LAPRES PPC

PROSES PELARUTAN PADAT CAIR

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Pada percobaan proses pelarutan padat cair digunakan teknologi pengadukan dengan tujuan agar solute dan solvent dapat bercampur. Proses pengadukan (agitation) menunjukkan usaha yang menghasilkan gerakan materi menurut cara tertentu (dengan arah dan pola tertentu) pada suatu bahan didalam bejana dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Sedangkan proses pencampuran (mixing) meupakan peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke bahan yang lain. Pengadukan adalah proses yang menciptakan terjadinya gerakan didalam bahan yang diaduk. Tujuan dari proses pengadukan antara lain membuat suspense partikel zat padat, mencampur zat cair yang saling larut (miscible), misalnya methanol dan air. Selain itu pencampuran mengurangi ketidaksamaan kompisisi, suhu, atau sifat yang terdapat dalam suatu bahan atau juga bias penggabungan dua atau lebih bahan yang berbeda fase. Pada percobaan proses pelarutan padat cair digunakan langkah kerja. Langkah kerja pertama yaitu timbang solute sesuai variable yang dibutuhkan. Kedua, buat solvent dengan konsentrasi yang ditentukan. Kemudian campur solute dan solvent dalam beaker glass dan lakukan operasi pelarutan menggunakan magnetic stirrer dengan variable waktu yang ditentukan. Kemudian pisahkan antara residu dan filtrate. Kemudian residu dikeringkan timbang dan catat berat keringnya. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui hubungan berat kering zat padat dengan waktu pengadukan. Selain itu untuk mengetahui hubungan suhu pelarutan dengan berat kering zat padat. Dan untuk menghitung zat padat yang terlarut dalam pelarut. Dalam beberapa proses industry pengadukan (agitator) digunakan juga untuk beberapa tujuan sekaligus, seperti dalam proses hidrogenasi katalitik dari suatu zat cair. I.2 Tujuan 1. Untuk mengetahui hubungan berat kering zat padat dengan waktu pengadukan. 2. Untuk mengetahui hubungan suhu pelarutan dengan berat kering zat padat. 3. Untuk menghitung zat padat yang terlarut dalam pelarut.

1


I.3 Manfaat 1. Agar praktikan dapat mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi proses pelarutan padat-cair. 2. Agar praktikan dpat merencanakan peralatan tangki pelarutan dari data yang diperoleh dari percobaan. 3. Agar praktikan dapat mengetahui kemampuan kelarutan zat padat tersebut dalam suatu pelarut.

2


BAB II TINJAUN PUSTAKA II.1 Secara Umum Kelarutan atau solubilitas adalah merupakan kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat terlarut (solute) untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah etanol didalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa inggris lebih tepatnya disebut misable. Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni ataupun campuran. Zat yang terlarut dapat berupa gas, cairan lain, atau padat. Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah tak larut (insoluble) sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (super saturated) yang menstabil. II.1.1 Faktor yang mempengaruhi kelarutan Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan suatu zat yaitu antara lain :

1. Pengaruh ph Zat aktif yang sering digunakan didalam dunia pengobatan umumnya adalah zat organic yang bersifatasam lemah. Kelarutan asam organik lemah dalam air akan bertambah dengan naiknya ph karena terbentuk garam yang mudah larut dalam air. 2. Pengaruh suhu dan temperature Kelarutan suatu zat padat dalam air akan semakin tinggi bila suhunya dinaikkan 3. Pengaruh jenis pelarut Kelarutan suatu zat sangat dipengaruhi oleh polaritas pelarut. Pelarut polar akan melarutkan lebih baik zat-zat polar dan ionic begitu pula sebaliknya. 4. Pengaruh bentuk dan ukuran partikel Konfigurasi molekul dan bentuk susunan Kristal juga dipengaruhi terhadap kelarutan zat partikel yang bentuknya tidak simetris lebih mudah larut bila dibandingkan partikel yang bentuknya simetris 3


5. Pengaruh penambahan zat lain Surfaktan adalah suatu zat yang sering digunakan untuk menaikkan kelarutan suatu zat (Dion,2017) Kelarutan merupakan keadaan suatu senyawa baik padat, cair, ataupun gas yang terlarut dalam padatan, cairan, atau gas yang akan membentuk larutan homogeny. Kelarutan tersebut bergantung pada pelarut yang digunakan serta suhu dan tekanan. Di bidang farmasi contohnya, kelarutan memiliki peran penting dalam menentukan bentuk sediaan dan untuk menentukan konsentrasi yang dicapai pada sirkulasi sistematik untuk menghasilkan respon farmakologi. (Hendriani,2013) II.1.2 Koefisien Perpindahan Massa Untuk meramalkan laju perpindahan massa biasanya menggunakan suatu persamaan. Karena pada kebanyakan operasi perpindahan massa aliran turbulen diperlukan untuk meningkatkan laju perpindahan massa persatuan luas untuk membantu mendispersikan fluida yang satu didalam fluida yang lain sehingga memberikan lebih banyak lagi antarmuka. Selain itu, perpindahan massa ke antar muka fluida sering bersifat tak stedi dengan gradient konsentrasi yang selalu berubah dan kemudian pula perpindahan massanya. mass anya. Walaupun terdapat perbedaan demikian perpindahan massa dalam kebanyakan hal dikerjakan dengan menggunakan persamaan yang sejenis juga yang menggunakan koefisien perpindahan massa (mass-transfer coefficient) k. Koefisien ini didefinisikan sebagai laju perpindahan massa per satuan luas persatuan beda. Konsentrasi dapat dinyatakan atas aliran dalam mold an dapat dinyatakan dalam mol/volume atau fraksi mol



KC=

………………………………………………………………………(1)

−

Atau

KY=



……………………………………………………………………..(2)

−

4


Keterangan : Ja= fluks molar (mol/cm2 det) Cai=konsentrasi akhir (mol/cm3) Ca=konsentrasi awal (mol/cm3) Kc=koefisien perpindahan massa (cm/det) Untuk y berarti fraksi mol dari yang diketahui dan tidak mempunyai satuan. Oleh karena itu kc adalah fluks molar dibagi dengan beda konsentrasu. Satuannya adalah satuan kecepatan seperti sentimeter per detik atau meter per detik

KC=



.2./3

=cm/detik………………………………………………(3)

Jadi koefisien Kc adalah difusivitas molecular dibagi dengan tebal lapisan stagnan. Bila kita bekerja dengan difusi keadaan tak stedi atau difusi didalam arus yang mengalir. II.1.3 Pengukuran koefisien perpindahan massa secara eksperimen Mengingat rumitnya perpindahan massa dalam peralatan sesungguhnya, persamaan-persamaan fundamental untuk perpindahan massa didalam peralatan yang biasa jarang ada. Persamaan-persamaan yang dapat digunakan. 1. Koefisien K sudah ditelaah dalam peranti eksperimen dimana luas kontrak antara fase diketahui dan dimana tidak terdapat pemisahan laporan batas peranti ini telah dapat memberikan informasi yang berharga mengenai perpindahan massa ke fluida dalam aliran turbulen atau dari fluida itu. 2. Perpindahan massa didalam zat cair dalam aliran turbulen didalam pipa telah dibagi dengan menggunakan tabung yang terbuat dari bahan padat yang agak mudah larut dan mengukur laju kelarutan zat padat berbagai laju aliran zat cair.

5


3. Perpindahan massa diluar seperti difusi ke partikel atau ke luar pipa atau silinder

memerlukan

korelasi

yang

berbeda

dari

korelasi

untuk

perpindahan massa di dalam karena adanya aliran lapisan batas pun merupakan sebagian dari permukaan. Karena adanya aliran lapisan batas pada sebagian dari permukaan, dan pemisahann lapisan batas pun merupakan hal yang biasa. Koefisien perpindahan massa dapat ditentukan dengan menelaah penguapan zat cair didalam zat padat basah berpori. Akan tetapi, tidak mudah pula mengatur agar tidak erdapat efek tahaan perpindahan massa dalam. 4. Akhirnya dilakukan eksperimen denagn peralatan perpindahan massa sebenarnya seperti menara isian, piring tapis, atau menara gelembung dimana luas perpindahan massa berubah-ubah menurut konidsi operasi laju perpindahan massa mula-mula dikonversikan menjadi koefisien perpindahan massa volumetric ka, dimana a ialah perpindahan persatuan volume alat itu. II.1.4 Teori dua film Dalam berbagai proses pemisahan bahan-bahan harus mengalami difusi dari satu fase ke fase lain dan laju difusi didalam kedua fase itu mempengaruhi laju perpindahan massa menyeluruh. Dalam teori dua film (two film theory) yang diusulkan oleh Whitman pada tahun 1923, diandalkan terdapat keseimbangan pada antarmuka dan tahanan terhadap perpindahan massa pada kedua fase itu lalu dijumlahkan untuk mendapatkan tahanan menyeluruh sebagaimana yang dilakukan pada perpindahan kalor kebalikan dari tahanan menyeluruh itu adalah koefisien menyeluruh yang lebih mudah digunakan untuk perhitungan rencana dari pada koefisien-koefisen individual. (McCabe,1993) II.2 Sifat bahan 1. CaO a. Sifat fisika Fasa zat : padat Bau : tidak berbau Rasa : tidak ada

6


Warna : putih b. Sifat kimia Rumus molekul : CaO Berat molekul : 56,08 gr/mol Titik didih : 2850 ℃ Titik leleh : 2172 ℃ (msds,2013,”Calcium (msds,2013,”Calcium Oxide”) 2. Aquadest a. Sifat fisika Fasa zat : cair Bau : tidak berbau Rasa : tidak berasa Warna : bening b. Sifat kimia Rumus molekul : H2O Berat molekul : 18,02 g/mol Titik didih : 100 ℃ Titik leleh : tidak ada (msds,2013,”water”) II.3 Hipotesa Konsentrasi mempengaruhi kelarutan semakin besar konsentrasi kelarutannya juga semakin besar. Selain itu proses pengadukan juga dapat mempengaruhi kecepatan suatu larutan mencapai men capai titik homogen. Dan tentunya mempengaruhi koefisien perpindahan massa.

7


II.4 Diagram Alir Timbang solute sesuai variable yang ditentukan

Buat solvent dengan konsentrasi yang ditentukan

Hitung  ( massa jenis ) solvent

Campur solute dan solvent dalam beaker glass

Lakukan operasi pelarutan menggunakan magnetic stirer sesuai variabel

Pisahkan antara residu dan filtrat

Hitung massa jenis () filtrat

Keringkan residu, timbang dan catat berat keringnya

8


BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1 Bahan 1. CaO 2. Aquadest III.2 Alat 1. Beaker glass 2. Stopwatch 3. Kaca arloji 4. Neraca analitik 5. Spatula 6. Magnetic stirrer 7. Corong 8. Kertas saring 9. Oven III.3 Gambar Alat

Piknometer

Kertas saring

Beaker Glass

Oven

Spatula

Corong kaca

Pipet

Neraca analitik

Stopwatch

9


III.4 Rangkaian Alat

III.5 Prosedur 1. Timbang solute sesuai variable yang ditentukan. 2. Buat solvent dengan konsentrasi yang ditentukan. 3. Campur solute dan solvent dalam beaker glass. 4. Lakukan operasi pelarutan menggunakan magnetic stirrer dengan variable waktu yang ditentukan. 5. Pisahkan antara residu dan filtrate. 6. Keringkan residu, timbang, dan catat berat keringnya.

10


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Tabel Hasil Pengamatan Tabel 1. Pengamatan densitas dan berat residu variabel waktu

densitas awal (gr/cm3)

densitas akhir (gr/cm3)

massa residu (gr)

massa kertas saring+residu (gr)

massa kertas saring (gr)

volume

massa

300 ml

5 gr

5 menit

1.004

1.0089

4.964

6.056

1.092

301 ml

6 gr

10 menit

1.004

1.0214

4.940

6.032

1.092

302 ml

7 gr

15 menit

1.004

1.0404

4.873

5.965

1.092

303 ml

8 gr

20 menit

1.004

1.0814

4.807

5.899

1.092

304 ml

9 gr

25 menit

1.004

1.0935

4.697

5.789

1.092

IV.2 Tabel Perhitungan Tabel 2. Perhitungan Perhitungan Kelarutan Berdasarkan Berdasarkan Padatan Tersisa Berat CaO awal (gr)

Berat residu (gr)

Berat terlarut (gr)

kelarutan (gr terlarut/100 gr pelarut)

5

4.964

0.037

0.01228

5

4.940

0.060

0.01992

5

4.873

0.127

0.04216

5

4.807

0.193

0.06407

5

4.697

0.303

0.10059

11


Tabel 3. Perhitungan Perhitungan Kelarutan Berdasarkan Berdasarkan Densitas Berat CaO awal (gr)

densitas awal (gr/cm3)

densitas akhir (gr/cm3)

volume pelarut(ml)

berat terlarut (gr)

kelarutan (gr terlarut/100 gr pelarut)

5

1.004

1.0089

300

0.0048

0.00159

5

1.004

1.0214

300

0.0173

0.00574

5

1.004

1.0404

300

0.0362

0.01201

5

1.004

1.0814

300

0.0770

0.02556

5

1.004

1.0935

300

0.0891

0.02958

IV.3 Grafik Hubungan CaO yang larut vs waktu 0.35 ) r g ( t u r a l r e t t a z

0.3 0.25 0.2

berdasarkan padatan tersisa

0.15 0.1

berdasarkan densitas

0.05 0 0

10

20

30

waktu (menit)

Grafik 1 Hubungan CaO yang larut dengan waktu Dari grafik dapat diketaui bahwa, semakin lama waktu , maka CaO yang larut akan semakin banyak. Dan nilai CaO yang larut berdasarkan densitas lebih rendah dari nilai CaO yang larut berdasarkan padatan tersisa.

12


r g 0 0 1 / t u r ) a l t r u e r t a l r g e ( p n a t u r a l e k

Hubungan kelarutan vs waktu 0.12 0.1 0.08 berdasarkan padatan tersisa

0.06 0.04

berdasarkan densitas

0.02 0 0

10

20

30

waktu (menit)

Grafik 2. Hubungan Kelarutan CaO dengan volume pelarut Dari grafik dapat diketahui bahwa, semakin lama waktu, maka kelarutan CaO akan semakin banyak atau tinggi. Dan kelarutan CaO berdasarkan densitas lebih rendah dari kelarutan CaO berdasarkan padatan tersisa. IV.4 Pembahasan Tujuan dari praktikum ini adalah Untuk mengetahui hubungan berat kering zat padat dengan waktu pengadukan. Selain itu Untuk mengetahui hubungan suhu pelarutan dengan berat kering zat padat. Dan juga untuk menghitung zat padat yang terlarut dalam pelarut. Pada percobaan ini prosedurnya dimulai dengan menimbang CaO sebagai bahan yang digunakan. Setelah menimbang sesuai variable yang ditentukan, membuat solvent dengan konsentrasi yang telah ditentukan. Lalu menghitung densitas awal dari solvent. Kemudian mencampur solute dan solvent dalam beaker glass. Setelah tercampur, melakukan proses operasi pelarutan menggunakan magnetic strirer dengan variable waktu yang ditentukan. Lalu memisahkan residu dengan filtrate menggunakan kertas saring yang telah ditimbang seblumnya. Residu yang telah didapat dikeringkan dan ditimbang massanya. Sedangkan filtrate yang telah didapat dihitung densitasnya dengan piknometer. Pada percobaan ini digunakan CaO sebagai zat terlarut dan aquadest sebagai zat pelarut. Dilakukan 5 kali percobaan dengan variable waktu yang berbeda yaitu 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit. Berat awal CaO yang digunakan yaitu 5 gram. Dan volume pelarut sebanyak 300 ml. Sebelum masuk proses pencampuran pelarut dihitung densitas awalnya, serta kertas saring yang digunakan untuk menyaring residu nantinya ditimbang terlebih dahulu.

13


Selesai menyiapkan solute dan solvent, keduanya dicampur kedalam beaker glass. Setelah itu diproses dengan magnetic stirer sesuai variabel waktu yang ditentukan. Kemudian selesai diproses larutan tersebut disaring dengan kertas saring, residunya yang didapat dikeringkan dengan oven dan ditimbang. Untuk filtrate dihitung densitasnya dengan piknometer. Dari percobaan tersebut didapatkan data berat residu dan juga densitas akhir. Berat residu pada waktu 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit secara berturut-turut adalah 4,6935 gram, 4,9404 gram, 4,8733 gram, 4,8070 gram, 4,6970 gram. Dan densitas akhir yang didapat berurut-turut sesuai variabel waktu yang ditentukan adalah 1,00893 gr/cm3, 1,02144 gr/cm3, 1,04038 gr/cm3,1,0814 grm/cm3, 1,09348 gr/cm3. Sesuai data yang didapat kelarutan berdasarkan sisa padatan adalah 0,01228 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,01992 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,04216 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,06407 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,10059 gr terlarut/100 gr pelarut.Dan untuk kelarutan berdasarkan densitas yaitu 0,00159 gr terlarut/100 gram pelarut, 0,00574 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,01201 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,02556 gr terlarut/100 gr pelarut, 0,02958 gr terlarut/100 gr pelarut. Kelarutan dipengaruhi oleh waktu. Semakin lama kelarutan zat terlarut didalam zat pelarut juga semakin banyak. Kelarutan berdasarkan padatan tersisa lebih tinggi dibandingkan dengan kelarutan berdasarkan densitas. Perbandingan dengan teori yang ada di mana semakin lama waktu dalam proses pengadukan maka padatan yang terlarut dalam sebuah pelarut juga semakin banyak. Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan CaO selain waktu pengadukan dapat juga suhu, pH larutan, konsentrasi, bentuk partikel par tikel zat terlarut dan juga volume pelarut.

14


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan 1. Semakin lama waktu pengadukan, maka semakin banyak zat terlarut yang dapat larut. 2. Semakin banyak zat terlarut yang dapat larut, maka densitas akan semakin besar. 3. Jika berat awa zat terlarut besar, maka berat zat yang larut juga akan semakin besar karena berat awal berbanding lurus dengan berat zat terlarut. 4. Kelarutan berdasarkan densitas lebih rendah dibandingkan dengan kelarutan berdasarkan padatan sisa. V.2 Saran 1. Sebaiknya praktikan dalam menimbang bahan-bahan yang digunakan harus lebih teliti. 2. Sebaiknya praktikan selesai melakukan praktikum membersihkan dan mengeringkan alat-alat laboratorium dengan benar. 3. Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam setiap prosedur praktikum agar data yang didapatkan sesuai dengan literature.

15

LAPRES PPC

Recommend Documents