proposal hmj
DESCRIPTION
tugasTRANSCRIPT
Laboratorium Proses Kimia 2013
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Lemak dan minyak adalah trigliserida yang berarti triester (dari) gliserol.
Perbedaan antara suatu lemak adalah pada temperatur kamar, lemak akan
berbentuk padat dan minyak berbentuk cair. Sebagian besar gliserida pada hewan
merupakan lemak yang biasa disebut lemak hewani. Sedangkan gliserida dalam
tumbuhan cenderung berupa minyak dan disebut sebagai minyak nabati.
Pohon jarak (Ricinus communis) merupakan salah satu jenis tanaman
penghasil nonedible oil. Hasil utama dari pohon jarak adalah bijinya, apabila
dikeringkan biji jarak akan menghasilkan minyak jarak. Hidrolisa minyak jarak
menjadi asam lemak dan gliserol dilakukan dengan cara memanaskan campuran
minyak jarak dan sedikit asam sulfat. Asam lemak yang diperoleh dari hidrolisis
suatu minyak atau lemak umumnya mempunyai : rantai karbon panjang dan tidak
bercabang.
Penggunaan langsung minyak jarak terbatas pada industri genteng, obat-
obatan, minyak rem, dan minyak lincir.
I.2. Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan
mengenai beberapa hal berikut:
1. Pengaruh jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4 0,3 N) terhadap konversi
hidrolisa minyak jarak.
2. Pengaruh jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4 0,3 N) terhadap nilai
konsatanta kecepatan reaksi hidrolisa minyak jarak ( k )
3. Pengaruh jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4 0,3 N) terhadap arah
kesetimbangan reaksi hidrolisa minyak jarak ( K ).
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
I.3. Manfaat Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa memperoleh beberapa
manfaat sebagai berikut:
1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4
0,3 N) terhadap konversi hidrolisa minyak jarak.
2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4
0,3 N) terhadap nilai konstanta kecepatan reaksi hidrolisa minyak jarak ( k
).
3. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4
0,3 N) terhadap arah kesetimbangan reaksi hidrolisa minyak jarak ( K ).
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Landasan Teori
A. Hidrolisa Minyak secara Umum
Hidrolisa merupakan pengikatan gugus hidroksil (-OH) oleh suatu
senyawa. Gugus –OH dapat diperoleh dari air. Hidrolisis dapat
digolongkan menjadi hidrolisis murni, hidrolisis katalis asam, hidrolisis
katalis basa, gabungan alkali dengan air dan hidrolisis dengan katalis
enzim. Berdasarkan fase reaksi hidrolisis dikelompokkan menjadi
hidrolisis fase cair dan fase uap.
Hidrolisa minyak nabati dapat dilakukan pada tekanan rendah akan
tetapi reaksinya berlangsung lambat sehingga diperlukan katalisator,
misalnya H2SO4. Katalisator tidak diperlukan, jika hidrolisis dilakukan
pada tekanan sangat tinggi yaitu 700 psia dan 485oF (Groggins,1985) dan
konversi yang dicapai >90%. Pada proses hidrolisis, air memecah gugus
alkil dalam trigliserida minyak menjadi asam lemak dan gliserol.
Pada reaksi dengan air reaksi dimungkinkan terjadi pada fase cair dan
fase minyak, akan tetapi menurut Lascaray (1949) reaksi pada fase
minyaklah yang dominan sehingga kinetika reaksi ditentukan oleh
kecepatan difusi air ke dalam fase minyak dan reaksi antara air dan minyak
di fase minyak yang dapat disajikan ke dalam persamaan matematik
Kecepatan difusi air ke fase minyak:
-rA = k1a (CA* - CA1)mgrek/gminyak/menit…(1)
dengan :
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
CA = konsentrasi air di fase minyak yang seimbang dengan konsentrasi
air difase air atau CA* = k CA2
CA1 = konsentrasi air di fase minyak , mgrek / g minyak
CA2 = konsentrasi air di fase air
k1a = konstanta kecepatan difusi air ke fase minyak, menit-1
Kecepatan reaksi di fase minyak:
rA = rB = kr CA1 CB …(2)
dengan :
CA1 = konsentrasi air di fase minyak
CB = konsentrasi minyak / trigliserida
Untuk mencari langkah yang mengontrol pada kinetika reaksi, disusun
neraca massa air dan neraca massa minyak di fase minyak sebagai berikut :
Neraca massa air dalam fase minyak :
= k1a (CA* - CA1) – kr CA1 CB …(3)
Asumsi : dengan adanya pengadukan, kecepatan transfer massa pada
persamaan di atas [k1a (CA* - CA1)] dianggap jauh lebih besar daripada
kecepatan reaksi kimia [kr CA1 CB] maka dianggap hanya kecepatan reaksi
kimia saja yang menentukan kecepatan reaksi keseluruhan.
Neraca massa minyak dalam fase minyak :
= – kr CA1 CB …(4)
Bila jumlah air berlebihan dan transfer massa air ke fase minyak
sangat cepat, maka fase minyak dianggap selalu jenuh dengan air, maka
CA1 = CA* yang bernilai konstan pada suhu tertentu, k1 CA1 = k’ sehingga :
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
-rB = -k’ CB
= -k’ CB
= - k’ …(5)
ln = - k’ t …(6)
dimana :
CB0 = banyaknya trigliserida mula – mula , mgrek/gr minyak
CB= banyaknya trigliserida suatu saat = CB0 – banyaknya asam lemak
bebas yang terjadi, mgrek/gr minyak
Bila X = , maka
X = …(7)
= = (1 – X) …(8)
ln (1-X) = - k t …(9)
dimana:
k = konstanta kecepatan reaksi tingkat satu, j-1
t = waktu reaksi, j
Nilai konstanta kecepatan reaksi kimia sebagai fungsi suhu dapat
dinyatakan dengan persamaan Arrhenius :
k = Ae-Ea/RT
dimana :
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
k = konstanta kecepatan reaksi, j-1
T = suhu oK
R = tetapan gas
Ea = energi aktivasi
B. Minyak Jarak
Minyak jarak merupakan minyak nabati yang diperoleh dengan cara
pemerasan dari tanaman Ricinus communis, kegunaan langsung minyak
jarak terbatas pada industry genteng, obat – obatan , minyak rem, minyak
lincir.
Sifat fisik dari minyak jarak adalah cairan tidak berwarna atau
berwarna kuning pucat, bau lemak, rasa sedikit menggigit, viscositas tinggi
dan bilangan asam akan tinggi sesuai dengan waktu yang ditandai dengan
biji rusak dan cara pemerasan yang tidak baik.
Sifat kimia dari minyak jarak adalah mengandung 46 – 53% minyak.
Minyak jarak mengandung 80% gliserida, asam asinolat, stearat
isoresinolat, dihidroksi stearat dan palmiat. Minyak jarak juga
mengandung 20% protein, 0,2 alkaloid piridin beracun, risinin serta enzim
lipase minyak jarak mengandung zat toksin risin.
C. Hidrolisa Minyak Jarak
Hidrolisa minyak jarak menjadi asam – asam lemak dan gliserol
dilakukan dengan cara memanaskan campuran minyak jarak dan sedikit
asam sulfat di dalam sebuah labu leher tiga. Pemanasan dilangsungkan
sampai suhu yang diinginkan sebelum air panas dimasukkan. Contoh
diambil setiap waktu tertentu (10 menit) untuk dianalisa asam bebasnya,
kecepatan hidrolisis terutama ditentukan oleh kecepatan reaksi antara air
dan trigliserida di fase minyak. Penggunaan air yang berlebihan
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
memungkinkan fase minyak selalu jenuh dengan air sehingga reaksi
hidrolisis bertingkat satu semu terhadap konsentrasi gliserida.
D. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Hidrolisa Minyak Jarak
1. Suhu
Kenaikan suhu akan memperbesar nilai konstanta kecepatan
reaksi Suhu yang semakin tinggi akan memperbesar kelarutan air di
dalam fase minyak, sehingga makin banyak pula trigliserida yang
bereaksi. Menurut Rahayu (1999) hubungan antara konstanta
kecepatan reaksi dengan suhu dapat dinyatakan dengan persamaan :
k = 1,2515 . 108 e-8022/T = 1,2515 e-15939/RT
Dengan:
k = konstanta kecepatan reaksi
T = suhu absolut oK
R = tetapan gas = 1,987 cal/gmol oK
2. Katalisator
Katalisator yang dipakai dapat berupa enzim atau asam.
Katalisator pada percobaan ini dipilih katalisator asam. Semakin
banyak katalis asam yang ditambahkan, konversi akan semakin besar
demikian juga terhadap konstanta kecepatan reaksinya. Bila
katalisator makin banyak, makin banyak pula molekul – molekul
trigliserida yang teraktifkan.
Menurut Rahayu (1999) hubungan antara konstanta kecepatan
reaksi (Kc) dengan konsentrasi asam (c) mgmol H2SO4/ grminyak
dapat dinyatakan dengan persamaan :
Kc = 0,14525 c13
Dengan c = mgmol H2SO4/ grminyak
3. Pencampuran
Agar zat dapat saling bertumbukan dengan baik, maka perlu
adanya pencampuran. Untuk proses batch, hal ini dapat dicapai
dengan bantuan pengaduk. Apabila prosesnya kontinyu maka
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
pengadukan dilakukan dengan cara mengatur aliran dalam reaktor
agar terjadi olakan.
4. Perbandingan Zat Pereaksi
Bila salah satu zat pereaksi berlebihan jumlahnya, maka
kesetimbangan dapat bergeser ke sebelah kanan dengan baik, begitu
pula sebaliknya, jika produk diambil, maka reaksi akan bergeser ke
kanan.
E. Mekanisme Hidrolisa Minyak Jarak
Hidrolisa adalah suatu proses menggunakan air untuk memecah
senyawa. Minyak jarak merupakan trigliserida dari lemak, yang
apabila dihidrolisa oleh air akan menghasilkan asam lemak bebas dan
gliserin. Dengan rumus bangun seperti gambar di bawah ini:
Gambar II.1 Reaksi Hidrolisa Trigliserida
Mekanisme hidrolisa minyak jarak dengan katalis mengikuti
pemecahan ester. Radikal asam lemak bebas dipindahkan dari molekul
gliserida, sehingga pemecahan lemak tidak berjalan sempurna.
Pemecahan terjadi antara permukaan minyak dan lemak yang merupak
reaksi homogen melalui oksidasi air yang dilarutkan dalam fase
minyak.
(Fessenden. 1984:135)
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
3
P1
Laboratorium Proses Kimia 2013
BAB III
PELAKSANAAN PERCOBAAN
III.1 Bahan dan Alat yang Digunakan
1. Bahan yang Digunakan
a. Minyak jarak
b. Aquadest
c. Katalis (HCl 25% dan H2SO4 98%)
d. NaOH
e. Alkohol
f. Surfaktan (Sunlight)
g. Indikator PP
2. Alat Percobaan
a. Labu leher tiga
b. Statif
c. Klem
d. Buret
e. Heater, magnetic stirrer
f. Thermometer
g. Pendingin balik
h. Waterbath
i. Erlenmeyer
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
III.2 Gambar Alat
Gambar III.1 Rangkaian Alat Hidrolisa
Keterangan gambar:
1. Labu leher tiga
2. Statif
3. Klem
4. Buret
5. Heater, Magnetic Stirrer
6. Termometer
7. Pendingin Leibig (Pendingin balik)
8. Water bath
9. Erlenmeyer
III.3 Variabel Operasi
a. Variabel tetap
1. Basis campuran total : 300 ml
2. Volume emulsifier : 5 ml
3. Interval waktu : 5 menit
4. Konsentrasi NaOH : 0,3 N 500 ml
5. Suhu titrasi : 60°C
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
b. Variabel berubah
Jenis katalis (HCl 0,3 N; H2SO4 0,3 N)
III.5 Prosedur Percobaan
A. Menghitung densitas
Densitas Minyak Jarak
Timbang picnometer kosong (m1), masukkan minyak jarak kedalam
picnometer yang telah diketahui volumenya (V), timbang beratnya
(m2). Hitung densitas minyak jarak.
Densitas Katalis
Timbang picnometer kosong (m1), masukkan HCl teknis
dilaboratorium kedalam picnometer yang telah diketahui volumenya
(V), timbang beratnya (m2). Hitung densitas katalis HCl.
B. Analisa Kadar Asam Lemak dalam Bahan Baku
1. Masukkan 5 mL minyak jarak ke dalam Erlenmeyer.
2. Menambahkan 10 mL alkohol 96% dan memanaskannya sambil
diaduk pada suhu 60oC.
3. Menambahkan 3 tetes indicator PP dan menitrasi dengan NaOH
sampai warna berubah menjadi merah muda.
4. Mencatat kebutuhan titran.
C. Hidrolisa Minyak Jarak
1. Memasukkan minyak jarak ke dalam labu leher tiga
2. Memasukkan katalis HCl 0,3N ke dalam labu leher tiga pada
variabel 1 dan masukkan katalis H2SO4 0,3N kedalam labu leher
tiga pada variabel 2.
3. Mengalirkan air pendingin selama proses hidrolisa
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
4. Memanaskan campuran tersebut sampai suhu 70 oC kemudian
menambahkan aquadest yang telah dipanaskan ke dalam labu leher
tiga,dan emulsifier (sabun) 5 ml
5. Mengambil sampel dalam selang waktu 5 menit untuk dianalisa
asam lemak dan asam total selama 30 menit.
D. Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas
1. Memasukkan 10 mL minyak jarak yang telah dihidrolisa ke dalam
Erlenmeyer
2. Menambahkan alcohol 96% 10 mL dan dipanaskan sambil diaduk
pada suhu 60oC
3. Menitrasi dengan NaOH : penambahan 3 tetes indicator PP,
kemudian dititrasi sampai warna merah muda.
4. Mencatat kebutuhan titran.
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Data Percobaan Variabel 1 Katalis HCl 0,3 N
t(x)
menit
Volume
NaOH (ml)
CA Hidrolisa CA Terbentuk XA
0 9,8 0,645 0,592 0,667
5 11,5 0.757 0.704 0.794
10 12,4 0.817 0.764 0.861
15 12,5 0.823 0.770 0.868
20 12,8 0,843 0,790 0,891
25 13,6 0,896 0,843 0,950
Tabel 4.2 Data Percobaan Variabel 2 Katalis H2SO4 0,3 N
t(x)
menit
Volume
NaOH (ml)
CA Hidrolisa CA Terbentuk XA
0 8,1 0,535 0,482 0,543
5 8,6 0,568 0,515 0,581
10 9,2 0,607 0,554 0,624
15 8,7 0,574 0,521 0,587
20 8,9 0,587 0,534 0,602
25 9,7 0,640 0,587 0,662
IV.2 Pembahasan
1. Hubungan Variabel Jenis Katalis dengan Konversi
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
0 5 10 15 20 25 300
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
HCl 0,3 NH2SO4 0,3 N
t (menit)
konv
ersi
(Xa)
Gambar IV.1. Grafik hubungan waktu (t) Vs konversi minyak jarak yang dihasilkan
Dari grafik hubungan antara jenis katalis dengan konversi pada gafik 1, terlihat bahwa jenis katalis yang baik untuk proses hidrolisa minyak jarak adalah katalis HCl. Terlihat dari nilai konversi menggunakan katalis HCl lebih besar dibandingkan dengan menggunakan H2SO4. Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi dari suatu reaksi. Dari hasil percobaan, didapatkan hasil bahwa penggunaan katalis HCl lebih baik dibandingkan menggunakan katalis H2SO4. Hal itu disebabkan karena sifat HCl lebih kuat dengan reaktivitas yang lebih tinggi dari pada H2SO4
(Martin Dwi Ko,2010). Berdasarkan data tingkat keasaman, pKa untuk HCl adalah -8, sedangkan pKa untuk H2SO4 adalah -3 (wikipedia.com). Semakin kecil nilai pKa suatu asam maka semakin kuat tingkat keasamannya, sehingga HCl lebih kuat tingkat keasamannya dibandingkan H2SO4. Dalam reaksi hidrolisa minyak jarak, katalis asam berperan sebagai penyumbang ion H+
yang digunakan untuk pemotongan ikatan trigliserida sehingga dapat mempercepat terjadinya reaksi. Ion H+ pada HCl lebih mudah terputus dibandingkan pada H2SO4. Berdasarkan data energy ikatan, diketahui bahwa energi ikat H-Cl (Hf: 431,8 kJ/mol) sedangkan energi ikatan H-O pada H2SO4
sebesar (Hf: 428 kJ/mol) (Cottrell, 1958). Karena H2SO4 terdiri dari dua ikatan H-O sehingga total energi untuk melepaskan ion H+sebesar 856 kJ/mol.
2. Hubungan Variabel Jenis Katalis dengan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
0 5 10 15 20 250.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
f(x) = 0.484 x + 0.104333333333333
f(x) = 0.156542857142857 x + 0.2416
HCl 0,3 NLinear (HCl 0,3 N)Linear (HCl 0,3 N)H2SO4 0,3 NLinear (H2SO4 0,3 N)Linear (H2SO4 0,3 N)
t (menit)
-ln(1
-Xa)
Gambar IV.2. Grafik Hubungan Waktu (t) Vs – ln(1-Xa) pada Variabel Jenis Katalis
Dari grafik IV.2 dapat dilihat hubungan antara jenis katalis dengan konstanta kecepatan reaksi yang ditunjukkan dengan nilai –ln (1-Xa). Untuk mengetahui pendekatan matematis dari nilai konstanta kecepatan reaksi didapatkan dari persamaan berikut:
−d C A
dt=k .C A
−∫C Ao
C A d CA
C A
=k∫0
t
dt
−lnC A
CAo
=kt
−lnCAo(1−X A)
CAo
=kt
−ln (1−X A )=kt
Dengan pendekatan least square maka didapat:
−ln (1−X A )=kty=mx
(Octave Levenspiel 3rd edition, hal 41-42)
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
Dari penurunan persamaan tersebut nilai konstanta kecepatan reaksi ditunjukkan dengan slope garis least square yang dibuat dengan pendekatan interceptnya melalui titik (0,0). Dari grafik 2 didapatkan hasil bahwa nilai konstanta kecepatan reaksi variabel yang menggunakan katalis HCl (0,0913 menit-1) lebih besar dibandingkan dengan H2SO4 (0,0313 menit-1). Nilai konstanta kecepatan reaksi merupakan slope pada garis pendekatan secara least square pada grafik. Slope merupakan kemiringan dari suatu grafik dan sangat dipengaruhi dari nilai sumbu y. Pada grafik 2 yang menjadi sumbu y adalah –ln (1-Xa), sehingga semakin tinggi nilai Xa maka nilai –ln (1-Xa) akan semakin besar, berdampak semakin miringnya garis dan memperbesar nilai slope atau nilai konstanta kecepatan reaksinya. Dapat disimpulkan semakin besar nilai konversi suatu reaksi maka nilai konstanta kecepatan reaksinya akan semakin besar. Katalis HCl menghasilkan konversi yang lebih besar dibandingkan H2SO4 karena, HCl lebih reaktif dibandingkan dengan H2SO4 sehingga menyebabkan nilai konversi HCl lebih besar dan menyebabkan konstanta kecepatan reaksinya lebih besar dibandingkan H2SO4.
Faktor lain pengaruh yang berperan pada besarnya nilai konstanta kecepatan reaksi adalah nilai energi aktivasi dari suatu reaksi, hubungannya dapat dilihat dari rumus Arrhenius seperti dibawah ini:
k=A e−EaRT
(Octave Levenspiel 3rd edition)Dimana :
k = konstanta laju reaksiEa = energi aktivasiA = frekuensi tumbukanR = konstanta gas idealT = suhu
Dari persamaan rumus diatas, semakin kecil nilai energi aktivasi maka nilai konstanta kecepatan reaksi akan semakin besar. Faktor yang mempengaruhi energi aktivasi dari suatu reaksi adalah jenis katalis yang digunakan, katalis bekerja dengan menurunkan energi aktivasi suatu reaksi, dan jenis katalis berbeda akan menghasilkan energi aktivasi yang berbeda pula (Widjajanti, 2005). Semakin baik suatu katalis dilihat dari reaktivitas katalis tersebut untuk mampu menurunkan energi aktivasinya.
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
3. Hubungan Antara Pengaruh Konstanta Kecepatan Reaksi dengan Konversi
Hubungan antara jenis katalis dengan konstanta kecepatan reaksi yang ditunjukkan dengan nilai –ln (1-Xa). Untuk mengetahui pendekatan matematis dari nilai konstanta kecepatan reaksi didapatkan dari persamaan berikut:
−d C A
dt=k .C A
−∫C Ao
C A d CA
C A
=k∫0
t
dt
−lnC A
CAo
=kt
−lnCAo(1−X A)
CAo
=kt
−ln (1−X A )=kt
Dengan pendekatan least square maka didapat:
−ln (1−X A )=kt
y=mx (Octave Levenspiel 3rd edition, hal 41-42)
Dari penurunan persamaan tersebut nilai konstanta kecepatan reaksi ditunjukkan dengan slope garis least square yang dibuat dengan pendekatan interceptnya melalui titik (0,0). Nilai konstanta kecepatan reaksi merupakan slope pada garis pendekatan secara least square pada grafik. Slope merupakan kemiringan dari suatu grafik dan sangat dipengaruhi dari nilai sumbu y. Pada grafik 2 yang menjadi sumbu y adalah –ln (1-Xa), sehingga semakin tinggi nilai Xa maka nilai –ln(1-Xa) akan semakin besar, berdampak semakin miringnya garis dan memperbesar nilai slope atau nilai konstanta kecepatan reaksinya. Dapat disimpulkan semakin besar nilai konversi suatu reaksi maka nilai konstanta kecepatan reaksinya akan semakin besar.
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
P1
Laboratorium Proses Kimia 2013
4. Hubungan Antara Jenis Katalis dengan Konstanta Kesetimbangan Reaksi (K)
HCl H2SO402468
101214161820
Jenis Katalis
Kons
tant
a Ke
setim
bang
an (K
)
Gambar IV.3. Grafik hubungan antara jenis katalis asam Vs konstantaKesetimbangan (K)
Dari grafik yang terdapat pada gambar IV.3, didapatkan nilai konstanta kesetimbangan reaksi (K) pada katalis asam klorida sebesar 19 sedangkan pada katalis asam sulfat sebesar 1,958. Fenomena yang terjadi bahwa pada penggunaan katalis asam klorida akan memberikan nilai konstanta kesetimbangan reaksi (K) lebih besar dibandingkan dengan menggunakan katalis asam sulfat. Perhitungan untuk konstanta kesetimbangan reaksi (K) sangat dipengaruhi oleh jumah konsentrasi produk dan reaktan pada kondisi setimbang. Tetapan kesetimbangan (K) adalah hasil kali produk dipangkatkan koefisien reaksinya dibagi hasil kali reaktan dipangkatkan koefisien reaksinya. Adapun mekanisme perhitungannya sebagai berikut:
Trigliserida + 3H2O excess 3Asam lemak + Gliserol
A 3B 3C D
Menurut Le Chatelier, suatu sistem kesetimbangan akan tetap mempertahankan posisinya jika terdapat perubahan yang mengakibatkan terjadinya pergeseran reaksi kesetimbangan. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi reaksi kesetimbangan salah satunya adalah katalis. Penambahan katalis tidak akan menggeser reaksi kesetimbangan karena katalis hanya berfungsi mempercepat laju reaksi. Laju reaksi yang semakin cepat akan meningkatkan jumlah produk dan menurunkan jumlah reaktan. Dari rumus umum Kc, ada hubungan antara konstanta kesetimbangan dengan jumlah produk dan reaktan.
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
P1
Laboratorium Proses Kimia 2013
Untuk produk berbanding lurus dengan nilai Kc, sehingga semakin besar produk maka Kc semakin besar. Sedangkan hubungan Kc dengan reaktan berbanding terbalik, jika jumlah reaktan kecil, maka nilai Kc akan besar. Katalis HCl lebih baik dibandingkan dengan H2SO4, sehingga konversi lebi besar dan jumlah produk yg dihasilkan lebih banyak. Efek lain adalah jumlah reaktan lebih sedikit, sehingga pada variabel HCl nilai Kcnya lebih besar dibandingkan dengan variabel H2SO4.
(Juni Artini, http://juni-artini.blogspot.com/2010/07/konstanta-keseimbangankc . html)
5. Fungsi Emulsifier
Emulsifier atau zat pengemulsi adalah zat untuk membantu menjaga kestabilan emulsi minyak dan air. Umumnya emulsifier merupakan senyawa organik yang memiliki dua gugus, baik yang polar maupun nonpolar sehingga kedua zat tersebut dapat bercampur. Gugus nonpolar emulsifier akan mengikat minyak (partikel minyak dikelilingi) sedangkan air akan terikat kuat oleh gugus polar pengemulsi tersebut. Bagian polar akan terionisasi menjadi muatan negatif, hal ini menyebabkan minyak juga menjadi bermuatan negatif. Partikel minyak kemudian akan tolak-menolak sehingga dua zat yang pada awalnya tidak dapat larut tersebut kemudian menjadi stabil.
Salah satu contoh pengemulsi yaitu sabun. Pada hidrolisa minyak jarak surfaktan yang digunakan ialah emulsifier berupa sabun. Molekul surfaktan memiliki gugus yang bersifat hidrofilik dan lipofilik sehingga dapat mempersatukan campuran minyak dan air. Molekul yang bersifat hidrofilik (suka air) dan molekul yang bersifat lipofilik (suka minyak). Umumnya bagian nonpolar (lipofilik) merupakan rantai alkil panjang dan bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil. Di dalam molekul surfaktan salah satu gugus harus dominan jumlahnya. Bila gugus polar lebih dominan maka molekul surfaktan akan di absorpsi lebih kuat ke air disbanding minyak. Akibatnya tegangan permukaan menurun sehingga kedua fase mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu. Demikian pula sebaliknya bila gugus non polar lebih dominan maka molekul surfaktan akan diabsorpsi lebih kuat oleh minyak dibanding air.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Emulsifier)
(http://repository.usu.ac.id/bitstream/126789/17135/4/chapter%2011.pdf)
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
DAFTAR PUSTAKA
Agra, S. B. dan Warnijati S. 1972. Hidrolisis Minyak Kelapa Dengan Katalisator
Asam. Forum Teknik.2 (1). Hal 31 – 40.
Fessenden. 1984 Organic Chemistry P. 135. Wadsworth, Inc., Belmot, California,
USA.
Griflin, R. C. 1927. Technical Method of Analysis. 2nd ed. P. 307 – 311. Mc
Graw Hill Book Company, Inc. New York.
Levenspiel, Octave. 1999. Chemical Reaction Engineering 3rd edition. John Wiley
& Sons: New York
Sven, Tj And Chien, T.P. 1941. Reaction Mechanism Of The Acid Hydrolysis Of
Fatty Oils. Ind. Eng. Chem, 33.1893.
Widjajanti, Endang. 2005. Pengaruh Katalisator terhadap laju reaksi. Fakultas
Matematika dan IPA UNY: Yogyakarta
http://id.wikipedia.org/wiki/Emulsifier. Diakses pada tanggal 6 November 2013
pukul 21.27 WIB
http://juni-artini.blogspot.com/2010/07/konstanta-keseimbangan-kc.html. Diakses
pada tanggal 4 November 2013, pukul 15.30 WIB.
http://repository.usu.ac.id/bitstream/126789/17135/4/chapter%2011.pdf. Diakses
pada tanggal 6 November 2013 pukul 22.30 WIB
www. wikipedia.com, Diakses pada tanggal 6 November 2013, pukul 10.00 WIB.
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
LEMBAR PERHITUNGAN REAGEN
- Perhitungan NaOH 0,3 N 500 ml
N= GrMr
×1000
VolumeTotal× grek
0,3=Gr40
×1000500
× grek
Gr=6 gram
- Perhitungan Densitas Minyak Jarak
ρ=45,23−22,5125
=0,9088grml
- Perhitungan Variabel 1 Katalis HCl 0.3 NVolume basis = 300 mlBerat Picnometer kosong : 22,51 gramBerat Picnometer+HCl : 49,8 gram
ρ=49,8−22,5125
=1,0916grml
V HCl=N . BM .V total
ρ . % HCl .1000 . grek
V HCl=0 , 3 .36,5 .300
1 , 0916 .25
100.1000 .1
Volume HCl = 12,04 ml
V Total=V MJ+V HCl+V aquadest+V emulsifier
300 ml=V MJ+12,04 ml+V aquadest+5 ml
282,96 ml=V MJ+V aquadest
V MJ+V HCl=2 :3
V MJ=25
× 282,96=113,184 ml
V aquadest=35
×28 2 , 96=169,776 ml
- Perhitungan Variabel 2 Katalis H2SO4 0.3 NVolume basis = 300 mlBerat Picnometer kosong : 22,51 gramBerat Picnometer+HCl : 66,12 gram
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
ρ=66,12−22,5125
=1,744grml
V H 2 SO 4=N . BM .V total
ρ . % H 2 SO4 .1000 . grek
V H 2 SO 4=0 , 3 .98 .300
1 ,744 .98
100.1000 .2
Volume H2SO4 = 2,58 ml
V Total=V MJ+V HCl+V aquadest+V emulsifier
300 ml=V MJ+2,58ml+V aquadest+5ml
2 92,42 ml=V MJ+V aquadest
V MJ :V HCl=2:3
V MJ=25
× 292 , 42=116,97ml
V aquadest=35
×2 92 , 42=175,42 ml
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
LEMBAR PERHITUNGAN
A. Analisa Kadar Asam Lemak dalam Minyak
¿(V . N ) NaOH . BM Minyak
( ρ .V )minyak .10
¿(0,8.0,3 )NaOH .1067
(0,9088 .5 )minyak .10=5,64 %
Kadar gliserida = Bahan Baku – Asam Lemak Bebas Awal dalam bahan baku
= 100% -5,64% = 94,36%
Perhitungan Asam Lemak Bebas
¿(V . N ) NaOH
( ρ .V )minyak
=(0,8.0,3 )
(0,9088.5 )=0,053 mgrek / gr m
Mol Gliserida Awal
¿ 94,36 %5,64 %
×0,053=0,887
B. Perhitungan Asam Lemak Bebas Setelah Hidrolisa
¿(V . N ) NaOH
( ρ .V )minyak
=(V .0,3 )
(0,9088.5 )=
(V .0,3 )4,544
C. Perhitungan CB TerbentukCB Terbentuk=CB Setelah Hidrolisa−CB Awal
CB Terbentuk=CB Setelah Hidrolisa−0,053
D. Menghitung Konversi (XA)
X A=CB Terbentuk
Mol gliserida Awal=
CBTerbentuk
0,887
E. Perhitungan Nilai Konstanta Laju Reaksi
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
−d C A
dt=k .C A
−∫C Ao
C A d CA
C A
=k∫0
t
dt
−lnC A
CAo
=kt
−lnCAo(1−X A)
CAo
=kt
−ln (1−X A )=kt
y=mx
Hasil Percobaan
a. Variabel 1 HCl 0,3N
t(x) Volume
NaOH
(ml)
CA
Hidrolisa
CA
Terbentuk
XA X2 –ln(1- XA)
(y)
Xy
0 9,8 0,645 0,592 0,667 0 1,100 0
5 11,5 0.757 0.704 0.794 25 1,580 5,498
10 12,4 0.817 0.764 0.861 100 1,973 19,730
15 12,5 0.823 0.770 0.868 225 2,025 30,375
20 12,8 0,843 0,790 0,891 400 2,216 44,32
25 13,6 0,896 0,843 0,950 625 2,996 74,900
k=m=n∑ xy−∑ x∑ y
n∑ x2−(∑ x )2 =
6.174,823−75.10,796.1375−5625
=0,0913 menit−1
b. Variabel 2 H2SO4 0,3 N
t(x) Volume
NaOH
(ml)
CA
Hidrolisa
CA
Terbentuk
XA X2 –ln(1- XA )
(y)
Xy
0 8,1 0,535 0,482 0,543 0 0,783 0
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©
Laboratorium Proses Kimia 2013
5 8,6 0,568 0,515 0,581 25 0,870 4,350
10 9,2 0,607 0,554 0,624 100 0,978 9,780
15 8,7 0,574 0,521 0,587 225 0,884 13,260
20 8,9 0,587 0,534 0,602 400 0,921 18,420
25 9,7 0,640 0,587 0,662 625 1,084 27,100
k=m=n∑ xy−∑ x∑ y
n∑ x2−(∑ x )2 =
6.72,91−75.4,7376.1375−5625
=0,0313 menit−1
c. Nilai konstanta kesetimbangan
Variabel HCl 0,3N
Saat waktu 25 menit untuk variabel 1 (katalis HCl). Dari tabel perhitungan didapatkan data bahwa Xa sebesar 0,95. Sehingga nilai konstanta kesetimbangahn reaksinya adalah sebaga berikut:
K= −XAXA−1
K= −0,9500,950−1
¿19
Variabel H2SO4 0,3N
Saat waktu 25 menit untuk variabel 1 (katalis HCl). Dari tabel perhitungan didapatkan data bahwa Xa sebesar 0,662. Sehingga nilai konstanta kesetimbangahn reaksinya adalah sebaga berikut::
K= −XAXA−1
K= −0,6620,662−1
¿1,958
Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©