iuhiuh

1. ADSORPSI
KIMIA FISIK II
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Seperti halnya kinetika
kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika
adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Adsorpsi
digunakan untuk menyatakan bahwa zat lain yang terserap pada zat itu, misalnya karbon
aktif dapat menyerap molekul asam asetat dalam larutannya. Tiap partikel adsorban
dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik-menarik. Zat-zat yang
terlarut dapat diadsorpsi oleh zat padat, misalnya CH3COOH oleh karbon aktif, NH3 oleh
karbon aktif, fenolftalein dari larutan asam atau basa oleh karbon aktif, Ag+ atau Cl- oleh
AgCl. C lebih baik menyerap non elektrolit dan makin besar BM semakin baik. Zat
anorganik lebih baik menyerap elektrolit. Adanya pemilihan zat yang diserap
menyebabkan timbulnya adsorpsi negatif. Dalam larutan KCl, H2O diserap oleh arang
darah, hingga konsentrasi naik.
Partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair atau gas
akan terakumulasi. Fenomena ini juga disebut adsorpsi. Jadi sdsorpsi terkait dengan
penyerapan partikel pada permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk
mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaanya. Daya adsorpsi partikel koloid
tergolong besar Karena partikelnya memberikan sesuatu permukaan yang luas. Sifat ini
telah digunakan dalam berbagai proses seperti penjernihan air.
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun
gas) pada proses adsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat
dalam larutan adalah arang. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat
warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut
atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Ketika pelarut yang
mengandung zat terlarut tersebut kontak dengan adsorben, terjadi perpindahan massa zat
terlarut dari pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di dalam
cairan dan di dalam padatan akan berubah terhadap waktu dan posisinya dalam kolom
adsorpsi.
Rumusan Masalah

2. Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka perumusan masalah dalam makalah ini
adalah :
1. Apakah adsorpsi itu?
2. Apa yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi?
3. Bagaimana proses adsorpsi arang aktif?
II. PEMBAHASAN
Adsorpsi
Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses
yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan
akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut.

3. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk
suatu larutan.
Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada
dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan
kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya.
Definisi lain menyatakan adsorpsi sebagai suatu peristiwa penyerapan pada lapisan
permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan
pengadsorpsi atau adsorben.
Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben, sedang absorpsi
adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena
sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat, sedang bahan yang
berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut adsorben.
Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van
Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan) yang ada pada
permukaan adsorbens) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan
adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya yang
merupakan fungsi tekanan dan suhu)
1.Adsorpsi fisika
Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik antara zat terlarut
dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan
pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi
ini mirip dengan proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah pada
proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan
besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair (gaya van der waals)
mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu
sekitar 2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida
biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.
2. Adsorpsi Kimia
Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi
ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika.
Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir,

4. molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan
yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada
permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya
lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent
sehingga efektifitasnya berkurang.
2.2 Kinetika Adsorpsi
Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi.
Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari
permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam
suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan
mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k
(berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi
dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai
banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi
dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :
· Macam adsorben
· Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)
· Luas permukaan adsorben
· Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)
· Temperatur
2.3 Adsorben
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun
gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat
tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan
keadaan zat yang akan diadsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap
zat-zat dalam larutan adalah arang. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi,
yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan
persediaan udara (oksigen) yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul
yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik. Zat ini banyak dipakai di pabrik
untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang
diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat
padat. Beberapa jenis adsorben yang biasa digunakan yaitu :

5. a. Karbon aktif/ arang aktif/ norit
Sejak perang dunia pertama arang aktif produksi dari peruraian kayu sudah dikenal
sebagai adsorben atau penyerap yang afektif sehingga banyak dipakai sebagai adsorben
pada topeng gas Arang aktif adalah bahan berupa karbon bebas yang masing-masing
berikatan secara kovalen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus melalui
proses aktifasi, sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian mempunyai daya
serap yang besar terhadap zat-zat lainnya, baik dalam fase cair maupun dalam fase gas.
Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non-polar. Struktur pori berhubungan
dengan luas permukaan, dimana semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas
permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk
meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan menggunakan arang aktif yang telah
dihaluskan. Karbon aktif ini cocok digunakan untuk mengadsorpsi zat-zat organik.
Komposisi arang aktif terdiri dari silika (SiO2), karbon, kadar air dan kadar debu. Unsur
silika merupakan kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air, maka
khususnya silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air
keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang jernih.
Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah maupun mineral yang
mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif yaitu dibuat melalui proses
pembakaran secara karbonisasi (aktifasi) dari semua bahan yang mengandung unsur
karbon dalam tempat tertutup dan dioksidasi/ diaktifkan dengan udara atau uap untuk
menghilangkan hidrokarbon yang akan menghalangi/ mengganggu penyerapan zat
organik Bahan tersebut antar lain tulang, kayu lunak maupun keras, sekam, tongkol
jagung, tempurung kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk
gergaji, dan batubara.
Ø Pembuatan arang aktif
Secara umum dan sederhana, proses pembuatan arang aktif terdiri dari 3 tahap, yaitu :
1. Dehidrasi : proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur
170°C.
2. Karbonisasi : pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu diatas 170°C akan
menghasilkan CO dan CO2. Pada suhu 275°C, dekomposisi menghasilkan “tar”, methanol
dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600°C.
3. Aktifasi : dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau
CO2 sebagai aktifator.

6. Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan
untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat,
baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh
terhadap daya adsorpsi.
Arang aktif mempunyai warna hitam, tidak berasa dan tidak berbau, berbentuk bubuk
dan granular, mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan arang
yang belum mengalami proses aktifasi, mempunyai bentuk amorf yang terdiri dari plat-plat
dasar dan disusun oleh atom-atom karbon C yang terikat secara kovalen dalam suatu
kisi yang heksagon. Plat-plat ini bertumpuk satu sama lain membentuk kristal-kristal
dengan sisa-sisa hidrokarbon yang tertinggal pada permukaan. Dengan menghilangkan
hidrokarbon tersebut melalui proses aktifasi, akan didapatkan suatu arang atau karbon
yang membentuk struktur jaringan yang sangat halus atau porous sehingga permukaan
adsorpsi atau penyerapan yang besar dimana luas permukaan adsorpsi dapat mencapai
300-3500 cm2/gram.
Proses pembuatan arang aktif dibagi menjadi 2, yaitu :
1) Proses Kimia
Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu, kemudian dibuat padat.
Selanjutnya padatan tersebut dibentuk menjadi batangan dan dikeringkan serta dipotong-potong.
Aktifasi dilakukan pada temperatur 100°C. Arang aktif yang dihasilkan dicuci
dengan air selanjutnya dikeringkan pada temperatur 300°C. Dengan proses kimia, bahan
baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan
kimia.
2) Proses Fisika
Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut digiling, diayak
untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada temperatur 1000°C yang
disertai pengaliran uap.
Ø Penyerapan Bahan - bahan Terlarut Dengan Arang Aktif
Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Untuk menghilangkan bahan-bahan
terlarut dalam air, biasa menggunakan arang aktif dengan mengubah sifat
permukaan partikel karbon melalui proses oksidasi. Partikel ini akan menyerap bahan-bahan
organik dan akan terakomulasi pada bidang permukaannya. Pada umumnya ion
organik dapat diturunkan dengan arang aktif.

7. Adsorpsi oleh arang aktif akan melepaskan gas, cairan dan zat padat dari larutan dimana
kecepatan reaksi dan kesempurnaan pelepasan tergantung pada pH, suhu, konsentrasi
awal, ukuran molekul, berat molekul dan struktur molekul. Penyerapan terbesar adalah
pada pH rendah. Dalam Laboratorium Manual disebutkan bahwa pada umumnya
kapasitas penyerapan arang aktif akan meningkat dengan turunnya pH dan suhu air. Pada
pH rendah aktifitas dari bahan larut dengan larutan meningkat sehingga bahan-bahan
larut untuk tertahan pada arang aktif lebih rendah.
Proses adsorpsi arang aktif dapat digambarkan sebagai molekul yang meninggalkan zat
pengencer yang terjadi pada permukaan zat padat melalui ikatan kimia maupun fisika.
Molekul tersebut digunakan sebagai adsorbat dan zat padat disebut adsorben arang aktif.
Adapun adsorpsi yang terjadi pada arang aktif dapat bersifat :
1. Adsorpsi Fisika
Adsorpsi fisika terjadi berdasarkan ikatan fisika antara zat-zat dengan arang aktif dalam
keadaan suhu rendah dengan penyerapan relative kecil.
2. Adsorpsi Kimia
Adsorpsi kimia terjadi berdasarkan ikatan kimia antara adsorben (arang aktif) dengan
zat-zat teradsopsi. Dijelaskan pula bahwa bahan dalam larutan yang bersifat elektrolit
akan diserap lebih efektif dalam suasana basa oleh arang aktif. Sedangkan bahan dalam
larutan yang bersifat non elektrolit penyerapan arang aktif tidak dipengaruhi oleh sifat
keasaman atau sifat kebasaan larutan.
Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu:
· Sifat serapan
banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk
mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar
sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama, seperti
dalam deret homolog. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi,
ikatan rangkap, dan struktur rantai dari senyawa serapan.
· Temperatur
Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada saat
berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsorpsi adalah
viskositas dan stabilitas senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat
senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan

8. dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur
kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah.
· pH (derajat keasaman)
Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan
penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk
mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya apabila pH asam organik
dinaikkan yaitu dengan penambahan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat
terbentuknya garam.
· Waktu singgung
Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai
kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang
digunakan.
Selisih ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu
singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang
aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan.
Secara garis besar penyerapan arang aktif terhadap zat yang terlarut adalah:
1. Zat teradsorpsi berpindah dari larutannya menuju lapisan luar dari adsorben
(arang).
2. Zat teradsorpsi diserap oleh permukaan arang aktif.
3. Zat teradsorpsi akhirnya diserap oleh permukaan dalam atau permukaan porous
arang.
Adapun secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap dari arang aktif
adalah :
1. Adanya pori-pori mikro yang jumlahnya besar pada arang aktif sehingga
menimbulkan gejala kapiler yang menyebabkan adanya daya serap.
2. Adanya permukaan yang luas (300 – 3500 cm2/gram) pada arang aktif sehingga
mempunyai kemampuan daya serap yang besar.
Menurut SII No.0258-79, arang aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang
tercantum pada tabel dibawah ini :
Tabel1. Spesifikasi karbon aktif

9. JENIS PERSYARATAN
Bagian yang hilang pada pemanasan 950°C Maks. 15%
Air Maks. 10%
Abu Maks. 2,5%
Bagian yang tidak diperarang Tidak nyata
Daya serap terhadap larutan Min. 20%
b. Gel Silika
Merupakan bahan yang terbuat dari add treatmentdari larutan sodium silikat yang
dikeringkan. Luas permukaanya 600-800 m2/g dengan diameter pori antara 20-50Á. Gel
silika cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas dehidrat dan untuk memisahkan
hidrokarbon.
c. Alumina Aktif
Alumina aktif cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas kering dan Liquid. Luas
permukaannya 200-500 m2/g dan diameter porinya 20-140Á.
III. KESIMPULAN

10. Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses
yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan
akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut.
Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk
suatu larutan.
Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka
waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan
konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan)
serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi.
Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per
satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal,
diantaranya macam adsorben dan zat yang diadsorpsi (adsorbate), luas permukaan
adsorben, konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate), dan temperatur.
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun
gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat
tertentu. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang biasanya dibuat
dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara (oksigen)
yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi
interaksi tarik menarik.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W., 1997, Kimia Fisika Jilid 2, Erlangga, Jakarta.
Brady, James, 1999, Kimia Untuk Universitas, Erlangga, Jakarta.