FENOMENA ADSORPSI

Adsorpsi adalah peristiwa tertariknya sebuah molekul (cair atau gas) pada permukaan padatan.

Berdasarkan sifat-sifatnya adsorpsi dibedakan menjadi dua yaitu adsorpsi fisika (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kemisorpsi)

PENGERTIAN ADSORPSI

Molekul terlepas kembali setelah berinteraksi dengan permukaan padatan oleh dua hal yaitu ◦ energi kinetik molekul terlalu besar maka terjadi

tumbukan elastis (tidak terjadi pertukaran energi) ◦ Energi kinetik molekul terlalu kecil sehingga tidak

mampu terikat pada pada permukaan(Jadi terdapat energi kinetik optimum agar molekul mampu terikat pada permukaan. Ek=3kT/2)

Interaksi Molekul Dengan permukaan

Molekul teradsorpsi pada permukaan melalui dua cara yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Perbedaan mendasar antara adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia adalah pada perubahan entalpi adsorpsi.◦ Entalpi adsorpsi fisika sekitar -40 kJ/mol◦ Entalpi adsorpsi kimia sekitar -400 kJ/mol

Interaksi Molekul Dengan permukaan

Reaksi katalitik terjadi pada permukan.◦ Reaksi dekomposisi : jika sebuah molekul ketika

teradsorpsi pada permukaan mengalami pemutusan ikatan.

◦ Reaksi disproporsionasi : jika reaksi hanya melibatkan satu adsorbat dan menghasilkan beberapa species.

◦ Reaksi antara beberapa adsorbat.

Interaksi Molekul Dengan permukaan

Proses desorpsi.Desorpsi bisa terjadi pada molekul

adsorbat maupun produk reaksi katalitik. Proses desorpsi dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan (gas)

Interaksi Molekul Dengan permukaan

Fisisorpsi lebih disebabkan oleh gaya antar molekul yang lemah (van der Waals), bisa berupa

FISISORPSI

◦ Gaya tarik dispersi (London) yaitu gaya tarik-menarik yang disebabkan oleh pembentukan dipol sesaat.

a : polarisabilitas, n : banyak elektron pada kulit valensi, r : jarak antar atom/molekul

Gaya London

◦ Gaya tarik molekul polar dengan molekul lain (polar atau non polar) dengan melibatkan efek polarisasi .

a : polarisabilitas, m : momen dipol, r : jarak antar atom/molekul

Gaya Debye

◦ Gaya tarik antar molekul polar tanpa melibatkan efek polarisasi .

m : momen dipol, k : tetapan Boltzman, T : temperatur, r : jarak antar atom/molekul

Gaya Keesom

Interaksi molekul dengan permukaan padatan dapat digambarkan dalam persamaan Lennard-Jones

Demonstrasi

INTERAKSI MOLEKUL DENGAN PADATAN SECARA FISIKA

Karakteristik adsorpsi fisika adalah sebagai berikut◦ Bukan merupakan adsorpsi spesifik, melainkan

bisa terjadi pada setiap gas pada setap permukaan.

◦ Panas adsorpsi sepadan dengan panas penguapan

◦ Terjadi pada temperatur yang rendah.

INTERAKSI MOLEKUL DENGAN PADATAN SECARA FISIKA

Pada adsorpsi disosiatif maka reaksi yang terjadi adalah

2A(surf) + B2(g) 2(A-B)(surf)

Sehingga

Agar reaksi adsorpsi berlangsung spontan maka energi bebas Gibbs harus negatif, padahal berdasarkan reaksi perubahan entropinya bertanda negatif (mengapa?) Jadi entalpi adsorpsi harus eksoterm karena DG=DH-TDS.Jadi atau

INTERAKSI MOLEKUL DENGAN PADATAN SECARA KIMIA

Panas adsorpsi dapat ditentukan berdasrkan pesamaan van’t Hoff

Secara eksperimental dapat dilakukan dengan menentukan kesetimbangan adsorpsi secara isotermal pada berbagai temperatur. Pada setiap temperatur dapat ditentukan harga K, lalu plot T versus ln K. Slope garis singgung kurva adalah

INTERAKSI MOLEKUL DENGAN PADATAN SECARA KIMIA

Dengan memodifikasi persamaan van’t Hoff maka dapat diperoleh

Dengan persamaan ini maka grafik merupakan hasil plot 1/T versus ln K yang berupa garis lurus. Slope grafik adalah-

INTERAKSI MOLEKUL DENGAN PADATAN SECARA KIMIA

Interaksi molekul dengan permukaan padatan dapat digambarkan dalam persamaan Morse

Demonstrasi

INTERAKSI MOLEKUL DENGAN PADATAN SECARA KIMIA

Transformasi adsorpsi Fisika-Kimia dipengaruhi oleh profil energi. Jika profil energi yang tergambar melalui Grafik Lenard-Jones-Morse berpotongan di bawah Energi yang memisahkan molekul dan permukaan (asimptot grafik Lenard-Jones) maka transformasi adsorpsi Fisika-Kimia tidak melalui rintangan energi (adsorpsi kimia tak terakitivasi), namun jika yang terjadi sebaliknya maka terdapat rintangan energi (adsorpsi kimia teraktivasi).

Transformasi Adsorpsi Fisika-Kimia