Laporan praktikum OTK - equilibrium still

EQUILIBRIUM STILL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Distilasi sering dijumpai dalam industry untuk proses pemisahan larutan biner ( dua komponen). Secara teoritis, destilasi tidak akan menghasilkan produk yang benar dan murni seluruhnya karena makin mendekati kemurnian maka semakin besra pula usaha yang diperlukan. Distilasi digunakan dalam percobaan equilibrium still. Destilasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan suatu
campuran liquid yang miscible dan volatile menjadi komponen masing – masing.
Dalam melakukan percobaan equilibrium still terdapat prosedur. Yang pertama, labu distilasi diisi dengan larutan biner yaitu air – asam asetat dengan komsentrasi 1 N. kemudian dipanaskan hingga mencapai titik didihnya dan terbentuk distilat selanjutnya biarkan sampai diperoleh keadaan yang steady. Selanjutnya ambil sample dari distilat dan sample dari residu pada saat yang bersamaan sekitar 20 cc, biarkan dingin dan kemudian ambil 10 cc untuk penentuan konsentrasinya dan di titrasi dengan variasi konsentrasi umpan.
Percobaan kali ini, praktikan akan melakukan percobaan tentang equilibrium still. Dimana bahan yang digunakan adalah aquadest, asam asetat, natrium hidroksida dan indicator PP. tidak itu saa, tujuan dilakukannya praktikum ini adalah untuk memperoleh data kesetimbangan larutan biner ( air – asam asetat ). Kemudian menentukan harga relative volatilitas. Dan untuk mengetahui proses pemisahan larutan biner secara distilasi.

I.2. Tujuan Percobaan
1. Menentukan harga relative volatility
2. Memperoleh data kesetimbangan larutan biner
3. Membuat grafik konsentrasi fase uap (y) vs konsentrasi fase liquid (x)

I.3. Manfaat Percobaan
1. Dapat memahami cara kerja alat equilibrium still
2. Dapat memahami tentang destilasi larutan biner
3. Dapat mengetahui cara pembuatan grafik konsentrasi dari data kesetimbnagan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Secara Umum
Pengertian Kesetimbangan

            Kesetimbangan memberikan pengertian bahwa suatu keadaan dimana tidak terjadi perubahan sifat makroskopis dari sistem terhadap waktu. Untuk material tersebut dengan waktu, keadaan setimbang sebenarnya tidak pernah tercapai. Semakin dekat keadaan sistem dengan titik kesetimbangan maka semakin kecil gaya penggerak proses, semakin kecil pula laju proses dan ahkirnya sama dengan 0 bila titik kesetimbangan sudah tercapai. Jadi titik kesetimbangan hanya bisa tercapai secara teoritis dalam waktu yang tak terhingga.

            Seperti pada kesetimbangan umumnya, kesetimbangan uap-cair dapat ditentukan ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada  suatu waktu tertentu. Saat kesetimbangan model ini, kecepatan antara molekul-molekul campuran yang membentuk fase uap sama dengan kecepatan molekul-molekulnya membentuk cairan kembali. Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukan dalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom distilasi.

Pada prakteknya didalam pekerjaan ilmiah suatu kesetimbangan dianggap tercapai bila tidak ada lagi perubahan sifat/keadaan seperti yang ditunjukkan oleh praktek sama dengan sifat yang dihitung berdasarkan metoda yang menggunakan anggapan kesetimbangan. (Alex,2014)

Data keseimbangan Uap-cair dapat disajikan dalam kumpulan koordinat yang berbedda untuk menjelaskan dan mengukur tingkatan pada proses distilasi. Kita akan menyusun masingmasing grafik menggunakan batasan yang telah ditentukan secara termodinamika dan menggambarkan arti fisiknya. Hubungan antara jumlah tiap fase akan ditentukan menggunakan Leverrule.

Diagram Fase

Pemisahan dari campuran cairan menjadi komponen-komponennya adalah salah satu proses terpenting di industri kimia. Prosedur yang umum untuk melakukan pemisahan ini adalah distilasi, sebuah operasi yang berdasr padaF eomena fisik dimana uap dan cairan berada pada kondisi komposisi setimbang yang biasanya berbeda. Nyatanya, bagian yang menguap dari fase cairnya telah

dihasilkan pada pemisahan parsial pada awal pencampuran. Tingkat dari pemisahan akan ditentukan dengan keseimbangan antara fase uap dan cairan.

Hubungan antar komposisi dari kedua fase pada keseimbangan biasanya disajikan dengan diagram keseimbangan fase. Metode penyajiannya harus tetap dengan jumlah variable yang bersangkutan. Gibbs menampilkannya dalam keadaan seimbang beserta sejumlah fase, berikut hubungan yang relevan:

F= C + 2 – P ……………………….(1)

Dimana F adalah jumlah derajat kebebasan, atau variable bebas. C adalah jumlah komponen dan P adalah jumlah fase saat ini. Penyajian grafis dari data akan bergantung dari nilai F dan kita dapat memperkirakannya dan plotting akan meningkat lebih kompleks sebagaimana membesarnya nilai F. Tafsiran tampilan dari grafis biasanya membatasinya pada nilai F = 2, itulah sebabnya disebut system biner. Kebanyakan proses distilasi di industry dilaksanakan pada tekanan relative konstan, dan untuk alasan ini diagram keseimbangan fase di tampilkan pada isobar. Dengan suhu dan komposisi pada koordinatnya. (Lamiya,2009)

Distilasi

Proses distilasi digunakan untuk memisahkan komponen dari suatu campuran berdasarkan perbedaan titik didih komponennya. Pada proses ini distilat mempunyai komposisi dan karakter berbeda dari campurannya. Klasifikasi distilasi berdasarkan jumlah komponen dalam campurannya, yaitu :

1. Distilasi Biner : Bila campuran yang akan didistilasi mempunyai dua komponen.

2. Distilasi Multi Komponen : Bila campuran yang akan didistilasi mempunyai lebih dari dua komponen. (Fitrah,2013)

Metode Distilasi Sistem Biner

Dalam industri ada dua metode distilasi yang sering digunakan : Metode yang pertama, berdasarkan pada pembentukan uap dan kemudian uap ini dipisahkan langsung dengan liquidanya dan dikondensasi tanpa memberi kesempatan adanya kontak antara distilat dengan uap yang baru terbentuk. Yang termasuk metode ini adalah :

Equilibrium ( Flash ) Disilation

Equilibrium distilation berdasarkan penguapan suatu fraksi cairan secara batch. Menjaga cairan dan semua uap tetap berkontak sehingga pada akhir operasi uap dalam kesetimbangan dengan liquid, meninggalkanya dan mengembunkany. Hubungan antara komposisi liquida dan uap pada akhir pro-ses ditunjukan pada diagram kesetimbangan. Equilibrum distilasi bukan yang paling tepat dalam

penanganan sistem binair dalam pemurnian minyak dimana campuran petroleum di panaskan di-bawah tekanan dalam pipa baja. Tekanan di kurangi dan uap keluar dibawah kesetimbangan dari liquid yang superheated ( lewat jenuh ). Cara ini biasanya di jalankan secara kontinu dengan sketsa alat sebagai berikut :

Gambar 4. Alat Flash Distilation

Feed masuk dengan di pompa ke dalam heater b, kemudian melalui valve c, campuran liquida dan uap masuk separator D. Disini dengan waktu yang cukup terjadi kontak antara liquida dan uap meninggalkan separator untuk di kondensasi melalui e, liquida keluar melalui q. Suatu sistem larutan binair A (lebih volatile) dan B (kurang volatile) apabila :

Y" = jumlah mol, uap yang terbentuk X b = mol fraksi A

S" = jumlah mol, liquida X F = mol fraksi A

F"= jumlah mol feed A

Solute balance :

F" – XF = V"– Yo + S x XB

Dari F"= V"+ S

Metode flash distilaion banyak di gunakan pada minyak bumi, dimana crude oil di masukan ke dalam pipa pada 140 0 K dengan tekanan 900 Kpa, meninggalkan pipa melalui valve pada 250 0 K dan tekanan 400 Kpa. (Mc.

Cabe,1995)

Kurva Kesetimbangan

Salah satu cara untuk membuat kurva kesetimbangan yaitu dengan menggunakan Hukum Roult. Berdasarkan Hukum Roult untuk larutan ideal dan biner.

PA = X1 .Po A (2)

Dimana : PA = Tekanan Parsial Komponen A dalam uap X1 = Mol fraksi Komponen A dalam liquid

PoA = Tekanan Uap murni komponen A pada suhu yang sama.

(Fitrah,2013)

Di sini  adalah tekanan uap murni konstituen A pada temperatur yang sama. Biasanya hubungan ini mendekati benar bila x A  bernilai tinggi, atau x B  bernilai rendah. Beberapa campuran isomer organik dan beberapa senyawa hidrokarbon hampir secara penuh mengikuti hukum ini. Untuk x A  dengan harga- harga yang rendah, hubungan linear antara P A  dan x A  dirumuskan dengan menggunakan faktor perbandingan yaitu suatu konstanta Henry H ¢  dan bukan tekanan uap murni zat.

Untuk zat cair A yang terlarut dalam pelarut zat B, hukum Henry ditulis

debagai berikut :

PA=H.x A (3)   

   Digunakan untuk komponen yang fraksi mol nya mendekati satuan dari komponen-komponen yang mirip dengan sifat kimia, seperti rantai lurus hidrokarbon. Jika campuran mengikuti hukum Raoult, maka tekanan uap campuran dapat diperoleh secara grafik dengan memanfaatkan data tekanan uap masing-masing komponen. Bila suatu campuran mengikuti hukum Raoult, maka harga-harga y A  untuk berbagai komposisi x A  dapat dihitung berdasarkan tekanan uap masing-masing kedua komponen pada berbagai temperatur. (Alex,2014)

II.2 Sifat Bahan

1. Asam asetat

a. Rumus Molekul : CH 3 COOH

b. Massa molar : 60.05 g / mol

c. Densitas : 1.049 g / cm 3

d. Titik lebur : 16.5 o C

e. Titik didih : 118.1 o C

f. Mudah larut dalam air

g. Merupakan asam lemah

(Anonim, 2016, “Sifat Bahan”)

2. Natrium Hidroksida

a. Rumus Molekul : NaOH

b. Densitas : 2.1g / cm 3

c. Titik lebur : 318 o C

d. Titik didih : 1390 o C

e. Penampilan : Tak berwarna

f. Mudah menyerap gas CO 2

g. Mudah larut dalam air

(Anonim, 2016, “Sifat Bahan”)

3. Indikator PP

a. Rumus Molekul : C 20 H 14 O 4

b. Penampilan : padatan Kristal

c. Massa Jenis : 1.227

d. Trayek pH 8.2- 10

e. Asam dwiprotik

f. Berwarna merah rosa saat basa

(Anonim, 2016, “Sifat Bahan”)

Sumber :

Anonim.2016.”Sifat Bahan”.id.wikipedia.org/wiki/ 

Alex.2014.”Kesetimbanagan”http://alexschemistry.blogspot.co.id/2014/01/kesetimbangan-uap-cair.html 

Fitrah.2013.”Makalah praktikum Kf” http://fitrahchem.blogspot.co.id/2013/01/makalah-praktikum-kimia-fisika.html 

Fakultas Teknologi Industri. 2014. “Buku Petunjuk Praktikum Operasi TeknikKimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Lamiya.2009.”Diagram Kesetimbanagan” http://lamiyamz.blogspot.co.id/2009/03/diagram-keseimbangan-fase-pada.html 

Mc Cabe, Julian C Smith, Peter Harriot. 1995. “Operasi TeknikKimia”.Jakarta:Erlangga

Share this post