Transcript Total Acid Sites - Dr. Agus Setiabudi, M.Si.

Analisis Keasaman
Material Padatan
Overview
 Padatan Sebagai Asam
 Ukuran Kekuatan Asam:
- Total Acid Site
- Acid Strenght
 Teknik Penentuan Total Acid Site
 Teknik Penentuan Acid Strenght
Padatan sebagai Asam; Sumber Keasaman
Asumsi bahwa permukaan padatan dapat bersifat
asam berawal dari:
o Pengamatan pada reaksi cracking (perengkahan)
minyak bumi yang dikatalisis oleh lempung atau
silika-alumina yang menghasilkan lebih banyak
produk daripada thermal cracking
o Karakteristik reaksi yang dikatalisis padatan ini
sama dengan reaksi yang dikatalisis asam
Padatan sebagai Asam; Sumber Keasaman
Struktur material silika-alumina, misalnya pada zeolite atau
bentonite, dapat digambarkan dalam bentuk yang disederhanakan
sebagai:
OH
Si
O
Al -
Lewis acid site
H+
O
Si
H2O
Si
O
Al
O
Panas
O
O
Si
Si
Asam Bronsted
Asam Lewis
Si
Padatan sebagai Asam Brosnsted;
Dalam Katalisis
Peranan asam bronsted pada proses katalisis:
OH
RCH=CH2
+
H+ Al
O
-
OH
O
(RCH+- CH3)Al
O
Asam Bronsted
O
-
O
O
Padatan sebagai Asam Lewis;
Dalam Katalisis
Peranan asam bronsted pada proses katalisis: :
OH
OH
O
RCH2CH3
+
-
Al
O
(RCH+CH3)……H Al
O
Asam Lewis
O
-
O
O
Total Acid Sites:
Total Acid Sites:
1. Jumlah total situs asam yang terdapat pada
permukaan padatan
2. Biasanya dinyatakan dalam mol/gram padatan
3. Dapat ditentukan dengan berbagai teknik adsorpsi
n-butil amin:
a. Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD
(desorpsi)
b. Penentuan tak langsung dg. Spektrofotometri
Situs Asam
CH3
CH2
CH2
Lewis acid site
CH2
H
Si
O
N
..
Al
H
O
O
Si
Kembali ke Total
Acid Sites
Asam Lewis
Si
Total Acid Sites:
Total Acid Sites:
Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD
N2
Bentonite
Glasswool
n-butilamine
Total Acid Sites:
Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD

Sebelum dijenuhkan n-butilamin, Sample bed di
“flush” dengan N2 (aktivasi)

n-butilamine (dg carier N2) dialirkan pada sample bed

n-butilamine akan teradsorpsi pada situs-situs asam
Bentonite

Penentuan massa n-butilamine teradsorpsi pada
bentonite setelah adsorpsi dapat ditentukan dengan:
- Teknik TGA
- Pengukuran Selisih massa dengan massa bentonit
sebelum adsorpsi
- Dipanaskan pada  2000C selisih massa dihitung ulang
Total Acid Sites:
Padatan Asam
Dijenuhkan dg. siklohexan
74 jam, Temp. Kamar,
diuapkan
Padatan Asam Jenuh Sikloheksan
Ditambahkan 10 ml
1 x 10-3 M n-butilamin
Di biarkan selama 74 jam
Prinsip Dasar:
Total situs asam pada
permukaan padatan
ditentukan berdasarkan
jumlah n-butil amin yang
diserap pada padatan asam:
Padatan Asam terimpregnasi
n-butilamine
Dijenuh kan siklohexan
74 jam, Temp. Kamar,
diuapkan
Padatan Asam Jenuh
Sikloheksan
Bagian larutan
Dipisahkan,
dan diukur serapnnya
Total Acid Sites:
Total Acid Sites:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
0,1 g sampel padatan dimasukan kedalam labu erlenmeyer
Siklohexane ditambahkan secukupnya ke dalam labu
Campuran disimpan pada temperatur ruang selama 3 hari
Kelebihan siklohexane di”shaking” hingga siklohexane
menguap semua.
Buat larutan 1 x 10-3M n-butilamine dalam siklohexane
Tentukan max untuk serapan n-butilamine dalam siklohexane
dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
Tentukan besarnya serapan larutan1 x 10-3M n-butilamine
dalam siklohexane
Tambahkan larutan 10 mL 1 x 10-3M n-butilamine dalam
siklohexane ditambahkan ke dalam padatan asam yang sudah
dijenuhkan dg. Siklohexane simpan selama 3 hari pada
temperatur ruang
Ukur serapan larutan n-butilamine dalam siklohexane yang
konsentrasinya telah berkurang
Total Acid Sites:
Penentuan jumlah n-butilamine terserap:
Jumlah n-butilamin yang diserap padatan asam
ditentukan dengan menentukan selisih serapan nbutilamin sebelum ditambahkan ke dalam asam
dan sesudah ditambahkan ke dalam padatan asam
Hukum Lambert Beer:
A0 =  b c0
A1 =  b c1
Index 0 adalah absorbansi dan konsentrasi sebelum adsorpsi
Index 1 adalah absorbansi dan konsentrasi sesudah adsorpsi
Acid Strenght
Acid Strenght dari suatu padatan asam dapat
ditentukan berdasarkan:
“kemampuan padatan asam untuk mengubah basa
organik netral, yang teradsorpsi pada padatan,
menjadi bentuk asam konjugatnya”
Acid Strenght
Analogi Acid Strenght pada pH larutan asam:
1. Rentang pH pada larutan asam/basa dapat ditentukan
dg menggunakan indikator
2. Contoh: Indikator metil merah (pKa = 4,8) yang
ditambahkan ke dalam larutan:
Larutan dg pH < 4.4  tak berwarna
Larutan dg pH > 5.2  merah
HIn
(asam)
Kuning
H 
[ H  ][ In ]
Ka 
[ Hin]
In
(basa)
merah
Ka
[ In ]


[ H ] [ Hin]
Perbandingan [In-] thd. [Hin]:
- Menentukan warna larutan
- Ditentukan oleh Jmlh [H+] yang
berasal dari larutan yang diuji
Acid Strenght; skala Hammet
Indikator untuk asam padat biasanya berupa basa organik
netral:
Apadat 
[ A][ B]
Ka 
[ AB]
Ka
[ B]

[ A] [ AB ]
[ AB]
[ A]  K a
[ B]
Borganik
Basa
AB
Asam
[B] = Konsentrasi basa organik
[AB] = konsentrasi asam konjugat
[A] = konsentrasi situs asam
[ B]
 log[ A]   log K a  log
[ AB]
[ B]
H 0  pK a  log
[ AB]
Acid Strenght; skala Hammet
Apadat 
Borganik
Basa
Ka
[ B]

[ A] [ AB ]
AB
Asam
Warna indikator yang ditambahkan pad
permukaan padatan tergantung pada:
Yang tergantung pada [A] =H0
[ B]
H 0  pK a  log
[ AB]
Nilai H0 eqivalent dg pH, tetapi lebih tepat disetarakan dg
konsentrasi H2so4 dg kuantitas tertentu
[ B]
[ AB ]
Acid Strenght; Indikator
Beberapa Indikator Hammet:
[ B]
H 0  pK a  log
[ AB]
Indikator
pKa
Warna
bentuk
Basa
Warna
bentuk
Asam
[H2SO4]
(%)
Metil merah
+4.8
Kuning
merah
Phenilazonaphtylamine
+4
Kuning
Merah
5x10-5
P-Dimetylaminoazobenzene
+3.3
Kuning
Merah
3x10-4
Benzenazodiphylamine
+1.5
Kuning
Purple
1.10-2
Cristal violet
+0.8
Biru
Kuning
0.1
Dicinamalacetone
-3
Kuning
Merah
48
Benzalacetophenone
-5.6
TB
Kuning
71
Antraquinone
-8.2
TB
Kuning
98
P-nitroyoluene
-11.35
TB
Kuning
*
Acid Strenght; Penentuan
[ B]
H 0  pK a  log
[ AB]
Test Warna dg. Indikator:
1. Sample dikeringkan pada temperatur 120 0C
2. Larutan indikator dalam siklohexane dg konsentrasi
0.1% disiapkan
3. 0.1 gram sample kering dimasukan kedalam tabung
reaksi
4. Tambahkan 3 tetes larutan indikator
5. Catat warnanya
Catatan:
Untuk menghemat, gunakan indikator pada rentang pH
yang berada sedikit di bawah dan sedikit di atas perkiraan
acid strenght!
Acid Strenght; Indikator skala Hammet
-12
-10
-8
Indikator
-6
-4
-2
0
Warna indikator
P-nitroyoluene
Antraquinone
Benzalacetophenone
Dicinamalacetone
Cristal violet
Benzenazodiphylamine
Ket:
Warna sebelah kiri adalah warna
Asam (AB), warna kanan adalah
warna basa (B)
2
Jika suatu padatan memberikan warna
kuning dengan Antraquinone dan tak
berwarna dengan Benzelacetophenon,
nilai H0 = -5,6 – 8,2
Acid Strenght; Beberapa contoh nilai
H0
Lempung
Kaolinite Alam
Hidrogen Kaolinite
Bentonite Alam
Hidrogen Bentonite
-3.0 s.d. –5.6
-5.6 s.d. –8.2
+1.5 s.d. –3.0
-5.6 s.d. –8.2
Oksida
Silika Alumina
Al2O3.B2O3
Silika-Magnesia
< -8.2
< -8.2
+1.5 s.d. –3.0
Asam
SbF5/Al2O3
<-13.16
Situs Asam
CH3
CH2
CH2
Lewis acid site
CH2
H
Si
O
N
..
Al
H
O
O
Si
Kembali ke Total
Acid Sites
Asam Lewis
Si