,001) +1
= 108,7
Ujian Tengah Semester - Kimia Fisika 2
(75 menit)
1. Reaksi dalam fasa gas antara nitrogen oksida dengan hydrogen, mengikuti persamaan
reaksi berikut:
2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O
Data yang diperoleh dari suatu penelitian yang dilakukan untuk reaksi tersebut dapat
dilihat di tabel berikut:
Tekanan awal, mm 354 288 243 202
Waktu paruh, detik 81 140 176 224
Tentukanlah persamaan laju reaksi berdasarkan data yang diberikan di atas.
2. Seorang peneliti mengamati dekomposisi dari suatu senyawa (A). ketika konsentrasi dari
senyawa tersebut tinggal setengah dari konsentrasi awal, ternyata dibutuhkan waktu
selama 8000 detik. Dari pengolahan data konsentrasi sisa setiap interval waktu yang dia
dapatkan dari eksperimen, diperoleh bahwa reaksi dekomposisi senyawa tersebut adalah
reaksi orde satu. Peneliti menginginkan 70% dari senyawa tersebut harus terdekomposisi.
Untuk itu dia harus menghitung waktu yang diperlukan oleh reaksi dekomposisi tersebut.Bantulah peneliti tersebut untuk menentukan berapa lama reaksi yang harus dia lakukan.
3.
Reaksi penguraian N2O5, 2 N2O5 4 NO2 + O2, mengikuti mekanisme sbb.:
k1
N2O5 NO2 + NO3
k2k3
NO2 + NO3 NO + O2 + NO2
k4
NO + NO3 2 NO2
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
66/133
Buktikan bahwa persamaan laju reaksinya adalah sbb.:
[]
2 2 []
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
67/133
Jawaban
1. Dik: 2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O
Tekanan awal, mm 354 288 243 202
Waktu paruh, detik 81 140 176 224
Dit: Pers. Laju reaksi = ?
Jawab:
Untuk orde-n
log ⁄ l og 2− 1
1 1 log[] y = b - m x
Dengan metode least square didapatkan data :
Pawal T 1/2 log Po log t1/2
354 81 2.549003 1.908485
288 140 2.459392 2.146128
243 176 2.385606 2.245513
202 224 2.305351 2.350248
1,7826,484 1 1,782 2,782 6,484log 2− 1 1
6,484log 2, 11,7821
y = -1.7823x + 6.4844
R² = 0.9633
0
0.5
1
1.5
2
2.5
2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
l o g t 1 / 2
log Po
Grafik log Po vs log t1/2
Series1
Linear (Series1)
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
68/133
4,51 10− Maka persamaan laju reaksinya adalah:
v = 4,51 x 10-7 [NO]a [H2] b
dimana a+b = 2,782
2. Untuk reaksi orde satu persamaannya
t½ = 0,69/k
k = 0,69/ t½
k = 0,69/8000 = 8,664 x 10-5 s-1
70% senyawa terdekomposisi, maka [C] = 0,3[C]o
Untuk reaksi orde satu:
-(d[C]/dt) = k[C]
Diintegrasikan, menjadi:
ln [C] = ln [C]o – kt
ln [C] - ln[C]o = kt
t = ln {[C]/ [C]o}/k
= {ln (1/0,3)}/8,664 x 10-5
s-1
= 13896,269 sekon
3.
[] [] [][] … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 []
[][] [][] … … … … … … … … … … … … … … … … … …2 []
[] [][] [][] [][] 2[][]
[] [][] 2[][] … … … … … … … … … … … 3 [] [] [][] [][] [][] … … … … 4
∗ [] 0 [][] [][] … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5
∗ [] 0
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
69/133
[] [][] [][] [][] (. 5) [] [][] 2[][] [] 2[][]
[][] 2 [] … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6
Substitusi persamaan (6) ke (1)
[] [] [][]
[] []
2 []
[] [] 2 [] []
2
2 [] []
2
2 [] []
2
2 [] > ‼
Ujian Tengah Semester Genap 2007/2008
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
70/133
Kimia Fisika 1
(90 menit)
1. Sebuah reactor, dengan volume V, digunakan untuk mengamati reaksi pembentukan
air. Ke dalam reactor tersebut dialirkan gas hydrogen dan oksigen, sampai tekanan-
tekanan total campuran gas tersebut adalah 1,00 bar. Campuran kemudian bereaksi
membentuk air pada suhu T. Reaksi dibiarkan terjadi sampai selesai dan tekanan
parsial hydrogen yang tersisa adalah 0,35 bar. Jika diasumsikan bahwa tekanan diukur
pada kondisi suhu dan volume yang sama, hitunglah komposisi awal dari kedua gas
tersebut.
Jawab :
Dik. V, T
Ptotal = 1,00 bar H2(g) + ½ O2(g) H2O(l)
PH2 = 0,35 bar 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
Dit. Komposisi awal ?
Jawab :
2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
Asumsitekanan O2 yang bereaksi = x
M 0,35+2x x
B 2x x
S 0,35
Ptotal = 1 atm
Ptotal = PH2 +PO2
1 = (0,35 + 2X) + X
1 = 0,35 + 3X
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
71/133
3X = 0,65
X = 0,22
Awal
P parsial O2 = 0,22atm
P parsial H2 =0,35 + 2 x 0,22 = 0,78 atm
JadiO2 : H2 = 2 : 7
2.
Reaksi pembuatan ammonia dari nitrogen dan hydrogen merupakan reaksi reversible.
Penelitian sedang mempelajari bagaimana pengaruh tekanan terhadap kondisi
kesetimbangan reaksi ini. Penelitian tersebut mencoba mereaksikan nitrogen dan
hydrogen dengan perbandingan mol 1 : 3, dan tekanan dibuat bervariasi dari 100
sampai 1000 atm dengan ΔP adalah 100 atm, dan untuk tekanan dihitung nilai fraksi
NH3 yang terbentuk 0,1 ; 0,18; 0,25; 0,32; 0,37; 0.42; 0,46; 0,50; 0,53; 0,56, berturut-
turut dengan kenaikan tekanan. Hitunglah nilai Kp berdasarkan data tersebut.
Jawab :
Dik. →
N2 : H2 = 1 : 3
P 100 200 300 400 500 600 700 800 900
X 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,50 0,53
Dit.Kp ?
Jawab:
“Saat 100 atm”
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
72/133
PNH3 = x NH3 X 100 atm
= 0,1 x 100 atm
= 10 atm
P N2 + P H2 = 100 -10 =90 atm
P N2 = 90
=22,5atm
P H2 = 90
= 67,5atm
Kp =
=
√ , ,. −
= 3,801.10-3 atm-1
Dengan cara yang sama :
“ saat 200 atm
PNH3 = 36 atm
PNH2 = 41 atm
PH2 = 123 atm
Kp = 4,121 x 10-3 atm-1
“ saat 300 atm
PNH3 = 75 atm
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
73/133
PNH2 = 56,25atm
PH2 = 168,75atm
Kp = 4,562 x 10-3 atm-1
“ saat 400 atm
PNH3 = 128 atm
PNH2 = 68 atm
PH2 = 204 atm
Kp = 5,327 x 10-3 atm-1
“ saat 500 atm
PNH3 = 185 atm
PNH2 = 78,75atm
PH2 = 236,25atm
Kp = 5,741 x 10-3 atm-1
“ saat 600 atm
PNH3 = 252 atm
PNH2 = 87 atm
PH2 = 261 atm
Kp = 6,407 x 10-3 atm-1
“ saat 700 atm
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
74/133
PNH3 = 322 atm
PNH2 = 94,5atm
PH2 = 283,5atm
Kp = 6,939 x 10-3 atm-1
“ saat 800 atm
PNH3 = 400 atm
PNH2 = 100 atm
PH2 = 300 atm
Kp = 7,698 x 10-3
atm-1
“ saat 900 atm
PNH3 = 477 atm
PNH2 = 105,75atm
PH2 = 317,25atm
Kp = 8,209 x 10-3 atm-1
“ saat 1000 atm
PNH3 = 560 atm
PNH2 = 110 atm
PH2 = 330 atm
Kp = 8,902 x 10-3
atm-1
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
75/133
3. The dissociation vaspor pressure of NH4Cl 4270C IS 608 kPa but at 459
0C it has risen
to 1115 kPa. Calculate:
a.
The equilibrium constant
b. The standard reaction free energy
c. The standard enthalpy
d.
The standard entropy of dissociation
All at 4270C.assume that the vaspor behaves as a perfect gas and the standard
enthalpy and entropy are independent of temperature in the range given. (solid
ammonium chloride dissociates to gaseous ammonia and HCl.
Jika dimisalkan V total=100 liter, maka didapat V N2=30L, V CO=50L, VH2=15L,
dan V O2=5L.
30 2 14
840
50 12 16 1400
15 2 1 30
5 2 16 160
840140030160 2430
% 8402430 100%34,57%
% 14002430 100% 57,61%
% 302430 100% 1,23%
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
76/133
% 1602430 100% 6,59%
Dik :
Dis. Vapor P NH4Cl = 608 kPa = 6,08atm, 427oC = 700 K
Dis. Vapor P NH4Cl = 11,5kPa = 11,15 atm, 459oC = 732 K
ΔH,ΔS tidakdipengaruhiolehsuhu
NH4Cl (S) NH3 (g) + HCl(g)
Dit :
a)
Kp
b) ΔG
c) ΔH
d)
ΔS
Jawab :
NH4Cl (S) NH3 (g) + HCl(g)
Awal x - -
Reaksi αx αx αx
Sisa x-αx αx αx PNH3 = PHCl
a)
PNH3 + PHCl = 6,08 atm
PNH3 + PNH3 = 6,08atm
2PNH3 = 6,08atm
PNH3 = 3,04atm = PHCl
Kp = [PNH3][PHCl]
Kp = [3,04][3,04]
Kp = 9,2416
b)
ΔG = -RT ln KP
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
77/133
ΔG =- (1,982 cal. K-1
. mol-1
)(700K) ln 9,2416
ΔG =- (1,982 cal. K-1
. mol-1
)(700K) 2,223715031
ΔG =- 3092,96523 cal. mol-1
ΔG =- 3092,97 cal. mol-1
c)
T = 732 K
PNH3 + PHCl = 11,15atm
2PNH3 = 11,15atm
PNH3 = 5,575 atm = PHCl
Kp = [PNH3][PHCl]
Kp=[ 5,575][5,575]
Kp = 31,080615 atm
Kp = 31,0806atm
∆
31,08069,2416 ∆
1,987 732700700.732
31,08069,2416 ∆
1,987 32512400
31,08069,2416 ∆1,987 732700700.732
∆ 1,987. 512400ln 31,08069,2416
32
∆ 1234868,784
32
∆ 38589,6495
∆ 38589,65
d)
ΔGo = ΔH
o - TΔS
-3092,97 = 38589,65
– 700 K ΔS
700K ΔS = 41682,62
ΔS =,
K
ΔS = 59,5466
ΔS = 59,55
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
78/133
UTS KIMFIS I 2007
1.
For the reaction 2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g) , ΔHo = 46980 cal and ΔGo = 33460 cal at 25oT. Assuming ΔHo to
be independent of temperature, calculate :
a).
ΔGo
2…?
b).
The degree of dissociation α, of 2SO2(g) at 600 K and 0,5 atm total pressure
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
79/133
1. Diketahui :
ΔHo= 46980 cal, ΔH=/f(T)
ΔGo
1= 33460 cal
T1 = 298 K
T2 = 600 K
Ptot = 0,5 atm
Ditanya
a).
ΔGo
2...?
b). α...?
Jawab
a).
ΔGo
1 = - RT1 ln K1
33460 = -1,987. 298 ln K1
ln K1 = -56,508
atm10x6,346K
16,573-K ln
39,93556,508-K ln
600.298
298-600
1,987
46980 K ln-K ln
R
H K
K ln
8-
2
2
2
12
21
12
1
2
T T
T T
kal19758 G
73)600.(-16,51,987.-G
lnK RT G
0
2
0
2
22
0
2
b).
2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g)
M x - -
B αx αx ½ αx
S x- αx αx ½ αx
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
80/133
Ptot = x- αx +αx + ½ αx
0,5 = x+ ½ αx
10x312,6
010x38,210x1,5865-0,0625
0,062510x1,586510x38,210x1,5865
125,0375,025,0
0,0625 10x6,346
3-
8-8-3
338-8-8-
2
28-
a
2
2
2
2
8-
2
8-
2
2
8-
2
3
2
2
2
2
11
0,5-0,5
2
11
25,0
2
11
0,25
10x6,346
2
11.
2
11
0,5
2
11
5,0.
2
1
2
11
0,5 .
10x6,346
½
10x6,346
SOP
POSOPK
2
11
5,0
x
ax x
axax
x
8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3
81/133
Ps : nilai α ini didapat dari kalkulator. Kalau sama bu Rita, musti pake trial and error. Jadi pinter-pinter aja
kombinasiin k