Destilasi Sistem Biner

BAB IV

DESTILASI SISTEM BINER

4.1.   Tujuan Percobaan

˗       Mendefinisikan arti destilasi

˗       Membuat grafik antara komposisi larutan dengan berat jenis larutan dari sistem biner

˗       Membuat kurva antara titik didih dengan komposisi dari sistem biner.

4.2.       Tinjauan Pustaka

Destilasi atau penyulingan merupakan suatu metode pemisahan bahan kimia yang didasarkan oleh perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) dari suatu bahan. Dalam suatu penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga akan menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali sampai dengan berbentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan kemungkinan menguap terlebih dahulu. sedangkan zat yang memiliki titik didih yang lebih tinggi kemungkinan pula akan mengembun dan akan menguap apabila telah mencapai titik didihnya. Sehingga metode ini termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan atas dasar teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan selalu menguap pada titik didihnya (Muhrinsyah, 2014).

Sedangkan penjelasan destilasi dibidang industri  adalah unit pemisahan yang terdefinisi dengan baik yang terdiri dari penguapan parsial dari campuran cair dan kondensasi berturut-turut, dengan komposisi yang berbeda dari penguapan (Andrzej, 2008).

Untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produk, efisiensi mesin distilasi harus ditingkatkan dengan cara-cara untuk menyelesaikan mesin dengan beberapa pengontrol. Kesempatan untuk meningkatkan efisiensi adalah memanipulasi beberapa variabel, seperti: tekanan / suhu dan durasi proses penambangan. Untuk menguapkannya, dibutuhkan waktu lebih lama, yaitu: durasi proses. Jika aliran uap air dan kontak bahan mentah dengan cepat dan cepat, maka tidak cukup waktu untuk menguapkan minyak yang melekat pada bahan mentah.

Untuk mendapatkan produk yang optimal, maka variabel yang harus dikontrol adalah:

1) suhu

2) tekanan, dan

3) durasi proses.

               Durasi proses menunjukkan tingkat produksi dan diukur sebagai rasio air dan minyak yang mudah menguap (Yulianto, 2013).

Hukum Raoult dan Dalton

Hukum Dalton dan Raoult merupakan suatu dasar pernyataan matematis yang dapat menggambarkan sesuatu tentang apa yang terjadi selama proses distilasi, yaitu menggambarkan perubahan dari komposisi dan tekanan pada cairan yang mendidih selama proses distilasi berlangsung. Uap yang dihasilkan selama mendidih akan selalu memiliki komposisi yang berbeda dari komposisi suatu cairan itu sendiri. Komposisi uap komponen yang memiliki titik didih lebih rendah akan selalu memiliki lebih banyak (fraksi mol dan tekanan uapnya lebih besar).

Proses pemisahan campuran cairan biner A dan B menggunakan distilasi dapat dijelaskan dengan hukum Dalton dan Raoult.

…………………….……………...(4.1)

Menurut hukum Dalton, tekanan gas total suatu campuran biner, atau tekanan uap suatu cairan (P), adalah jumlah tekanan parsial dari masing-masing komponen A dan B (P_A dan P_B) yang dapat dirumuskan sebagai berikut

P = P_A + P_B

……………..….………………...(4.2)

Hukum Raoult menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tertentu, tekanan parsial uap komponen A (P_A) dalam campuran sama dengan hasil kali antara tekanan uap komponen murni A (P_A^murni) dan fraksi molnya X_A

P_A = P_A^murni.X_A

………..……..….….....(4.3)

Sedang tekanan uap totalnya dapat dirumuskan sebagai berikut

P_tot = P_A^murni . X_A + P_B^murni . X_B

Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa tekanan uap total suatu campuran cairan biner tergantung pada tekanan uap komponen murni dan fraksi molnya dalam campuran.

            Fasa adalah bagian yang memiliki kesamaan dari suatu sistem yang dapat dipisahkan dengan suatu proses secara mekanik, maksud dari kesamaan dari suatu sistem ini yaitu serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat-sifat fisika. Sehingga dapat disimpulkan bahwasanya sistem yang mengandung cairan dan uap akan mempunyai dua bagian daerah yang serbasama.

Jumlah komponen dalam suatu sistem merupakan jumlah minimum yang akan diperlukan untuk menyatakan komposisi setiap fasa dalam sistem tersebut (Ijang, 2000).

            Azeotrop merupakan sebuah larutan campuran yang akan selalu memiliki titik didih yang konstan. Maksimum atau minimum dalam kurva komposit temperatur campuran biner disebut sebagai titik didih azeotropik. Dalam proses penyulingan akan menghasilkan komposisi azeotrop yang mempunyai suatu komposisi campuran dengan hasil titik didih minimum (Marsin, 1998).

Koefisien Distribusi

BAB III

KOEFISIEN DISTRIBUSI

3.1.       Tujuan Percobaan

-       Menentukan koefisien distribusi

3.2.       Tinjauan Pustaka

Koefisien distribusi merupakan suatu zat terlarut yang memisahkan antara dua cairan yang tidak dapat bercampur, terdapat hubungan antara kosentrasi zat terlarut dari dua fase pada kesetimbangan (Underwood, 2002).

Ekstraksi merupakan teknik pemisahan kimi untuk memisahkan atau menarik satu atau lebih komponen atau senyawa-senyawa (analit) dari suatu sampel dengan menggunakan pelarut tertentu yang sesuai. Pada ekstraksi ini prinsip pemisahan didasarkan pada kemampuan atau daya larut analit dalam pelarut tertentu. Dengan demikian pelarut yang digunakan harus mampu menarik komponen analit dari sampel secara maksimal.Ekstrasi cair-cair ditentukkan oleh distribusi Nernst yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang konstan, senyawa-senyawa akan terdistribusi dalam proposi yang selalu sama diantara dua pelarut yang tidak saling campur. Perbandingan konsentrasi pada keadaan setimbangan di dalam dua fasa disebut koefisien distribusi (K_D) atau juga disebut koefisien partisi. 

Pada keadaan setimbang terdapat koefisien partisi atau koefisien distribusi k yang didefinisikan sebagai rasio konsentrasi atom terlarut dalam padatan terhadap atom yang terlarut dalam lelehan.

Koefisien partisi atau koefisien distribusi, K adalah x’/x. Bila larutan encer maka fraksi mol sebanding dengan molaritas maupun molalitas sehingga K = m’/m atau c’/c.

Pengaruh kompleks dalam proses ekstraksi

Dalam proses ekstraksi, pembentukan kompleks tidak bermuatan adalah tahapan yang sangat penting. Apabila kompleks memiliki muatan, maka senyawa tersebut tidak dapat terdistribusi ke fase organik sehingga tidak dapat terekstrak. Perlakuan ekstraksi dengan variasi pH dilakukan untuk mengetahui pengaruh pH terhadap terjadinya pembentukan kompleks karena salah satu faktor yang berpengaruh terhadap pembentukkan kompleks adalah kondisi pH selain dipengaruhi oleh muatan logam dan ligan (Titin, 2016).

Penentuan koefisien distribusi pada kondisi optimum

            Koefisien distribusi (Kd) dilakukan untuk mengetahui perbandingan antara koefisien larutan satu dengan larutan lainnya. Oleh karena itu, diharapkan koefisien larutan awal lebih besar dari koefisien larutan berikutnya.

Variasi waktu pengocokan ekstraksi

Dengan meningkatnya waktu ekstraksi Re yang terekstraksi ke dalam fase organik semakin besar. Kenaikan ini akan mencapai maksimum apabila waktu kesetimbangannya tercapai, yaitu bila konsentrasi Re yang terdistribusi dari fase air ke fase organik sama dengan konsentrasi Re yang terdistribusi dari fase organik dan fase air. Namun, pada wolfram, tidak terjadi distribusi yang signifikan terhadap waktu pengocokan dan masih banyak yang tertinggal pada fase air (Riftanio, 2015).

Faktor yang mempengaruhi koefisien distribusi

Faktor yang mempengaruhi distribusi adalah temperatur. Jika temperatur naik akan menurunkan koefisen distribusi (K) karena menaikkan suhu akan mengeluarkan kelarutan gas pada cairan. Jika K menurun maka akan menurun waktu dan volume retensi. Pengaruh bergantung pada keadaan/sifat zat terlarut, fase cair, dan temperatur (Underwood, 1999).

Ekstraksi cair-cair (ekstraksi pelarut)

Merupakan proses pemisahan yang berdasar pada fenomena distribusi dua larutan yang tidak bercampur. Prinsip dasar yang digunakan adalah perbedaan kelarutan dan perbedaan pemisahan (Aloisia, 2017).

Kondisi zat terlarut dalam keadaan setimbang

Pada keadaan setimbang terdapat koefisien partisi atau koefisien distribusi yang didefinisikan sebagai rasio konsentrasi atom terlarut, untuk laju pertumbuhan antara cair yang setimbang dalam keadaan tetap akan dicapai dimana zat terlarut akan berkurang dan dan konsentrasinya dalam cairan juga akan berkurang secara eksponensial hingga mencapai komposisi curah (Smallman, 2000).

Pelaksanaan ekstraksi

            Analit-analit yang mudah terekstraksi dalam pelarut organik adalah molekul-molekul netral yang dapat berinteraksi dengan pelarut yang bersifat non polar atau agak polar. Sedangkan senyawa-senyawa yang polar dan juga senyawa-senyawa yang mudah mengalami ionisasi akan tertahan pada fasa air (Aloisia, 2017).

Hukum distribusi nerst

            Ekstraksi cair-cair ditentukan oleh distribusi nerst yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang konstan, senyawa-senyawa akan terdistribusi dalam proporsi yang selalu sama diantara dua pelarut yang tidak saling campur.

Metode-metode ekstraksi

            Dalam ekstraksi pelarut atau ekstraksi cair-cair terdapat beberapa metode ekstraksi yaitu ekstraksi tunggal dan ekstraksi berulang (kontinyu)

- Ekstraksi tunggal

            Ekstraksi tunggal merupakan metode yang paling sederhana. Dalam ekstraksi ini analit terekstrak dari fasa air ke fasa organik. Ekstraksi ini dilakukan dengan cara menambahkan pelarut pengekstraksi yang tidak bercampur dengan pelarut semula (pelarut yang mengandung analit) dan dikocok sehingga terjadi kesetimbangan konsentrasi analit diantara kedua fasa.

- Ekstraksi berulang (kontinyu)

            Ekstraksi berulang sama dengan ekstraksi tunggal namun dalam metode ini, proses ekstraksi dilakukan secara berulang-ulang dengan volume tertentu pelarut. Tujuan dilakukan ekstraksi berulang adalah untuk memperbesar persentase ekstraksi  dengan volume pelarut yang sama. Ekstraksi berulang dapat meningkatkan efisiensi ekstraksi (%E lebih besar) bila dibandingkan dengan cara ekstraksi tunggal.

Prinsip ekstraksi asam-basa lemah

            Pada sistem ekstraksi asam-basa lemah berbagai jenis kesetimbangan dapat terjadi baik didalam fasa air maupun didalam fasa organik (Aloisia, 2017).