INTISARIComment by Winda Putri Haryanti: Sesuaikan di akhirReaktor tangki berpengaduk merupakan reaktor yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Hal ini dikarenakan kemampuan operasinya yang dapat diatur kapasitasnya. Untuk itu perlu dilakukan percobaan reaktor alir kontinyu dengan tujuan untuk menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH, mengetahui pengaruh suhu terhadap konstanta reaksi penyabunan Etilasetat dengan NaOH, mengetahui hubungan orde reaksi dengan harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH, membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi penyabuna npada reaktor ideal aliran kontinyu.Pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk meliputi 3 tahap, yaitu pengisian reaktor tinggi overflow, kondisi kontinyu belum steady state, dan kondisi kontinyu steady state. Faktor-faktor yang mempengaruhi harga k sesuai persamaan Archenius yaitu frekuensi tumbukan, energi aktivasi, suhu, dan katalis.Pada percobaan ini dilakukan 2 proses yaitu batch dan kontinyu. Variabel berubahnya adalah pengadukan yaitu konsentrasi Etil Asetat 0,1 N ; 0,125 N ; 0,15 N.Tahapan percobaannya dimulai dengan proses batch dan dilanjutkan dengan proses kontinyu. Pada proses batch dimasukkan etil asetat 0,1N dan NaOH 0,1N sampai ketinggian 8 cm, nyalakan pengadukan sesuai variabel, ambil sampel pada t=0 dan tiap 1,45 menit titrasi sampel dengan HCl 0,05N sampai warna merah orange sehingga didapat volume titran 3 kali konstan. Titrasi diulangi dengan variabel pengadukan yang berbeda yaitu, 0,125 N dan 0,15 N. Pada proses kontinyu NaOH dan etil asetat dimasukkan pada reaktor dengan aliran sama dan keluar reaktor dengan aliran konstan. Dianalisa seperti pada tahap batch.Berdasarkan percobaan diperoleh konsentrasi NaOH sisa mengalami fluktuasi dan akhirnya meurun seiring berjalanya waktu. Kemudian nilai konstanta laju reaksi (k) pada variabel 1, 2, dan 3 berturut-turut adalah 0,002031, 0,1578,dan 0,4073 . Pada percobaan ini diperoleh orde reaksi adalah orde untuk variable 1 yaitu 1 untuk variable 2 dan 3 adalah 2. Ca percobaan lebih kecil dari Ca model berdasatkan perhitungan Runge Kutta.Kesimpulan dari percobaan kami adalah konsentrasi reaktan semakin berkurang seiring dengan bertambahnya waktu, semakin besar konsentrasi reaktan yaotu Etil Asetat, maka semakin besar NaOH yang tersisa, orde reaksi 2, Ca percobaan lebih kecil dari Ca model sesuai perhitungan Runge Kutta. Saran dari kami adalah Cuci alat dengan bersih, pastikan selang output mengalir dengan baik, amati perubahan warna saat titrasi dengan teliti, pastikan laju alir dari tabung penampung sama.

BAB IComment by Winda Putri Haryanti: okePENDAHULUAN

I.1Latar BelakangReaktor tangki berpengaduk merupakan reaktor yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Pada industri berskala besar, reaktor alir tangki berpengaduk lebih sering diaplikasikan karena kemampuan operasinya yang dapat diatur kapasitasnya. Unjuk kerja reaktor alir berpengaduk perlu dipelajari untuk mengetahui karakteristik aliran fluida, reaksi yang terjadi secara optimasi pengoperasian reaktor.Pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk meliputi tiga tahap yaitu pengisian reaktor tinggi overflow, kondisi kontinyu dan kontinyu steady state. Evaluasi variabel-variabel operasi sangat mudah dilakukan pada kondisi steady state.Pemodelan matematik diperlukan untuk mempermudah analisa permasalahan yang timbul dalam pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk. Model matematika yang diusulkan diuji keakuratannya dengan membandingkan dengan data-data percobaan. Model matematika yang diusulkan diselesaikan dengan cara analisis jika persamaan itu mudah diselesaikan. Namun untuk reaksi yang kompleks akan diperoleh model matematika yang kompleks juga. Penyelesaian numerik sangat dianjurkan untuk memperoleh nilai k, tetapan transfer massa, dan orde reaksi yang merupakan adjustable parameter.

I.2Tujuan Percobaan1. Menentukan harga orde reaksi penyabunan Etil Asetat dengan NaOH.2. Menghitung harga konstanta reaksi (k) penyabunan Etil Asetat dengan NaOH.3. Mengetahui pengaruh variabel konsentrasi Etil Asetat terhadap konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH.4. Membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu.

I.3Manfaat Percobaan1. Mahasiswa dapat menentukan harga orde reaksi penyabunan Etil Asetat dengan NaOH.2. Mahasiswa dapat menghitung harga konstanta reaksi (k) penyabunan Etil Asetat dengan NaOH.3. Mahasiswa mampu mengetahui pengaruh variabel konsentrasi Etil Asetat terhadap konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH.4. Mahasiswa mampu membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

II.1.REAKTOR BATCHNeraca bahan pada reaktor secara simultan outputReaktor

inputreaktan bereaksiakumulasiGambarII. 1 Bagan Neraca Massa Suatu Sisteminput = 0output = 0Reaktan yang bereaksi = (-rA)Input = output + reaktan yang bereaksi + akumulasi 0 = 0 + v (-rA) + (1)0 = Vi (-rA) + (2)0 = Vi (-rA) (3)dt = (4)t = NAo (5) Pada volume konstanCA = CAo (1-XA)dCA = -CAo.dXA(6)Pers. (6) masuk ke pers. (5) diperoleht = CAo = - (7)II.2. REAKTOR IDEAL ALIRAN KONTINYU / REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK (CSTR)Tahapan yang terjadi pada reactor CSTR ini terbagi dalam 3 tahap proses, yaitu :a. Tahap PertamaTahap pertama dimulai saat t = 0 sampai terjadi overflowDari hukum kekekalan massaAkumulasi = input-output = Fo 0 (8)dV = Fo.dt , pada t = 0 V = 0karena density laju alir dianggap konstan maka volumenya hanya merupakan fungsi dari waktu. V = Fo. T(9)Sedangkan dari neraca komponen :Akumulasi = input output laju konsumsi karena reaksi = Fo. Co 0 V (-rA)(10)Dalam hal ini :V = volume bahan dalam reaktor (l)C = kondentrasi molar reaktan dalam reaktor (mol/l)Fo = laju alir reaktan masuk (l/ menit)Co = konsentrasi molar reaktan dalam feed (mol/l)t = waktu reaksi (menit)-rA = kecepatan reaksi (mol/menit)

Reaksi yang terjadi :A + B C + D- rA = k CA CB, karena CA = CB maka- rA = k CA2 = k C2(11)Pers. (11) pers.(10) = Fo. Co V.k.C2V + C = Fo. Co V.k.C2(12)Pers. (9) pers. (12)Fo.t.+ C.Fo = Fo.Co F.t.k.C2(13) = - - k.C2(14)Dengan menggunakan boundary condition pada t=0 , C = Co dan substitusi U = exp [k maka pers.14 menjadi : t2 + t - k.U. Co. t = 0 (15)Pers. (15) diubah menjadi fungsi Bessel dengan substitusi z = t0,5 , menjadi :z2. + z - 4.k.Co.z2.u = 0 (16)Pers. (16) merupakan modifikasi pers.Bessel yang mempunyai bentuk umum sebagai berikut:x2. + x (a + 2bxr) + [c + dx2s b(1-a-r) x.r + b2.x2.r].y = 0 ...(17)Dari pers.(5) didapatkan :a = 1r = 0p = = 0b = 0s = 0 p = 0c = 0d = -4.k.Co = imajinerSehingga penyelesaian pers. (16) adalah :U = C1. zp. () + Cz. zp.( )(18)Pada t = 0, z = 0 zp = ~Sehingga Cz = 0U = C1. Zp ()Karena p = 0 dan = imaginerMaka = U = C1. I0 () = C1. I0 ()(19)Dari Sherwood halaman 178 pers. (5.83) didapatkan = C1. ()I0 ()(20)Dari substitusi semula, diperoleh : = 2.k. Cz. C1. I0 ()(21)Maka pers. (14) dan (15) diperoleh :C1. () I0 () =k. C. C1. I0 ()C = C = (22)

b. Tahap KeduaPada tahap ini proses berjalan kontinyu, namun belum tercapai kondisi steady state. Dapat dinyatakan dengan :C = f(t) dan V= konstan = 0Dari neraca massa komponen diperoleh : = F.Co F.C k.V.C2 (23)V - C = F.Co F.C - k.V.C2(24)Apabila T = t waktu, menit = konstanta waktuPers. (24) menjadi = - k. C 2(25)Pada keadaan steady state C = CoPenyelesaian partikular pers. (25) adalah C Cs, dimana Cs adalah konsentrasi pada keadaan steady.Substitusikan C = Cs + Pers. (25) berubah menjadi pers.differential orde 1 yang mana dapat diselesaikan dengan metode factor integrasiC Co = (26)C1 adalah konsentrasi awal tiap tahap kedua yaitu pada saat t = yang diperoleh dengan pengukuran konsentrasi contoh.c. Tahap KetigaPada tahap ini proses berjalan dalam keadaan steady state dan akumulasi = 0Dari neraca komponen , diperoleh :F Co = F.C + Vr(27)F Co = F.C + V.k.Cs2(28) Co = Cs + k. Cs 2 (29)k. . Cs 2 + Cs Co = 0(30)Apabila k diketahui maka Cs dapat diprediksikan. Sebaliknya apabila Cs diukur maka nilai k dapat dihitung. Pers. (30) merupakan persamaan aljabar biasa dan dapat diselesaikan dengan mudah. II. 3.TINJAUAN THERMODINAMIKAReaksi = CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OHUntuk menetukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis / endotermis maka perlu membuktikan dengan menggunakan panas permbentukan standart (Hf) pada 1 atm dan 298 K dari reaktan dan produkH298 = Hreaktan - HprodukDiketahui data sebagai berikut :H CH3COOC2H5 = -444.500 J/molH NaOH= -425.609 J/molH CH3COONa= -726.100 J/molH C2H5OH= -235 J/molSehingga H reaksi = (H CH3COONa + H C2H5OH) (H CH3COOC2H5 + H NaOH)= (-726.100 + -235.609) (-444.500 - 425.609)= -91600 J/molKarena H bernilai negative maka reaksi yang berlangsung adalah reaksi eksotermis yang menghasilkan panas.II. 4. TINJAUAN KINETIKAComment by SONY: sudahReaksi utama : CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OHBerdasarkan hokum Arhennius, didapatkan nilai konstanta kecepatan reaksi yang merupakan fungsi suhu. Setelah mendapatkan nilai k, hubungan dengan konversi dapat dinyatakan dengan rumus :k = A.e-Ea/RT Xa = 1 e -kt II. 5.SIFAT FISIS DAN KIMIA REAGEN1) NaOHSifat fisis : - Berat Molekul = 40 gr/mol- Titik didih = 134 C- Titik lebur = 318, 4 C- Berat jenis = 2, 130 gr/mol- Kelarutan dalam 100 bagian air dingin 10 C = 42- Kelarutan dalam 100 bagian air panas 100C = 32Sifat kimia : - Dengan Pb(NO3)2 membentuk endapan Pb(OH)2 yang larut dalam reagen excess, merupakan basa kuat, mudah larut dalam air.2) Etil AsetatSifat fisis : Berat jenis = 1, 356 gr/mol Titik didih= 85 C Berat molekul= 88 gr/mol Titik lebur= -111 CSifat kimia:Bereaksi dengan Hg+ membentuk endapan Hg2Cl2 putih yang tidak larut dalam air panas dan asam encer tetapi larut dalam ammonia encer dan KCN tiosulfat, beraksi dengan Pb2+ membentuk PbCl2 putih, mudah menguap apabila dipanaskan.

II.6. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI HARGA kPersamaan Arhenius

1. Frekuensi tumbukanPengadukan akan memperbesar tumbukan partikel sehingga akan menurunkan energi aktivasi, jika energi aktivasi turun, maka kecepatan reaksi juga naik2. Energi aktivasiEnergi aktivasi merupakan energi minimum yang diperlukan bagi reaksi untuk berlangsung. Semakin rendah energi aktivasi, maka reaksi akan berjaan semakin cepat.3. SuhuSemakin tinggi suhu, maka reaksi akan berjalan semakin cepat.4. KatalisKatalis dapat mempercepat reaksi karena kemammpuannya mengadakan reaksi dengan paling sedikit satu molekul reaktan untuk menghasilkan senyawa yang lebih aktif. Interaksi ini akan meningkatkan laju reaksi (Levenspiel, 1970).II.7. MENGHITUNG ORDE REAKSIComment by Winda Putri Haryanti: ini proposal lama yaaa? Ganti dengan proposal terbaru (sudah)Trial orde reaksi pada reaktor batch1. Diberikan data waktu (t) dan Ca, Cao adalah Ca pada t=02. Membuat data -ln(Ca/Cao) dan 1/Ca3. Pertama menebak orde reaksi pertama dengan membuat grafik -ln(Ca/Cao) vs t, hasil grafik harus lurus4. Langkah keduaA. Jika hasil grafik tidak lurus, maka menebak orde reaksi kedua dari grafik antara 1/Ca vs t, hasil grafik harus lurus. (Apabila Cao = Cbo)B. Jika hasil grafik tidak lurus, maka menebak orde reaksi kedua dari grafik antara ln Cb/Ca vs t, hasil grafik harus lurus. (Apabila Cao = Cbo) 5. Membentuk persamaan y = a + bx , a = intercept dan b = slope dari grafik log t vs lnCaoGambar II.1.Grafik Trial Reaksi Orde 1 Gambar II.2 Grafik trial reaksi Orde 2 (Ca = Cb )

Gambar II.3 Grafik Trial Orde 2 (Ca = Cb) Gambar II.4 Grafik Trial Orde n

(Levenspiel. O., 1999. Chemical Reaction Engineering 3rd, hal 41-63)

II.8. MENGHITUNG HARGA KONSTANTA REAKSI PENYABUNAN (k) ETIL ASETAT DENGAN NaOH

Reaksi : NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHA + B C + DPersamaan kecepatan reaksi: dimana Ca=Cb

y = mx + cHarga k didapat dari least square. Dimana harga k merupakan nilai dari m.(Levenspiel. O., 1970, Chemical Reaction Engineering)

BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN

III.1. BAHAN DAN ALAT YANG DIGUNAKANIII.1.1 Bahan Yang Digunakan1. NaOH 0,1 N2. Etil asetat 0,1 N ; 0,125 N ; 0,15 N3. HCl 0,05 N4. Indikator MO 5. Aquadest

III.1.2 Alat Yang Dipakai1. Pipet 2. Pipet Volume3. Beaker Glass4. Reaktor Batch 5. Gelas Ukur 6. Buret 7. Statif dan Klem 8. Erlenmeyer 9. Rangkaian alat reaktor aliran kontinyu

III.2. GAMBAR RANGKAIAN ALAT PERCOBAANa. Proses batch

Gambar III.1 Gambar Alat Utama Proses BatchKeterangan :

1. Reaktor Batch

2. Stirer

3. Statif

b. Proses kontinyu

Gambar III.2. Gambar Alat Utama Proses KontinyuKeterangan :

1. Reaktor Kontinyu

2. Stirrer

3. Statif

4. Tangki umpan NaOH

5. Tangki umpan etil asetat

6. Pompa

III.3.VARIABEL PERCOBAAN

Variabel BerubahVariabel Konsentrasi etil asetat : 0,1 N ; 0,125 N ; 0,15 NVariabel Tetap NaOH 0,1 N dalam 2 L HCl 0,005 N dalam 500 ml h = 8 cm kecepatan pengadukan sedang T suhu ruang MO 3 tetes Titrasi tiap 1,45 menit

III.4.RESPON UJI HASILKonsentrasi NaOH sisa yang dapat diamati dengan konsentrasi titran HCl sampai TAT.III.5. PROSEDUR PERCOBAANPercobaan Batch1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat 0,1 ; 0,125 ; 0,15 N, HCl 0,05 N, dan NaOH 0,1 N. 2. Masukkan etil asetat 0,1; 0,125 ; 0,15 N dan NaOH 0,1 N sampai ketinggian 8 cm ke dalam reaktor batch. 3. Ambil sampel 5 ml tiap 1,45 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan. 4. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa). 5. Lakukan langkah 1 sampai 4 dengan variable yang berbeda.

Percobaan Kontinyu1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat 0,1 ; 0,125 ; 0,15 N, HCl 0,05 N, dan NaOH 0,1 N. 2. Masukkan etil asetat dan NaOH ke dalam tangki umpan masing-masing. 3. Pompa masing-masing reaktan ke dalam CSTR yang kosong dan menjaga konstan laju alirnya serta mereaksikannya. 4. Ambil sampel 5 ml tiap 1,45 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan. 5. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa). 6. Lakukan langkah 1 sampai 5 dengan variabel yang berbeda

BAB IVPEMBAHASANIV.1 Hasil PercobaanComment by Winda Putri Haryanti: oke4.1.1 Tabel Hasil Percobaan Reaktor Batcht (menit)Etil Asetat 0,1 NEtil Asetat 0,125 NEtil Asetat 0,15 N

v HCl (mlCakv HCl (ml)Cakv HCl (ml)Cak

040,040,10753,90,0390,0963,90,0390,172

1.4540,043,90,0393,90,039

3.303,80,0383,60,0363,50,035

5.153,70,03730,033,50,035

7.003,70,0373,70,0373,40,034

8.453,50,0353,80,0383,40,034

10.304,20,0423,90,0393,40,034

12.156,50,0653,40,034

143,80,0383,40,034

15.453,50,0353,40,034

16.303,50,035

18.153,50,035

4.1.2 Tabel Hasil Percobaan Reaktor KontinyuComment by Winda Putri Haryanti: perbaiki perhitungan, font disamakan (sudah)t (menit)Etil Asetat 0.1Etil Asetat 0.125Etil Asetat 0.15

Ca modelCa PercbaanCa modelCa PercbaanCa modelCa Percbaan

01.453.30.10.020.10.030.10.04

0.0992330.0190.0998860.0280.0995060.04

0.0984750.0190.0932630.0250.0984020.037

5.150.097440.0170.0919910.0250.0982060.037

70.0963660.0190.0912340.0250.0977030.036

8.450.0952430.0190.0972480.035

10.30.0941130.0190.0968740.033

12.150.0967160.033

140.0964350.033

IV.2 PembahasanComment by Winda Putri Haryanti: enter ke halaman berikutnyaIV.2.1 Perbandingan konsentrasi NaOH terhadap waktua. Pada Reaktor Batch

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Konsentrasi NaOH dengan Waktu pada Reaktor Batch

Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH sisa semakin turun seiring dengan bertambahnya waktu. Namun dalam penurunan grafik diatas terjadi secara fluktuatif. Hal ini disebabkan karena reaksi yang terjadi didalam reactor belum mencapai steady state. Adapun fenomena penurunan konsentrasi NaOH terjadi sesuai dengan rumus : dimana Ca: konsentrasi NaOH sisak: konstanta kecepatan reaksit: waktuCao: konsentrasi NaOH mula-mulaDari persamaan di atas diketahui bahwa t yang berarti bahwa semakin lama waktu reaksi maka Ca akan semakin kecil karena NaOH bereaksi dengan etil asetat dan menghasilkan produk berupa etanol dan natrium asetat. Semakin lama waktu, jumlah produk akan bertambah dan jumlah reaktan berkurang sampai terjadi keseimbangan dimana konsentrasi NaOH sisa tetap (Y. Yuniati. 2010).

b. Pada Reaktor KontinyuComment by Winda Putri Haryanti: Enter ke halaman berikutnya (sudah)

Gambar 4.2 Grafik perbandingan konsentrasi NaOH dengan waktu pada reaktor kontinyuDari grafik di atas, dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH sisa semakin turun seiring dengan bertambahnya waktu. Hal ini terjadi karena reaktan NaOH dan Etanol terus beraksi seiring bertambahnya waktu, yang mengakibatkan konsentrasi NaOH terus menurun, sesuai persamaan reaksi :NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHPeristiwa penurunan yang terus terjadi sepanjang reaksi berlangsung di dalam reaktor CSTR (Continued Stirred Tank Reactor) ini terus meningkat.Faktor peningkatan kecepatan berkurangnya reaktan NaOH ini salah satunya disebabkan oleh adanya agitator (pengaduk) yang akan mempercepat proses tumbukan antar molekul dalam membentuk produknya. (Adehid, 2014)Comment by Winda Putri Haryanti: Saya benarkan kalau referensinya kalian sertakanIV.2.2. Penentuan Orde ReaksiComment by Winda Putri Haryanti: Tabel tidak boleh terpisahBerdasarkan perhitungan dan plotting data percobaan praktikum yang kami peroleh, didapat fenomena reaksi berbeda dari ketiga variable sebagai berikut :VariabelR2

Orde IOrde II

10,0070,0229

20.01010.1216

30.37080.7874

Rata - rata0,15960,3793

Data regresi pada tabel diatas menunjukkan bahwa regresi yang mendekati nilai 1 terdapat pada reaksi orde II. Sehingga dapat ditentukan dari data diatas bahwa reaksi penyabunan Etil Asetat merupakan orde II. Hal ini dapat dijelaskan akibat reaksi penyabunan Etil Asetat dengan NaOH melalui skema reaksi: NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH merupakan reaksi elementer. Dimana, laju reaksi elementer dengan konsentrasi spesi yang memulai reaksi itu sendiri. (Tirena Bahnur Siregar, 2008). Sehingga, persamaan laju reaksi penyabunan Etil asetat dengan NaOH menjadi -rNaOH = k[NaOH][CH3COOC2H5]Analisis regresi merupakan suatu teknik untuk membangun suatu persamaan garis lurus dan menggunakan persamaan tersebut untuk membuat perkiraan (prediction) (Sagala, 2011). Keselarasan model regresi dapat diterangkan dengan menggunakan nilai R2 , dimana semakin besar nilai R2 persamaannya maka model tersebut semakin baik. Orde reaksi yang dipakai dalam persamaan kecepatan reaksi ditentukan oleh korelasi linier antara konsentrasi pereaktan dengan waktu. Sehingga, ketika R2 tersebut mendekati 1 maka terdapat kesesuaian hubungan yang kuat antara variabel Y (Ca) dengan variabel X (waktu) (Nansih, 2012). Hal inilah yang membuat orde 1 tidak dapat digunakan dalam persamaan kecepatan reaksi saponifikasi diatas akibat korelasi linear variabel X-Y tidak menunjukkan hasil positif.IV.2.3 Hubungan Konsentrasi Reaktan Terhadap Konstanta Laju Reaksi

Gambar 4.4. Hubungan konsentrasi etil asetat terhadap konstanta laju reaksi

Dari gambar diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi etil asetat maka konstanta laju reaksi juga semakin tinggi. Saat konsentrasi etil asetat yang digunakan 0,1, 0,125, dan 0,15 konstanta laju reaksinya adalah 0,1075, 0,096 dan 0,172 L/mol sec. Hal ini terjadi karena salah satu faktor yang dapat mempengaruhi konstanta laju reaksi adalah konsentrasi pereaktan. Sebenarnya nilai dari konstanta laju reaksi hanya dapat ditentukan dengan eksperimen, bukan stoikiometri ataupun konsentrasi (Andy, 2009). Akan tetapi dalam teorinya reaksi kimia akan terjadi jika terdapat tumbukan antar molekul pereaktan. Semakin besar konsentrasi pereaktan maka jumlah molekul semakin banyak dan mengakibatkan jarak antar molekul semakin dekat sehingga waktu yang dibutuhkan untuk bertumbukan semakin singkat. Menurut Andy (2009) nilaikcakansemakin besar jika reaksi kimia berlangsung semakin cepat. Fenomena ini juga didukung oleh teori konstanta laju reaksi Arrhenius, kc = Ae-EA/RT , di mana A adalah frekuensi tumbukan molekul pereaktan (Endang). Konsentrasi yang semakin besar menyebabkan jumlah molekul pereaktan semakin banyak, jarak semakin dekat dan frekuensi tumbukan juga semakin besar. Tumbukan yang semakin besar ini sebanding dengan nilai konstanta laju reaksi. Itulah sebabnya semakin tinggi konsentrasi maka konstanta laju reaksi juga semakin besar.(Atkins,PW, 1994)Comment by Winda Putri Haryanti: Referensi?IV.2.4. Perbandingan Ca Model dengan Ca Percobaan

Gambar 4.5 Grafik perbandingan Ca model dengan Ca percobaan pada variableKonsentrasi Etil Asetat 0,1 N

Gambar 4.6 Grafik perbandingan Ca model dengan Ca percobaan pada variableKonsentrasi Etil Asetat 0,125 N

Gambar 4.7 Grafik perbandingan Ca model dengan Ca Percobaan pada variableKonsentrasi Etil Asetat 0,15 NBerdasarkan grafik, dapat dilihat bahwa pada variabel konsentrasi Etil Asetat 0,1 N ; 0,125 N ; 0,15 N diperoleh hasil Ca percobaan lebih rendah dibanding dengan Ca model. Hal ini dikarenakan Ca model yang diperoleh dari perhitungan matematis menggunakan metode Runge Kutta. Dipilih metode ini karena Runge Kutta dianggap metode yang memberikan keakuratan tinggi. Perhitungan model matematis ini tidak dipengaruhi oleh variabel-variabel percobaan yaitu suhu. Sehingga diperoleh Ca model yang merupakan Ca ideal. Sedangkan Ca percobaan diperoleh dari percobaan dengan variabel pengadukan sehingga keakuratannya lebih rendah dari Ca model. Ca model diperoleh dari data hasil percobaan yang kemudian diaplikasikan ke dalam perhitungan teoritis metode Runge Kutta. Karena hasil perhitungan k1, k2, k3, k4 adalah positif, maka nilai Ca bertanda positif, sehingga Ca model lebih besar daripada Ca percobaan (Tanjung,2007)IV.2.5. Perbandingan Proses Batch dan Proses Kontinyu

Gambar 4.8. Perbandingan Ca dan waktu mencapai steady state pada proses batch dan kontinyu pada konsentrasi 0,1 N

Gambar 4.9 . Perbandingan Ca dan waktu mencapai steady state pada proses batch dan kontinyu pada konsentrasi 0,125 N

Gambar 4.10. Perbandingan Ca dan waktu mencapai steady state pada proses batch dan kontinyu pada konsentrasi 0,15 N

Dari grafik di atas dapat disimpulakan bahwa konversi dan waktu mencapai steady state proses batch lebih baik dari pada proses kontinyu. Hal ini dikarenakan pada reactor batch reaktan NaOH dan Etil asetat saling bereaksi berbanding lurus dengan fungsi waktu, semakin lama waktu dan pengadukan berlangsung maka semakin cepat reaksi membentuk produk, pengadukan juga mempengaruhi kuantitas tumbukan antar reaktan yang digunakan. Sedangkan pada reactor kontinu, terdapat reaktan berupa NaOH dan Etil asetat yang masuk dan Larutan yang keluar berupa NaOH, Etil Asetat, Ethanol dan Natrium asetat hasil reaksi. Pada reactor batch waktu tinggal reaktan lebih lama dibandingkan reactor kontinu sehingga, NaOH yang bereaksi baru sedikit sehingga konsentrasi NaOH lebih banyak dibanding kontinu Pada reactor kontinu dibutuhkan proses start up pengisian yang membutuhkan waktu yang relatif lama, sehingga menyebabkan NaOH sudah ada yang bereaksi dan membentuk produk. Hal ini sesuai dengan sifat reaksi NaOH dan etil asetat yaitu:Comment by Winda Putri Haryanti: okee, formatnya dirapikan ya (sudah)G reaksi = G produk - G reaktan = [G CH3COONa + G C2H5OH] [G CH3COOC2H5 + G NaOH] = [-631 200 - 168 490] J/mol [-328 000 -379 494] J/mol = -92196 J/mol Dari nilai G yang bernilai negative, membuktikan bahwa reaksi antara NaOH dan etil asetat adalah reaksi spontan. Sehingga lamanya waktu pengisian akan membuat reaksi antara NaOH dan Etil asetat akan bereaksi semakin cepat.(Priyo dan Ragil. 2012)

BAB VPENUTUPV.1. Kesimpulan1. Konsentrasi reaktan semakin berkurang seiring dengan bertambahnya waktu. Hal ini terjadi karena reaktan telah bereaksi membentuk produk.2. Reaksi penyabunan etil asetat merupaka reaksi orde 2. Penentuan orde berdasarkan pada data hasil analisis dengan metode integrasi.3. Harga Ca model lebih besar dari Ca Percobaan, karena harga Ca model didapat dari perhitungan matematis dengan menggunakan metode Runge Kutta yang mengabaikan factor suhu pada perhitunganya.4. Semakin besar konsentrasi reaktan maka konversi yang dihasilkan semakin besar,V.2. Saran1. Bersihkan alat sebelum dan sesudah digunakan utuk menghindari gangguan dari pengotor.2. Atur laju alir reaktan sama agar perbandingan mol sesuai.3. Amati perubahan warna dengan teliti

DAFTAR PUSTAKA

Abu Khalaf, A.M., Chemical Engineering Education, 28 (1), 48. 1994Adehid. 2014. Laju Reaksi. [online] http://www.chemicalengineeringwordpress.com/Proposal Materi Praktikum Proses/RIAK/laju reaksi - CEENGINEERMU.html [diakses pada 24 April 2015]Charles, E. R, Harold, SM and Thomas K.S., Applied Mathematics in Chemical Engineering 2nd end.,Mc. Graw Hill Book Ltd. 1987, New YorkHill, G.C., An Introduction to Chemical Engineering Kinetika and Reactor Design. 1nd ed, John Willey, New York, N.Y, 1977Levenspiel. O., Chemical Reaction Engineering 2nd ed, Mc. Graw Hill Book Kogakusha Ltd, Tokyo, 1970 Nansih, Fitria. 2012. Analisis Regresi Pendulum. [online]. http://www.repository.usu.ac.id/ [diakses pada 23 April 2015]Rizky, Andriana. 2012. Kinetika Kimia. [online]. http://www.repository.file.upi.ac.id/ [diakses pada 27 April 2015]Sagala, Damian. 2011. Analisis Regresi Terapan. [online]. http://www/repository.usu.ac.id [diakses pada 23 April 2015]Utami, Puji Rahayu. 2005. Metode runge-kutta untuk Solusi Permasalahan Pendulum. [online]. http://www.academia.edu/ [diakses pada 22 April 2015]

LEMBAR PERHITUNGNAN1. Perhitungan ReagenComment by Winda Putri Haryanti: okeeeeea. NaOH 2000 ml 0,1 NN = x valensi

m =

= = 8 gr

b. Etil Asetat 2000 ml = 0,8744

N =

Vo =

0,1 NVo = = 20,33 ml

0,125 NVo = = 25,4 ml

0,15 NVo = = 30,5 ml

c. HCl 0,05 N

= 1,0924

VHCl =

= = 3,34 ml

2. Perhitungan Konsentrasi NaOHKonsentrasi NaOH sisa (Ca) = a. Reactor BatchVariablet (waktu)VHClCa

0,10

1.45

3.30

5.15

7.00

8.45

10.30

12.15

14.00

15.45

16.3018.15

4

4

3.8

3.7

3.7

3.5

4.2

6.5

3.8

3.5

3.5

3.5

0.040.040.038

0.037

0.037

0.035

0.042

0.065

0.038

0.035

0.035

0.035

0,1250

1.45

3.30

5.15

7.00

8.45

10.30

12.15

14.00

15.45

3.9

3.9

3.6

3

3.7

3.8

3.9

3.4

3.4

3.4

0.0390.039

0.0360.03

0.037

0.038

0.039

0.034

0.034

0.034

0,150

1.45

3.30

5.15

7.00

8.45

10.30

3.9

3.9

3.5

3.5

3.3

3.5

3.7

0.0390.0390.035

0.035

0.034

0.034

0.034

b. Reaktor KontinyuVariable t (waktu)VHClCa

0,10

1.45

3.30

5.15

7.00

8.45

10.30

2

1.9

1.9

1.7

1.9

1.9

1.9

0.02

0.019

0.019

0.017

0.019

0.019

0.019

0,1250

1.45

3.30

5.15

7.00

3

2.8

2.5

2.5

2.5

0.03

0.028

0.025

0.025

0.025

0,150

1.45

3.30

5.15

7.00

8.45

10.30

12.15

14.00

4

4

3.7

3.7

3.6

3.5

3.3

3.3

3.3

0.04

0.04

0.037

0.037

0.036

0.035

0.033

0.033

0.033

3. Menentukkan orde reaksiComment by Winda Putri Haryanti: variabel 2 dan 3 sudah oke, tapi fontnya disamakan ya (sudah)Reaksi : NaOH +CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHA + B C + D Jika dianggap reaksi antara etil asetat dan NaOH merupakan reaksi orde 1, maka:

Neraca massa reaktor batch

karena pada sistem reaksi cair-cair tidak ada perubahan volume awal dan akhir, maka :

Substitusi dan kombinasi menghasilkan: y = mx Jika dianggap reaksi antara etil asetat dan NaOH merupakan reaksi orde 2, maka:

Konsentrasi kedua reaktan sama (CA = CB) dimana Ca=Cb

y = mx+c Jika dianggap reaksi antara etil asetat dan NaOH merupakan reaksi orde 2, dimana konsentrasi kedua reaktan berbeda CA CB maka dimana CaCb = k(Ca0 Ca0Xa)(Cb0 Ca0Xa)

Ca0- Xa)(M Xa)

[-ln(1-Xa)]Xa0 - [-ln(M-Xa)]Xa0 = Ca0k.t = Ca0k.t

M 1

y = mxdimana m ( slope) = a. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,1 N (Ca=Cb)t (waktu)-ln (Ca/Ca0)1/Ca

0

1.45

3.30

5.15

7.00

8.45

10.30

12.15

14.00

15.45

16.3018.15

00

0.051293

0.077962

0.077962

0.133531

-0.04879

-0.48551

0.051293

0.133531

0.133531

0.133531

25

25

26.31579

27.02703

27.02703

28.57143

23.80952

15.38462

26.31579

28.57143

28.57143

28.57143

Comment by Winda Putri Haryanti: ini grafik orde berapa? (sudah)

b. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,125 N Comment by Winda Putri Haryanti: Grafik orde 2nya diganti yaaa (sudah)Ca0 = CNaOH = 0,1 NCb0 = CEtil Asetat = 0,125 (CaCb)t (menit)VHClCaxaCb-lnln

03.90.0390.610.06400.495321

1.453.90.0390.610.06400.495321

3.33.60.0360.640.0610.08004270.527355

5.1530.030.70.0550.26236430.606136

73.70.0370.630.0620.05264370.516216

8.453.80.0380.620.0630.02597550.505549

10.33.90.0390.610.06400.495321

12.153.40.0340.660.0590.13720110.551177

143.40.0340.660.0590.13720110.551177

15.453.40.0340.660.0590.13720110.551177

c. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,15Comment by Winda Putri Haryanti: Idem (sudah)Ca0 = CNaOH = 0,1 NCb0 = CEtil Asetat = 0,15 (CaCb)t (menit)VHClCaxaCb-lnln

03.90.0390.610.08900.825075

1.453.90.0390.610.08900.825075

3.33.50.0350.650.0850.10821360.887303

5.153.50.0350.650.0850.10821360.887303

73.40.0340.660.0840.13720110.904456

8.453.40.0340.660.0840.13720110.904456

10.33.40.0340.660.0840.13720110.904456

4. Menentukkan harga kComment by Winda Putri Haryanti: Setelah ordenya ditentukan, nilai k-nya diambil langsung saja dari persamaan dr grafik,, tapi grafik ordenya diperbaiki dulu yaaa (sudah)a. Variabel Konsetrasi Etil Asetat 0,1, Orde 2

y= mx + cy= 0.1075x + 24.993= 0.1075 L.mol-1 min-1

b. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,125 N

y = mx + cy= 0.0024x + 0.5112 = = 0,096 L.mol-1 min-1

c. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,15 N

y = mx + cy = 0.0086x + 0.8333 = = 0,172 L.mol-1 min-1

5. Perhitungan proses kontinyu (model matematis) dengan metode Runge Kutta Neraca massa totalinput output = akumulasi Fo - 0 = dV = Fo.dtV = Fo.t ............(1)a. Neraca massa komponen apabila CA = CBakumulasi = input output laju konsumsi konversi = Fo.Cao 0 V.k.Ca2

.........(2)Persamaan (1) dan (2) diselesaikan dengan orde 4k1 = k2 = k3 = k4 = Ca = Ca model = = Ca modeln-1 + Cant = 1,45 menitb. Neraca massa komponen apabila CA CBakumulasi = input output laju konsumsi konversi = Fo.Cao 0 V.k.CaCb

.........(2b)Persamaan (1) dan (2b) diselesaikan dengan orde 4k1 = k2 = k3 = k4 = Ca = Ca model = Ca modeln-1 + Can-1t = 1,45 menit

a. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,1 NOrde 2 , k = 0.1075tV HClCak1k2k3k4CaComment by Winda Putri Haryanti: Bukan dCa tapi deltaCa, fontnya disamakan (sudah)Ca model

020.02-0.001558752.42023E-05-0.001583337.35491E-05-0.000770.1

1.451.90.019-0.00076768-0.000755683-0.000759867-0.000747951-0.000760.099233

3.31.90.019-0.001178602-0.001008246-0.001041531-0.000930498-0.001030.098475

5.151.70.017-0.001188625-0.001059898-0.001077728-0.000983302-0.001070.09744

71.90.019-0.001224927-0.001112515-0.001124743-0.001036526-0.001120.096366

8.451.90.019-0.001221332-0.001121972-0.00113129-0.001050463-0.001130.095243

10.31.90.019-0.001221595-0.001133859-0.001140908-0.001067157-0.001140.094113

b. Variabel konsentrasi Etil Asetat 0.125 NOrde 2 k = 0.096Ca PercobaantXaCbK1K2K3K4CaCa Model

0.0300.70.055-0.00022968-8.79215E-07-0.0002305632.64777E-06-0.000110.1

0.0281.450.720.053-0.071793427-0.02306921-0.008901596-0.00372304-0.006620.099886

0.0253.30.750.05-0.00202297-0.001255816-0.0013966690.000305717-0.001270.093263

0.0255.150.750.05-0.001233767-0.000903497-0.000945403-0.00038828-0.000760.091991

0.02570.750.05-0.000861714-0.00068064-0.000698264-0.00029868-0.000550.091234

c. Variabel Konsentrasi Etil Asetat 0,15 NOrde 2 k = 0,172Ca PercobaantXaCbK1K2K3K4CaComment by Winda Putri Haryanti: ????? (sudah)Ca Model

0.04000.15-0.00152.8E-05-2.79902E-05-0.00147-0.000490.1

0.041.4500.15-0.0015-0.00097-0.00115506-0.00088-0.00110.099506

0.0373.30.0750.14253.22E-06-0.00023-0.00018774-0.00034-0.00020.098402

0.0375.150.0750.1425-0.00047-0.00051-0.0005028-0.00053-0.00050.098206

0.03670.10.14-0.00043-0.00046-0.000455134-0.00048-0.000460.097703

0.0358.450.1250.1375-0.00034-0.00038-0.00037378-0.0004-0.000370.097248

0.03310.30.1750.1325-0.00011-0.00016-0.000156601-0.0002-0.000160.096874

0.03312.150.1750.1325-0.00026-0.00028-0.000281499-0.0003-0.000280.096716

0.033140.1750.1325-0.00037-0.00038-0.000376396-0.00039-0.000380.096435