Praktikum Kimia Dasar : Pemurnian Zat

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         LATAR BELAKANG

Ada berbagai cara pemisahan dan pemurnian suatu zat dari campurannya secara fisik antara lain adalah dekantasi, sublimasi, filtrasi, ekstraksi, koagulasi, adsorpsi, dan destilasi.

Dekantasi merupakan proses pemisahan padatan dari cairan. Padatan dibiarkan turun ke dasar labu, kemudian cairannya dituangkan dengan hati-hati agar padatan tidak terganggu. Sublimasi adalah proses pemurnian suatu zat dengan jalan memanaskan campuran, sehingga dihasilkan sublimat. (sublimat merupakan kumpulan materi pada tempat tertentu yang terbentuk pada pemanasan zat yang dapat berubah langsung dari fasa padat ke fasa gas dan kembali lagi ke fasa padat). Filtrasi adalah proses pemisahan padatan dari cairan dengan menggunakan bahan berpori yang hanya dilalui oleh cairan. Ekstraksi adalah proses pengambilan salah satu komponen campuran dengan menggunakan pelarut. Koagulasi merupakan proses pengendapan koloid. Adsorpsi adalah kemampuan untuk menyerap gas, cairan, atau zat terlarut pada permukaannnya. Destilasi adalah pemurnian cairan dengan jalan mendidihkannya, mendinginkan uap yang terbentuk dan mengumpulkan cairan yang diperoleh dari pendingin uap.

1.2         RUMUSAN MASALAH

1.      Apakah yang dimaksud dengan metode destilasi?

2.      Apakah yang dimaksud dengan metode dekantasi?

3.      Apakah yang dimaksud dengan metode filtrasi?

4.      Apakah yang dimaksud dengan metode ekstraksi?

5.      Apakah yang dimaksud dengan metode sublimasi?

6.      Apakah yang dimaksud dengan metode koagulasi?

7.      Apakah yang dimaksud dengan metode adsorbsi fisik?

8.      Bagaimana proses yang terjadi dalam pemurnian air laut?

1.3         TUJUAN

1.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara destilasi

2.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara dekantasi

3.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara filtrasi

4.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara ekstraksi

5.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara sublimasi

6.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara koagulasi

7.      Untuk mengetahui metode pemurnian dan pemisahan zat secara adsorbsi fisik

8.      Untuk mengetahui proses yang terjadi di dalam pemurnian air laut

BAB II

PEMBAHASAN

2.1         DESTILASI

Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton. Destilasi di bagi menjadi dua yaitu :

1.      Destilasi bertingkat (destilasi fraksinasi)

Untuk pemisahan  memisahkan 2 jenis campuran  yang sama-sama mudah menguap. Destilasi bertingkat sebenarnya adalah suatu proses destilasi ulang untuk memisahkan campuran zat cair yang memiliki titik didih tidak jauh berbeda.Digunakan kolom fraksinasi yang terdiri dari beberapa plat tempat terjanya proses pengembunan.Uap naik keplat yang lebih tinggi yang lebih mengandung cairan yang lebih bayak menguap sedangkan cairan yang kurang menguap masih tertinggal dalam kondesat.Contoh pemisahan alkohol dan air.

Set alat desilasi bertingkat

2.      Destilasi sederhana

Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi biasa ini untuk memperoleh senyawa murninya. Senyawa – senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap pada saat mencapai titik didih masing – masing.

Gambar 1. Alat Destilasi Sederhana

            Gambar di atas merupakan alat destilasi atau yang disebut destilator. Yang terdiri dari thermometer, labu didih, steel head, pemanas, kondensor, dan labu penampung destilat. Thermometer Biasanya digunakan untuk mengukur suhu uap zat cair yang didestilasi selama proses destilasi berlangsung. Seringnya thermometer yang digunakan harus memenuhi syarat:
a. Berskala suhu tinggi yang diatas titik didih zat cair yang akan didestilasi.
b. Ditempatkan pada labu destilasi atau steel head dengan ujung atas reservoir HE sejajar dengan pipa penyalur uap ke kondensor. Labu didih berfungsi sebagai tempat suatu campuran zat cair yang akan didestilasi .                      

Steel head berfungsi sebagai penyalur uap atau gas yang akan masuk ke alat pendingin ( kondensor ) dan biasanya labu destilasi dengan leher yang berfungsi sebagai steel head. Kondensor memiliki 2 celah, yaitu celah masuk dan celah keluar yang berfungsi untuk aliran uap hasil reaksi dan untuk aliran air keran. Pendingin yang digunakan biasanya adalah air yang dialirkan dari dasar pipa, tujuannya adalah agar bagian dari dalam pipa lebih lama mengalami kontak dengan air sehingga pendinginan lebih sempurna dan hasil yang diperoleh lebih sempurna. Penampung destilat bisa berupa erlenmeyer, labu, ataupun tabung reaksi tergantung pemakaiannya. Pemanasnya juga dapat menggunakan penangas, ataupun mantel listrik yang biasanya sudah terpasang pada destilator.

              Pemisahan senyawa dengan destilasi bergantung pada perbedaan tekanan uap senyawa dalam campuran. Tekanan uap campuran diukur sebagai kecenderungan molekul dalam permukaan cairan untuk berubah menjadi uap. Jika suhu dinaikkan, tekanan uap cairan akan naik sampai tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer. Pada keadaan itu cairan akan mendidih. Suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer disebut titik didih. Cairan yang mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu kamar akan mempnyai titik didih lebih rendah daripada cairan yang tekanan uapnya rendah pada suhu kamar.

            Jika campuran berair didihkan, komposisi uap  di atas cairan tidak sama dengan komposisi pada cairan. Uap akan kaya dengan senyawa yang lebih volatile atau komponen dengan titik didih lebih rendah. Jika uap di atas cairan terkumpul dan dinginkan, uap akan terembunkan dan komposisinya sama dengan komposisi senyawa yang terdapat pada uap yaitu dengan senyawa yang mempunyai titik didih lebih rendah. Jika suhu relative tetap, maka destilat yang terkumpul akan mengandung senyawa murni dari salah satu komponen dalam campuran.

Pada percobaan kali ini bahan yang akan didestilasi adalah air tawar keruh dan menggunakan destilasi sederhana. Air keruh tersebut di panaskan di dalam labu destilasi yang kemudian dimasukkan beberapa batu didih yang berfungsi sebagai penyerap kalor dan menyebarkan kalor yang diterima oleh bahan yang akan di destilasi agar panas atau kalor yang diterima bahan di setiap sisi labu destilasi merata. Setelah memasukkan beberapa batu didih, kemudian dialirkan air melalui pipa yang dimaksudkan sebagai kondensor dari bagian bawah ke bagian atas yang berfungsi sebagai pendingin uap ar hasil hasil destilasi yang keluar melalui pipa destilasi agar berubah menjadi embun dan dapat menetes ke dalam gelas penampung destilat. Setelah beberapa saat dipanaskan akan terbentuk uap air, uap air yang terbentuk akan melalui pipa destilasi yang telah dipasang. Uap yang terbentuk menjadi embun dan diperolehlah cairan murni atau disebut juga dengan destilat pada proses destilasi ini.

2.2         DEKANTASI

Dekantasi, yaitu pemisahan komponen-komponen dalam campuran dengan cara dituang secara langsung. Dekantasi dapat dilakukan untuk memisahkan campuran zat cair dan zat padat atau zat cair dengan zat cair yang tidak saling campur (suspensi).Contoh: Pemisahan campuran air dan pasir. Dekantasi merupakan proses pemisahan yang paling sederhana tanpa melalui tahapan tahapan tertentu. Tetapi cara ini tergolong kurang efektif karena hanya bisa memisahkan padatan yang ukurannya relatif besar dibanding dengan padatan yang bisa dipisahkan dengan proses filtrasi.

Pada percobaan kali ini bahan yang akan di dekantasi sama dengan contoh yang telah disebut di atas yaitu campuran antara pasir dan air.bahan ini dipilih karena ukuran butiran pasir yang relatif besar. Pemisahan pada proses dekantasi ini digunakan pengaduk sebagai pemisahnya fungsinya adalah agar padatan yang ada di bawah beaker glass tidak terganggun sehingga yang mengalir hanyalah cairannya saja. Air yang terdapat dalam campuran dialirkan melalui pengaduk secara perlahan ke beaker glass penampung. Padatan yang ada atau dalam percobaan ini adalah butiran pasirnya tertinggal di beaker glass tempat campuran air dan pasir itu sebelumnya. Setelah padatan dan cairan terpiasah di kedua beaker glass yang berbeda dengan begitu proses dekantasi selesai dilakukan.

2.3         FILTRASI

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu tertahan. . Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Filtrasi digunakan dalam berbagai skala mulia dri skala laboratorium sampai skala yang besar yaitu skala industry. Tetapi dalam makalah ini hanya akan membahas filtrasi dalam skala laboratorium.

Filtrasi skala laboratorium

Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan kertas saring yaitu kertas yang porinya relatif kecil sehingga dapat mehahan parikel dari campuran yang akan di filtrasi ,hasil saringan disebut filtrat.

Sebagai contohnya adalah pada percobaan pemisahan campuran gula dengan etanol yang akan disaring dengan menggunakan kertas saring. Pertama, campuran etanol dengan gula yang terlebih dahulu diaduk ,dikocok dan kemudian dituangkan kedalam corong pemisah yang didalamnya dipasang kertas saring dengan bantuan batang pengaduk yang berfungsi untuk menekan gula. Setelah semuanya tertuang maka gula akan tertahan pada kertas saring yang berada pada corong pisah dengan begitu diperoleh filtrat etanol  dalam beaker glass. Jika gula yang ada pada kertas saring dipanaskan maka etanol kan menguap dan diperoleh gula yang bebas etanol tetapi gula sedikit larut dalam etanol maka dari itu filtrat etanol tidak sepenuhnya bebas gula.

2.4         EKSTRAKSI

Ekstraksi adalah kegiatan penarikan kandungan kimia yang dapat larut sehingga terpisah dari bahan yang tidak dapat larut dengan pelarut cair. Hasil  dari ekstraksi disebut ekstrak.

Penyiapan bahan yang akan diekstrak dan pelarut

·         Selektivitas
Pelarat hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstraksi. Dalam praktek,terutama pada ekstraksi bahan-bahan alami, sering juga bahan lain (misalnya lemak, resin) ikut dibebaskan bersama-sama dengan ekstrak yang diinginkan. Dalam hal itu larutan ekstrak tercemar yang diperoleh harus dibersihkan, yaitu misalnya diekstraksi lagi dengan menggunakan pelarut kedua.

·         Kemampuan tidak saling bercampur
Pada ekstraksi cair-cair, pelarut tidak boleh (atau hanya secara terbatas) larut dalam bahan ekstraksi.

·         Kerapatan
Terutama pada ekstraksi cair-cair, sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar kedua fasa dapat dengan mudah dipisahkan kembali setelah pencampuran (pemisahan dengan gaya berat). Bila beda kerapatannya kecil, seringkali pemisahan harus dilakukan dengan
menggunakan gaya sentrifugal (misalnya dalam ekstraktor sentrifugal).

·         Reaktivitas
Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-kornponen bahan ekstraksi.

Pada makalah ini akan dibahas ekstraksi antara zat cair dengan zat cair yaitu ditentukan iod dalam system kloroform-air. Prinsip yang digunakan dalm mengekstraksi cair-cair adalah :

Prinsip Ekstraksi Cair-Cair

Ekstraksi cair-cair (corong pisah) merupakan pemisahan komponen kimia di antara 2 fase pelarut yang tidak saling bercampur di mana sebagian komponen larut pada fase pertama dan sebagian larut pada fase kedua, lalu kedua fase yang mengandung zat terdispersi dikocok, lalu didiamkan sampai terjadi pemisahan sempurna dan terbentuk dua lapisan fase cair, dan komponen kimia akan terpisah ke dalam kedua fase tersebut sesuai dengan tingkat kepolarannya dengan perbandingan konsentrasi yang tetap.

Pertama, air yang ditambahkan dalam larutan iod dalam iod dikocok. Pengocokan tujuannya yaitu mempercepat terjadinya distribusi yang disebabkan karena tumbukan-tumbukan antara partikel campuran juga cepat. Setelah itu,larutan didiamkan sampai terbentuk dua lapisan yang berbeda. Kedua lapisan tersebut selanjutnya dipisahkan dengan jalan membuka kran pada corong pisah maka lapisan yang berada di bawah akan keluar ke beaker glass penampung. Menurut teori yang ada lapisan yang berada di bawah adalah iod dalam kloroform karena berat jenis kloroform lebih besar dari berat jenis air yaitu 1,49 gr/cm³ ( berat jenis air adalah 1,00  gr/cm³ ) dan lapisan yang berada diatas adalah iod dalam air.

2.5         SUBLIMASI

Pemanasan yang dilakukan terhadap senyawa organik akan menyebabkan terjadinya perubahan fasa, salah satunya antara lain apabila zat pada temperatur kamar berada dalam keadaan padat, pada temperatur tertentu akan langsung berubah menjadi fasa gas tanpa melalui fasa cair terlebih dahulu, disebut sublimasi.

Sublimasi adalah proses perubahan zat dari fasa padat menjadi uap, dan uap dikondensasi langsung menjadi padat tanpa melalui fasa cair.

Pada proses sublimasi, senyawa padat bila dipanaskan akan menyublim, langsung terjadi perubahan dari padat menjadi uap tanpa melalui fasa cair terlebih dahulu. Kemudian uap senyawa tersebut, bila didinginkan akan langsung berubah menjadi fasa padat kembali. Senyawa padat yang dihasilkan akan lebih murni daripada senyawa padat semula, karena pada waktu dipanaskan hanya senyawa tersebut yang menyublim sedangkan pengotornya tetap tertinggal dalam cawan/beaker.

Cara yang dapat kita lakukan adalah memisahkan partikel yang mudah menyublim tersebut menjadi gas. Gas yang dihasilkan ditampung, lalu didinginkan kembali. Syarat pemisahan campuran dengan menggunakan sublimasi adalah partikel yang bercampur harus memiliki perbedaan titik didih yang besar, sehingga kita dapat menghasilkan uap dengan tingkat kemurnian yang tinggi.

Natrium klorida-iod yang dimasukkan ke dalam beaker dengan penutup kaca arloji dipanaskan, dan di atas kaca diletakkan es. Fungsi kaca arloji adalah sebagai penghalang keluarnya uap iod agar tidak tercium. Es yang diletakkan di atas kaca digunakan untuk menampung Kristal-kristal iod padat. Asap iod yang mengenai permukaan bawah kaca berubah menjadi Kristal lagi. Kristal-kristal itulah yang merupakan sublimat.

2.6         KOAGULASI

Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel koloid karena penambahan bahan kimia sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan karena adanya gaya gravitasi.

Koagulasi dapat terjadi secara fisik seperti :

1.      Pemanasan, kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antar partikel-partikel sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang teradsorpsi pada permukaan koloid. Akibatnya, partikel tidak bermuatan.

Contoh : darah.

2.      Pengadukan. Contoh : tepung kanji.

3.      Pendinginan. Contoh : agar-agar.

Sedangkan secara kimia seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan, dan penambahan zat kimia koagulan.

Pada percobaan koagulasi, pengendapan padatan dapat dipercepat dengan menambahkan reagen pengkoagulasi ke air. Dalam hal ini, kami menggunakan aluminium sulfat Al₂(SO₄)₃ dan kalsium hidroksida Ca(OH)₂ yang dapat membentuk presipitat aluminium hidroksida.

Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ ® Al(OH)₃ + CaSO₄

Presipitat tersebut mempunyai luas permukaan yang sangat besar yang dapat menarik dan menjebak partikel kecil kemudian dibawa ke dasar wadah.

Sehingga, tabung reaksi air keruh yang diberi Al₂(SO₄)₃ dan Ca(OH)₂ lebih cepat jernih airnya daripada tabung reaksi yang hanya berisikan air keruh.

2.7         ADSORPSI

Adsorpsi adalah terserapnya atau terikatnya suatu substansi (adsorbat) pada permukaan yang dapat menyerap (adsorben). Adsorpsi dapat terjadi antara zat padat dan zat cair, zat padat dengan gas, zat cair dengan zat cair, dan zat cair dengan gas.

Adsorpsi terjadi karena molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair yang memiliki gaya tarik dalam keadaan tidak setimbang yang cenderung tertarik ke arah dalam (gaya kohesi adsorben lebih besar daripada gaya adhesinya). Ketidakseimbangan gaya tarik tersebut mengakibatkan zat padat atau zat cair yang digunakan sebagai adsorben cenderung menarik zat-zat lain yang bersentuhan dengan permukaannya.

Berdasarkan interaksi molekular antara permukaan adsorben dengan adsorbat, adsorpsi dibagi menjadi dua bagian, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.

1.    Adsorpsi Fisika

Adsorpsi fisika terjadi bila gaya intermolekular lebih besar dari gaya tarik antar molekul atau gaya tarik menarik yang relatif lemah antara adsorbat dengan permukaan adsorben, gaya ini disebut gaya Van der Waals, sehingga adsorbat dapat bergerak dari satu bagian permukaan ke bagian permukaan lain dari adsorben. Adsorpsi ini berlangsung cepat, dapat membentuk lapisan jamak (multilayer), dan dapat bereaksi balik (reversible), karena energi yang dibutuhkan relatif rendah. Energi aktivasi untuk terjadinya adsorpsi fisika biasanya adalah tidak lebih dari 1 kkal/gr-mol, sehingga gaya yang terjadi pada adsorpsi fisika termasuk lemah.

Adsorpsi fisika dapat berlangsung di bawah temperatur kritis adsorbat yang relatif rendah sehingga panas adsorpsi yang dilepaskan juga rendah yaitu sekitar 5 ± 10 kkal/gr-mol gas, lebih rendah dari panas adsorpsi kimia.

2.    Adsorpsi Kimia

Adsorpsi kimia terjadi karena adanya reaksi antara molekul-molekul adsorbat dengan adsorben dimana terbentuk ikatan kovalen dengan ion. Gaya ikat adsorpsi ini bervariasi tergantung pada zat yang bereaksi. Adsorpsi jenis ini bersifat tidak reversible dan hanya dapat membentuk lapisan tunggal (monolayer). Umumnya terjadi pada temperatur tinggi di atas temperatur kritis adsorbat, sehingga panas adsorpsi yang dilepaskan juga tinggi, yaitu sekitar 10-100 kkal/gr-mol. Untuk dapat terjadinya peristiwa desorpsi dibutuhkan energi lebih tinggi.

Pada proses ini, kami memasukkan karbon dimasukkan ke dalam tabung reaksi vanili dan pewarna makanan. Saat itu, bau yang tercium dari tabung menyerupai vanili. Kemudian, karbon aktif dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang akan bertindak sebagai pengadsorpsi. Setelah dibiarkan beberapa menit, tabung reaksi diamati. Ternyata, bau yang tercium agak berkurang dan warna larutan memudar. Ini membuktikan bahwa karbon menyerap senyawa kimia makanan.

2.8         PEMURNIAN AIR LAUT

Untuk membuat air minum dari air laut, proses pemurnian yang digunakan sama dengan destilasi, yaitu dengan menggunakan perbedaan titik didih. Prinsipnya sama, yaitu dengan melakukan pemisahan secara penguapan pada air laut. Cairan berubah menjadi uap, dan uap tersebut didinginkan kembali menjadi cairan.

Proses Destilasi

Air laut dimasukkan ke dalam labu destilasi. Setelah itu dipanaskan sampai menguap dan air di dalam penampung dialirkan ke kondensor agar menjadi cairan yang murni. Tunggu hingga menghasilkan destilat. Karena titik didih air lebih rendah daripada garam yang dikandung air laut, maka yang keluar sebagai destilat adalah uap air (H₂O). Uap air ini mengalir pada pipa destilasi agar berubah menjadi embun dan dapat menetes ke dalam gelas kimia. Bisa diketahui bahwa destilat adalah air murni yang telah terdestilasi, karena air memiliki titik didih rendah dibandingkan dengan komponen yang terkandung dalam air laut.

BAB III

PENUTUP

3.1         KESIMPULAN

            Berdasarkan uraian pada bab dua dapat disimpulkan untuk pemurnian dan pemisahan zat secara fisik ada beberapa metode ata cara yang dapat digunakan ,yaitu : destilasi,dekantasi,filtrasi,ekstraksi,sublimasi,koagulasi, dan absorpsi

·         Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Pada proses destilasi terdapat perubahan fasa, yaitu dari fasa cair ke uap, lalu fasa uap ke cair lagi.

·         Dekantasi, yaitu pemisahan komponen-komponen dalam campuran antara zat cair dan padatan yang tidak saling bercampur dengan cara dituang secara langsung.

·         Metode filtrasi dapat dilakukan untuk memisahkan campuran zat cair dan zat padat  dengan suatu media (filter).

·         Ekstraksi adalah kegiatan penarikan kandungan kimia yang dapat larut sehingga terpisah dari bahan yang tidak dapat larut dengan pelarut cair

·         Pada proses pemurnian sublimasi terjadi perubahan fasa zat dari padat menjadi gas dan kemudian menjadi fasa padat lagi.

·         Proses pengendapan dapat dipercepat dengan menambahkan reagen pengkoagulasi.

·         Adsorbsi digunakan untuk menyerap gas dan senyawa kimia tertentu dari suatu larutan.

·         Proses pemurnian yang digunakan untuk membuat air minum dari air laut sama dengan proses destilasi.