Kumpulan Laporan Laboratorium Instruksional Dasar Teknik Kimia, Tapi ini hanya beberapa modul saja, semoga bermanfaat, dan dapat digunakan dengan bijak, Don't be an Plagiator ^^

1. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
3
2.1 Prinsip Distilasi Sederhana
Distilasi merupakan suatu metode untuk memisahkan dan memurnikan
suatu komponen dari campuran fasa cairnya yang dilakukan atas dasar perbedaan
titik didih. Dalam proses destilasi terdapat tiga tahap proses yaitu tahap
penguapan, refluks uap yang terbentuk menjadi cair kembali, dan tahap
pengondensasian uap menjadi cairan dengan menggunakan kondensor. Atas dasar
ini maka perangkat peralatan distilasi menggunakan alat pemanas dan alat
pendingin.
Proses distilasi diawali dengan pemanasan sehingga zat yang memiliki
titik didih lebih rendah akan menguap. Uap tersebut bergerak menuju kondenser
yaitu pendingin dan proses terjadi karena pengaliran air kedalam dinding (bagian
luar kondensor) sehingga uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini
berjalan terus menerus dan akhirnya senyawa-senyawa yang ada di dalam
campuran homogen dapat dipisahkan (Sukarmin, 2009).
Gambar 2.1.1 Rangkaian Alat Distilasi Sederhana
(Sumber : http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia_organik_dasar/minyak-bumi/
pengolahan-minyak-bumi/)

2. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
4
Pemisahan campuran komponen cair melalui distilasi sangat tergantung
pada perbedaan titik didih dari masing-masing komponen. Komposisi dari
komponen campuran yang ada akan memberikan perbedaan karakteristik titik
didih. Komponen yang memiliki titik didih lebih rendah akan lebih mudah
menguap dan terkondensasi sebagai produk distilat. Sedangkan komponen yang
memiliki titik didih lebih tinggi akan lebih sulit menguap sehingga lebih banyak
tertinggal pada labu didih sebagai produk bottom. Oleh karena itu, proses distilasi
juga tergantung pada karakteristik tekanan uap dari campuran komponen.
Tekanan uap cairan pada temperatur tertentu merupakan tekanan kesetimbangan
yang dihasilkan oleh molekul yang meninggalkan dan memasuki permukaan
cairan.
2.2 Kesetimbangan Uap – Cair
Pada proses distilasi sederhana, salah satu prinsip yang dipakai adalah
kesetimbangan uap – cair. Saat larutan ditempatkan dalam labu didih untuk
didistilasi, telah terjadi suatu kesetimbangan uap-cair. Tetapi uap yang terbentuk
akan langsung pergi menuju kondensor dan kembali menjadi fasa cair, sehingga
fasa uap yang terbentuk diasumsikan sama dengan distilat yang terbentuk akibat
kesetimbangan uap-cair. Suatu kesetimbangan uap – cair sangat ditentukan
dengan fasa yang dirumuskan sebagai berikut :
F = C-P+2 (1)
Dimana : F = Derajat kebebasan
C = Jumlah komponen
P = Jumlah fasa
Ada beberapa cara untuk membuat kurva kesetimbangan, yaitu :
 Hukum Raoult
 Relative Volatility
 Perbandingan Kesetimbangan Uap – Cair
 Hukum Henry

3. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
5
Hukum Raoult
Tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut dan fraksi
mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut. Berdasarkan Hukum
Raoult, untuk larutan ideal dan biner berlaku :
PA = PA0 . XA (2)
PA : Tekanan parsial komponen A dalam uap
PA0 : Tekanan uap murni komponen A pada suhu yang sama
XA : Fraksi mol komponen A dalam cairan
Sedangkan : γA =
푃퐴
푃퐴+푃퐵
(3)
Dari persamaan (2) dan (3) diperoleh :
γA = (PA / Pt) . XA (4)
Dimana Pt adalah tekanan total sistem
Karena tekanan uap setiap komponen tergantung pada temperaturnya,
maka untuk larutan yang dianggap ideal dapat digambarkan kurva kesetimbangan.
2.3 Diagram Titik Didih
Diaram titik didih, atau yang biasa disebut diagram T-x,y menunjukkan
keseimbangan komposisi dari variasi komposisi campuran zat cair dengan
temperatur pada tekanan tetap. Gambar 2.3.1 menunjukkan diagram titik didih
dari campuran zat cair 2 komponen (A dan B) sebuah campuran biner dengan
variasi temperatur pada tekanan konstan. Titik didih A adalah ketika fraksi mol A
sama dengan 1. Titik didih B adalah ketika fraksi mol A sama dengan 0.
Pada contoh ini, A adalah komponen yang lebih volatil sehingga memiliki
titik didih lebih rendah daripada B. Bagian atas dari kurva dalam diagram adalah
kurva dew-point semantara bagian bawah adalah kurva bubble-point. Dew-point
adalah temperatur ketika uap jenuh mulai terkondensasi dan bubble-point adalah
temperatur ketika cairan mulai mendidih. Daerah di atas kurva dew-point
menunjukkan komposisi keseimbangan dari uap superheated sementara daerah di

4. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
6
bawah kurva bubble-point menunjukkan keseimbangan komposisi dari cairan
subcooled. Sebagai contohnya, ketika cairan subcooled dengan fraksi mol A = 0,4
(titik A) dipanaskan, konsentrasinya tetap konstan sampai cairan tersebut
mencapai bubble-point (titik B), yaitu ketika cairan mulai mendidih. Uap yang
terbentuk ketika pendidihan memiliki keseimbangan komposisi yang ditunjukkan
pada titik C, yaitu pada fraksi mol A sama dengan 0,8. Angka ini menunjukkan
jumlah A yang lebih banyak sekitar 50% dibandingkan cairan umpan. Perbedaan
antara jumlah cairan dan uap ini merupakan dasar operasi distilasi.
Gambar 2.3.1 Diagram Titik Didih Campuran Biner A dan B
(Sumber data: http://lorien.ncl.ac.uk/ming/distil/distilpri.htm)
Untuk etanol-air, diagram T-x,y dan Diagram x,y nya adalah sebagai
berikut:

5. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
7
Gambar 2.3.2 Diagram T-x,y Etanol-Air
(Sumber data : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Vapor-
Liquid_Equilibrium_Mixture_of_Ethanol_and_Water.png)
Gambar 2.3.3 Diagram x,y Etanol-Air
(Sumber data: http://www.ddbst.com/en/EED/VLE/Images/VLE%20Ethanol;
Water_001.png)

6. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
8
2.4 Volatilitas Relatif
Volatilitas relatif merupakan ukuran perbedaan volatilitas dan titik didih di
antara 2 komponen. Volatilitas relatif mengindikasikan tingkat kemudahan sebuah
proses pemisahan. Volatilitas relatif dari komponen ‘i’ terhadap komponen ‘j’
didefinisikan sebagai berikut:
훼푖푗 =
(
푦푖
푥푖
)
푦푗
푥푗
(
)
(5)
yi = fraksi mol komponen ‘i’ dalam fasa uap
xi = fraksi mol komponen ‘i’ dalam fasa cair
Jadi, ketika volatilitas relatif di antara 1 komponen dengan yang lain
sangat dekat, nilai tersebut mengindikasikan bahwa komponen-komponen tersebut
mempunyai karakteristik tekanan uap yang sama. Ini berarti bahwa mereka
mempunyai titik didih yang mirip sehingga komponen tersebut sangat sulit
dipisahkan dengan distilasi (Tham, 2009).
2.5 Macam-Macam Distilasi
Menurut Sandhyarani, ada beberapa tipe distilasi yang umum digunakan,
yakni:
1. Distilasi Sederhana
Distilasi sederhadan dapat dilakukan untuk memisahkan campuran yang
memiliki perbedaan titik didih komponen setidaknya 70oC. Double distillation
adalah proses mengulang distilasi untuk meningkatkan kemurnian komponen
yang dipisahkan.
2. Distilasi Fraksional
Campuran yang memiliki volatilitas komponen yang mirip atau perbedaan
titik didih kurang dari 25oC (pada tekanan 1 atmosfer) tidak dapat dipisahkan
dengan distilasi sederhana. Pada kasus yang sering terjadi, distilasi fraksional
digunakan ketika konstituen dipisahkan dengan kolom fraksionasi. Dalam

7. B.1314.3.01/Sem-II/2013-2014
9
kolom fraksionasi, plate disusun dan campuran dengan titik didih paling kecil
dikumpulkan di atas kolom dan campuran dengan titik didih paling besar
dikumpulkan di dasar kolom. Campuran yang memiliki titik didih yang lebih
rendah dipisahkan berturut-turut sesuai dengan titik didihnya. Distilasi
fraksionasi digunakan dalam proses pemurnian alkohol dan pemurnian dalam
industri minyak bumi.
3. Distilasi Uap
Distilasi uap digunakan untuk pemurnian campuran yang komponennya
sangat sensitif terhadap temperatur atau panas, contohnya campuran organik.
Uap pada distilasi ini dihasilkan oleh air panas yang memungkinkan campuran
untuk mendidih pada temperatur lebih rendah. Melalui cara ini, campuran
yang sensitif terhadap temperatur dipisahkan sebelum dekomposisi. Uap
dikumpulkan dan dikondensasi dengan cara yang sama dengan tipe distilasi
yang lain. Cairan resultan terdiri dari dua fase, air dan campuran, yang
kemudian dimurnikan dengan menggunakan distilasi sederhana. Distilasi uap
digunakan untuk pemisahan skala besar dari essential oils dan parfum.
4. Distilasi vakum
Distilasi vakum adalah metode sederhana dalam memisahkan campuran
dengan tekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfer standar. Pada kondisi
ini, campuran dapat mendidih di bawah temperatur didih normal. Jadi, distilasi
vakum cocok digunakan untuk pemisahan komponen dengan titik didih yang
tinggi (lebih dari 200oC), di mana komponen ini cenderung berdekomposisi
pada temperatur didihnya. Distilasi vakum dapat