Transcript Kimia terapan PPS Pend Sain Lingkup Penerapan Ilmu kimia: -Dasar Teori Kimia -Penerapan dalam kehidupan sehari-hari -Lingkup Kuliah: - Larutan dan Koloid -Pencampuran -pemisahan -Kesetimbangan Kimia - Kesetimbangan homogen - Kesetimbangan.

Kimia terapan
PPS Pend Sain
Lingkup
Penerapan Ilmu kimia:
-Dasar Teori Kimia
-Penerapan dalam kehidupan sehari-hari
-Lingkup Kuliah:
- Larutan dan Koloid
-Pencampuran
-pemisahan
-Kesetimbangan Kimia
- Kesetimbangan homogen
- Kesetimbangan heterogen
-Kesetimbangan asam basa
- Elektrokimia
- Baterai
- elektrolisis
- Elektroplating
- Pewarnaan logam
Kimia Terapan
BAHAN BARU
PROSES
BAHAN
KIMIA
(BAHAN2)
(PENGETAHUAN,
TEKNOLOGI DAN
SENI)
NILAI BARU
Kimia Terapan
Proses kimia Dari Bahan Ke Bahan
- Pemisahan (pemurnian)
- Distilasi
- Ekstraksi
- Disposisi(pengendapan)
- Analisis
- Pencampuran
- Pencampuran fisik
- Pencampuran reaksi
- Pembentukan senyawa
- Pembentukan aliase
- Sintesis
Kimia Terapan
- Membuat bahan: kebutuhan Bahan dan kebutuhan Energi
- pemisahan (analisis)
- pencampuran (sintesis)
Catatan: bahan baru bisa berupa bahan antara maupun bahan jadi
- Meningkatkan mutu dan nilai bahan
-Mutu fisik: kelenturan, kekerasan, daya hantar listrik dsb
-Mutu penampilan: warna, kilapnya, dsb
-Mutu cita-rasa: rasa, warna, aroma
-Mutu Ketahanan: keawetan
-Mutu Karakter khusus:
Kimia Terapan
- Pemisahan/pemurnian bahan
- Distilasi; Pembuatan alkohol 95%, pemurnian air
- Ekstraksi; Pengambilan minyak atsiri, minyak nabati
- Fermentasi: Pembuatan alkohol, pengambilan minyak nabati
- Pengendapan (Koagulasi); Pembuatan kristal garam
- Elektrolisis: Pembuatan hidrogen, NaOH, Cl2
- Elektrodisposition: Pemurnian logam
- Pencampuran bahan
- Pencampuran fisik; pembuatan semen, aliase logam dsb
- Reaksi kimia: Polimerisasi, reaksi hidrolisis, penggaraman, redoks
Catatan: bahan baru bisa berupa bahan antara maupun bahan jadi
Karakter Bahan
- Bahan Murni
- Karakter Fisik: fase, volatilitas, pembekuan
- Karakter Kimia: reaktifitas, asam, basa
- Bahan Campuran
- Karakter fisik campuran
- Karakteristik kimia campuran
Karakter Bahan
- Bahan Murni
- Karakter Fisik: fase, volatilitas, pembekuan
- Karakter Kimia: reaktifitas, asam, basa
- Bahan Campuran
- Karakter fisik campuran
- Karakteristik kimia campuran
PROSES DALAM KIMIA
PENGAMBILAN BAHAN
- PEMBUATAN BAHAN BARU(SINTESIS)
- DAUR ULANG
-
PROSES DALAM KIMIA
-
PENGAMBILAN BAHAN
(a). Pemisahan Bahan campuran
Heterogen: Filtrasi, Sedimentasi/dekantasi,
Flotasi, dan Sentrifugasi
(b). Pemisahan Bahan Campuran
Hompogen: Distilasi, Kristalisasi,Evavorasi,
Ekstraksi, presipitasi, rekrestalisasi, XSorpsi, kromatografi, pembekuan, stripping,
pemisahan secara elektrik.
PROSES DALAM KIMIA
-
PENGAMBILAN BAHAN:
(a). Campuran heterogen
Filtrasi: Pemisahan dengan menggunakan
saringan
Sedimentasi-dekantasi: pengendapan diikuti
dengan pemisahan langsung dari pelarutnya
Flotasi: bahan yang lebih ringan diapungkan
dengan bahan pengapung
Sentrifugasi: diputar sehingga bahan yang lebih
berat terkumpulkan memisah.
PROSES DALAM KIMIA
-
PENGAMBILAN BAHAN:
(a). Campuran homogen
Distilasi: dasar perbedaan tekanan uap/ttk didih
Kristalisasi: dasar titik jenuh
Evaporasi: dasar perbedaan fase
Ekstraksi: dasar perbedaan keterlarutan
Presipitasi, dasar perbedaan karakter endapan
X-Sorpsi: absorpsi dan adsorpsi, karakter sorbsi
Lainnya: kromatografi, pembekuan, stripping,
pemsiahan secara elektrik.
Kimia Terapan Pertemuan ke 3
DIAGRAM FASE
LARUTAN
LARUTAN
HUKUM ROULT
KESETIMBANGAN
KELARUTAN
Tekanan Uap pelarut
DIAGRAM FASE DAN PEMISAHAN
Tekanan Uap pelarut
2000
1500
Tekanan/torr
air
Benzene
1000
Dietileter
760 mm Hg (1 atm)
Metanol
500
0
0
25
50
75
Temperatur/oC
100
125
Tekanan Uap pelarut
Hubungan P dan T dinyatakan dalam
Persamaan Clausius–Clapeyron
ln(p2/p1) = DHvap/R(1/T1-1/T2)
2000
Tekanan/torr
1500
760 mm Hg (1 atm)
air
1000
etanol
500
0
0
25
50
Temperatur/oC
75
100
125
Tekanan Uap pelarut
Hubungan P dan T dinyatakan dalam
Persamaan Clausius–Clapeyron
ln(p2/p1) = DHvap/R(1/T1-1/T2)
Heats of Vaporization, Boiling Points, and Vapor Pressures of Some
Common Liquids
Heat of Vaporization at
Vapor
Boiling Point
Heat of
Pressure at 1 atm (°C)
Vapor
Liquid
at (torr at 20°C) J/g
kJ/moL
water, H2O
ethyl alcohol, CH3CH2OH
benzene, C6H6
diethyl ether, CH3CH2OCH2CH3
carbon tetrachloride, CCl4
ethylene glycol, CH2OHCH2OH
17.5
43.9
74.6
442.
85.6
0.1
100.
78.3
80.1
34.6
76.8
197.3
2260
855
395
351
213
984
40.7
39.3
30.8
26.0
32.8
58.9
Tekanan Uap pelarut
Hubungan P dan T dinyatakan dalam
Persamaan Clausius–Clapeyron
ln(p2/p1) = DHvap/R(1/T1-1/T2)
Some Melting Points and Heats of Fusion
Substance
methane, CH4
ethyl alcohol, CH3CH2OH
water, H2O
naphthalene, C10H8
silver nitrate, AgNO3
aluminum, Al
sodium chloride, NaCl
Melting Point
(°C)
182
117
0
80.2
209
658
801
Heat of Fusion
J/g
kJ/mol
58.6
0.92
109 5.
02
334
6.02
147
18.8
67.8
11.5
395
10.6
519
30.3
Temperatur dan Penambahan
Kalor
Mengembun
Q = DHvap *m
Eksoterm
Temperaturr
Mendidih
Cair
Membeku
Q = DHf *m
Endoterm
Mencair
Padat
Q = c*m *DT
Q = c*m *DT
Jumlah kalor
Gas Q = c*m *DT
Temperatur dan Tekanan Uap
Campuran
Hukum Roult,
PA = XA P’A
Ptot = PA + PB
Hukum Dalton,
Ptot = PA + PB
PB
P’A
P’B
PA
0
XA
1
1
X
0
B
LARUTAN IDEAL
Temperatur dan Tekanan Uap
Campuran
Hukum Roult,
PA = XA P’A
Ptot = PA + PB
Hukum Dalton,
Ptot = PA + PB
PB
P’A
P’B
PA
0
XA
1
1
X
0
B
LARUTAN IDEAL
Temperatur dan Tekanan Uap
Campuran
Hukum Roult,
Hukum Dalton,
PA = XA P’A
Ptot = PA + PB
P
Ptot = PA + PB
Q
LARUTAN IDEAL
PB
X0
S
T’A
T’B
R
XQ
XS
0
XA
1
1
X
0
B
1. Mula2 X0 didihkan, mendidih
Di Titik P, komposisi uapnya
Adalah XQ.
2. Distilasi kedua, mendidih
pada titik R. Diperoleh
komposisi uapnya adalah Xs
Temperatur dan Tekanan Uap
Campuran
PERSAMAAN CLASIUS-CLAPEYRON
Ln (p/p0) = DHpr/R (1/T12 – 1/T22)
Pertemuan ke-3:
Distilasi
Pertemuan ke-3:
Distilasi
Extraksksi Pelarut
Ekstraksi menggunakan dua fase saling tak larut
untuk memisahkan suatu zat terlarut dari satu fase ke
fase lainnya. Distribusi dari zat terlarut ke dalam
pelarut masing-masing adalah mempunyai kondisi
setimbang yang dijelaskan dalam teori partisi
Water panas dapat mengekstraksi tannins,
theobromine, and caffeine (bahan-bahan berharga)
dari daun teh.
Ekstraksi banyak menggunakan pelarut organik untuk
memisahkan larutan bahan berharga yang telah
diekstrak menggunakan air.
Baca di http://ull.chemistry.uakron.edu/chemsep/extraction/
Extraksksi Pelarut
Elevasi titik didih, Penurunan Titik
Beku dan perubahan tekanan uap
Elevasi titik didih dan Penurunan
Titik Beku
DTb =Kb XB
XB = mB x 1000/mp
DTb =Kf XB
Elevasi titik didih dan Penurunan
Titik Beku
Ethylen glycol, HOCH2CH2OH digunakan
untuk radiator coolant
Tekanan Osmosis
Penawaran Air
(proses Osmosis
terbalik)
Konsep sumber
energi osmosis
Konsep Osmosis, tekanan osmosis, p = CRT
Tekanan Osmosis
isotonic drink
Sports medicine 1. A sports drink used to simply replace fluid and electrolytes lost during prolonged
exercise. See Sports drink 2. A sports drink that replaces water and electrolytes and contains either
fructose or glucose polymers allowing slow release of carbohydrates for replenishing reserves of energy
consumed while exercising.
Konsep Desalinasi, osmosis terbalik
by Tomas Harrysson, David Lönn and Jesper Svensson
www.exergy.se/goran/cng/alten/proj/97/o/
Tekanan Osmosis
isotonic drink
Sports medicine 1. A sports drink used to simply replace fluid and electrolytes lost during prolonged
exercise. See Sports drink 2. A sports drink that replaces water and electrolytes and contains either
fructose or glucose polymers allowing slow release of carbohydrates for replenishing reserves of energy
consumed while exercising.
50-70g sugar
One litre of warm water
Drink three: Sport Academy Thirst Burst
•500ml unsweetened fruit juice (orange, apple, pineapple)
•500ml water
Mix them all together in a jug and cool down in fridge.
Pinch of salt
200ml of sugar free squash
Mix, cool and drink
Here are two other recipes for isotonic drinks:
Drink two: Fruit Academy
•200ml ordinary fruit squash
•800ml water
•A pinch of salt
Mix them all together in a jug and cool down in fridge.
Konsep minuman isotonilk, osmosis
terbalik
Tekanan Osmosis
Konsep sumber energi osmosis
by Tomas Harrysson, David Lönn and Jesper Svensson
www.exergy.se/goran/cng/alten/proj/97/o/
Tekanan Osmosis
Konsep penawaran air dengan
osmosis terbalik
Tekanan Osmosis
Clean
Electrolyte
and protein
(dialysate)
Prinsip proses hemodialysis
Dalam pencucian daran
Pertemuan ke4:
Kesetimbangan Kelarutan
Pengambilan/Pemisahan Bahan padat
dari larutan
Konsep kelarutan, kelarutan suatu bahan adalah banyaknya kuantitas bahan
yang dapat larut dalam satuan volume pelarut/atau yang sepadan
Dalam istilah kimia adalah mol/Lt atau molar
Hasil kali kelarutan harga konstante dimana menhyatakan hasil kali kelarutan dari
konsentrasi fragmen aktif suatu bahan tersebut:
As --- Baq + 2Caq
Ksp = [B][C][C] atau [B][C]2
(Apabila koefisien aktivitas dianggap 100%)
Jika [B][C]2 > Ksp larutan lewat jenuh dan terbentuk endapan
Jika [B][C]2 < Ksp larutan belum jenuh dan tak terbentuk terbentuk endapan.
Mka bahan padatan dapat diambil dari larutannya dengan membuat lewat jenuh
Kesetimbangan Kelarutan
Pengambilan/Pemisahan Bahan padat
dari larutan
Natrium asetat
Natrium asetat
Kesetimbangan Kelarutan
Daur Ulang Aluminium:
Al + H2SO4  Al2(SO4)3 dibuat jenuh
dengan penguapan (pengurangan
pelarut) kemudian di
endapkan/dikristalkan
Kesetimbangan Kelarutan
Daur Ulang Aluminium:
Al + HCl  AlCl3 dibuat jenuh dengan
penguapan (pengurangan pelarut)
kemudian di endapkan/dikristalkan
Kesetimbangan Komplek
Kesetimbangan komplek dapat digunakan
dalam sistem pewarnaan, karena senyawa
komplek pada umumnya berwarna
Komplek dan pewarnaan logam:
Pewarnaan aluminium dengan KCN,
erbentuk reaksi Al + KCN  KxAl(CN)y
dengan warna permanen menempel
metalik keemasan.
Warna ini dapat dikembangkan dengan
komplek-komplek lainya seperti dengan
ion SCN- dan lainnya
Logam-logam dengan garam komplek
yang melekat dapat diwarnai dengan
cara ini, misalnya krom.
Besi Tidak bisa, karena garam besi akan
luntur/larut
Kesetimbangan Komplek dapat
digunakan dalam sistem
pewarnaan, karena senyawa
komplek pada umumnya
berwarna
Kesetimbangan Asam basa
Kesetimbangan asam basa
dapat digunakan dalam sistem
bahan pembersih, karena
senyawa asam basa dapat
melarutkan pengotor
Suatu bahan dapat digolongkan menjadi asam
betral dan basa dari derajad keasamannya:
Derajad keasaman, pH = -log[H+]
Kebalikannya derajad kebasaan, pOH = -log [OH-]
pH + pOH = pKw, kesetimbangan air, dimana pKw
tetap pada suhu tetap. Jadi kesetimbangan air
adalah kesetimbangan asam basa, jika pH=pOH
bahan disebut netral.
Secara teoritik pengertian asam dan basa
berkembang untuk pengkajian pelarut non air,
tetapi secara praktek bahan sudah dapat
diidentifikasi asam atau basa, dengan bermacam
ukuran
Kesetimbangan Asam basa
Ceking asam basa
menggunakan indikator atau
alat pH meter
Kesetimbangan Asam basa
pH dari beberapa bahan
Kesetimbangan Asam basa
Senyawaan garam organik
rantai panjang berfungsi
sebagai sabun/detergen
142 gr minyak kelapa
142 gr minyak sawit
452 gr minyak zaitun
102 gr NaOH
240 gr air
20 gr pewangi
Kesetimbangan Asam basa
Senyawaan garam organik
rantai panjang berfungsi
sebagai sabun/detergen
142 gr minyak kelapa
142 gr minyak sawit
452 gr minyak zaitun
102 gr NaOH
240 gr air
20 gr pewangi
Kesetimbangan Asam basa
Senyawaan garam organik
rantai panjang berfungsi
sebagai sabun/detergen
DETERJEN
Karakteristik deterjen yang dibutuhkan
Daya cuci maksimum
Biaya per 1 kali mencuci minimum
Biodegradebility maksimum
PEMBUATAN DETERJEN
Alkylbenzene + oleum alkylbenzena sulfonat
Tallow fatty alcohol + oleum fatty alcohol sulfonat
Sulfonat + sulfat + NaOH sodium salt
Sodium salt + builders deterjen
Kesetimbangan Asam basa
REAKSI KIMIA
PEMBUATAN DETERJEN
Senyawaan garam organik I. Sulfonasi
rantai panjang berfungsi
R– C6H5 + H2SO4.SO3  R–C6H5–SO3H + H2SO4
sebagai sabun/detergen
REAKSI KIMIA
II. Sulfasi
Reaksi Utama
R-CH2OH + SO3H2O R’OSO3H + H2O
DH= -325 sd -350 Kj/kg
Reaksi tambahan
R-CH2OH + R’-CH2-OSO3H  R’-CH2-O-CH2-R’ + H2SO4
R’-CH2-CH2OH + SO3  R’-CH=CH2 + H2SO4
R-CH2OH + SO3  RCHO + H2O +SO2
R-CH2OH + 2 SO3  RCOOH + H2O +SO2
Netralisasi dengan NaOH
hasil sulfonasi (R I) dengan sulfasi (R II) ditambah NaOH dan
STTP (Sodium Tripolyphosphat) yang dibawa dalam bentuk
Na5P3O11, kemudian dan terjadi hidrasi
Na5P3O11 + 6 H2O + Na5P3O11.6 H2O
BAHAN-BAHAN PEMBUATAN DETERJEN
1. SURFACTANS
Untuk mengurangi tegangan permukaan
Jenis bahan : Alkyl Benzene Sulfonat (ABS) dan Fatty Alcohol Sulfonat
2. SUDS REGULATOR (pengatur busa)
Untuk membantu surfactan dalam proses pencucian
Jenis bahan : asam lemak
3. Builders
Untuk penguat daya cuci deterjen
Jenis bahan :
Sodium Tripoli Phosphat (STPP) untuk mencegah redeposisi
Bahan ini bekerjasama dengan surfactan untuk meningkatkan daya cuci
Soda abu
4. Additive
a. Pencegah korosi : Natrium Silicate
b. Anti redeposisi agent : Carboxyl Methyl Cellulose (CMC)
c. Penghambat noda,bercak : Benzotriazole
d. Pemutih (mengubah ultraviolet menjadi cahaya yang terlihat) : bluings, dari jenis Peroxygen
e, Anti microbial agent : carbonilides, salycyl anilides
f. Penghilangan noda :
g. Estetika : parfum
Fermentasi dalam kimia