LAPORAN PRAKTIKUM PEMISAHAN DIFUSIONAL DIFUSIVITAS INTEGRAL (D-3)
DISUSUN OLEH APRIN PRATAMA LUBIS
121150072
FAKHURRAHMAN BENNY S.
121150092
DIYAH AYU SARI
121150100
LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2017
LAPORAN PRAKTIKUM PEMISAHAN DIFUSIONAL DIFUSIVITAS INTEGRAL (D-3)
DISUSUN OLEH APRIN PRATAMA LUBIS
121150072
FAKHURRAHMAN BENNY S.
121150092
DIYAH AYU SARI
121150100
LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2017
ii
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM PEMISAHAN DIFUSIONAL DIFUSIVITAS INTEGRAL (D-3)
DISUSUN OLEH APRIN PRATAMA LUBIS
121150072
FAKHURRAHMAN BENNY S.
121150092
DIYAH AYU SARI
121150100
Yogyakarta,
Mei 2017
Disetujui Oleh Asisten Pembimbing
Ir. Endang S., M.T.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis sampaikan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayat, dan inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Pemisahan Difusional dengan judul “Difusuvitas Integral” dengan lancar tanpa suatu halangan apapun. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat Praktikum Pemisahan Difusional. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir. Danang Jaya, M.T. selaku kepala laboratorium. 2. Ir. Endang S., M.T. selaku asisten pembimbing. 3. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan. 4. Rekan-rekan sesama praktikan atas kerja samanya. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini banyak sekali kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun sebagai evaluasi untuk kegiatan mendatang. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi masyarakat umum.
Yogyakarta,
Mei 2017
Penulis
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL............................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv DAFTAR ISI ............................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii DAFTAR LAMBANG ........................................................................................ viii INTISARI............................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ..........................................................................................1 I.2 Tujuan Percobaan ......................................................................................1 I.3 Tinjauan Pustaka .......................................................................................1 I.4 Hipotesis ....................................................................................................6 BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN II.1 Alat dan Bahan .........................................................................................7 II.2 Rangkaian Alat .........................................................................................8 II.3 Cara Kerja ................................................................................................8 II.4 Bagan Alir ................................................................................................9 II.5 Analisis Perhitungan ..............................................................................10 BAB III PEMBAHASAN III.1 Hasil Percobaan ....................................................................................13 III.2 Pembahasan ..........................................................................................15 BAB IV PENUTUP IV.1 Kesimpulan ...........................................................................................17 IV.2 Kritik dan Saran ....................................................................................17 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................18 LAMPIRAN
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Transfer massa........................................................................................3 Gambar 2. Rangkaian alat difusivitas integral .........................................................8 Gambar 3. Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) X1 ........................30 Gambar 4. Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) X2 ........................31
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Perhitungan Volume Pipa Kapiler ..................................................13 Tabel 2. Hasil Perhitungan Volume Asam Standar dan Normalitas NaOH ..........13 Tabel 3. Standarisasi Asam Oksalat X1 sebelum difusi .........................................14 Tabel 4. Standarisasi Asam Oksalat X2 sebelum difusi .........................................14 Tabel 5. Hasil Perhitungan Volume NaOH sebelum dan setelah difusi X1 ...........14 Tabel 6. Hasil Perhitungan Volume NaOH sebelum dan setelah difusi X2 ...........15 Tabel 7. Data hasil pengamatan berat aquades dengan volume pipa .....................19 Tabel 8. Data hasil pengamatan Volume NaOH dengan Normalitas NaOH .........20 Tabel 9. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan Normalitas H2C2O4 ........21 Tabel 10. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan Normalitas H2C2O4 ......22 Tabel 11. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas X1 ...............23 Tabel 12. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas X2 ...............23 Tabel 13. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam oksalat (X1) setelah difusi sebelum pengenceran ...............................................................24 Tabel 14. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam oksalat (X2) setelah difusi sebelum pengenceran ...............................................................25 Tabel 15. Persentase asam oksalat (X1) .................................................................26 Tabel 16.Persentase asam oksalat (X2) ..................................................................26 𝑡
Tabel 17. Hubungan 2 log(100 − 𝐸) dan log (𝐿2 ) pada asam oksalat X1 ............27 𝑡
Tabel 18. Hubungan 2 log(100 − 𝐸) dan log (𝐿2 )pada asam oksalat X2 ............28 Tabel 19. Persen kesalahan asam oksalat X1 .........................................................30 Tabel 20. Persen kesalahan asam oksalat X2 .........................................................31
vii
DAFTAR LAMBANG
C
= Konsentrasi (mol/L)
DAB
= Difusivitas massa komponen A melalui B (cm2/detik)
dCA/dx = Gradien konsentrasi A dalam arah X (g/cm2) E
= Persen Asam Oklasat dalam pipa kapiler (%)
JAX
= Fluks molar A dalam arah X (g/cm2. detik)
L
= Panjang pipa kapiler (cm)
N
= Normalitas (N)
viii
INTISARI
Salah satu bentuk transfer massa adalah difusi, dengan mekanisme kecepatannya dipengaruhi oleh gaya dorong (driving force) yang disebabkan oleh gradien suhu, konsentrasi, tekanan dan kecepatan aliran. Harga koefisien difusivitas campuran biner asam oksalat – air dengan variabel konsentrasi dan waktu. Asalm oksalat dengan konsentrasi tertentu dimasukka ke dalam pipa kapiler, kemudian pipa kapiler dimasukkan ke dalam bak air dan dialiri air. Pada selang waktu 5 menit pipa kapiler tersebut diambil dan konsentrasi asam oksalat yang tersisa dianalisa dengan cara titrasi menggunakan NaOH yang telah distandarisasi untuk mengetahui konsentrasi asam oksalat setelah difusi. Dari percobaan yang dilakukan pada asam oksalat X1 diperoleh harga koefisien difusivitas 0,0276 cm2/menit dengan persamaan garis y = - 0,1416 x + 3,541 dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 1,299 %. Sedangkan, pada asam oksalat X2 diperoleh harga koefisien difusivitas 0,0375 cm2/menit dengan persamaan garis y = - 0,0210 x + 3,6737 dengan persen kesalahan rata-rata 0,077%. Dari percobaan ini didapat kesimpulan bahwa semakin lama waktu difusi maka semakin kecil konsentrasi asam oksalatnya, karena semakin banyak asam oksalat yang terdifusi kedalam air.
ix
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Transfer massa banyak dijumpai dalam kehidupan sehari – hari, di dalam ilmu pengetahuan dan teknik. Contohnya yaitu, asap dari cerobong asap mengepul ke udara sekeliling dengan jalan difusi. Sama halnya dengan gula yang dimasukkan ke dalam air teh akan melarut dan menyebar di dalam air teh dengan jalan difusi. (Hardjono, 1989) Dengan mengetahui difusivitas (koefisien difusi) suatu zat, maka akan dapat mengetahui kemampuan penyebaran massa zat tersebut ke dalam fase yang lain atau dalam suatu fase. Semakin besar harga difusivitas suatu zat maka dapat dikatakan zat tersebut mempunyai kemampuan transfer massa yang besar pula. Dalam industri kimia, koefisien difusi berperan dalam perhitungan waktu proses, yang selanjutnya digunakan dalam perancangan kapasitas alat.(Hardjono, 1989)
I.2 Tujuan Percobaan Menentukan
koefisien
difusivitas
integral
(DAB)
yang
merupakan
perbandingan luas dengan waktu dalam satuan cm2/menit dari larutan asam oksalat yang berbeda.
I.3 Tinjauan Pustaka Difusi adalah salah satu bentuk transfer massa yang disebabkan oleh adanya gaya dorong (driving force) yang timbul karena gerakan-gerakan molekul atau elemen fluida. Difusivitas cairan tergantung pada sifat – sifat komponen, temperatur serta konsentrasi dari cairan tersebut tetapi, dalam pelaksanaan percobaan ini faktor temperatur diabaikan karena perbedaan temperatur yang kecil akan menyebabkan perbedaan densitas yang kecil, sehingga menyebabkan massa tidak berubah. (Hardjono, 1989)
1
Transfer massa berlangsung secara difusi antara dua fase atau lebih, kebanyakan dalam operasi pemisahan konstituen dari campuran terdapat dua fase yang saling bersinggungan yang dinamakan sebagai kontak fase. Dinamika sistem sangat berpengaruh terhadap kecepatan transfer massa. Sehingga dalam transfer massa dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: a.
Difusi molekuler yaitu transfer massa yang disebabkan oleh gerakan molekul secara acak dalam fluida yang diam atau bergerak secara laminer. Difusi molekuler juga merupakan difusi yang berhubungan dengan gerakan molekul-molekul melalui sesuatu zat yang disebabkan oleh tenaga panasnya. Kecepatan rata-rata molekul tergantung pada suhunya. Molekul bergerak melalui lintasan zig-zag, sehingga kecepatan difusinya, yaitu jarak bersih yang ditempuh dalam satu arah, hanya merupakan bagian kecil dari panjang lintasan yang sesungguhnya. Sehingga difusi molekuler berjalan dengan sangat lambat.
b.
Difusi olakan yaitu transfer massa yang terjadi apabila ada suatu fluida yang mengalir melalui sebuah permukaan dengan aliran turbulen, atau transfer massa yang dibantu oleh dinamika aliran.
Jika ditinjau, sebuah gas yang mengalir secara turbulen melalui sebuah permukaan dalam keadaan tetap, dan pada saat yang sama dalam aliran tersebut terjadi difusi equimolar arus berlawanan. Komponen A mendifusi dari permukaan dinding ke badan utama gas, sedangkan komponen B mendifusi dari badan utama gas ke permukaan dinding. (Hardjono, 1989) Dalam mengamati aliran laminer dalam percobaan, prinsip – prinsip yang harus kita ketahui adalah partikel – partikel fluida mengalir secara teratur dan sejajar dengan sumbu tabung, hal ini dapat dilihat dari besarnya bilangan Reynold ( Re ) pada aliran fluida tersebut. Sedangkan sifat aliran turbulen partikel – partikel tidak lagi mengalir secara teratur ( Re > 2000 ). (Brown, 1950) Difusivitas adalah suatu faktor perbandingan yaitu, difusivitas massa atau komponen yang mendifusi melalui komponen pendifusi. Zat yang terlarut akan mendifusi dari larutan yang konsentrasinya tinggi ke daerah yang konsentrasinya rendah. Kecenderungan zat untuk mendifusi dinyatakan dengan koefisien difusi.
2
Koefisien difusi merupakan sifat spesifik sistem yang tergantung pada suhu, tekanan dan komposisi sistem. DAB adalah koefisien difusi untuk komponen A yang mendifusi melalui B. Dari hubungan dasar difusi molekuler yaitu fluks molar relatif terhadap kecepatan rata-rata molar JA. Yang pertama kali ditemukan oleh Fick untuk sistem isotermal dan isobarik. Yang dimaksud dengan fluks sendiri adalah banyaknya suatu komponen, baik dalam satuan massa atau mol, yang melintasi satu satuan luas permukaan dalam satu satuan waktu. Fluks dapat ditetapkan berdasarkan suatu koordinat yang tetap di dalam suatu ruangan, suatu koordinat yang bergerak dengan kecepatan rata-rata massa, atau suatu koordinat yang bergerak dengan kecepatan rata-rata molar. Koefisien difusi dapat dijumpai pada persamaan hukum Fick : JAx= -DAB
dC A dx
……………......……………………………...
(1)
dimana : JAx
: Fluks molar A dalam arah X
( g/cm2.detik )
DAB
: Difusivitas massa A melalui B
( cm2/detik )
dCA dx
: Gradien konsentrasi
( mol/cm4)
Tanda negatif menunjukkan bahwa difusi terjadi dengan arah yang sejalan dengan penurunan konsentrasi. ∆x JAx│x
x=0
JAx│x+∆x x
x+∆ x
x=L
Gambar 1. Transfer massa
Neraca Massa : Massa Masuk – Massa Keluar – Massa Yang Bereaksi = Massa Akumulasi. dC dC dC 0 A x A DAB A A DAB A A dx x dx x x dx
.......................(2)
3
Persamaan ( 2 ) dibagi dengan A dx, maka : DAB
d dCA dCA dx dx dx .........................................................................(3)
DAB
d 2C A dCA dx2 dx
d 2C A 1 dCA 2 dx DAB dx
.........................................................................(4)
.........................................................................(5)
Bila dalam percobaan digunakan asam oksalat. Konsentrasi asam oksalat mula – mula dalam pipa kapiler adalah CAo pada : x
=x
t
=0
CA
= CAo
Konsentrasi asam oksalat dalam pipa kapiler pada waktu t = ~ : x
=x
t
=~
CA
=0
Pada ujung pipa kapiler yang tertutup tidak ada transfer massa : x
=0
t
=t
dCA =0 dx
Konsentrasi asam oksalat pada ujung kapiler pada setiap saat : x
=L
t
=t
CA
= CA
Penyelesaian persamaan differensial dari persamaan ( 3 ) adalah :
CA
(2n 1) 2 2 DAB t ( 2n L ) (1) n cos exp 2 ( 2 L) n 1 (2n 1) 4 L 4
...............(6)
4
dimana : CA
= Konsentrasi asam oksalat (mol/L)
DAB
= Difusivitas asam oksalat (g/cm2.detik)
t
= Waktu difusi (menit)
L
= Panjang pipa (cm)
Menghitung asam oksalat setelah difusi : N
= CA . V
dN = CA . dV + V . dCA ; CA = tetap dN = CA . A . dx = CA . A . dx
N
Jumlah asam oksalat mula – mula dalam pipa kapiler adalah : No = CAo . A . L ....................................................................................(7)
Persentase asam oksalat setelah difusi dalam pipa kapiler adalah : E=
N 100% N0
...............................................................................(8)
L
A C A dx E=
0
C Ao A L L
E=
C 0
100% .......................................................................(9)
CA dx 100% ....................................................................(10) Ao L
Persamaan ( 4 ) disubstitusikan ke persamaan ( 5 ), sehingga diperoleh :
(2n 1) 2 2 DAB t 1 exp E= 2 2 n 2 (2n 1) 2 4 L 800
..........................(11)
Untuk DAB yang tetap dan DAB . t/L2 kecil, maka persamaan ( 6 ) dapat didekati dengan :
5
E = 100 – 200
D
100 – E = 200
D
AB
t
L AB
..............................................................(12)
2
t
L
2
.............................................................(13)
log ( 100 – E ) = log ( 200
D
2 log ( 100 – E ) = 2 log ( 200
1 t π. ) + 2 Log L2
........................(14)
t π. ) + Log L2
......................(15)
AB.
D
AB.
Sehingga persamaan dapat dibuat grafik hubungan antara Log
t terhadap L2
Log ( 100-E ) dan juga persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metode Least Square, dengan persamaan pendekatan secara garis lurus sebagai berikut : y=a+bx
.......................................................(16)
dimana : y = 2 log ( 100 – E ) a = 2 log ( 200 x = Log
D
. )
AB
t L2
b = tan α = gradien = 1 dengan : E
= Perbandingan asam oksalat yang tertinggal
t
= Waktu (menit)
L
= Panjang pipa kapiler (cm)
DAB = Koefisien difusi (g/cm2.detik)
I.4 Hipotesis Nilai DAB dipengaruhi oleh waktu dan konsentrasi, semakin besar konsentrasi asam oksalat semakin besar pula DAB nya, semakin lama waktu difusi maka akan semakin banyak asam oksalat yang terdifusi oleh air.
6
BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN
II.1 Alat dan Bahan II.1.1 Alat a. Alat suntik b. Buret c. Erlenmeyer d. Corong e. Stopwatch f. Penggaris g. Termometer h. Timbangan i. Pipa kapiler
II.1.2 Bahan a. Air b. Larutas Asam Oksalat (H2C2O4) c. Aquadest d. Larutan NaOH e. Larutas Asam Standar f. Indikator PP
7
II.2 Rangkaian Alat
Gambar 2. Rangkaian alat difusivitas integral
Keterangan Gambar: 1. Bak penampung air 2. Kran pengatur aliran 3. Pipa kapiler 4. Bak difusi 5. Outlet
II.3 Cara Kerja Untuk mengetahui volume pipa kapiler pertama-tama pipa kosong ditimbang, kemudian pipa kosong tersebut diisi oleh aquadest kemudian ditimbang. Panjang pipa diukur menggunakan mistar, lalu suhu aquades diukur untuk mencari densitas pada suhu tersebut. Kemudian dilanjutkan dengan standarisasi NaOH dengan cara asam standar diambil 10 ml, dimasukkan kedalam erlenmeyer dan ditambah dengan PP 2 tetes lalu dititrasi dengan NaOH. Kemudian volume NaOH yang digunakan untuk titrasi dicatat, lakukan percobaan sebanyak 3 kali. Standarisasi asam oksalat (X1) pertama larutan asam oksalat (X1) diambil sebanyak 10 ml kemudian ditambahkan indikator PP dan dititrasi dengan NaOH. Kemudian volume NaOH yang digunakan untuk titrasi dicatat dan volume NaOH yang digunakan tersebut digunakan sebagai volume NaOH sebelum difusi. Hal yang sama dilakukan untuk asam oksalat (X2). 8
Selanjutnya percobaan difusi, mula-mula pipa kapiler diisi dengan asam oksalat dan diusahakan agar tidak ada gelembung udara di pipa, lalu pipa kapiler disusun dalam bak air dengan diurutkan posisinya dari posisi rendah ke tinggi, lalu air dialirkan dan alirannya diatur agar laminer. Pada saat air sampai puncak pipa kapiler waktu dicatat sebagai t=0. Kemudian pipa kapiler diambil setiap selang waktu 5 menit secara berurutan. Selanjutnya asam oksalat yang terdapat pada pipa kapiler diambil dengan jarum suntik dan dimasukkan kedalam erlenmeyer kemudian ditambah aquades hingga volume airnya 10 ml. Kemudian tambahkan indikator PP dan dititrasi dengan NaOH. Percobaan diulang untuk asam oksalat (X2).
II.4 Bagan Alir a. Menentukan volume pipa kapiler Menimbang berat pipa kapiler kosong
Menimbang berat pipa yang diisi dengan aquades, sehingga diperoleh berat aquades
Mengukur panjang pipa
Mengukur suhu aquades
Mencari densitas aquades berdasarkan suhu yang telah diukur
Menghitung volume pipa
Setelah menghitung volume pipa, dilanjutkan dengan mengukur tinggi masing-masing pipa kapiler
9
b. Standarisasi larutan NaOH Mengambil asam standard 10 ml larutan
Memasukkan asam standard ke dalam erlenmeyer dan menambahkannya dengan indikator PP
Menitrasi larutan standard dengan larutan NaOH
Mencatat volume NaOH yang digunakan untuk titrasi
Melakukan percobaan sebanyak tiga kali
c. Standardisasi asam oksalat Memasukkan sebanyak 10 ml larutan asam oksalat (X1) ke dalam erlenmeyer dan menambahkannya dengan indikator PP
Menitrasi asam oksalat (X1) dengan larutan NaOH
Mencatat volume NaOH yang digunakan untuk titrasi
Melakukan percobaan yang sama untuk larutan asam oksalat (X2)
II.5 Analisis Perhitungan 1. Volume pipa V Dimana : V
m
= Volume pipa
(ml)
m
= Berat aquadest
(gr)
ρ
= Densitas aquadest
(gr/ml)
10
2. Menentukan Normalitas NaOH V1 x N1 = V2 x N2 Dimana : V1 = Volume asam standart
(ml)
N1 = Normalitas asam standart
(N)
V2 = Volume NaOH
(ml)
N2 = Normalitas NaOH
(N)
3. Menentukan Normalitas asam oksalat sebelum dan setelah difusi V1 x N1 = V2 x N2 Dimana : V1
= Volume asam standart
(ml)
N1 = Normalitas asam standart
(N)
V2 = Volume NaOH
(ml)
N2 = Normalitas NaOH
(N)
4. Menentukan prosentase asam oksalat Untuk menentukan prosentase asam oksalat sisa (sebelum dan setelah difusi) dapat dilihat dari perbedaan normalitas asam oksalat sebelum dan setelah difusi. E=
N 100 0 0 No
Dimana : E = % sisa asam oksalat N = Normalitas asam oksalat setelah difusi No= Normalitas asam oksalat sebelum difusi
5. Menentukan Difusivitas Dapat ditentukan dari rumus:
E 100 200
.D AB .t L2
Yang dijabarkan menjadi: 2 Log (100 E ) Log
t 2 Log (200 D AB ) L2
11
Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metode Least Square: y = a + bx dimana : y = 2 log (100-E) x = log (
t ) L2
b = intercept = 2 log ( 200 D AB ) dengan : E
= Perbandingan asam oksalat yang tertinggal
t
= waktu
L
= panjang pipa kapiler
DAB = koefisien difusivitas
6. Menentukan persen kesalahan 0
0
Ydata Yhitung 0 Kesalahan 100 0 Ydata
12
BAB III PEMBAHASAN
III.1 Hasil Percobaan 1. Menentukan Volume Pipa Kapiler Suhu Aquadest = 29 ℃ Densitas Aquadest = 0,995945 gram/ml Tabel 1. Hasil Perhitungan Volume Pipa Kapiler Panjang
Berat Pipa
Berat Pipa
Berat
Volume
Pipa (cm)
Kosong (gr)
Isi (gr)
Aquadest (gr)
Pipa (ml)
1
10,2
9,2456
12,7498
3,5042
3,5184
2
10,1
9,2366
12,6739
3,4373
3,4512
3
10
9,1140
12,5345
3,4205
3,4344
4
9,9
9,0857
12,4942
3,4085
3,4223
5
9,8
8,9613
12,3450
3,3837
3,3974
No
2. Standarisasi Larutan NaOH Normalitas Asam Standar
= 0,1 N
Volume NaOH rata-rata
= 9,5 ml
Normalitas NaOH rata -rata
= 0,105 N
Tabel 2. Hasil Perhitungan Volume Asam Standar dan Normalitas NaOH Volume Asam Standar
Volume NaOH
Normalitas NaOH
(ml)
(ml)
(N)
1
10
9,3
0,107
2
10
9,2
0,108
3
10
10
0,1
No
13
Tabel 3. Standarisasi Asam Oksalat X1 sebelum difusi Volume NaOH
Volume Asam Oksalat
Normalitas Asam
(ml)
(ml)
Oksalat (N)
1
4,70
10
0,0493
2
4,60
10
0,0483
3
4,65
10
0,0488
No
Volume NaOH rata-rata
= 4,65 ml
Normalitas Asam Oksalat rata-rata
= 0,0488 N
Tabel 4. Standarisasi Asam Oksalat X2 sebelum difusi Volume NaOH
Volume Asam Oksalat
Normalitas Asam
(ml)
(ml)
Oksalat (N)
1
3,8
10
0,0399
2
3,9
10
0,0409
3
3,7
10
0,0388
No
Volume NaOH rata-rata
= 3,8 ml
Normalitas Asam Oksalat rata-rata
= 0,0398 N
Tabel 5. Hasil Perhitungan Volume NaOH sebelum dan setelah difusi asam oksalat (X1) Volume NaOH (ml)
Waktu
Volume Asam
(menit) Sebelum Sesudah Oksalatat
Normalitas Asam Oksalat
Sebelum Difusi
Setelah Difusi Sebelum
Setelah
Difusi
Difusi
(ml)
5
4,65
1,3
10
0,0488
0,0387
0,01365
10
4,65
1,4
10
0,0488
0,0425
0,0147
15
4,65
1,6
10
0,0488
0,0489
0,0168
20
4,65
1,2
10
0,0488
0,0368
0,0126
25
4,65
1,9
10
0,0488
0,0587
0,01995
Pengenceran pengeceran
14
Tabel 6. Hasil Perhitungan Volume NaOH sebelum dan setelah difusi asam oksalat (X2) Volume NaOH (ml) Waktu
Volume Asam
(menit) Sebelum Sesudah Oksalatat
Normalitas Asam Oksalat
Sebelum Difusi
Setelah Difusi Sebelum
Setelah
Difusi
Difusi
(ml)
5
3,8
1,1
10
0,0398
0,03268
0,0115
10
3,8
1,2
10
0,0398
0,03650
0,0126
15
3,8
1,2
10
0,0398
0,03668
0,0126
20
3,8
1,2
10
0,0398
0,03681
0,0126
25
3,8
1,2
10
0,0398
0,03708
0,0126
Pengenceran pengeceran
III.2 Pembahasan Percobaan ini dilakukan untuk menentukan koefisien difusivitas cairan (DAB). Difusivitas memiliki dimensi yaitu panjang pangkat dua dibagi dengan waktu. Nilai dari koefisien dari difusivitas tergantung dari tekanan temperatur (suhu) dan komposisi sistem. Pada percobaan ini dilakukan proses titrasi menggunakan indikator PP. Percobaan titrasi digunakan untuk menentukan normalitas asam oksalat sebelum difusi. Penggunaan aquadest hingga volume larutan asam oksalat yang akan dititrasi sebanyak 10 ml dimaksudkan untuk mempermudah proses titrasi karena sedikitnya asam oksalat yang terdapat pada pipa kapiler karena volume pipa kapiler yang kecil. Untuk mengetahuo normalitas asam oksalat setelah difusi harus dilakukan titrasi karena normalitas yang akan dihitung adalah normalitas asam oksalat sebanyak volume pipa kapiler. Dari hasil percobaan normalitas asam oksalat X1 sebelum dan sesudah difusi mengalami naik turun, karena kurang cermatnya dalam melihat volume buret. Sedangkan, hasil percobaan pada saat asam oksalat X2 sebelum dan sesudah difusi 15
didapatkan normalitas asam oksalat tetap. Hal ini disebabkan karena kurang cermatnya dalam melihat volume buret, dan saat memasang pipa kapiler kurang sama ketinggiannya sehingga proses difusi berlangsung pada waktu yang tidak bersamaan.
16
BAB IV PENUTUP
IV.1 Kesimpulan 1. Koefisien difusivitas integral (DAB) yang didapatkan dengan larutan asam oksalat X1 = 0,0276 cm2/menit 2. Koefisien difusivitas integral (DAB) yang didapatkan dengan larutan asam oksalat X2 = 0,0375 cm2/menit
IV.2 Kritik dan Saran Pada praktikum selanjutnya diharapkan praktikan yang akan praktikum untuk lebih teliti dalam membaca skala volume pada buret dan mengukur tinggi pipa kapiler, serta teliti dalam mengambil volume asam oksalat setelah difusi. Praktikan menyarankan agar praktikan yang akan melakukan percobaan ini memperhatikan kebersihan alat-alat praktikum sehingga tidak ada larutan yang akan tercemar karena tidak sterilnya alat-alat praktikum, seperti pengambilan larutan sampel X1 dan X2, penggunaan jarum suntik untuk mengambil larutan sampel X1 dan X2.
17
DAFTAR PUSTAKA
Brown, G.G. 1950. Unit Operation. New York : John Willey and Sons, Inc. Hardjono. 1989. Diktat Kuliah Operasi Teknik Kimia II. Hal 1 – 4. Yogyakarta : Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia UGM Perry, R.A, 1973. Chemical Engineering Hand Book. 6th ed. New York : Mc. Graw Hill Book Company.
18
LAMPIRAN
Analisis Perhitungan 1.
Menentukan volume pipa kapiler
Suhu aquades = 29⁰C Densitas aquades
= 0,995945 g/ml
Berat aquadest = Berat pipa isi – berat pipa kosong = (12,7498 – 9,2456) gram = 3,5042 gram 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑞𝑢𝑎𝑑𝑒𝑠𝑡
Volume pipa kapiler = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑎𝑞𝑢𝑎𝑑𝑒𝑠𝑡 3,5042𝑔𝑟
Volume pipa kapiler = 0,995945 𝑔𝑟/𝑚𝑙 = 3,5184 ml Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 7. Data hasil pengamatan berat aquades dengan volume pipa Panjang
Berat Pipa
Berat Pipa
Berat
Volume
Pipa (cm)
Kosong (gr)
Isi (gr)
Aquadest (gr)
Pipa (ml)
1
10,2
9,2456
12,7498
3,5042
3,5184
2
10,1
9,2366
12,6739
3,4373
3,4512
3
10
9,1140
12,5345
3,4205
3,4344
4
9,9
9,0857
12,4942
3,4085
3,4223
5
9,8
8,9613
12,3450
3,3837
3,3974
No
2.
Menentukan Normalitas NaOH
Normalitas asam standart
= 0.1 N
Volume asam standart = 10 ml V1 x N1 = V2 x N2 𝑁2 =
𝑉1 𝑁1 𝑉2
Dimana : V1 = Volume asam standar (ml)
19
N1 = Normalitas asam standar (N) V2 = Volume NaOH (ml) N2 = Normalitas NaOH (N) Pada sampel 1, jika volume NaOH = 9,3 ml
𝑁2 =
10 𝑚𝑙 𝑋 0,1 𝑁 9,3 𝑚𝑙
= 0,107 N
Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 8. Data hasil pengamatan Volume NaOH dengan Normalitas NaOH Volume Asam Standar
Volume NaOH
Normalitas NaOH
(ml)
(ml)
(N)
1
10
9,3
0,107
2
10
9,2
0,108
3
10
10
0,1
No
Volume NaOH rata-rata
= 9,5 ml
Normalitas NaOH rata-rata
= 0,105 N
3.
Standarisasi asam oksalat sebelum difusi (X1) dan (X2)
Standarisasi asam oksalat sebelum difusi (X1) Normalitas NaOH rata-rata= 0,105 N Volume asam oksalat = 10 ml
V1 x N1 = V2 x N2 Dimana : V1 = Volume NaOH sebelum difusi N1 = Normalitas NaOH V2 = Volume asam oksalat N2 = Normalitas asam oksalat
20
Jika pada sampel 1 ,volume NaOH (V1 ) volume asam oksalat (V2 )
= 4,7 ml
= 10 ml
Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah 𝑁2 =
4,7 𝑚𝑙 𝑋 0,105 𝑁 10 𝑚𝑙
= 0,0493 N
Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 9. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan Normalitas H2C2O4 Volume NaOH
Volume Asam Oksalat
Normalitas Asam
(ml)
(ml)
Oksalat (N)
1
4,70
10
0,0493
2
4,60
10
0,0483
3
4,65
10
0,0488
No
Standarisasi asam oksalat sebelum difusi (X2) Normalitas NaOH rata-rata= 0,105 N Volume asam oksalat = 10 ml
V1 x N1 = V2 x N2 Dimana : V1 = Volume NaOH sebelum difusi N1 = Normalitas NaOH V2 = Volume asam oksalat N2 = Normalitas asam oksalat Jika pada sampel 1 ,volume NaOH (V1 ) volume asam oksalat (V2 )
= 3,8 ml
= 10 ml
Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah 𝑁2 =
3,8 𝑚𝑙 𝑋 0,105 𝑁 10 𝑚𝑙
= 0,0399 N
21
Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 10. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan Normalitas H2C2O4 Volume NaOH
Volume Asam Oksalat
Normalitas Asam
(ml)
(ml)
Oksalat (N)
1
3,8
10
0,0399
2
3,9
10
0,0409
3
3,7
10
0,0388
No
4. Menentukan normalitas asam oksalat sesudah difusi, dan sesudah pengenceran Normalitas NaOH rata-rata
= 0,105 N
Volume asam oksalat
= 10 ml
V1 x N1 = V2 x N2 Dimana : V1 = Volume NaOH setelah difusi N1 = Normalitas NaOH V2 = Volume asam oksalat N2 = Normalitas asam oksalat Jika pada sampel 1 ,volume NaOH (V1 ) volume asam oksalat (V2 )
= 1,3 ml
= 10 ml
Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah 𝑁2 =
1,3 ml x 0,105 N 10
= 0,01365 N
22
Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 11. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam oksalat (X1) Volume NaOH No
sesudah difusi (ml)
Normalitas Asam Volume Asam
Oksalat sesudah difusi
Oksalat (ml)
(setelah pengenceran) (N)
1
1,3
10
0,01365
2
1,4
10
0,0147
3
1,6
10
0,0168
4
1,2
10
0,0120
5
1,9
10
0,01995
Tabel 12. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam oksalat (X2) Volume NaOH No
sesudah difusi (ml)
Normalitas Asam Volume Asam
Oksalat sesudah difusi
Oksalat (ml)
(setelah pengenceran) (N)
1
1,1
10
0,0115
2
1,2
10
0,0126
3
1,2
10
0,0126
4
1,2
10
0,0126
5
1,2
10
0,0126
5. Menentukan normalitas asam oksalat sesudah difusi, sebelum pengenceran Normalitas asam oksalat (X1)
= 0,01365 N
Normalitas asam oksalat (X2)
= 0,0115 N
V1 x N1 = V2 x N2 Dimana : V1 = Volume NaOH setelah difusi 23
N1 = Normalitas asam oksalat (X1 dan X2) V2 = Volume pipa kapiler N2 = Normalitas asam oksalat sesudah difusi sebelum pengencera Jika pada sampel 1 , volume pipa kapiler (V2 )
= 3,5184 ml
Maka : Normalitas asam oksalat X1 pada sampel 1 adalah 𝑁2 =
10 𝑚𝑙 𝑋 0,01365 𝑁 3,464147 𝑚𝑙
= 0,038796 N
Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 13. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam oksalat (X1) setelah difusi sebelum pengenceran Normalitas asam
Volume
Volume
Asam
Pipa
Oksalat
Kapiler
(ml)
(ml)
1
10
3,5184
0,038796
2
10
3,4512
0,042594
3
10
3,4344
0,048917
4
10
3,4323
0,036817
5
10
3,3974
0,058721
No
oksalat sesudah difusi (sebelum pengenceran) (N)
Normalitas asam oksalat X2 pada sampel 1 adalah 𝑁2 =
10 𝑚𝑙 𝑋 0,0115 𝑁 3,5184 𝑚𝑙
= 0,03268 N
24
Dengan cara yang sama diperoleh : Tabel 14. Data hasil pengamatan volume NaOH dengan normalitas asam oksalat (X2) setelah difusi sebelum pengenceran Normalitas asam
Volume
Volume
Asam
Pipa
Oksalat
Kapiler
(ml)
(ml)
1
10
3,5184
0,03268
2
10
3,4512
0,03650
3
10
3,4344
0,03668
4
10
3,4223
0,03681
5
10
3,3974
0,03708
No
oksalat sesudah difusi (sebelum pengenceran) (N)
6. Menentukan persentase asam oksalat sisa (E) N
E =N0 x 100% Dimana : E = % Sisa asam oksalat N = Normalitas asam oksalat setelah difusi No = Normalitas asam oksalat sebelum difusi Untuk Asam Oksalat X1 Jika:
N = 0,01365 N
No = 0,0488 N 𝐸=
0,01365 𝑁 0,0488 𝑁
x 100% = 27,97% %
25
Dengan cara yang sama : Tabel 15. Persentase asam oksalat (X1) No
N
No
E%
1
0,01365
0,0488
27,97
2
0,0147
0,0488
30,12
3
0,0168
0,0488
34,42
4
0,0120
0,0488
24,59
5
0,01995
0,0488
40,88
Untuk Asam Oksalat X2 Jika:
N = 0,0115 N
No = 0,0398 N 0,0115 𝑁
𝐸 = 0,0398 𝑁x 100% = 28,89 % Tabel 16.Persentase asam oksalat (X2) No
N
No
E%
1
0,0115
0,0398
28,89
2
0,0120
0,0398
30,15
3
0,0120
0,0398
30,15
4
0,0120
0,0398
30,15
5
0,0120
0,0398
30,15
7. Menentukan koefisien difusivitas 𝐷𝐴𝐵. 𝜋. 𝑡 𝐸 = 100 − 200 √ 𝐿2 𝐷𝐴𝐵. 𝜋. 𝑡 100 − 𝐸 = 200 √ 𝐿2 log(100 − 𝐸) = log(200 √𝐷𝐴𝐵. 𝜋 ) +
1 𝑡 log 2 2 𝐿
2 log(100 − 𝐸) = 2 log(200 √𝐷𝐴𝐵. 𝜋 ) + log
𝑡 𝐿2
26
Persamaan diatas diselesaikan dengan metode Least Square y = ax + b Dimana : Y = 2 log(100 − 𝐸) 𝑡
x = log (𝐿2 ) b = 2 log(200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) a. Asam oksalat X1 Y = 2 log( 100 – 27,97) = 3,7150 5
X = log (10,22 )= -1,318 Dengan cara yang sama diperoleh data : 𝑡
Tabel 17. Hubungan 2 log(100 − 𝐸) dan log (𝐿2 ) pada asam oksalat (X1) E%
Waktu
L
(X1)
(menit)
(cm)
1
27,97
5
2
30,12
3
X
Y
X2
X.Y
10,2
-1,318
3,115
1,737
-4,897
10
10,1
-1,008
3,688
1,017
-3,720
34,42
15
10
-0,823
3,633
0,678
-2,993
4
24,59
20
9,9
-0,690
3,754
0,476
-2,591
5
40,88
25
9,8
-0,584
3,543
0,341
-2,071
-4,425
18,335
4,252
-16,274
No
Σ Σy = aΣx + bn Σxy = aΣx2 + bΣx 18,335 =
-4,425 a
+
5 b
-16,274 =
4,252 a
+
-4,425 b
-81,132 =
19,580 a
+
-22,125 b
-81,37 =
21,26 a
+
-22,125 b
0,238 =
-1,68 a
-
27
-0,1416 =
a
3,541 =
b
Sehingga diperoleh persamaan garis lurus untuk asam oksalat X1 y
=
-0,1416 x
+
3,541
2 𝑙𝑜𝑔(200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 𝑏 2𝑙𝑜𝑔(200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 3,541 log(200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 1,7705 (200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 58,952 (√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 0,294 𝐷𝐴𝐵
𝑐𝑚2 = 0,0276 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 b. Asam oksalat X2
Y = 2 log( 100 – 28,89) = 3,703 5
x = log (10,22 ) = -1,318 Dengan cara yang sama diperoleh data : 𝑡
Tabel 18. Hubungan 2 log(100 − 𝐸) dan log (𝐿2 )pada asam oksalat X2 Waktu
L
(menit)
(cm)
28,89
5
2
30,15
3
X
Y
X2
X.Y
10,2
-1,318
3,703
1,737
-4,882
10
10,1
-1,008
3,6888
1,017
-3,720
30,15
15
10
-0,823
3,6888
0,678
-3,038
4
30,15
20
9,9
-0,640
3,6888
0,476
-2,545
5
30,15
25
9,8
-0,584
3,6888
0,341
-2,155
-4.425
18,457
4,252
-16,34
No
E%
1
Σ
28
Σy = aΣx + nb Σxy = aΣx2 + bΣx
18,457 =
-4,425 a
+
5 b
-16,343 =
4,252 a
+
-4,425 b
-81,672 =
19,580 a
+
-22,125 b
-81,715 =
21,26 a
+
-22,125 b
-0,0210 =
a
3,6737 =
b
-
Sehingga diperoleh persamaan garis lurus untuk asam oksalat X2 Y = -0,0210 x + 3,6737
2 𝑙𝑜𝑔(200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 3,6737 log(200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 1,83685 (200(√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 68,683 (√𝐷𝐴𝐵 . 𝜋) = 0,3434 𝐷𝐴𝐵
𝑐𝑚2 = 0,0375 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
8. Menentukan Persen Kesalahan Y data − Y hitung % Kesalahan = | | x100% Y data a.Asam Oksalat X1 Y hitung = Y = -0,1416 x + 3,541 Y hitung = -0,1416 (-1,318) + 3,541 Y hitung = 3,727 3,715 − 3,727 % Kesalahan = | | x100% 3,715
29
= 0,34 % Dengan cara yang sama akan diperoleh data: Tabel 19. Persen kesalahan asam oksalat X1 No
X
Y data
Y hitung
% kesalahan
1
-1,318
3,715
3,727
0,34
2
-1,008
3,688
3,683
0,131
3
-0,823
3,633
3,657
0,666
4
-0,692
3,754
3,638
3,092
5
-0,584
3,543
3,623
2,266
Persen kesalahan rata-rata = 1,299 % 3,8
2 Log (100-E)
3,75 3,7 Y Data
3,65
Y Hitung 3,6
Linear (Y Data)
3,55
y = -0,1376x + 3,5448 R² = 0,2359
3,5 -1,5
-1
-0,5
0
Log (t/L2)
Gambar 3. Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) X1
b. Asam Oksalat X2 Y = -0,0210 x + 5,720613 Y hitung = -0,0210 (-1,318) + 3,6737 Y hitung = 3,701 3,703 − 3,701 % Kesalahan = | | x100% 3,703 = 0,066 % Dengan cara yang sama akan diperoleh data:
30
Tabel 20. Persen kesalahan asam oksalat X2 No
X
Y data
Y hitung
% kesalahan
1
-1,318
3,703
3,701
0,066
2
-1,008
3,6888
3,695
0,178
3
-0,823
3,6888
3,691
0,072
4
-0,640
3,6888
3,688
0,004
5
-0,584
3,6888
3,686
0,064
Persen kesalahan rata-rata = 0,077 %
3,704 3,702 3,7
2 Log (100-E)
3,698 3,696 3,694
Y Data
3,692
Y Hitung
3,69
Linear (Y Data)
3,688 y = -0,0177x + 3,6762 R² = 0,6893
3,686 3,684
-1,5
-1
-0,5
0
Log (t/L2)
Gambar 4. Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) X2
31
