Download - Makalah Kimfis Pemicu 4

Transcript
Page 1: Makalah Kimfis Pemicu 4

TUGAS MAKALAH KELOMPOK

- K E S E T I M B A N G A N K I M I A -

KIMIA FISIKA

KELOMPOK 4

Diusulkan oleh :

Ghassan Tsabit Rivai 1406552976

Masarah Alda Bey 1406553051

Meidina Sekar Nadisti 1406553045

Rana Rezeki Najeges 1406553026

Thareq Kemal Habibie 1406552963

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2015

Page 2: Makalah Kimfis Pemicu 4

i

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan

Rahmat dan Karunia-nya sehingga penulis dapat menyusun makalah pengenalan Gas dan Cairan pada

mata kuliah Kimia Fisika 2015.

Makalah ini dibuat dengan bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan

tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada Ibu Dr. Eny Kusrini S.Si. dan Ibu Ir. Rita Arbianti M.Si. selaku dosen Kimia Fisika yang telah

sabar membimbing dan mengajar kami selama satu semester ini. Kami juga ingin mengucapkan terima

kasih kepada Kak Grano selaku asisten dosen Kimia Fisika yang telah banyak membantu kami selama

proses belajar. Selain itu penulis juga ingin berterima kasih kepada semua yang tidak bisa disebutkan

satu per satu yang telah membantu proses pembuatan makalah ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada makalah ini. Oleh karena itu penulis

mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun. Kritik konstruktif

dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah kedepannya.

Penulis berharap agar karya tulis ini bisa bermanfaat bagi semua lapisan masyarakat dan dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Depok, 13 November 2015

PENULIS

Page 3: Makalah Kimfis Pemicu 4

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................................................ i

DAFTAR ISI.......................................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................ iii

PETA KONSEP ................................................................................................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................................................................. v

BAB I ...................................................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN ............................................................................................................................ 1

TEORI DASAR ....................................................................................................................... 1

BAB II .................................................................................................................................................... 3

ISI ...................................................................................................................................................... 3

JAWABAN PERTANYAAN.................................................................................................. 3

TOPIK A .......................................................................................................................... 3

SOAL 1 ......................................................................................................................... 3

SOAL 2 ......................................................................................................................... 3

SOAL 3 ......................................................................................................................... 4

SOAL 4 ......................................................................................................................... 5

SOAL 5 ......................................................................................................................... 5

TOPIK B .......................................................................................................................... 6

SOAL 1 ......................................................................................................................... 6

SOAL 2 ......................................................................................................................... 6

SOAL 3 ......................................................................................................................... 8

SOAL 4 ......................................................................................................................... 8

SOAL 5 ......................................................................................................................... 9

TOPIK C ........................................................................................................................ 12

SOAL 1 ....................................................................................................................... 12

SOAL 2 ....................................................................................................................... 12

SOAL 3 ....................................................................................................................... 13

SOAL 4 ....................................................................................................................... 15

SOAL 5 ....................................................................................................................... 15

SOAL 6 ....................................................................................................................... 16

BAB III ................................................................................................................................................. 17

KESIMPULAN .............................................................................................................................. 17

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... vi

Page 4: Makalah Kimfis Pemicu 4

iii

DAFTAR GAMBAR DAN GRAFIK

GAMBAR 1 ............................................................................................................................................ 4

GAMBAR 2 ............................................................................................................................................ 4

GAMBAR 3 ............................................................................................................................................ 7

GAMBAR 4 ............................................................................................................................................ 7

GRAFIK 1 ............................................................................................................................................... 9

Page 5: Makalah Kimfis Pemicu 4

iv

PETA KONSEP

Page 6: Makalah Kimfis Pemicu 4

v

ABSTRAK

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan

berkontraksi, permukaan zat cair kelihatan tegangan dan seperti bersifat elastis. Tegangan permukaan

merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam

(statis). Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik menarik antar molekul air dengan wadahnya yang tidak

seimbang pada antar muka cairan.

Surfaktan adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan

permukaan (surface tension) suatu medium dan menurunkan tegangan antarmuka (interfacial tension)

antar dua fase yang berbeda derajat polaritasnya. Istilah antarmuka menunjuk pada sisi antara dua fase

yang tidak saling melarutkan, sedangkan istilah permukaan menunjuk pada antarmuka dimana salah

satu fasanya berupa udara (gas).

Desorpsi adalah proses pelepasan kembali ion/molekul yang telah berikatan dengan gugus aktif

pada adsorben. Salah satu contohnya adalah larutan H2SO4 untuk mendesorpsi adsorbat pada adsorben

karbon aktif. Desorpsi merupakan kebalikan dari proses adsorpsi. Desorpsi adalah proses pelepasan

kembali adsorbat yang telah berikatan dengan sisi aktif permukaan dari adsorben.

Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan suatu adsorbat oleh adsorben dimana penyerapan ini

hanya terjadi pada permukaan adsorben. Jenis dari adsorpsi ada dua macam, yaitu adsorpsi kimia dan

adsorpsi fisika. Adsorpsi berkaitan erat dengan tegangan permukaan pada suatu cairan. Adsorpsi

dipengaruhi oleh banyak faktor-faktor yaitu luas permukaan, jenis adsorben, temperatur, dan tekanan.

Proses adsorpsi adalah proses penyerapan atau penggumpalan yang dilakukan oleh adsorben.

Dalam proses ini adsorben yang menyerap adsorbat, adsorben sendiri merupakan padatan yang

memiliki luas permukaan dan pori-pori yang dapat menyerap adsorbat contohnya karbon aktif dan

zeolit, sedangkan adsorbat adalah zat terlarut yang dapat diserap. Adsorpsi isoterm adalah adsorpsi yang

dipengaruhi oleh konsentrasi dan temperatur pada saat proses. Persamaan yang digunakan dalam proses

adsorpsi yaitu Langmuir, Freundlich, dan BET.

Page 7: Makalah Kimfis Pemicu 4

1

BAB I

PENDAHULUAN

TEORI DASAR

Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk

menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastik. Selain

itu,tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat

cairuntuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan

dataratau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas

permukaan baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di

permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkung

ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zatcair namun zat

cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaan-nya sekecil

mungkin.

Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar

dandalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu

molekulpembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat dari

permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin

(Dianometer). Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada

antarmukadua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari

padtegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar

daripada adhesi antara cairan dan udara.

Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :

Metode kenaikan kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik

melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk

mengukur teganganpermukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak

bias untuk mengukurtegangan antar muka

Metode tersiometer Du-Nouy

Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan

ataupuntegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk

melepaskansuatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan

permukaan atautegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa

factordiantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan

akanmempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada

padapermukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dngan molekul

surfaktan.

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena

cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai

orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh

dari surfaktan. Molekul surfaktan mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar

(hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik) . Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua

golongan besar, yaitu surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air.

Surfaktan yang larut dalam minyak

Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai

panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa silikon.

Surfaktan yang larut dalam pelarut air

Golongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa,

zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lainnya.

Merkuri atau air raksa (Hg) merupakan golongan logam berat dengan nomor atom 80

dan berat atom 200,6. Merkuri merupakan unsur yang sangat jarang dalam kerak bumi, dan

relatif terkonsentrasi pada beberapa daerah vulkanik dan endapan-endapan mineral biji dari

logam-logam berat. Merkuri digunakan pada berbagai aplikasi seperti amalgam gigi, sebagai

Page 8: Makalah Kimfis Pemicu 4

2

fungisida, dan beberapa penggunaan industri termasuk untuk proses penambangan emas. Dari

kegiatan penambangan tersebut menyebabkan tingginya konsentrasi merkuri dalam air tanah

dan air permukaan pada daerah pertambangan. Elemen air raksa relatif tidak berbahaya

kecuali kalau menguap dan terhirup secara langsung pada paru-paru.

Bentuk racun dari air raksa pada proses masuk pada tubuh manusia adalah metil

merkuri (CH3Hg+ dan CH3-Hg-CH3) dan garam organik, partikel mercuric khlor (HgCl2).

Metil merkuri dapat dibentuk oleh bakteri pada endapan dan air yang bersifat asam. Ion

merkuri anorganik adalah bersifat racun akut. Elemen merkuri mempunyai waktu tinggal

yang relatif pendek pada tubuh manusia tetapi persenyawaan metil merkuri tinggal pada

tubuh manusia 10 kali lebih lama merkuri berbentuk metal (logam) dan menyebabkan tidak

berfungsinya otak, gelisah/gugup, ginjal, dan kerusakan liver pada kelahiran (cacat lahir).

Page 9: Makalah Kimfis Pemicu 4

3

BAB II

ISI

JAWABAN PERTANYAAN

PEMICU A

Pada saat ini penggunaan nanopartikel FeC dalam suatu fluida sudah banyak

dikembangkan untuk berbagai aplikasi, sehingga mempelajari tegangan permukaan

nanofluida berbasis FeC sangat menarik untuk diteliti. Struktur, kemurnian dan ukuran

nanopartikel sangat menentukan sifat nanofluida yang dihasilkan. Kadang kala untuk

mempertahankan sifat nanofluida agar tidak mengendap sering ditambahkan surfaktan.

Penambahan surfaktan dalam fluida akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan fluida,

kenapa demikian? Tegangan permukaan nanofluida FeC/air meningkat dengan meningkatnya

konsentrasi berat nanopartikel FeC. Dalam kasus konsentrasi rendah nanopartikel (0,1% dan

0,5%), tegangan nanofluida lebih rendah daripada tegangan permukaan air. Untuk konsentrasi

nanopartikel lebih dari 1,0%, tegangan permukaan nanofluida pada 10 – 40OC adalah hampir

sama dengan tegangan permukaan air.

(Keywords: nanopartikel FeC, tegangan permukaan, penambahan surfaktan, konsentrasi

nanopartikel FeC, tegangan permukaan air)

1. Terjadi fenomena permukaan pada fluida. Jelaskan pengertian tentang fenomena

permukaan dan jelaskan mengapa terjadi perubahan tegangan permukaan setelah

adanya nanopartikel.

Jawaban:

Fenomena permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan

permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh

gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera

diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil

cairan. tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair

(fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Besarnya tegangan permukaan

diperngaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis cairan, suhu, dan, tekanan, massa jenis,

konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. Jika cairan memiliki molekul besar seperti air,

maka tegangan permukaannya juga besar. salah satu factor yang mempengaruhi besarnya

tegangan permukaan adalah massa jenis/ densitas (D), semakin besar densitas berarti

semakin rapat muatan – muatan atau partikel-partiekl dari cairan tersebut. Kerapatan

partikel ini menyebabkan makin besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan

permukaan cairan tersebut. Hal ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik

menarik antar partikel yang kuat. Sebaliknya cairan yang mempunyai densitas kecil akan

mempunyai tegangan permukaan yang kecil pula.

Terjadinya perubahan tegangan karena nano partikel adalah karena Nanopartikel

adalah partikel dispersi atau partikel padat dengan ukuran di kisaran 10-1000nm. Karena

adanya zat terdispersi (zat terlarut) maka fenomena permukaan bisa berubah tegangannya

karena adanya reaksi langsung dengan zat terlarut (terdispersi) dari nanopartikel yang ada

itu. Reaksi kimianya berlangsung terjadi perubahan susunan senyawa. Dapat terbentuk

senyawa baru, tetapi tetap tidak lepas dari hukum-hukum sains.

2. Istilah tegangan permukaan sangat erat hubungannya dengan istilah intermolecular

forces. Jelaskan definisi hubungan kedua tersebut!

Jawaban:

Karena tegangan permukaan adalah substansi yang bereaksi di dekat permukaan.

Lalu, gaya intermolecular/ gaya antar molekul dapat terjadi karena pemisahan molekul-

molekul elektromagnetik. Gaya antar molekul adalah gaya tarik-menarik antar molekul

yang saling berdekatan. Gaya antar molekul berbeda dengan ikatan kimia. Ikatan kimia,

seperti ikatan ionik, kovalen, dan logam, semuanya adalah ikatan antar atom dalam

Page 10: Makalah Kimfis Pemicu 4

4

membentuk molekul. Sedangkan gaya antar molekul adalah gaya tarik antar molekul.

kemudian hubungan dengan tegangan permukaan adalah; tegangan permukaan juga

berpengaruh terhadap gaya antar molekul dalam cairan. Molekul-molekul dalam cairan

menarik satu sama lain, sebuah molekul dalam sebagian besar zat cair tertarik pada semua

sisi sehingga Tarik-menarik antar molekul adalah nol. Namun gaya traik molekul

dipermukaan hanya kebawah. pemisahan molekul yang terdiri dari muatan Tarik menarik

ataupun tolak menolak, maka ketika ketemu muatan yang Tarik menarik itu akan

menjadikan tegangan. Ketika tegangan itu semakin kebawah, dan di permukaan maka

terjadilah tegangan permukaan.

3. Ada beberapa metoda yang dapat kita gunakan untuk menentukan tegangan permukaan

dari suatu cairan, jelaskan metoda apa saja yang anda ketahui, terangkan prinsipnya dan

sertakan dengan gambar !

Jawaban:

Metode kenaikan kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik

melalui suatu kapiler. Bila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam cairan yang

membasahi dinding maka cairan akan naik kendalam kapiler karena adanya tegangan

muka. Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi tertentu sehingga terjadi

keseimbangan antara gaya keatas dan kebawah. Metode kenaikan kapiler hanya dapat

digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan

antar muka.

Metode Tersiometer Du-Nouy

Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan

permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang

diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada

permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari

cairan tersebut. Jika kita hanya menentukan tegangan permukaan (suatu cairan) saja,

kita dapat menggunakan metode kenaikan kapiler.

Gambar 1. Pipa Kapiler

Gambar 2. Metode cincin Du-Nouy

Page 11: Makalah Kimfis Pemicu 4

5

4. Air juga memiliki tegangan permukaan, tahukah Anda berapa tegangan permukaan air?

Ketika Anda mempelajari tgangan permukaan air, Anda akan menemukan istilah “skin-

like”, terangkan pengertian dari istilah tersebut, dan jelaskan mengapa peristiwa

tersebut bisa terjadi.

Jawaban:

Air (H2O) memiliki tegangan permukaan sebesar 72 dyne/cm2 ketika suhunya 25o C.

Artinya akan memerlukan 72 dyne untuk memcahkan tegangan permukaan air sepanjang

1 cm. Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik

maka tegangan permukaannya semakin kecil. Pendapat bahwa mencuci pakaian dengan

air panas akan lebih bersih adalah benar. Suhu yang tinggi akan menurunkan tegangan

permukaan sehingga air lebih bisa membasahi pori-pori kain dengan lebih baik. Detergen

sekarang banyak terkandung zat surfactan. Zat ini berfungsi menurunkan tegangan

permukaan zat cair sehingga akan hasil cucian bisa lebih bersih.

“Skin-Stretched” atau “Skin-Like” ini disebut tegangan permukaan. Tegangan

permukaan memainkan peran penting dalam cara cairan berperilaku. Jika Anda mengisi

gelas dengan air, Anda akan dapat menambahkan air di atas tepi kaca karena tegangan

permukaan.

Sangat mudah untuk melihat bahwa tetesan air tampaknya memiliki "skin-like" atau

“seperi permukaan kulit” yang jika dikenakan ke permukaan suatu benda menjadi

semacam bola pipih. Ternyata tegangan permukaan ini adalah hasil dari kecenderungan

molekul air untuk menarik satu sama lain (disebut kohesi). Keadaan energi terendah

untuk penurunan ini terjadi ketika jumlah maksimum molekul air yang dikelilingi oleh

molekul air lain - yang berarti bahwa tetesan air harus memiliki luas permukaan yang

mungkin minimum, yang merupakan sebuah bola. Efek gravitasi merata lingkup yang

ideal ini ke dalam bentuk yang kita lihat.

5. Dapatkah Anda menjelaskan kenapa pada konsentrasi rendah nanopartikel FeC,

tegangan permukaan nanofluida lebih rendah dibandingkan dengan tegangan

permukaaan air, sedangkan pada konsentrasi tinggi, tegangan permukaan nanofluida

adalah hampir sama dengan tegangan permukaan air.

Jawaban :

Penambahan nanopartikel pada suatu fluida basa pada konsentrasi yang tinggi

menyebabkan tegangan permukaan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi

partikel. Ini mungkin disebabkan karena peningkatan gaya Van der Waals antar partikel

yang terakumulasi pada interfase gas-cair yang dapat menyebabkan meningkatkan energy

bebas permukaan yang juga dapat meningkatkan tegangan permukaan. Namun, pada

konsentrasi partikel yang rendah, penambahan partikel secara umum hanya berpengaruh

sedikit pada tegangan permukaan karena jarak antar partikel cukup besar meski pada

interfase gas-cair. Terdapat pengecualian untuk nanofluida yang mengandung MWCNT’s

(Multiwall Carbon Nano Tubes) atau ketika surfaktan ditambahkan pada nanofluida. Pada

kasus ini, tegangan permukaan berkurang pada konsentrasi partikel rendah. Hal ini karena

gaya repulsive elektrostatik antar partikel akibat adanya lapisan surfaktan atau grup

polimer yang masuk ke MWCNTs dan mengurangi energi bebas permukaan dan

menyebabkan berkurangnya tegangan permukaan.

Page 12: Makalah Kimfis Pemicu 4

6

PEMICU B

Untuk lebih memahami surfaktan pada Bab Fenomena Permukaan, terutama tentang

aplikasinya di lapangan, maka diadakanlah ke industri X yang memproduksi berbagai jenis

produk kosmetik. Pada beberapa mata kuliah, terutama mata kuliah pilihan, program

kunjungan industri ini merupakan agenda rutin yang dilakukan dan terjadwal. Pada saat

kunjungi ke industri X ini, mahasiswa diagi menjadi dua kelompok, yaitu kelompok

Hidrofilik dan Lipofilik, yang merupakan sifat yag biasanya dipunyai oleh suatu surfaktan.

Diketahui bahwasanya surfaktan digunakan pada berbagai produk industri, tidak

hanya pada produk kosmetik, tapi juga pada ahan deterjen, farmasi, makanan, tekstil, plastik

dan lain-lain. Salah satu contoh surfaktan yang banyak digunakan pada industri kosmetik

adalah surfaktan anionik, seperti fatty alcohol sulfate. Pada kunjungan ke industri X,

mahasiswa diperkenalkan dengan surfaktan ini, karena banyaknya penggunaan surfaktan ini

pada produk mereka. Tapi, sayangnya, mereka tidak bisa memberikan penjelasan mengenai

proses pembuatan surfaktan ini. Oleh sebab itu, mereka perlu mengagendakan lagi untuk

kunjungan ke pabrik yang secara khusus memproduksi berbagai jenis surfaktan sesuai dengan

keperluan industri.

(Keywords: Surfaktan, Kosmetik pada Surfaktan, Fenomena Permukaan, Golongan

Surfaktan)

1. Dapatkah anda membantu memberikan penjelasan tentang proses pembuatan surfaktan

seperti yang diharapkan oleh mahasiswa tersebut? Jelaskan secara sistematik.

Jawaban:

Surfaktan merupakan molekul yang memiliki gugus polar yang suka air (hidrofilik)

dan gugus non polar yang suka minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat

mempersatukan campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan adalah bahan aktif

permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan permukaan cairan, sifat aktif ini

diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Bagian polar molekulnya dapat bermuatan positif,

negatif ataupun netral, bagian polar mempunyai gugus hidroksil semetara bagian non

polar biasanya merupakan rantai alkil yang panjang. Surfaktan pada umumnya disintesis

dari turunan minyak bumi dan limbahnya dapat mencemarkan lingkungan, karena

sifatnya yang sukar terdegradasi, selain itu minyak bumi merupakan sumber bahan baku

yang tidak dapat diperbaharui. Untuk pembuatan surfaktan, karena dia bersifat hidrofilik,

dan lipofilik, dapat mempersatukan minyak dan air, surfaktan berfungsi untuk menyerap

ke dalam, lalu dengan sifatnya yang lipofilik dia juga mengangkat lemak, maka dapat

membersihkan suatu benda dengan sifat alami surfaktan itu. Surfaktan anionik bermuatan

negatif pada bagian hidrofiliknya.

Aplikasi utama dari surfaktan anionik yaitu untuk deterjensi, pembusaan dan

emulsifier pada produk-produk perawatan diri (personal care product), detergen dan

sabun. Kelemahan surfaktan anionik adalah sensitif terhadap adanya mineral dan

perubahan PH. Contoh surfaktan anionik, yaitu linier alkilbenzen sulfonat, alkohol sulfat,

alkohol eter sulfat, metil ester sulfonal (MES), fatty alkohol eter fosfat. Cara pembuatan

surfaktan anionic itu yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.

Surfaktan ini membentuk kelompok surfaktan yang paling besar dari jumlahnya. Sifat

hidroliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus sulfat atau

sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan ikatan C-O-S

yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan anionik adalah linier

alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin sulfonat (AOS) dan parafin

atau secondary alkane sulfonat (SAS).

Natrium dodekil sulfonat : C12H23CH2SO3-Na+

Natrium dodekil benzensulfonat : C12H25ArSO3-Na

2. Diketahui bahwa surfaktan memiliki gugus hidrofilik dan gugus lipofilik. Terangkan

kedua istlah tersebut dan hubungannya dengan surfaktan. Jelaskan juga pengertian

tentang surfaktan beserta fungsi dan jenisnya. Ketika Anda mempelajari surfaktan, Anda

Page 13: Makalah Kimfis Pemicu 4

7

akan menemukan istilah “misel”, berikan penjelasan tentang istilah tersebut. Berikan

contoh tentang kinerja salah satu surfaktan, gunakan model atau gambar sebagai

ilustrasinya.

Jawaban: Hidrofilik diambil dari dua kata yaitu hidro yang berarti air dan filik yang berarti

suka. Jadi hidrofilik adalah zat yang dapat dilarutkan dalam air. Sedangkan hidrofobik

diambil dari kata hidro (air) dan fobik (tidak suka).

Surfaktan ini memiliki gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik sehingga dapat

mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Aktifitas surfaktan diperoleh

karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka

akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (hidrofobik).

Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap

ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-air, minyak-air

dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase

air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun terendam

dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar (hidrofobik) adalah merupakan rantai

alkil yang panjang ”ekor”, sementara bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus

hidroksil dan nampak sebagai “kepala” surfaktan. Representasi surfaktan ditunjukan paga

Gambar 3 di bawah ini.

Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air,

sedangkan gugus hidrofobik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak.

Pada suatu molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Molekul-

molekul surfaktan akan diadsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak

apabila gugus polarnya yang lebih dominan. Hal ini menyebabkan tegangan permukaan

air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu.

Sebaliknya, apabila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan

tersebut akan diadsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya

tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan

menjadi fase kontinyu.

Fungsi Surfaktan yaitu ketika dilakukan

penambahan surfaktan dalam larutan akan

menyebabkan turunnya tegangan permukaan

larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu,

tegangan permukaan akan konstan walaupun

konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan

ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka

surfaktan mengagregasi membentuk misel.

Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut critical

micelle concentration (cmc). Tegangan

permukaan akan menurun hingga cmc tercapai.

Setelah cmc tercapai, tegangan permukaan akan

konstan yang menunjukkan bahwa antar muka

menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada

dalam keseimbangan dinamis dengan

monomernya.

Mula-mula, surfaktan berbentuk misel dengan

ujung hidrofil berikatan hidrogen dengan air,

Gambar 3. Representasi struktur surfaktan

Gambar 4. Pembentukan Surfaktan

(sumber: academia.edu)

Page 14: Makalah Kimfis Pemicu 4

8

sedangkan ujung hidrofobnya tertolak oleh air, sehingga terlindung di bagian dalam

misel. Saat berdekatan dengan noda, ujung hidrofob ini menarik noda dari kain,

kemudian bersama-sama membentuk misel baru. Suhu tinggi, pengadukan dan

pengucekan pakaian akan mempercepat proses ini karena akan mempermudah

terlepasnya noda dari kain. Semua proses ini tidak melibatkan pertukaran elektron, Yang

terjadi hanyalah interaksi / gaya yang timbul akibat adanya sifat hidrofil-hidrofob

tersebut.

3. Penggunaan surfaktan terbagi atas 3 golongan, jelaskan dan uraikan sengan singkat?

Untuk penggunaan dalam bidang pangan, ada syarat-syarat tertentu yang harus dipenuhi

oleh surfaktan, uraikan secara singkat!

Jawaban:

Surfaktan terdiri dari beberapa jenis tergantung pada jenis muatan yang terdapat pada

“kepala” surfaktan tersebut. Jenis-jenis surfaktan yakni:

Surfaktan anionik

Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion. Contohnya adalah

garam alkana sulfonat, garam olefin sulfonat, garam sulfonat asam lemak rantai

panjang.

Surfaktan kationik

Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation. Contohnya garam

alkil trimethil ammonium, garam dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil

dimethil benzil ammonium.

Surfaktan nonionik

Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan. Contohnya ester gliserin

asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam lemak, polietilena alkil

amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina, dialkanol amina dan alkil

amina oksida.

Surfaktan amfoter

Yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan positif dan negatif.

Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino, betain, fosfobetain.

Penggunaan surfaktan sangat bervariasi, seperti bahan deterjen, kosmetik, farmasi

makanan, tekstil, plastik dan lain-lain. Beberapa produk pangan seperti margarin, es

krimdan lain-lain menggunakan surfaktan sebagai satu bahannya. Syarat agar surfaktan

dapat digunakan untuk produk pangan yaitu bahwa surfaktan tersebut mempunyai nilai

Hydrophyle Lypophyle Balance (HLB) antara 2-16, tidak beracun, serta

tidak menimbulkan iritasi.

4. Setelah Critical Micelle Concentration (CMC) tercapai, tegangan permukaan akan

konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang

berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya. Bagaimana menentukan

CMC, gambarkan salah satu grafik yang dapat menunjukkan penentuan CMC!

Jawaban:

Misel merupakan suatu yang dihasilkan dari penggabungan (agregasi) dari ion-ion

surfaktan yang merupakan zat pengaktif permukaan. Dengan terbentuknya misel, sifat-

sifat larutan akan berubah secara mandadak, seperti tegangan permukaan-antarmukanya,

viskositasnya, daya hantar listrik sehingga dapat dimanfaatkan dengan pada kehidupan

sehari-hari. Contoh dari pemanfaatan tegangan permukaan atau tegangan muka pada

kehidupan sehari-hari sangat banyak, misalnya proses pembersihan kotoran pada pakaian

dan peralatan rumah tanggga, menulis pada kertas dengan menggunakan tinta, air dijaga

agar tidak penetrasi kedalam daun oleh suatu senyawa hidrofobik menyerupai lilin yang

terdapat dipermukaan daun. Fenomena permukaan-antar muka juga banyak dimanfaatkan

pada proses-proses industri, seperti industri tekstil, plastik dankaret sintetik, pigmen,

agrokimia, farmasi, kosmetik, pangan, teknik sipil. Dalam bidang-bidang tersebut,

Page 15: Makalah Kimfis Pemicu 4

9

surfaktan digunakan sebagai emulsifier, dispersant, wetting agnt, foaming dan anti

foaming agent, dan lain-lain.

Pembentukkan misel dapat terjadi pada konsentrasi di atas CMC. Untuk mengetahui

harga CMC yang paling tepat diperlukan tabel entalpi, karena entalpi sangat berkaitan

erat dengan CMC. Beberapa faktor yang mempengaruhi CMC antara lain :

Untuk deret homolog surfaktan rantai hidrokarbon, nilai CMC bertambah 2x

dengan berkurangnya satu atom c dalam rantai.

Gugus aromatik dalam rantai hidrokarbon akan memperbesar nilai CMC dan juga

kelarutan.

Adanya garam menurunkan nilai CMC surfaktan ion.

Penurunan CMC hanya bergantung pada konsentrasi ion lawan. Semakin besar

konsentrasinya semakin menurun CMC-nya. Pada CMC terjadi penggumpalan dari

molekul surfaktan, maka cara penentuan CMC dapat menggunakan cara-cara penentuan

besaran fisik yang menunjukkan perubahan dari keadaan ideal menjadi tidak ideal. Di

bawah CMC, larutan menjadi bersifat ideal, sedangkan di atasnya larutan bersifat tak

ideal. Besaran fisik yang dapat digunakan adalah tekanan osmosis, titik beku larutan,

hantaran jenis atau hantaran ekivalen, kelarutan, indeks bias, hamburan cahaya, tegangan

permukaan, dan tegangan antar muka. Selain itu, nilai CMC dapat ditentukan dengan

pembuatan grafik antara hubungan konsentrasi (c) dengan daya hantar listrik (DHL).

Grafik tersebut juga dipengaruhi oleh temperatur konsentrasinya, berikut adalah contoh

grafik pada suhu 30°C

5. Dalam produk kosmetik, biasanya terdapat lebih dari satu jenis surfaktan. Dapatkah

anda menjelaskan alasan penggunaan surfaktan ini, dan apakah surfaktan yang dipilih

harus dari golongan yang sama atau tidak? Jelaskan dan berikan contoh, tambahkan

referensi yang anda gunakan untuk mendukung penjelasan anda.

Jawaban:

Surfaktan merupakan senyawa yang dapat menurukan tegangan permukaan suatu

system, dimana subtansi yang dalam keadaan rendah mempunyai sifat dapat terabsorbsi

pada sebagian atau seluruh antar muka sistem. Surfaktan mempunyai gugus hidrofil dan

lipofil yang seimbang sehingga mampu menjadi jembatan penghubung antara polar dan

nonpolar yang dapat menyebabkan terjadinya interaksi antara ke 2 fase tersebut dengan

baik. Pada kosmetik dan personal care, surfaktan juga memiliki syarat-syarat tertentu agar

tidak membahayakan konsumen, berikut persayratan surfaktan dalam kosmetik :

1. Anti alergi dan anti iritasi

2. Bau dan warna berlebihan tidak anjurkan

3. Reaksi yang merugikan diminimalkan

4. Bebas dari kotoran dan tidak bersifat toksik

Grafik 1. C terhadap DHL

Page 16: Makalah Kimfis Pemicu 4

10

Jenis-jenis surfaktan yang digunakan dalam bidang kosmetik :

a. Surfaktan anionik

Surfaktan anionik adalah surfaktan yang memiliki muatan negatif pada kepala

(hidrofilik). Yang termasuk dalam kelompok surfaktan ini adalah asam karboksilat, sulfat,

asam sulfonat, asam fosfat dan turunannya, dan berguna untuk aplikasi yang memerlukan

pembersihan (perlengkapan mandi dan busa).

Surfaktan Asam Karboksilat : Stearat berguna untuk produk seperti deodoran dan

antiperspirant. Garam (natrium stearat) membuat sabun yang sangat baik.

Sulfat : Natrium lauril sulfat (SLS), Amonium sulfat lauril (ALS), Natrium sulfat

laureth (SLES) dalam penggunaan pembuatan sabun. Surfaktan tersebut berperan

sebagai pembuat foam yang baik juga dikarenakan surfaktan ini dijuluki sebagai

agen pembersih dan relatif murah.

Asam sulfonat : Pada umumnya lebih ringan dibandingkan sulfat. Yang termasuk

dalam surfaktan ini adalah Taurates (berasal dari taurin), Isethionates (berasal

dari asam isethionic), sulfonat olefin, dan Sulfosuccinates. Alasan surfaktan ini

penggunaannya minim karena lebih mahal untuk diproduksi.

b. Surfaktan kationik

Surfaktan kationik memiliki muatan positif pada kepala hidrofilik. Yang

termasuk dalam surfaktan kationik adalah Amin, Alkylimidazolines, Amin

Alkoxylated, dan Senyawa Amonium Quaternized (atau Quats). Surfaktan kationik

yang paling popular dalam pembuatan kosmetik yaitu Quats. Quats seperti klorida

Cetrimonium dan Klorida Stearalkonium berfungsi memberikan dasar untuk

kondisioner rambut.

Masalah dari surfaktan kationik biasanya tidak kompatibel dengan surfaktan

anionik. sulit untuk menghasilkan produk yang secara bersamaan. Kekurangan lain

dari surfaktan kationik juga bisa menyebabkan iritasi sehingga surfaktan ini harus

dipertimbangkan ketika dipergunakan sebagai bahan kosmetik dan personal care.

c. Surfaktan amfoter

Surfaktan amfoter adalah surfaktan yang memiliki muatan positif dan

negative pada bagian kepala hidrofiliknya. Yang termasuk dari surfaktan ini adalah

Lauriminodipropionate, Natrium, dan Lauroamphodiacetate Dinatrium. Surfaktan

amfoter digunakan dalam kosmetik sebagai surfaktan sekunder. Amfoterik dapat

membantu meningkatkan busa dan mengurangi iritasi. Amfoter ini juga digunakan

untuk shampoo bayi dan produk pembersih lain yang memerlukan kelembutan.

Kekurangan dari surfaktan ini adalah tidak memiliki sifat pembersihan yang baik dan

tidak berfungsi dengan baik sebagai emulsifier.

d. Surfaktan Non-ionik

Surfaktan yang tidak mempunyai muatan pada bagian kepalanya. Paling

sering digunakan sebagai emulsifier, bahan pendingin, dan agen pelarut. Surfaktan

nonionik utama digunakan dalam kosmetik termasuk alkohol, alkanolamides, ester,

dan oksida amina. Surfaktan non ionik yang umum digunakan yaitu surfaktan

teretoksilasi tetapi surfaktan ini dapat bersifat karsinogenik.

Alkohol seperti setil alkohol atau stearil digunakan dalam krim dan lotion

untuk memberikan kelembutan pada kulit. Alkohol juga membantu menstabilkan

emulsi dan dapat mengurangi iritasi. Oksida amina seperti oksida

Cocamidopropylamine digunakan untuk meningkatkan busa dalam produk

pembersih. Ester polisorbat juga bahan pelarut yang sangat baik untuk minyak wangi.

Surfaktan polimer dalam kosmetik

Penggunaan surfaktan polimer sebagai emulsifier dan dispersan yang diinginkan

karena berat molekul tinggi tidak dapat menembus kulit serta surfaktan ini tidak

menyebabkan kerusakan pada aplikasinya. Selain itu, material dengan berat molekul

tinggi seperti selulosa, hidroksietil dan xanthan digunakan dalam formulasi banyak

sebagai pengatur reologi (untuk mengontrol konsistensi produk) dan merupakan

Page 17: Makalah Kimfis Pemicu 4

11

komponen penting untuk stabilisasi emulsi dan suspensi. Berikut adalah contoh dari

surfaktan polimer dalam kosmetik : Material silikon seperti poli-dimetil siloksan, Amino

functional silikon yang memberikan manfaat pada rambut.

Jadi penggunaan surfaktan dalam kosmetik sesuai dengan jenis kosmetik dan

personal carenya. Penggunaan surfaktan bias dari golongan yang berbeda, tetapi seperti

dijelaskan diatas, sulit untuk menggabungkan surfaktan anionik dan surfaktan kationik,

karena kedua surfaktan tersebut memiliki sifat yang relatif berbeda. Ada kosmetik yang

menggunakan surfaktan lebih dari satu golongan contohnya adalah sabun dan shampoo.

Jenis personal care tersebut menggunakan surfaktan anionik sebagai pemberi busa (foam),

dan surfaktan amfoter sebagai cleaner atau pembersih dari kuman.

Page 18: Makalah Kimfis Pemicu 4

12

PEMICU C

Tahukah anda, apa itu merkuri? Banyak kasus telah dilaporkan akibat dampak buruk

dari merkuri. Merkuri adalah salah satu elemen logam berat yang paling beracun di

lingkungan. Ini merupakan polutan baeracun utama karena volatilitas yang tinggi,

bioakumulatif panjang, dan kuat. Menurut laporan olrh US Environmental Protection Agency

(EPA), pembakaran batu bara adalah salah satu antropogenik utama sumber emisi merkuri.

Berbagai jenis teknologi untuk mengontrol emisi merkuri dari gas buang pembakaran

batubara, Hg2+ adalah larut dalam air, sehingga dapat dihilangkan dengan sistem defulsurisasi

gas buang. Kebanyakan patikulat-terikat merkuri dapat dihilangkan melalui elektrostatis atau

filter kain. Namun, sebagian besar Hg tidak dapat dihilangkan karena kelarutan rendah dalam

air dan volatilitas tinggi. Dengan demikian, penghilangan ataupun adsorpsi Hg adalah yang

paling penting dan pekerjaan sulit dalam mengontrol gas buang merkuri. Beberapa teknologi

yang telah dilaporkan dan digunakan sebagai adsorben adalah karbon aktif, zeolit alam

ataupun sintesis, clay, dan sebagainya dengan kemampuan kapasitas adsorpsi yang tidak sama

dan dipengaruhi oleh berbagai faktor.

(Keywords: merkuri, adsorpsi Hg, adsorben karbon aktif)

1. Ada beberapa istilah yang hampir mirip, yaitu adsorpsi, adsorben dan adsorbat,

dapatkah anda menjelaskan perbedaannya? Berikan juga tentang jenis adsorpsi,

sertakan dengan contoh!

Jawaban:

Adsorpsi adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam

larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika

antara substansi dan penyerapnya. Adsorpsi juga merupakan suatu proses penyerapan

partikel suatu fluida (gas atau cairan) oleh suatu padatan hingga membentuk suatu lapisan

film (lapisan tipis) pada permukaan padatan terseut.

Adsorpsi terbagi menjadi dua yaitu adsorpsi fisika dan kimia. Adsorpsi fisika adalah

proses interaksi antara adsorben dengan adsorbat yang disebabkan gaya Van Der Waals.

Adsorpsi ini terjadi ketika daya tarik antara adsorbat dengan adsorben lebih besar

daripada adsorbat dengan pelarutnya. Biasanya adsorpsi ini terjadi pada temperatur

rendah. Contohnya adalah adsorpsi oleh karbon aktif. Sedangkan adsorpsi kimia menurut

Langmuir adalah proses dimana molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh ikatan

valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam moleul. Ikatan

kimia tersebut menyebabkan pada permukaan adsorben akan terbentuk suatu lapisa film.

Adsorpsi ini berisfat spesifik dan melibatkan gaya dan kalor yang sama dengan panas

reaksi kimia. Contohnya adaah pertukaran ion (Ion Exchange).

Adsorben adalah zat padat yang dapat menyerap partikel fluida dalam suatu proses

adsorpsi. Adsorben besrifat spesifik dan terbuat dari bahan-bahan yang berpori. Adsorben

dibagi menjadi dua yaitu adsorben polar dan non-polar. Adsorben polar disebut juga

adsorben hidrofilik, contohnya silika gel, alumina aktif, dan zeolit. Adsorben non-polar

disebutnya juga hidrofobik, contohnya polimer adsorben dan karbon aktif. Adsorbat

adalah zat atau fasa terlarut yang dapat diserap oleh adsorben, logam berat Hg.

2. Proses atau mekanisme adsorpsi secara umum dapat berlangsung melalui tiga tahap,

jelaskan apa saja? Tuliskan referensi yang anda rujuk kalau ada model atau video untuk

proses ini, anda bias tambahkan sebagai penjelasannya.

Jawaban:

Contoh mekanisme adsorpsi pada karbon aktif, sebagai berikut:

Karbon aktif padat digunakan dalam proses adsorpsi dan yang paling sering terlibat

dalam pemurnian air minum. Hal ini dapat dibuat dari beberapa bahan, yang, yang paling

populer adalah batubara, kayu, dan batok kelapa karena ukuran besar permukaan mereka

Page 19: Makalah Kimfis Pemicu 4

13

dan sejauh mana mereka berpori. Semakin besar pori-pori, semakin lama fungsi karbon

aktif pada suatu waktu.

Setelah material yang akan digunakan adalah dipilih, maka kemudian dehidrasi dan

dikarbonisasi oleh proses oksidasi yang melibatkan perlahan pemanasan material pada

suhu yang sangat tinggi. Hal ini kemudian “diaktifkan” dengan mengekspos ke zat

oksidasi lain, seperti, bahan kimia dan gas. Karbon aktif ini kemudian dikategorikan oleh

karakteristik seperti kepadatan dan kekerasan.

Ketika karbon aktif disiapkan, itu mengalami serangkaian tes untuk menentukan

listriknya sebagai adsorben “breakpoint.” Ini adalah titik waktu di saat karbon aktif mulai

kehilangan nya. Karakteristik ini terjadi di semua karbon aktif dan penentuan ketika

terjadi membantu pengguna dalam mengetahui kapan perlu diganti. Ini sangat penting

adalah informasi terutama ketika digunakan untuk menghilangkan kontaminan dari air

minum.

Sebagai karbon aktif ditempatkan di dalam air (biasanya dalam bentuk bubuk atau

butiran), proses adsorpsi bekerja dalam tiga tahap. Pertama, zat mengkontaminasi

mematuhi permukaan karbon. Selanjutnya, zat pindah ke pori-pori besar. Akhirnya,

mereka teradsorbsi ke permukaan bagian dalam dari karbon. Ketika karbon hits

breakpoint, itu disebut sebagai “menghabiskan,” dan kemudian dibuang dan dikirim ke

diaktifkan kembali. Sejak karbon aktif bubuk (PAC) terlalu kecil untuk aktivasi ulang,

karbon aktif granular (GAC) biasanya satu-satunya bentuk karbon aktif untuk dikirim

kembali untuk pengobatan. The “menghabiskan” karbon ini kemudian dicampur dengan

karbon aktif yang baru dan dikirim kembali ke fasilitas untuk digunakan kembali.

3. Dalam adsorpsi isotherm, terdapat lima tipe yang biasanya digambarkan dalam grafik,

yang memperlihatkan apakah adsorpsi yang terjadi pada suhu konstan tersebut

monolayer atau multilayer. Jelaskan pengertian adsorpsi isotherm dan jelaskan 5 tipe

yang dimaksud. Dalam model adsorpsi isotherm kita diperkenalkan dengan model

adsorpsi isotherm Langmuir, Freundlich, dan BET. Jelaskan perbedaan antara ketiga

model tersebut. Berikan masing-masing satu contoh penggunaan persamaannya.

Dapatkah kita menentukan efisiensi kapasitas adsorpsi dari model yang diberikan?

Jelaskan (Sertakan dengan referensi yang anda gunakan).

Jawaban:

Isoterm adsorpsi adalah adsropsi yang menggambarkan hubungan antara zat yang

teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada kesetimbangan dan

temperatur konstan. 5 tipe isoterm adsorpsi sebagai berikut:

Tipe I : Jumlah adsrobat pada adsorben meningkat relatif cepat, dan menjadi lebih

lambat ketika seluruh permukaan adsorben tertutup oleh molekul. Tipe ini

menggunakan adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.

Page 20: Makalah Kimfis Pemicu 4

14

Tipe II dan III : Tipe ini merupakan tipe adsorpsi pada lapisan molekul ganda

(multilayer, multimolekuler). Pada teori BET, untuk menentukan luas permukaan

adsorben yaitu dengan cara menentukan titik B pada kurva tipe II, dimana saat tepat

terjadi adsorpsi lapisan molekul tunggal. Kedua tipe ini menggunakan adsorpsi fisika.

Tipe IV dan V : Tipe ini merupakan tipe adsorpsi multilayer yaitu pembentukan

saluran satu lapisan molekul. Tipe ini menggunakan adsorpsi fisika.

Adsorpsi Isoterm Langmuir, Freundlich, dan BET:

Isoterm Langmuir

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa:

Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat mengadsorpsi satu

molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak ada interaksi antara

molekul-molekul yang terserap.

Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.

Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum.

Isoterm Freundlich

Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang

heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda.

Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini.

Persamaannya adalah

x/m = kC1/n

dimana,

x = Banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg)

m = Massa dari adsorben (mg)

C = Konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam kesetimbangan

k,n = Konstanta adsorben

Isoterm BET

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang homogen.

Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul

adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di permukaannya. Pada isoterm

Page 21: Makalah Kimfis Pemicu 4

15

ini, mekanisme adsoprsi untuk setiap proses adsorpsi berbeda-beda. Mekanisme yang

diajukan dalam isoterm ini adalah:

Isoterm Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia,

sedangkan isoterm BET akan lebih baik daripada isotherm Langmuir bila diterapkan

untuk adsoprsi fisik.

4. Teknologi adsorpsi adalah dikenal paling ekonomis. Bagaimana menurut anda? Berikan

contoh kasus untuk proses adsorpsi terutama kasus untuk penghilangan merkuri dalam

hidroarbon cair? Tuliskan referensi yang anda gunakan!

Jawaban:

Teknologi adsorpsi dikenal dengan teknolgi ekonomis karena bahan-bahan yang

digunakan dalam proses ini melibatkan bahan yang biayanya cukup murah atau bisa

dibilang bebas biaya, contohnya arang aktif atau karbon aktif, dimana dapat didapatkan

hanya dengan membakar tempurung kelapa atau kayu pada kondisi oksigen yang terbatas

atau semi vakum.

Sistem penghilangan merkuri yang menggunakan adsorben untuk menangkap

merkuri di umpan gas dan hidrokarbon cair tidak bekerja efektif pada semua bentuk kimia

merkuri. Proses penghilangan merkuri untuk hidrokarbon cair terdiri dari karbon

impregnasi iodida, loga sulfida pada karbon atau alumina, sistem amalgam molsieve dan

proses dua langkah yang terdiri dari katalis konversi hidrogen diikuti dengan reaksi logam

sulfisa dengan unsur merkuri.

Sistem penghilangan merkuri yang paling banyak digunakan untuk hidrokarbon cair

secara kimiawi khusus untuk satu bentuk merkuri , biasnaya dalam bentuk elemental

merkuri. Tetapi jika digunakan zeolit, memiliki keuntungan yaitu dapat mengadsorpsi

merkuri dalam dua bentuk yaitu merkuri halida dan elemental merkuri, namu

kekurangnnya yaitu tidak bisa mengadsorpsi merkuri dalam bentuk organomerkuri. Zat

yang mampu mengadsorpi organomerkuri saah satunya adalah zeolit imprgenasi Ag

dalam proses Ag/Hg amalgam. Pada sebuah penelitian skripsi, zeolit klinoptilolit aktif

impregnasi SnCl2 mampu meningkatkan efisiensi adsorpsi hingga 29,11%.

5. Karbon aktif, zeolit, clay, kitosan dan sebagainya telah dimanfaatkan sebagai adsorben

untuk mengadsorp logam berat seperti merkuri. Dapatkah anda menjelaskan konsep

adsorpsi dengan berbagai jenis adsorben tersebut? Apa yang membedakan? Sehingga

efisiensi kapasitas adsorpsi itu berbeda? Faktor apa sajakah yang dapat berpengaruh

dalam proses adsorpsi logam berat?

Jawaban:

Karbon aktif akan menyerap senyawa organik dari cairan atau gas dengan cara

adsorpsi. Pada proses adsorpsi, molekul organik yang berada di fase gas cair akan ditarik

dan diikat ke permukaan pori karbon aktif. Rata-rata karbon aktif memiliki luas

permukaan 500-2000 m2/g, hal ini membuat karbon aktif memiliki daya serap super

tinggi.

Zeolit mempunyai kapasitas yang tinggi sebagai penyerap. Mekanisme adsorpsi yang

mungkin terjadi adalah adsorpsi fisika yang meilbatkan gaya Van Der Waals, adsorpsi

kimia yang melibatkan gaya Elektrostatik, ikatan hidrogen dan pembentukan kompleks

koordinasi. Daya serap zeolit bergantung pada jumlah pori dan luas permukaan, dan

untuk meningkatkan efisiensi adsorben, maka zeolit harus ditambahkan dengan zat lain

seperti Ag, SnCl2 dan sebagainya.

Lempung atau dikenal oleh orang awam sebagai tanah liat merupakan salah satu

adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi. Daya serap lempung terhadap logam

berat tidak sebaik karbon aktif atau zeolit, namun dengan penambahan HCl 1-12 M pada

temperatur 500-600OC, mampu meningkatkan jumlah pori dan luas permukaan dari

lempung. Semakin tinggi konsentrasi HCl akan menambah kapasitas adsorpsi namu pada

peningkatan suhu akan menyebabkan penurunan kapasitas adsorpsi.

Page 22: Makalah Kimfis Pemicu 4

16

Kitosan adalah senyawa polimer alam turuna dari kitin yang diisolasi dari limbah

perikanan, seperti kulit udang atau cangkang kepiting. Kitosan dapat digunakan sebagai

adsorben yang dapat menyerap logam berat seperti Zn, Cd, Cu,Pb, Mg, dan Fe. Kitosan

aktif dalam bentuk NH2 atau NH3+ mampu menadsorpsi logam berat melalui mekanisme

pembentukan khelat dan atau penukar ion.

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi logam berat, sebagai berikut:

Luas Permukaan: Semakin besar luas permukaan dari adsorben, maka semakin

besar kapasitas adsorpsi sehingga molekul yang diserap semakin banyak.

pH: Semakin asam pH logam yang diserap maka kelarutannya semakin besar,

sehingga larutan akan semakin asam pengionnya. Dimana adsorpsi akan jauh

lebih baik ketika tingkat keasaan tinggi karena pada pH ini terjadi pengionan

lebih besar dan adsorpsi dapa terjadi jika logam membentuk ion dan akan diikat

oleh gugus aktif pada adsorben.

Jenis adsorbat: Adsorbat yang memiliki rantai yang bercabang akan lebih mudah

diadsorp ketimbang adsorbat dengan rantai lurus.

Temperatur: Pada proses adsropsi, menggunakan suhu yang stabil atau cukup,

karena hal itu akan menyebabkan terbukanya pori sehingga kapasitas adosrpsi

meningkat. Namun, apabila suhu terlalu tinggi dari suhu stabil, hal itu akan

menyebabkan kerusakan pada adsorben.

6. Untuk dapat mengetahui regenerasi penggunaan adsorben setelah digunakan, perlu

dilakukan proses proses desorpsi, jelaskan dan bagaimana caranya!

Jawaban:

Jumlah zat yang di adsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses

berkesetimbangan, sebab laju adsorpsi disertai dengan terjadinya desorpsi. Pada awal

reaksi, peristiwa adsorpsi lebih dominan dibandingkan dengan peristiwa desorpsi,

sehingga adsorpsi berlangsung cepat. Pada waktu tertentu peristiwa adsorpsi cenderung

berlangsung lambat, dan sebaliknya laju desorpsi cenderung meningkat. Ketika laju

adsorpsi adalah sama dengan laju desorpsi sering disebut sebagai keadaan

berkesetimbangan. Waktu tercapainya keadaan setimbang pada proses adsorpsi adalah

berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh jenis interaksi yang terjadi antara adsorben

dengan adsorbat. Secara umum waktu tercapainya kesetimbangan adsorpsi melalui

mekanisme fisika (fisisorpsi) lebih cepat dibandingkan dengan melalui mekanisme kimia

atau kemisorpsi

Page 23: Makalah Kimfis Pemicu 4

17

BAB III

KESIMPULAN

Terjadinya perubahan tegangan karena nano partikel adalah karena Nanopartikel

adalah partikel dispersi atau partikel padat dengan ukuran di kisaran 10-1000 nm. Karena

adanya zat terdispersi (zat terlarut) maka fenomena permukaan bisa berubah tegangannya

karena adanya reaksi langsung dengan zat terlarut (terdispersi) dari nanopartikel yang ada itu.

Untuk menentukan tegangan permukaan dari suatu cairan, terdapat beberapa metode yaitu

metode kenaikan kapiler, metode tersiometer du-nouy.

Surfaktan merupakan molekul yang memiliki gugus polar yang suka air (hidrofilik)

dan gugus non polar yang suka minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat mempersatukan

campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan ini memiliki gugus hidrofilik dan gugus

hidrofobik sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak.

Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki

bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan

minyak/lemak (hidrofobik). Fungsi Surfaktan yaitu ketika dilakukan penambahan surfaktan

dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan.

Adsorpsi adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam

larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika

antara substansi dan penyerapnya

Karbon aktif padat digunakan dalam proses adsorpsi dan yang paling sering terlibat

dalam pemurnian air minum. Hal ini dapat dibuat dari beberapa bahan, yang, yang paling

populer adalah batubara, kayu, dan batok kelapa karena ukuran besar permukaan mereka dan

sejauh mana mereka berpori

Isoterm adsorpsi adalah adsropsi yang menggambarkan hubungan antara zat yang

teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada kesetimbangan dan

temperatur konstan. Terdapat 5 isoterm adsorpsi yaitu Langmuir, Freundlich dan BET.

Teknologi adsorpsi dikenal dengan teknolgi ekonomis karena bahan-bahan yang

digunakan dalam proses ini melibatkan bahan yang biayanya cukup murah atau bisa dibilang

bebas biaya, contohnya arang aktif atau karbon aktif, dimana dapat didapatkan hanya dengan

membakar tempurung kelapa atau kayu pada kondisi oksigen yang terbatas atau semi vakum

Page 24: Makalah Kimfis Pemicu 4

vi

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W.. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Erlangga: Jakarta

Genaro, R. A. 1990. Remington’s Pharmaceutical Science. 18th ed. Macle Printing Company,

Easton-Pennsilva, USA.

Rosen, M.J. dan Kunjappu, J.T., 2012., Surfactants and Interfacial Phenomena., Hoboken, New

Jersey: John Wiley & Sons.

Sawyer, Clair N., McCarty, Perry L., dan Parkin, Gene, (1994), Chemistry for Environmental

Engineering, 4th edition, Mc Graw- Hill Inc, New York.

Jatmika, A., 1998, Aplikasi Enzim Lipase dalam Pengolahan Minyak Sawit dan Minyak

Tangio, Julhim S.. 2013. “Adsorpsi Logam Timbal (Pb) Dengan Menggunakan Biomassa

Enceng Gondok (Eichhorniacrassipes)”.Jurnal. Gorontalo: Fakultas MIPA, Universitas Negeri

Gorontalo.

Wibowo, Jaka. 2012. “Peningkatan Kinerja Zeolit Klinoptilolit Untuk Menghilangkan Merkuri

Dalam Hidrokarbon Cair Dengan Penambahan Tin (II) Klorida”.Skripsi. Jakarta: Fakultas Teknik,

Universitas Indonesia.

Cruz, R.M.S., Martin, S.M.J. dan Camazano., 2006. Surfactant-enhanced desorption of

atrazine and linuron residues as affected by agung of herbicides in soil.,

Arc.Environ.Contam.Toxicol., 50, 128-137.

Anon. 2015. Pengertian Adsorpsi. [Online] Tersedia di:

http://www.gudangmakalah.com/2015/01/makalah-kimia-pengertian-adsorpsi.html [Diakses 3

November 2015]

Anon.2015.[ONLINE].(Available at :

http://www.ilmukimia.org/search?q=adsorpsi&x=0&y=0). (Accesed on 11-7-2015).

Anon. 2015. Adsorpsi Kimia. [ONLINE].(Available at :

http://www.kamusq.com/2013/04/adsorpsi-adalah-pengertian-dan-definisi.html). (Accesed on 11-7-

2015)

Anon. Inti Sawit Untuk Produk Pangan, Warta Pusat Penelitian Kelapa Sawit, 6 (1) : 31 - 37. .

Diyah, N.W.. 2012. Adsorpsi. [Online] Tersedia di:

http://fridaaaaa.files.wordpress.com/2012/05/adsorpsi-nwd_2012.pps [Diakses 4 November 2015]

Kunaefi, Refi. 2008. Pengaruh penggunaan nanofluida sebagai pendingin.... [Online] Tersedia

di: http://lib.ui.ac.id/file?file=pdf/abstrak-123344.pdf [Diakses 5 November 2015]