Katalis merupakan suatu zat atau substansi yang dapat mempercepat reaksi (dan mengarahkan atau mengendalikannya), tanpa terkonsumsi oleh reaksi, namun bukannya tanpa bereaksi. Katalis bersifat mempengaruhi kecepatan reaksi, tanpa mengalami perubahan secara kimiawi pada akhir reaksi. Peristiwa/fenomena/proses yang dilakukan oleh katalis ini disebut katalisis.

1. Kimia Permukaan
KIMIA FISIKA – KELAS B
Dr Endah Retno Dyartanti, MT.

2. TEGANGAN PERMUKAAN
TEGANGAN PERMUKAAN MENGAKIBATKAN SERANGGA BISA BERJALAN DI ATAS AIR DAN BUTIR-BUTIR AIR
BERADA DI PERMUKAAN DAUN

3. PIN TIDAK TENGGELAM
DALAM AIR WALAUPUN
MEMPUNYAI DENSITAS
YANG LEBIH BESAR

6. PHENOMENA PERMUKAAN
 Kenapa insect atau
peniti terapung diatas
permukaan air, tidak
tenggelam ?
 Kenapa dalam kasus
yang sama tetesan air
dipermukaan kaca
terkumpul dalam
bentuk tetesan ,
sementara yang
lainnya tersebar seperti
lapisan film tipis.

7.  Kenapa air bisa
merembes naik dalam
tabung kapiler yang
tipis?
 Kenapa kita bisa
membuat gelembung
dari air sabun?
 Salah satu sifat
permukaan yang akan
kita tinjau : Tegangan
Permukaan ( Surface
Tension,()

8.  = erg cm-2 atau dyne cm-1 =cgs
 = N m = SI
TEGANGANPERMUKAAN
 Tegangan Permukaan : Banyaknya kerja yang
dibutuhkan untuk memperluas permukaan
cairan sebesar satu satuan luas
 Atau Tegangan Permukaan () adalah : Gaya
yang diberikan (F) dibagi dengan luas (W) dari
permukaan membran , dibagi lagi dengan 2
karena ada dua permukaan yang terlibat
γ =
F
2 W

9.  Tegangan permukaan terjadi karena adanya
kecendrungan permukaan cairan untuk
memperkecil luas permukaan secara spontan
 Molekul yang berada dalam cairan akan
mengalami gaya tarik menarik (gaya van Der
Wall) yang sama besar kesegala arah
 Molekul dipermukaan mengalami gaya resultan
yang mengarah ke dalam cairan
 Akibatnya molekul dipermukaan cendrung untuk
meninggalkan permukaan dan masuk kedalam
cairan sehingga permukaan cendrung menyusut
9

10. Surface Tension is a Force!
Force: mg [N, Newton]
Force: 2L
 units: [N/m]
L
Soap film
Surface tension is a vector, i.e. has direction

11. Cara menentukan Tegangan Permukaan
11
 Metoda kapiler (capillary rise)
 Metoda lempeng Wilhelmy
 Metoda cincin Du Nouy
 Metoda tekanan gelembung maksimum

12. Metoda Kapiler
miniskus
0
Θ = Sudut kontak cairan
dengan dinding kapiler
r = jari-jari tabung kapiler
h = tinggi cairan dalam tabung
kapiler

13.  Gaya tegangan permukaan yang bekerja disekeliling
tabung (ketika cairan bersentuhan dengan permukaan
dinding tabung) adalah :
 Gaya gravitasi adalah : F2 =
dimana  r 2 h = volume kolom cairan
(gaya kebawah)
F1 = (gaya keatas)
2 r  c o s 
 r 2
h  g
 Pada keadaan setimbang : F1 = F2
2r cos  r 2
hg
r g 
13
h 
2  c o s 
Sehingga :

14. Contoh Soal
• Jari-jari tabung kapiler gelas 0,01 cm. Hitung
tinggi kenaikan air dalam tabung kapiler ini, bila
diket :
𝛾𝐻2𝑂
25𝑜𝐶
=  = = 72,75dyne cm
-1
g = 980,7 cm det-2
ρ = 1 gr cm-3
rg
h 
2 cos

15. Jawab :
Sudut kontak air dan gelas <<<<< sehingga cos θ ≈
h 
0,01cm980,7cm det2

1g.cm3

h = 14,8 cm
rg
272,75gram.cm. det2
.cm1

15
1, maka :
h 
2 cos

16. Metoda lempeng Wilhelmy
16
 Pada metoda ini digunakan lempeng mika tipis
atau kaca slide mikroskop, yang digantung pada
neraca.
a. Detachment method b. Metoda statik
W det W  2(x y)

17. 13
Metoda Cincin Du Nouy
• Metoda ini dapat mengukur teg.permukaan cairan-
udara dan cairan-cairan
 Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin
dari perm.cairan adalah :
   F
2.2R

18.  Prinsip tensiometer Du nuoy adalah : gaya
yang diperlukan untuk melepaskan cincin
platina/iridium sebanding dengan tegangan
permukaan.

19. Cara mengukurnya :
1. Meja sampel digerakan ke bawah, cincin diambil
dari kaitnya.
2. Cincin dibersihkan dengan dipanaskan pada
nyala api etanol sampai jadi merah.
3. Cincin didinginkan terus dipasang lagi ke
kaitannya.
4. Cawan petri diisi dengan sampel yang mau diuji
tegangan permukaannya. Lalu ditaruh di meja
sampel.
5. Meja sampel digerakkan ke atas sampai cincin
tercelup kira-kira 2-3 mm di bawah permukaan
cairan.
6. Meja sampel digerakkan ke bawah secara perlahan-
lahan sampai cincin menarik lamela ke luar
permukaan cairan.

20. 


 )
R
2
(
2
wt
wt ring
total
wttotal = total weight , wtring = ring weight
R = ring radius ,  = surface tension
• Still commonly used but values may be as
much as 25% in error.
Adamson, Physical
Chemistry
of Surfaces, 2nd Ed
p. 22 (1976)
SURFACE TENSION MEASUREMENT
-- du Nouy ring --

21. Drop on a Solid Surface
•Young’s equation relates interfacial tensions and contact angle

LV
SV
Solid, “S”
Liquid, “L”
Vapor, “V”
SL



 cos
LV
SL
SV 


Contact angle, 
(reflects the degree of wetting)

22. Wetting Phenomena



 > 90o
 = 90o
 < 90o
 = 0o  =180o
Absolute wetting
No wetting

23. SURFAKTAN

24. All soaps are detergents; all detergents
are surfactants.
Surfactants
•Surfactants are molecules that
preferentially adsorb at an interface,
i.e. solid/liquid (froth flotation),
liquid/gas (foams), liquid/liquid
(emulsions).
•Significantly alter interfacial free
energy (work needed to create or
expand interface/unit area).
•Surface free energy of interface
minimized by reducing interfacial
area.

25. If enough soap is added to water the molecules
arrange themselves into a structure called a micelle
Hydrophilic ( lyophobic,
water-loving) head
containing a charged
functional group
Hydrophobic ( lyophilic,
water-fearing ) tail
containing a hydrocarbon
chain
Soap Molecules

26. Amphiphilic Surfactants
Amphiphilic surfactants contain a non-polar portion (tail)
and a polar portion (head).
S
O-
Na+
O
O
S
O
O
O
O
O
O
+
Na-
O Aerosol OT
Sodium dodecylsulfate (SDS)

27. Classification of Surfactants
• Anionic
• Cationic
• Zwitterionic
• Nonionic
N
+
Br-
S
O-
Na+
O
O
Sodium dodecylsulfate (SDS)
Cetylpyridinium bromide
O
O
P
O
O
O
OCH2CH2N(CH3)3
+
O-
Dipalmitoylphosphatidylcholine (lecithin)
O
O
O
O
OH
Polyoxyethylene(4) lauryl ether (Brij 30)
Soap

28. 4 nm
Unimers (monomers) Normal micelles
spherical
cylindrical
Bilayer lamella
Reverse micelles
Inverted hexagonal phase
Surfactant aggregates

29. • If concentration is sufficiently high, surfactants can form aggregates in
aqueous solution  micelles.
• Typically spheroidal particles of 2.5-6 nm diameter.
McBain
Lamellar
Micelle Hydrocarbon
Layer
Water Layer
Water Layer
Hartley
Spherical
Micelle
+
+
+
+
+
+
+
+
- - - - --
-
-
-
- - -
-
-
-
-
Micelles

30. 0
2
4
6
8
10
12
14
0 1
Surfactant concentration
CMC

Critical Micelle Concentration
CMC
• Below CMC only unimers are
present
• Above CMC there are micelles in
equilibrium with unimers
• Onset of micellization observed by sudden change in measured
properties of solution at characteristic surfactant concentration
 critical micelle concentration (CMC).

31. • soap decreases surface tension of water, making it a better wetting agent.
• soap converts greasy and oily dirt into micelles that become dispersed in
water.
• soap keeps the greasy micelles in suspension and prevents them from
redepositing until they can be washed away. (repulsion of the charges)
Soap: How does soap clean?

32. What are all of these
chemicals ?
What do they do ?
What is in a box of
detergent ?

33. What is in a box of detergent ?

34. HLB and Use of Surfactants
• Amphiphilic surfactants are characterized by the hydrophilic-lipophilic
balance (HLB): a relative ratio of polar and non-polar groups in the
surfactant.
• HLB number, ranging from 0-40, can be assigned to a surfactant, based
on emulsification data. Semi-empirical only.
–Strongly hydrophilic surfactant, HLB  40
–Strongly lyophilic surfactant, HLB  1
oil
water
Coil
Cwater
C6H13COO- C8H17COO- C10H21COO-
HLB decreases

35. HLB ca. 1 to 3.5 : Antifoams
HLB ca. 3.5 to 8 : Water-in-Oil Emulsifiers
HLB ca. 7 to 9 : Wetting and spreading agents
HLB ca. 8 to 16 : Oil-in-Water Emulsifiers
HLB ca. 13 to 16 : Detergents
HLB ca. 15 to 40 : Solubilizers
HLB and Use of Surfactants
Strongly hydrophilic
Strongly Lipophilic
Question:
Why antifoaming or water-in-oil emulsifiers use low-HLB
surfactants & why detergents use hi-HLB surfactants?

36. KIMIA FISIKA
ADSORPSI

37. ADSORPSI
1. Tipe Adsorpsi
2. Isoterm Adsorpsi
2.1 Adsorpsi Gas
2.2 Adsorpsi Larutan
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi
adsorpsi
4. Adsorben

38. ADSORPSI
• Proses yang meliputi tertariknya materi dari
suatu fase dan terpusat pada permukaan
fase kedua ( akumulasi antar permukaan =
Interface accumulation).
• Proses akumulasi solut (gas atau cair) pada
permukaan zat padat (adsorben),
membentuk satu lapisan tipis (film) molekul
atau atom

39. Serupa dengan tegangan permukaan,
adsorpsi adalah konsekuensi dari energi
permukaan.
Dalam bulk materi,
Semua ikatan (ionik, kovalen, atau logam) yang
diperlukan partikel pembentuk materi
(atom/molekul) dipenuhi oleh partikel-partikel
di dalam materi.
Molekul/atom permukaan,
 Gaya tarik molekuler tak
seimbang (unbalance) atau tak
jenuh (unsaturated).
 tidak mengalami gaya tarik ke
atas  cenderung menarik
dan menahan adsorbat (gas
atau cair) untuk memenuhi
gaya residual

40. : fase teradsorbsi (adsorbat)
: fase pengadsorpsi (adsorben)
ADSORPSI ABSORPSI

41. • Fenomena permukaan ini berlawanan
dengan absorpsi ( materi mengubah
fase larutan, e.g. transfer gas).
• adsorpsi ≠absorpsi
absorpsi : proses difusi materi/zat ke
dalam zat cair atau padat
untuk membentuk “larutan”.

42. d

43. • pada absorpsi : molekul zat tidak hanya ditahan di
permukaan tetapi menembus masuk dan
terdistribusi (tersebar) ke seluruh bagian materi
(padat atau cair).
Contoh :
air diabsorpsi oleh spons
uap air diabsorpsi oleh CaCl2  CaCl2 hidrat
● Contoh adsorpsi :
asam asetat dalam larutan dan berbagai
macam gas diadsorpsi oleh arang (charcoal)

44. • Adsorbat : materi yang teradsorbsi
• Adsorben : materi yang mengadsorbsi.
contoh : karbon aktif (activated carbon)
resin penukar ion (ion exchange resin)
• Proses adsorpsi
 terdapat dalam berbagai sistem
 banyak digunakan dalam aplikasi industri,
seperti : synthetic resins, water purification.
 Untuk menghilangkan materi terlarut dari fase
larutan (materi nonvolatile, nonbiodegradable)
adsorpsi

46. SORPSI
• Jika belum diketahui dengan pasti apakah
prosesnya adalah adsorpsi atau absorpsi  diberi
istilah Sorpsi
• Sorpsi meliputi kedua proses adsorpsi atau
absorpsi.
• Desorpsi adalah proses kebalikan sorpsi.
• ion exchange, dan kromatografi kolom  proses
sorpsi, adsorbat secara selektif ditransfer dari fase
cair ke permukaan partikel padat yang rigid dan tak
larut yang tersuspensi dalam tabung atau dikemas
dalam kolom.

47. 1. Tipe adsorpsi
• Adsorpsi adalah (gaya) tarik fisik atau ikatan ion-
ion dan molekul di atas permukaan molekul yang
lain.
• Sifat ikatan tergantung pada jenis substansi yang
terlibat, tetapi proses adsorpsi diklasifikasikan
dalam :
1) physisorption (karakteristik : gaya van der Waals)
2) Chemisorption (karakteristik : ikatan kovalen)

48. 1.1. ADSORPSI FISIK [PHYSISORPTION ]
 adsorbat melekat pada permukaan hanya melalui
interaksi Van der Waals (interaksi intermolekuler
yang lemah).
 Karakteristik :
 Suhu lingkungan rendah, selalu di bawah suhu
kritik adsorbat;
 Entalpi (kalor adsorpsi) rendah : ΔH < 20
kJ/mol;
 Energi pengaktifan (activation energy) rendah.
 Gaya tarik tidak pada tempat spesifik, adsorbat
relatif bebas bergerak pada permukaan 
adsorpsi berlangsung dalam multilayer
 Keadaan energi adsorbat tidak berubah.
 Keseimbangan adsorpsi reversibel.

49. Adsorpsi Fisik
 Energi yang menyertai adsorpsi = energi pencairan gas
(gaya van der Waals)
 Penggunaan :
 penentuan luas permukaan adsorben
 analisis kromatografi (KLT, Kolom, KCKT/HPLC)
 pemurnian gas, perlindungan korosi
Adsorpsi H2 pada Nikel : peristiwa fisik / kimia
Suhu rendah  fisik
Suhu tinggi  kimia
 Contoh : adsorpsi N2 pada besi pada 80 K,
adsorpsi gas oleh arang

50. 1.2. ADSORPSI KIMIA [CHEMISORPTION ]
• molekul melekat pada permukaan melalui pembentukan
ikatan kimia yang kuat; dapat berupa ikatan kovalen antara
adsorbat dan permukaan (adsorben)
• Karakteristik :
 Suhu tinggi
 Entalpi tinggi :50 kJ/mol <ΔH< 800 kJ/mol.
 Kalor adsorpsi  kalor reaksi kimia  ikatan kimia
pembentukan senyawa permukaan
 Derajat spesifisitas tinggi  adsorpsi monolayer
 Molekul adsorbat tidak bebas bergerak pada permukaan
 Terdapat kenaikan densitas elektron pada antar permukaan
adsorben-adsorbat.
 Jarang reversibel ; hanya terjadi pada suhu tinggi

52. • Contoh : adsorpsi O2 dan CO pada wolfram
adsorpsi O2 pada Ag, Au, Pt
adsorpsi H2 pada Ni (suhu tinggi)
• Penggunaan chemisorption : dalam reaksi terkatalisis.
 sangat penting untuk katalisis heterogen (jika
katalis dalam fase padat) — terutama katalis logam
transisi.
 Dalam beberapa contoh, kedua reagen kimia
(reaktan) akan mengikat permukaan katalitik
(adsorben) ikatan kimia terbentuk dan elektron
bergerak menjauh dari ikatan chemisorption 
molekul (produk) kemudian terdesorpsi dan bebas
meninggalkan permukaan.
Adsorpsi Kimia

53. ADSORBAT
• materi/zat yang diikat pada permukaan adsorben.
• Berdasarkan jenis adsorbat,
 adsorpsi padat – gas
 adsorpsi padat – solut (larutan)
• Jumlah adsorbat yang teradsorpsi tergantung
faktor-faktor :
a) tipe adsorben
b) adsorbat : tipe, ukuran, konsentrasi.
c) suhu
d) tekanan

54.  Jika adsorben dan adsorbat kontak cukup lama 
akan tercapai kesetimbangan antara :
- jumlah adsorbat yang teradsorbsi dan
- jumlah adsorbat (“yang tertinggal”) dalam
larutan/gas
 Hubungan kesetimbangan  isoterm adsorpsi
2. Isoterm Adsorpsi
yaitu hubungan antara jumlah adsorbat yang
teradsorpsi pada adsorben dengan tekanan (untuk
gas) atau konsentrasi (untuk zat cair) pada suhu
konstan.
 Ada 5 tipe isoterm adsorpsi (lihat gambar)

55. Kurva Adsorpsi Isoterm
tekanan
jumlah
zat
teradsorpsi
TIPE I
 Jumlah adsorbat/gram adsorben meningkat relatif cepat ~
tekanan/ konsentrasi
 menjadi lebih lambat begitu permukaan tertutup oleh
molekul adsorbat.
 Adsorpsi kimiawi : adsorpsi Tipe I
 Adsorpsi fisik : meliputi semua Tipe.

56. Kurva Adsorpsi Isoterm
tekanan
jumlah
zat
teradsorpsi
TIPE II
tekanan
jumlah
zat
teradsorpsi
TIPE III
B
Adsorpsi isoterm TIPE II – III :
 Multimolekuler, multilayer  lapisan molekul ganda
Teori Brunauer, Emmet, Teller (BET) :
 Menentukan luas permukaan adsorben dengan cara
menentukan titik B pada kurva TIPE II, yaitu saat tepat terjadi
adsorpsi lapisan molekul tunggal.

57. Kurva Adsorpsi Isoterm
tekanan
jumlah
zat
teradsorpsi
tekanan
jumlah
zat
teradsorpsi
TIPE IV TIPE V
Adsorpsi Isoterm TIPE IV – V :
 Adsorpsi multilayer  pembentukan saluran satu
lapisan molekul
 Contoh : kondensasi gas pada pori dan kapiler.

58. • Persamaan matematik pertama untuk isoterm ini diperkenalkan oleh
Freundlich dan Küster (1894)  merupakan rumus empirik murni untuk
adsorbat gas.
x = jumlah yang diadsorbsi
m = massa adsorben
P = tekanan adsorbat
k dan n = tetapan empirik untuk tiap pasangan adsorben-adsorbat
pada suhu tertentu.
 Persamaan ini mempunyai asymptotic maximum
 Jika suhu naik, tetapan k dan n berubah  mencerminkan
pengamatan empirik :
 jumlah adsorpsinya meningkat lebih lambat
 dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi untuk menjenuhkan
permukaan.

59. 2.1. ADSORPSI GAS
• Pada dasarnya semua zat padat (solid) dapat
mengadsorpsi gas dalam jumlah tertentu  Hukum
adsorpsi hanya dapat diterapkan jika adsorben
mempunyai luas permukaan yang besar untuk
sejumlah massa tertentu.
• Contoh :
silika gel dan arang/karbon  sangat efektif
sebagai pengadsorpsi (adsorbing agent) karena :
- strukturnya sangat porous
- permukaan kontak luas

60. Adsorpsi gas
• Jumlah adsorpsi dapat ditingkatkan dengan
mengaktifkan adsorben melalui beberapa cara.
Contoh :
arang kayu dipanaskan 350o C – 1000o C
1g arang mengadsorpsi CCl4 0,011g 1,48g (24 oC)
• Aktivasi : membuka ruang/pori antar molekul untuk
adsorpsi  melepaskan (desorpsi) molekul gas yang
terikat
• Jumlah gas yang teradsorpsi tergantung :
- Sifat adsorben, luas permukaan adsorben
- Sifat adsorbat : suhu kritik gas
- Suhu dan tekanan

61.  suhu kritik gas >  mudah dicairkan  mudah
teradsorpsi
 Adsorpsi gas oleh zat padat selalu disertai
pelepasan panas  panas/kalor adsorpsi (heat of
adsorption)
 Suhu :
suhu meningkat  jumlah gas teradsorpsi
menurun.
contoh : 1 g arang pada 600 mmHg
mengadsorpsi 10 cc N2 (0o C);
20 cc N2 ( -29o C); 45 cc N2 ( -78o C)
Tabel. Volume gas-gas (NTP) yang diadsorbsi 1 g arang pada
288 K
makin mudah dicairkan

62. PERSAMAAN FREUNDLICH UNTUK
ADSORPSI GAS
Y = k . P 1/n
Y = x/m : jumlah adsorbat (volum gas) teradsorpsi per
massa adsorben
P : Tekanan gas
k & n : tetapan empirik  tergantung sifat gas,
adsorben, suhu.
log Y = 1/n log P + log k
Persamaan regresi (garis lurus) :
Y  log Y 1/n : arah lereng (slope)
X  log P log k : intersep
Jumlah zat teradsorpsi  tekanan gas
PERSAMAAN FREUNDLICH :
Bentuk logaritme :

63. Persamaan adsorpsi Langmuir
• Berdasarkan teori kinetik gas
• Asumsi :
1. Gas yang teradsorpsi  lapisan satu molekul
tunggal (monomolekul layer).
2. Molekul yang teradsorpsi terlokalisir
kedudukannya  tak ada interaksi antar
molekul
3. Proses adsorpsi = 2 proses yang berlawanan
• kondensasi molekul gas pada permukaan
(adsorpsi)
• penguapan molekul dari permukaan
(desorpsi)

64. Definisi lain :
 qe = massa materi teradsorbsi (pada kesetimbangan)
per massa adsorben  X/m
 Ce = konsentrasi kesetimbangan dalam larutan/ gas
jika jumlah yang teradsorbsi = qe.
 qe/Ce  hubungan yang tergantung pada
tipe adsorpsi : multi-layer, kimia, fisik, dll.

65.  Lebih umum untuk model multi-layer.
 Asumsi :
 isoterm Langmuir berlaku untuk tiap layer
dan tidak terjadi transmigration antar layer.
 Energi adsorpsi untuk tiap layer sama,
kecuali untuk layer pertama.
isoterm BET (Brunauer, Emmett and Teller) :

66. Isoterm
Adsorpsi

67. 2.2. Adsorpsi larutan
• Permukaan zat padat dapat mengadsorpsi :
a. zat dari larutan (solut)
b. pelarut
• Contoh adsorpsi solut :
 karbon aktif  asam asetat dalam air,
amonia dari larutan amonium
hidroksida,
fenolftalein dari larutan
asam/basa,
zat warna, dll.
 Sol AgCl (baru)  ion Ag+ atau Cl-
 Sol As2S3  ion S2-

68. • Karbon aktif lebih efektif mengadsorpsi non
elektrolit daripada elektrolit.
• BM adsorbat makin tinggi  jumlah adsorpsi
makin besar.
• Zat padat anorganik  mengadsorpsi elektrolit
lebih mudah daripada non elektrolit.
• Adsorpsi pelarut  fenomena Adsorpsi negatif :
Kecenderungan adsorben untuk menarik pelarut
dari larutan tertentu  konsentrasi solut >
(setelah adsorpsi).
• Contoh : KCl encer + arang  adsorpsi negatif
KCl pekat + arang  adsorpsi positif

69.  Suhu naik  adsorpsi berkurang
 Luas permukaan adsorben makin besar 
adsorpsi bertambah
 Melibatkan keseimbangan antara :
Jumlah zat teradsorpsi  konsentrasi solut
dalam larutan
Y = k . C 1/n
Y : massa zat/solut teradsorpsi per massa adsorben
= x/m
C : konsentrasi solut
k & n : tetapan empirik
PERSAMAAN FREUNDLICH :
Prinsip Adsorpsi Solut = Adsorpsi Gas

70. • Y  gram atau mol adsorbat (solut) per gram adsorben.
• C  mol per liter larutan
Bandingkan dengan persamaan untuk adsorpsi gas :
Y = k . P1/n
• Y  volum gas (cc) per gram adsorben
• C  P  tekanan gas dalam sistem (mmHg)
log Y = 1/n log C + log k 1/n : arah lereng
log k : intersep
Bentuk persamaan regresi/ garis lurus antara log Y vs log C :

71. Isoterm adsorpsi spesifik untuk karbon aktif.
• sumbu horizontal  konsentrasi (mg/mL)
• sumbu vertikal  jumlah karbon yang diperlukan (mg/g)

72. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi
jumlah adsorpsi  dan isoterm :
a. Adsorbat : Kelarutan
 Umumnya, kelarutan solut meningkat  jumlah adsorpsi
turun (Hukum “Lundelius”)
 Ikatan solut-solid bersaing dengan gaya tarik solut-solven.
 Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan :
 Ukuran molekul (BM tinggi – kelarutan rendah),
 ionisasi (kelarutan minimum jika senyawa tidak
bermuatan),
 polaritas (polaritas meningkat  kelarutan lebih
tinggi karena air adalah solven polar).

73. pH
• pH mempengaruhi muatan permukaan adsorben dan juga
muatan solut.
• Umumnya, untuk materi organik jika pH turun  adsorpsi
meningkat.
Suhu
• Adsorpsi bersifat eksotermik  H negatif
• Dalam reaksi adsorpsi dihasilkan panas  jika T meningkat,
jumlah adsorpsi turun.

74. c. Adsorben :
• Tiap permukaan padat mempunyai kapasitas
untuk mengadsorpsi solut.
• Untuk pengolahan air limbah/ air  karbon
aktif adalah adsorben pilihan
b. Adanya solut lain  kompetisi untuk tempat
adsorpsi yang terbatas  menurunkan jumlah
adsorpsi
Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah adsorpsi :

75. 4. ADSORBEN
Karakteristik dan persyaratan umum :
• pada umumnya berbentuk sferik pellets, rods,
moldings, atau monoliths dengan diameter
hidrodinamik antara 0,5 – 10 mm.
• harus mempunyai daya tahan abrasi yang tinggi,
• Stabilitas termal tinggi,
• diameter pori kecil  area permukaan kontak lebih
luas  kapasitas permukaan untuk adsorpsi lebih
tinggi.
• Adsorben juga harus mempunyai struktur pori yang
jelas mampu dengan cepat membawa uap-uap
gas.

76. Sebagian besar adsorben untuk industri dibagi
dalam 3 kelompok :
1. Oxygen-containing compounds – bersifat
hidrofilik dan polar, meliputi : silika gel dan
zeolit.
2. Carbon-based compounds – bersifat hidrofobik
dan non-polar, meliputi : karbon aktif dan grafit.
3. Polymer-based compounds – gugus fungsi polar
atau non-polar dalam matriks polimer yang
porous.

77. SILIKA GEL
• Bersifat inert, nontoksik, polar dan stabil secara
dimensional (< 400 °C)
• Bentuk amorf SiO2, dibuat dengan reaksi antara
natrium silikat dan asam sulfat yang dilanjutkan
dengan beberapa after-treatment process
seperti aging, pickling, dll.  metode after
treatment mengakibatkan distribusi ukuran pori
bervariasi.
• Penggunaan :
a) pengeringan udara (e.g.
oksigen, gas alam).
b) adsorpsi hidrokarbon berat
(polar) dari gas alam.
c) analisis kromatografi

78. Zeolit
• Aluminosilikat kristalin alami atau sintetik yang
mempunyai jaringan pori berulang dan
melepaskan air pada suhu tinggi.
• Zeolit alami bersifat polar.
• Penggunaan : pengeringan udara, penghilangan
CO2 dari gas alam, penghilangan CO dari
reforming gas, pemisahan udara, catalytic
cracking, serta sintesis katalitik dan reforming.
Struktur molekuler mikro-porous zeolit, ZSM-5

79. KARBON AKTIF
• Zat padat amorf, mikrokristalin dengan kisi grafit, sangat
porous.
• Dibuat dalam bentuk pellet atau serbuk.
• Bersifat non-polar, mudah terbakar.
• Dibuat dari bahan-bahan berkarbon :
batubara (bituminous, subbituminous,
dan lignite), tanah humus, kayu, atau
tempurung buah (i.e., kelapa).
• Proses pembuatannya terdiri dari 2 fase
: Karbonasi dan Aktivasi.
• Aktivasi pada suhu 300 – 1000 oC

80.  Penggunaan :
 - Adsorpsi zat organik dan adsorbat non polar (penjernihan kristal)
 - Pengolahan air (water treatment), gas limbah, dan air limbah
 - Adsorben dalam sediaan obat antidiare (Norit), antidotum universal
Adsorpsi Isoterm karbon aktif –
nitrogen menunjukkan perilaku
mikroporous tipe I
KARBON AKTIF

81.  Luas permukaan karbon aktif sangat besar 
mikroporus dan makroporus .
 Luas : 300-1500 m2/gram.
Increasing magnification

82. Contoh : Adsorpsi Gas
1. Berikut ini data adsorpsi CO oleh 2,964 g arang aktif pada
0oC. Tekanan P adalah mm Hg, sedangkan x adalah volume
gas dalam cc, diukur pada kondisi standar.
P x
73 7,5
180 16,5
309 25,1
540 38,1
882 52,3
a. Tentukan tetapan k dan n
b. Jika tekanan gas terukur adalah 340 mmHg, berapa cc gas CO
yang diadsorpsi oleh 1 g arang aktif ?

83. P X (vol) X/2,964 log P
(mmHg) (cc) (Y) log Y (log X)
73 7,5 2,5304 0,4032 1,8633
180 16,5 5,5668 0,7456 2,2553
309 25,1 8,4683 0,9278 2,4900
540 38,1 12,8543 1,1090 2,7324
882 52,3 17,6451 1,2466 2,9455
Slope (B) 0,7816
Intersep (A) -1,0342
r 0,9984