DIFUSIFITAS
-
Upload
agus-sumantri -
Category
Documents
-
view
1.317 -
download
0
description
Transcript of DIFUSIFITAS
-
LAPORAN
PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2012/2013
DISUSUN OLEH :
GILANG RHEZA P 121100064
DEDY RADIYAN P 121100109
LABORATORIUM PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA
PRODI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN YOGYAKARTA
2012
-
i
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA
ACARA
DIFUSIVITAS INTEGRAL
Laporan ini disusun untuk syarat Praktikum Dasar Teknik Kimia
Yogyakarta, Desember 2012
Disetujui
Asisten Pembimbing,
Ir.Wasir Nuri, MT
-
ii
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. ercobaan ini
bertujuan untuk mencari harga koefisien difusivitas campuran biner asam oksalat
air dengan variabel konsentrasi dan waktu. Asam oksalat dengan konsentrasi
tertentu dimasukkan ke dalam pipa kapiler, kemudian pipa kapiler dimasukkan ke
dalam bak air dan dialiri air. Pada selang waktu tertentu 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 sebesar 0.0618 cm2/det dengan persamaan pendekatan secara
linier Y= 0.110352x + 3.89 dengan persen kesalahan rata rata sebesar 1.06 %.
Sedangkan pada Asam Oksalat X2, diperoleh harga koefisien difusivitas sebesar
0.043925 cm2/det dengan persamaan pendekatan secara linier Y = 0.0282853x +
3.7417 dengan persen kesalahan rata rata sebesar 5.86 %.
-
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa
yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat
menyelesaikan laporan praktikum dasar teknik kimia ini dengan baik.
Rangkaian ucapan terima kasih penyusun sampaikan kepada :
1. Ir. Gogot Haryono, M.T., selaku Kepala Laboratorium Dasar Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Kimia UPN Veteran
Yogyakarta
2. Ir. Wasir Nuri, M.T., selaku asisten pembimbing yang telah banyak
membantu selama pelaksanaan praktikum.
3. Rekan rekan yang telah membantu, sehingga penyusunan laporan ini dapat
diselesaikan dengan baik.
4. Petugas dan staf laboratorium yang telah memberikan bantuan yaitu dengan
menyediakan alat-alat maupun sarana sehingga praktikum dapat berjalan
dengan semestinya.
5. Serta berbagai pihak yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu.
Dalam penyusunan laporan ini, kami menyadari sepenuhnya bahwa
membuat laporan yang baik dan akurat adalah hal yang cukup sulit. Oleh karena
itu dalam penyusunan laporan ini Akhirnya penyusun berharap semoga laporan ini
dapat memberikan manfaat serta mampu menambah wacana pengetahuan kita.
Yogyakarta, Desember 2012
Penyusun
-
iv
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..... LEMBAR PENGESAHAN ... INTISARI .............................. KATA PENGANTAR ...................................... DAFTAR ISI ......... DAFTAR TABEL ..... DAFTAR GAMBAR ........ DAFTAR LAMBANG.......
i ii iii iv v vi vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Tujuan Percobaan ..... 1 1.2. Latar Belakang ..... 1 1.3. Tinjauan Pustaka ...... 1
BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN 2.1 Bahan-bahan ...... 8 2.2 Alat-alat ..... 8 2.3 Gambar Alat ...... 9 2.4 Cara Kerja ...... 10 2.5 Diagram Alir Kerja .................................................... 11 2.6 Analisis Perhitungan .................................................. 14
BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Percobaan ......................................................... 16 3.2 Pembahasan ............................................................... 18
BAB IV KESIMPULAN ............................................................... 22
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................ 23
LAMPIRAN 24
-
v
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Volume pipa kapiler ... 24
Tabel 2. Volume asam standart dan normalitas
NaOH ..
24
Tabel 3.1 Volume NaOH sebelum dan setelah difusi untuk asam
oksalat X1.........................................................................
25
Tabel 3.2 Volume NaOH sebelum dan setelah difusi untuk
asam oksalat X2 ...............................................................
25
Tabel 4.1 Hubungan normalitas asam oksalat X1 sebelum dan
setelahdifusi dengan persentase
sisa asam oksalat .....
26
Tabel 4.2 Hubungan normalitas asam oksalat X2 sebelum dan
setelah difusi dengan persentase
sisa asam oksalat .....
27
-
vi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.
Mekanisme terjadinya difusi dari sistem
biner ................................................................................
3
Gambar 2. Rangkaian alat difusivitas
integral.........
9
Gambar 3. Grafik hubungan antara Log (t/L2) dan 2Log (100-E)
untuk normalitas asam oksalat
X1.....................................................................................
18
Gambar 4. Grafik hubungan antara Log (t/L2) dan 2Log (100-E)
untuk normalitas asam oksalat
X2 ....................................................................................
20
-
vii
DAFTAR LAMBANG
C = Konsentrasi (mol/L)
D = Koefisien Difusivitas (cm2/det)
DA = Koefisien difusi A ( cm2/det)
DAB = Difusivitas massa komponen A melalui B (cm2/det)
dZdCA = Gradien konsentrasi A dalam arah Z (g/cm2)
dYdCA = Gradien konsentrasi A dalam arah Y (g/cm2)
dYdCB = Gradien konsentrasi Bdalam arah Z (g/cm2)
E = Prosen Asam Oksalat dalam pipa kapiler ( % )
JA, JB = Kecepatan transfer massa A, B (g/cm2.det)
JAZ = Fluks molar A dalam arah Z (g/cm2. det)
L = Panjang pipa kapiler (cm)
N = Normalitas (N)
t = Waktu (detik)
V = Volume cairan (ml)
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Percobaan Menentukan koefisien difusivitas integral (DAB) yang merupakan
perbandingan luas dengan waktu dalam satuan cm2/detik dari larutan asam
oksalat yang berbeda ke air.
1.2 Latar Belakang Transfer massa banyak dijumpai dimana mana, di dalam
kehidupan sehari hari, di dalam ilmu pengetahuan dan teknik. Misalnya
yaitu, asap dari cerobong asap mengepul ke udara sekeliling dengan jalan
difusi. Sama halnya dengan gula yang dimasukkan ke dalam air the akan
melarut dan menyebar di dalam air teh dengan jalan difusi.
Dengan mengetahui difusivitas ( koefisien difusi ) suatu zat, maka
akan dapat diketahui kemampuan penyebaran massa zat tersebut ke dalam fase
yang lain atau dalam suatu fase. Semakin besar harga difusivitas suatu zat
maka akan 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.
1.3 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.
-
2
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:
1. 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 yang sangat 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.
2. 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.
Dalam aliran fluida yang turbulen, mekanisme proses alir yang
meliputi gerakan olakan di inti turbulen tidaklah diketahui sepenuhnya.
Sebaliknya mekanisme difusi molekuler, sekurang-kurangnya untuk gas,
sudah diketahui dengan baik. Oleh karena itu sudah sewajarnya, apabila orang
berusaha untuk melukiskan kecepatan transfer massa melalui tiga zone, yaitu
zone laminer, buffer, dan turbulen seperti pada zone laminer itu sendiri.
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)
-
3
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)
Dalam teori kinetik yang disederhanakan sebuah molekul bergerak
secara garis lurus dengan kecepatan yang seragam sampai bertumbukan
dengan molekul lain, maka terjadi perubahan kecepatan baik besarnya maupun
arahnya. Molekul bergerak secara zig zag namun tetap menuju arah tertentu
sesuai dengan perbedaan konsentrasi yang menyebabkannya. Karena
gerakannya berliku liku, menyebabkan waktu difusi menjadi lama dengan
adanya penurunan tekanan jumlah tumbukan akan berkurang sehingga
kecepatannya akan bertambah. Demikian pula dengan adanya penambahan
temperatur akan menyebabkan gerakan molekul bertambah cepat.
Mekanisme terjadinya difusi dari sistem biner ( dua komponen )
yang berbeda konsentrasinya dapat digambarkan dengan gambar sebagai
berikut :
CA K CB
Gambar.1 Mekanisme terjadinya difusi dari sistem biner.
-
4
Arah difusi dari A ke B pada awalnya mempunyai konsentrasi
yang berbeda, karena adanya fluks massa yaitu banyaknya suatu komponen
baik dalam satu satuan massa atau dalam satuan mol yang melintasi satu
satuan luas permukaan dalam satu satuan waktu, maka konsentrasi massa A
akan semakin berkurang dan konsentrasi B akan bertambah. Apabila proses
difusi berlangsung dalam waktu yang relatif lama, maka konsentrasi A dan B
akan seimbang atau CA = - CB.
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. 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
sutatu 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 dxdCA
dimana :
JAx : Fluks molar A dalam arah X ( g/cm2.detik )
DAB : Difusivitas massa A melalui B ( cm2/detik )
dxdCA : Gradien konsentrasi ( mol/Cm4)
Tanda negatif menunjukkan bahwa difusi terjadi dengan arah
yang sejalan dengan penurunan konsentrasi.
......... ( 1 )
-
5
Neraca Massa :
Massa Masuk Massa Keluar Massa Yang Bereaksi = Massa Akumulasi.
dxdCxA
dxdCAD
dxdCAD A
xx
AAB
x
AAB
0
Persamaan ( 2 ) dibagi dengan A dx, maka :
dxdC
dxdC
dxdD AAAB
dxdC
dxCdD AAAB 2
2
dxdC
DdxCd A
AB
A 1
2
2
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
dxdCA = 0
Konsentrasi asam oksalat pada ujung kapiler pada setiap saat :
x = L
t = t
CA = CA
.. ( 2 )
.. ( 3 )
-
6
Penyelesaian persamaan differensial dari persamaan ( 3 ) adalah :
2
22
1 4)12(exp
)2()2(cos
)12()1(4
LtDn
LLn
nC AB
n
n
A
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
N = CA . A . dx
Jumlah asam oksalat mula mula dalam pipa kapiler adalah :
No = CAo . A . L
Prosentase asam oksalat setelah difusi dalam pipa kapiler adalah :
E = 0N
N 100%
E =
LAC
dxCA
Ao
L
A0 100%
E = dxLC
CL
Ao
A
0
100%
....... ( 4 )
......................................................... ( 5 )
-
7
Persamaan ( 4 ) disubstitusikan ke persamaan ( 5 ), sehingga diperoleh :
E =
222
222 4
)12(exp)12(
1800L
tDnn
AB
n
Untuk DAB yang tetap dan DAB . t/L2 kecil, maka persamaan ( 6 ) dapat
didekati dengan :
E = 100 200 L
tDAB2
100 E = 200 L
tDAB2
log ( 100 E ) = log ( 200 D .AB. ) + 21 Log 2L
t
2 log ( 100 E ) = 2 log ( 200 D .AB. ) + Log 2Lt ..................( 7 )
dengan :
E = Perbandingan asam oksalat yang tertinggal
t = Waktu (menit)
L = Panjang pipa kapiler (cm)
DAB = Koefisien difusi (g/cm2.detik)
Sehingga persamaan dapat dibuat grafik hubungan antara Log 2Lt terhadap
Log ( 100-E ) dan juga persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metode
Least Square, dengan persamaan pendekatan secara garis lurus sebagai
berikut :
y = a + b x
dimana :
y = 2 log ( 100 E )
a = 2 log ( 200 D .AB )
x = Log 2Lt
b = tan = gradien = 1
................. ( 6 )
-
8
BAB II
PELAKSANAAN PERCOBAAN
2.1 Bahan-bahan Air dalam bak difusi sebagai media pendifusi, Larutan asam oksalat ( H2C2O4
) sebagai zat yang akan ditentukan koefisien difusivitasnya, Aquadest,
Larutan NaOH, Indikator PP
2.2 Alat-alat Tangki Penampung Air, Kran Pengatur, Bak Difusi, Pipa pipa kapiler, Alat
Suntik, Buret, Erlenmeyer, Corong, Stopwatch, Penggaris, Termometer.
-
9
2.3 Gambar Rangkaian alat
Gambar 2. Rangkaian alat difusivitas integral
Keterangan gambar:
1. Bak penampung air
2. Kran pengatur aliran
3. Bak difusi
4. Pipa kapiler
5. Outlet
1 2
3
4
3
5
-
10
2.4 Cara Kerja Menentukan Volume Pipa Kapiler, dengan mula-mula menimbang berat
pipa kosong. Kemudian menimbang berat pipa yang telah diisi dengan aquades
dan kemudian menghitung berat aquades. Setelah itu mengukur panjang pipa.
Lalu mengukur suhu aquades serta mencari densitas aquades pada suhu terukur.
Selanjutnya menghitung volume pipa.
Mengukur tinggi masing-masing pipa kapiler dari ujung atas yang terbuka
sampai dasar pipa kapiler yang tertutup dimana masih dapat diisi aquadest.
Standarisasi larutan NaOH, pertama mengambil asam standart 10 ml
larutan, kemudian memasukkannya dalam erlenmeyer dan menambahnya dengan
indikator PP, setelah itu dititrasi dengan larutan NaOH. Kemudian mencatat
volume NaOH yang digunakan untuk titrasi dan melakukanya sebanyak 3 kali.
Standarisasi asam oksalat, dengan mula-mula mengambil 10 ml larutan
asam oksalat (X1) kemudian ditambahkan dengan indikator PP dan menitrasinya
dengan larutan NaOH. Kemudian mencatat volume NaOH yang digunakan
sebagai volume NaOH sebelum difusi.
Melakukan hal yang sama untuk asam oksalat (X2). Percobaan difusi,
dengan mula-mula mengisi pipa kapiler dengan asam oksalat dan mengusahakan
tidak ada gelembung udara. Lalu menyusun pipa kapiler dalam bak air dengan
mengurutkan dari posisi tertinggi ke rendah, lalu mengalirkan air dan mengatur
agar alirannya laminer. Pada saat air mencapai puncak pipa kapiler waktu dicatat
sebagai t = 0 .kemudian mengambil pipa kapiler setiap selang waktu 5 menit
secara berurutan.selanjutnya mengambil asam oksalat yang terdapat pada pipa
kapiler dengan menggunakan jarum suntik, memasukkannya ke dalam erlenmeyer
dan menambahkan aquades hingga volumenya mencapai 10 ml kemudian
menambahkan indikator PP dan menitrasinya dengan NaOH. Setelah itu
percobaan diulangi untuk asam oksalat X2
-
11
2.5 Diagram Alir Kerja a. Menentukan volume pipa kapiler
Menimbang berat pipa kapiler kosong
Menimbang berat pipa yang diisi dengan aquades, sehingga bisa 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
-
12
b. Standardisasi 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)
-
13
d. Percobaan difusi
Mengisi pipa kapiler dengan asam oksalat (X1) dan mengusahakan tidak ada
gelembung udara
Menyusun pipa kapiler dalam bak air dari posisi tertinggi ke yang terendah
Mengalirkan air dan mengatur agar alirannya laminer
Mencatat sebagai t = 0 pada saat air mencapai puncak pipa kapiler yang
tertinggi
Mengambil pipa kapiler setiap selang waktu 5 menit secara berurutan dari
yang tertinggi ke yang terendah
Mengambil asam oksalat (X1) dalam pipa kapiler dengan jarum suntik dan
memasukkannya ke dalam gelas ukur terlebih dahulu
Menambahkan aquades hingga volumenya mencapai 10 ml
Memasukkan asam oksalat (X1) yang telah dicampur dengan aquades, ke
dalam erlenmeyer
Menambahkan indikator PP, lalu menitrasinya dengan NaOH
Mengulangi percobaan untuk asam oksalat (X2)
-
14
2.6 Analisis Perhitungan
1. Volume pipa mV
Dimana : V = Volume pipa (ml)
m = Berat aquadest (gr)
= Densitas aquadest (gr/ml)
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 = 00100NoN
Dimana : E = % sisa asam oksalat
N = Normalitas asam oksalat setelah difusi
No= Normalitas asam oksalat sebelum difusi
-
15
5. Menentukan Difusivitas
Dapat ditentukan dari rumus:
2
..200100
LtDE AB
Yang dijabarkan menjadi:
)200(2)100(2 2 ABDLogLtLogELog
Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metode Least Square:
y = a + bx
dimana : y = 2 log (100-E)
x = log ( 2Lt )
b = intercept = 2 log ( ABD200 )
dengan : E = Perbandingan asam oksalat yang tertinggal
t = waktu
L = panjang pipa kapiler
DAB = koefisien difusivitas
6. Menentukan persen kesalahan
0000 100
Ydata
YhitungYdataKesalahan
-
16
BAB III
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Percobaan
3.1.1 Menentukan Volume Pipa Kapiler
- Suhu aquadest : 28 0C
- Densitas aquadest : 0.996233 g/ml
Tabel 1. Volume pipa kapiler
No
Panjang
pipa
Berat pipa
kosong
Berat
pipa isi
Berat
Aquades
Volume
pipa
( cm ) ( gr ) ( gr ) ( gr ) ( ml )
1 10.3 8.1896 10.8571 2.6675 2.67759
2 10.1 8.0261 10.5120 2.4859 2.49530
3 10 4.7885 7.5325 2.7440 2.75438
4 9.9 8.5284 11.2212 2.6928 2.70298
5 8.7 6.9482 9.1591 2.2109 2.21926
3.1.2 Standarisasi Larutan NaOH - Normalitas asam standard = 0.1 N
Tabel 2. Volume asam standart dan Normalitas NaOH
No
Volume
NaOH Volume Asam Normalitas
( ml ) Standard ( ml ) NaOH ( ml )
1 33.5 10 0.029851
2 32.8 10 0.030488
Volume NaOH rata-rata = 33.15 ml
Normalitas NaOH rata-rata = 0.0301695 N
-
17
3.1.3 Standarisasi Asam Oksalat Normalitas NaOH = 0.0301695 N
Selang Waktu = 5 menit
Volume asam oksalat = volume pipa kapiler
Maka dengan asam oksalat normalitas X1 diperoleh:
Tabel 3.1. Volume NaOH sebelum dan setelah difusi Asam Oksalat
(X1 )
No waktu Volume NaOH ( ml ) Volume Asam
Normalitas Asam
Oksalat
(menit)
Sebelum
Difusi
Sesudah
Difusi Oksalat ( ml )
Sebelum
Difusi
Sesudah
Difusi
1 5 10.1 2.8 10 0.030471 0.008447
2 10 9.6 1.6 10 0.028963 0.004827
3 15 10.5 2.7 10 0.031678 0.008146
4 20 10.2 1.6 10 0.030773 0.004827
5 25 10.1 1.9 10 0.030471 0.005732
Tabel 3.2.Volume NaOH Sebelum dan setelah Difusi Asam Oksalat
( X2 )
No waktu Volume NaOH ( ml ) Volume Asam
Normalitas Asam
Oksalat
(menit)
Sebelum
Difusi
Sesudah
Difusi Oksalat ( ml )
Sebelum
Difusi
Sesudah
Difusi
1 5 10.3 2.3 10 0.032646 0.006939
2 10 10.2 2.2 10 0.032329 0.006637
3 15 9.4 2.9 10 0.029793 0.008749
4 20 9.6 2.6 10 0.030427 0.007844
5 25 9.7 2.1 10 0.030744 0.006336
-
18
3.2 Pembahasan
1. Harga normalitas dan harga koefisien difusifitas asam oksalat X1 Harga normalitas asam oksalat X1 sebelum dan setelah difusi dan harga
koefisien difusifitas asan oksalat X1 dapat diperoleh berdasarkan table 3.1
Maka diperoleh:
Tabel 4.1 Hubungan Normalitas asam oksalat X1 sebelum dan setelah difusi
dengan % sisa asam oksalat
No waktu
Normalitas Asam
Oksalat
Prosentase sisa asam
oksalat (E%)
(menit)
Sebelum
Difusi
Setelah
Difusi
1 5 0.030471 0.008447 27.72
2 10 0.028963 0.004827 16.67
3 15 0.031678 0.008146 25.72
4 20 0.030773 0.004827 15.69
5 25 0.030471 0.005732 18.81
Dan dapat dibuat grafik seperti gambar 3.
Gambar 3. Grafik hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) Asam
Oksalat X1
-
19
Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) pada gambar menghasilkan
persamaan dengan metode least square Y = 0.110352x + 3.89 . Dari persamaan
yang diperoleh dapat diketahui persen kesalahan sebesar 1.06 %, dan DAB sebesar
0.0618 cm2/det.
2. Harga normalitas dan harga koefisien difusivitas asam oksalat X2
Harga normalitas asam oksalat X2 sebelum dan setelah difusi dan harga
koefisien difusivitas asam oksalat X2 dapat diperoleh berdasarkan data Tabel
3.2. Maka diperoleh:
Tabel 4.2 Hubungan Normalitas asam oksalat X2 sebelum dan setelah
difusi dengan % sisa asam oksalat
No waktu
Normalitas Asam
Oksalat
Prosentase sisa
asam oksalat (E%)
(menit)
Sebelum
Difusi
Setelah
Difusi
1 5 0.032646 0.006939 21.26
2 10 0.032329 0.006637 20.53
3 15 0.029793 0.008749 29.37
4 20 0.030427 0.007844 25.78
5 25 0.030744 0.006336 20.61
Dan dapat dibuat grafik seperti gambar 4.
-
20
Gambar 4. Grafik hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) asam
Oksalat X2
Hubungan antara Log (t/L2) dengan 2 Log (100-E) pada gambar menghasilkan
persamaan dengan metode least square Y = 0.0282853x + 3.7417 . Dari
persamaan yang diperoleh dapat diketahui persen kesalahan sebesar 5.86 %, dan
DAB sebesar 0.043925 cm2/det.
Percobaan ini bertujuan untuk menentukan koefisien difusivitas
cairan ( DAB ). Dimensi difusivitas cairan adalah panjang berpangkat dua dibagi
dengan waktu. Koefisien difusivitas tergantung pada temperatur, tekanan dan
komposisi sistem. Pada percobaan yang telah dilakukan yang berbeda adalah
konsentrasi sistemnya, sedangkan temperatur dan tekanan tetap. Dari percobaan
didapat hubungan antara asam oksalat yang terdifusi dengan waktu difusi,
sehingga dengan persamaan :
)200(2)100(2 2 ABDLogLtLogELog
Didapat grafik berupa garis lurus yaitu grafik hubungan
antara 2)100(2 LtVsLogELog dengan intercept = 2 log ( ABD200 ).
Perhitungan konstantanya dengan menggunakan metode Least Square.
-
21
Dari percobaan yang telah dilakukan serta dari perhitungan interceptnya maka
harga koefisien difusivitas dapat dicari. Dari percobaan dapat diketahui bahwa
konsentrasi yang besar, maka akan diperoleh harga difusivitas yang besar pula.
Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pada konsentrasi yang lebih besar, maka fluks molar yang melintasi satu
satuan luas permukaan dalam satu satuan waktu semakin besar, maka semakin
besar pula kemampuan molekul itu untuk menyebar atau mendifusi.
Penggunaan aquades hingga volume larutan asam oksalat yang akan dititrasi
sebanyak 10 ml dimaksudkan untuk mempermudah proses titrasi, karena
sedikitnya asam oksalat yang dapat diambil dari pipa kapiler yang disebabkan
oleh kecilnya volume pipa kapiler.
Dari percobaan diketahui pada konsentrasi yang lebih besar diperoleh harga
difusivitas yang besar pula.
-
22
BAB IV
KESIMPULAN
1. Larutan asam oksalat X1 diperoleh N rata-rata sebelum difusi = 0.030471 N
dan sesudah difusi = 0.006395934 N. Harga koefisien difusivitas sebesar
0.0618 cm2/det dengan metode Least Square : Y= 0.110352x + 3.89 dengan
persen kesalahan rata rata sebesar 1.06 %.
2. Larutan asam oksalat X2 diperoleh N rata-rata sebelum difusi = 0.031188 N
dan sesudah difusi = 0.007301019 N. Harga koefisien difusivitas sebesar
0.0145 Cm2/det dengan metode Least Square : Y = 0.0282853x + 3.7417
dengan persen kesalahan rata rata sebesar 5.86 %.
3. Persamaan yang didapat merupakan fungsi linier dari 2 Log (100 E) vs Log
(t/L2) yang menunjukkan semakin lama waktu operasi difusi maka akan
semakin banyak asam oksalat yang terdifusi ke dalam air.
4. Pada percobaan kami semakin kecil normalitas suatu larutan atau senyawa
maka koefisien difusivitasnya semakin kecil.
-
23
DAFTAR PUSTAKA
Hardjono. 1989. Diktat Kuliah Operasi Teknik Kimia II . Hal 1 4. Fakultas
Teknik Jurusan Teknik Kimia. UGM Yogyakarta.
Brown, G.G., 1950, Unit Operation, John Willey and Sons, Inc. New York
-
24
LAMPIRAN
1. Menentukan volume pipa kapiler Suhu aquadest : 28 oC
Densitas aquadest : 0.996233 g/ml
Berat aquadest = Berat pipa isi berat pipa kosong
= (10.8571-8.1896) gram
= 2.6675 gr
Volume pipa kapiler = uadestDensitasAq
estBeratAquad
Volume pipa kapiler = 0.996233
2.6675 = 2.67759 ml
Dengan cara yang sama diperoleh Tabel 1
NO Panjang pipa (cm) Berat pipa
kosong
(gr)
Berat pipa
isi (gr)
Berat
Aquadest
(gr)
Volume
pipa (ml)
1 10.3 8.1896 10.8571 2.6675 2.67759
2 10.1 8.0261 10.5120 2.4859 2.49530
3 10 4.7885 7.5325 2.7440 2.75438
4 9.9 8.5284 11.2212 2.6928 2.70298
5 8.7 6.9482 9.1591 2.2109 2.21926
2. Menentukan Normalitas NaOH Normalitas asam standart = 0.1 N
Volume asa satandart = 10 ml
V1 x N1 = V2 x N2
N2 = VNV2
11
-
25
Dimana :
V1 = Volume asam standart (ml)
N1 = Normalitas asam standart (N)
V2 = Volume NaOH (ml)
N2 = Normalitas NaOH (N)
Pada sampel 1, jika volume NaOH = 33.5 ml
N2 = 5.33
1.010 x = 0.029851 N
Dengan cara yang sama diperoleh Tabel 2
NO V1 asam standart (ml) Normalitas
asam
standart (N)
V2 NaOH
(ml)
Normalitas
NaOH (N)
1 10 0.1 33.5 0.029851
2 10 0.1 32.8 0.030488
Normalitas NaOH rata-rata = 0.0301695 N
3. Menentukan Normalitas asam oksalat sebelum difusi ( N2 )
Normalitas NaOH rata-rata = 0.0301695 N
Volume NaOH rata-rata = 33.15 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 ) = 10.1 ml
Volume asam oksalat (V2 ) = 10 ml
-
26
Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah
V1 x N1 = V2 x N2 10.1 x 0.0301695 = 10 x N2
N2 = 0.030471 N
Analog dengan cara perhitungan diatas, diperoleh Tabel 3.1 dan Tabel 3.2
NO Volume NaOH (ml) Volume asam oksalat X1 (ml)
Normalitas asam
oksalat X1 (N)
1 10.1 10 0.030471
2 9.6 10 0.028963
3 10.5 10 0.031678
4 10.2 10 0.030773
5 10.1 10 0.030471
NO Volume NaOH (ml) Volume asam oksalat X2 (ml)
Normalitas asam
oksalat X2 (N)
1 10.3 10 0.032646
2 10.2 10 0.032329
3 9.4 10 0.029793
4 9.6 10 0.030427
5 9.7 10 0.030744
4.Menentukan Normalitas asam oksalat sesudah difusi ( N2 )
Asam oksalat X1 NO Ukuran pipa Volume asam oksalat X1
(ml)
Volume NaOH setelah
difusi (ml)
1 10.3 10 2.8
2 10.1 10 1.6
3 10 10 2.7
4 9.9 10 1.6
5 8.7 10 1.9
-
27
Perhitungan normalitas asam oksalat X1 sesudah difusi pada sampel 1
Normalitas NaOH rata-rata = 0.0301695 N
Volume asam oksalat = 10 ml
Volume NaOH setelah difusi pada sampel 1 = 2.8 ml
Dengan rumus :
V1 x N1 = V2 x N2 Dimana :
V1 = Volume NaOH sesudah difusi
N1 = Normalitas NaOH rata-rata
V2 = Volume asam oksalat
N2 = Normalitas asam oksalat
Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah
V1 x N1 = V2 x N2 2.8 x 0.0301695 = 10 x N2
N2 = 0.008447 N
Analog dengan cara perhitungan diatas, diperoleh Tabel 3.1 dan Tabel 3.2
NO Ukuran
pipa
Volume asam
oksalat X1 (ml)
Volume NaOH
setelah difusi (ml)
Normalitas asam
oksalat (N)
1 10.3 10 2.8 0.008447
2 10.1 10 1.6 0.004827
3 10 10 2.7 0.008146
4 9.9 10 1.6 0.004827
5 8.7 10 1.9 0.005732
-
28
Asam oksalat X2
NO Ukuran pipa Volume asam oksalat X1 (ml)
Volume NaOH setelah
difusi (ml)
1 10.3 10 2.3
2 10.1 10 2.2
3 10 10 2.9
4 9.9 10 2.6
5 8.7 10 2.1
Perhitungan normalitas asam oksalat X2 sesudah difusi pada sampel 1
Normalitas NaOH rata-rata = 0.0301695 N
Volume asam oksalat = 10 ml
Volume NaOH setelah difusi pada sampel 1 = 2.3 ml
Dengan rumus :
V1 x N1 = V2 x N2 Dimana :
V1 = Volume NaOH sesudah difusi
N1 = Normalitas NaOH rata-rata
V2 = Volume asam oksalat
N2 = Normalitas asam oksalat
Maka Normalitas asam oksalat pada sampel 1 adalah
V1 x N1 = V2 x N2 2.3 x 0.0301695 = 10 x N2
N2 = 0.006939 N
-
29
Analog dengan cara perhitungan diatas, diperoleh Tabel 3.1 dan Tabel 3.2
NO Ukuran
pipa
Volume asam
oksalat X1 (ml)
Volume NaOH
setelah difusi (ml)
Normalitas asam
oksalat (N)
1 10.3 10 2.3 0.006939
2 10.1 10 2.2 0.006637
3 10 10 2.9 0.008749
4 9.9 10 2.6 0.007844
5 8.7 10 2.1 0.006336
5. Menentukan persentase asam oksalat sisa (E)
E = NN
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 = 0.008447 N
No = 0.030471 N
E = N 0.030471N 0.008447 x 100% = 21.26 %
Dengan cara yang sama diperoleh Tabel 4.1 dan 4.2
NO Ukuran pipa Normalitas oksalat
(N)
Normalitas oksalat
(N0 )
Persentase asam
oksalat (E)
1 10.3 0.008447 0.030471 27.72 %
2 10.1 0.004827 0.028963 16.67 %
3 10 0.008146 0.031678 25.72 %
4 9.9 0.004827 0.030773 15.69 %
5 8.7 0.005732 0.030471 18.81 %
-
30
Untuk Asam Oksalat X2
Jika N = 0.006939 N
No = 0.032646 N
E = N 0.032646N 0.006939 x 100% = %
Dengan cara yang sama diperoleh Tabel 4.1 dan 4.2
NO Ukuran pipa Normalitas oksalat
(N)
Normalitas oksalat
(N0 )
Persentase asam
oksalat (E)
1 10.3 0.006939 0.032646 21.26 %
2 10.1 0.006637 0.032329 20.53 %
3 10 0.008749 0.029793 29.37 %
4 9.9 0.007844 0.030427 25.78 %
5 8.7 0.006336 0.030744 20.61 %
6. Menentukan koefisien difusifitas ( DAB ) Untuk menghitung DAB asam oksalat normalitas X1 diperoleh data seperti :
Tabel 5.1 Harga Log 2Lt Vs 2Log(100-E) asam oksalat X1
No. E % t(menit) L (cm) 2Log(100-E) log 2Lt
1 27.72 5 10.3 3.718 -1.3267
2 16.67 10 10.1 3.842 -1.0086
3 25.72 15 10 3.742 -0.8239
4 15.69 20 9.9 3.852 -0.6902
5 18.81 25 8.7 3.819 -0.4811
-
31
Tabel 5.2 Harga Log 2Lt Vs 2Log(100-E) asam oksalat X2
No. E % t(menit) L (cm) 2Log(100-E) log 2Lt
1 21.26 5 10.3 3.792 -1.3267
2 20.53 10 10.1 3.800 -1.0086
3 29.37 15 10 3.698 -0.8239
4 25.78 20 9.9 3.741 -0.6902
5 20.61 25 8.7 3.800 -0.4811
Dari data Tabel 5.1 dan 5.2 dan rumus dibawah ini :
E = 100 200 L.tDAB
2.
100 E = 200 L.tDAB
2.
log ( 100 E ) = log ( 200 D .AB. ) + 21 log
Lt2
2 log ( 100 E ) = 2 log ( 200 D .AB. ) + log Lt2
Y = a + b X
Y = 2 log ( 100 E )
X = log Lt2
a = 2 log ( 200 D .AB. )
Untuk X1 :
a = 3.89
2 log ( 200 ) =
3.89 D .AB.
-
32
log ( 200 ) =
1.945
( ) =
0.44052
DAB = 0.194058
DAB = 0.0618 cm2/det
Untuk X2 :
DAB = 0.043925 cm2/det
7. Mencari persamaan garis dengan Metode Least Square:
2
..200100L
tDE AB
)200(2)100(2 2 ABDLogLtLogELog
Y = a + b X
Dimana : Y = 2 log (100-E)
X = log ( 2Lt )
a = intercept = 2 log ( ABD200 )
D .AB.
D .AB.
-
33
Tabel 6.1 Hubungan Log )100(22 ELogVsLt
asam oksalat X1
No. E (%)
t
( menit) L (cm) X Y X2 XY
1 27.72 5 10.3 -1.3267 3.718 1.7601 -4.9327
2 16.67 10 10.1 -1.0086 3.842 1.0174 -3.8748
3 25.72 15 10 -0.8239 3.742 0.6788 -3.0829
4 15.69 20 9.9 -0.6902 3.852 0.4764 -2.6586
5 18.81 25 8.7 -0.4811 3.819 0.2315 -1.8373
-4.3306 18.972 4.1642 -16.3864
Dengan metode Least Square diperoleh :
22 xxnyxxynb
24.3306-4.16425
18.9724.3306-16.3864-5
b
= 2.8534
nxbya
5
4.3306-8534.218.972a
= 5.1464
Sehingga diperoleh persamaan garis :
Y = a + b X
Y = 5.1464 + 2.8534 X
Dari persamaan diatas dapat dibuat grafik seperti pada gambar 3.
-
34
Tabel 6.2Hubungan Log )100(22 ELogVsLt
asam oksalat X2
No. E (%)
t
(menit) L (cm) X Y X2 XY
1 21.26 5 10.3 -1.3267 3.792 1.7601 -5.0314
2 20.53 10 10.1 -1.0086 3.800 1.0174 -3.8333
3 29.37 15 10 -0.8239 3.698 0.6788 -3.0468
4 25.78 20 9.9 -0.6902 3.741 0.4764 -2.5822
5 20.61 25 8.7 -0.4811 3.800 0.2315 -1.8279
-4.3306 18.831 4.1642 -16.3216
Dengan Metode Least Square diperoleh :
a = 3.2502
b = 0.9964
Sehingga diperoleh persamaan garis :
Y = 3.2502 + 0.9964x
Dari persamaan diatas dapat dibuat grafik seperti pada gambar 2
-
35
8. Mencari Persen Kesalahan Dari persamaan Y = 5.1464 + 2.8534 X
Dapat diperoleh persen kesalahan
0000 100
Ydata
YhitungYdataKesalahan
Tabel 7.1 % Kesalahan pada persamaan asam oksalat X1
% kesalahan rata-rata = 6.2784 %
No X Y Yhit % Kesalahan
1 -1.3267 3.718 3.3732 9.27
2 -1.0086 3.842 3.6913 3.91
3 -0.8239 3.742 3.8760 3.59
4 -0.6902 3.852 4.0097 4.10
5 -0.4811 3.819 4.2188 10.47
-4.3306 18.972 Rata-rata 6.27
-
36
Dari persamaan Y = 3.2502 + 0.9964x
Dapat diperoleh persen kesalahan
0000 100
Ydata
YhitungYdataKesalahan
Tabel 7.2 % Kesalahan pada persamaan asam oksalat X2
No X Y Yhit % Kesalahan
1 -1.3267 3.792 3.3512 11.63
2 -1.0086 3.800 3.6692 3.45
3 -0.8239 3.698 3.8540 4.22
4 -0.6902 3.741 3.9876 6.59
5 -0.4811 3.800 4.1968 10.46
-4.3306 18.831 Rata-rata 7.27
% kesalahan rata-rata = 7.27 %
-
37
HASIL DISKUSI
1. Jelaskan tentang aliran laminar dan turbulen?
Aliran laminar merupakan aliran fluida yang tidak terjadi olakan dan
sifatnya mendekati linera dan biasanya akibat tidak terjadinya
perubahan penampang yang tiba-tiba.
Aliran turbulen merupakan aliran fluida yang terjadi olakan atau
gumpalan ataupun gelombang saat mengalir. Penyebab terjadinya
turbulence sangat banyak. Namun yang pasti ketika fluida mengalir
dari suatu penampang 1 ke penampang yang lebih kecil maka besar
kemungkinan akan terjadi turbulence.
2. Mengapa pada gambar grafik yang didapat berbentuk seperti itu dan apa
itu R?
Karena skala yang digunakan pada gambar kecil maka grafik yang
didapat terlihat zig-zag, dan mungkin bila skala diperkecil skala
gambar mungkin grafik dapat terlihat menjadi semakin naik.
Kemudian R didalam grafik berarti persen kesalahan grafik terhadap
garis linear. Karena R semakin mendekati 1 maka percobaan
dinyatakan mendekati benar.
3. Kenapa pipa tingginya berbeda-beda dan kenapa saat menjalankan waktu
saat pipa tertinggi tercelup air?
Karena tinggi pipa tersebut menyatakan perbedaan terjadinya difusi
pada tiap tinggi dimana saat percobaan dimulai.
Pipa tertinggi berposisi pada t=0,karena akan menjadi awal difusi
antara cairan bak dengan larutan yang berada didalam pipa.