TP Pertemuan 4 5 (Setengah) [PDF]

Citation preview

Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



EKSTRAKSI



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Ekstraksi • Prinsip ekstraksi • Ekstraksi spesi anorganik • Ekstraksi fase padat • Ekstraksi sinambung • Ekstraksi mikrogelombang • Pemekatan ekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi  Jenis ekstraksi: • Cair – Cair • Cair – Padat



• Padat - Cair • Gas - Padat Fasa yang berisi sampel dituliskan lebih dulu. Contoh, bila sampel ada didalam fasa cairan dan fasa kedua adalah padat, disebut ekstraksi cair-padat



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Solut A dapat terdistribusi antara fase air dan organik



Konstanta distribusi (K) kesetimbangan tersebut ialah



[aA]org dan [aA]aq adalah aktivitas solut pada fase organik dan air [A]org dan [A]aq adalah konsentrasi solut A (molar) pada fase organik dan air



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Konsentrasi A yang tersisa dalam fase air setelah i kali ekstraksi [A]i ialah



Vaq dan Vorg ialah volume fase air dan organik [A]0 ialah konsentrasi A sebelum ekstraksi



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Latihan soal Konstanta distribusi iodin antara pelarut organik dan air ialah 85. Tentukan konsentrasi iodin yang tersisa di fase air setelah ekstraksi bila 50 mL iodin 1 x 10-3 M diekstraksi dengan pelarut organik sebanyak a). 50 mL b). 25 mL: Jawaban



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi



Hubungan jumlah ekstraksi dengan fraksi yang tersisa pada fase air



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Jumlah mol yang tersisa pada fase air setelah satu kali ekstraksi ialah



Jumlah mol yang tersisa pada fase air setelah n kali ekstraksi ialah



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Nisbah distribusi adalah suatu perbandingan konsentrasi solut total di fase pertama terhadap fase kedua Bila suatu solut hanya berbentuk tunggal pada masing-masing fase, D = KD Bila solut tidak tunggal pada salah satu fase, D ≠ KD



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Sesuai dengan hukum kekekalan massa, jumlah mol awal solut sama dengan jumlah mol solut di dua fase



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi Fraksi solut dalam fase air setelah 1 kali ekstraksi ialah



Fraksi solut yang terambil oleh fase organik setelah 1 kali ekstraksi ialah Fraksi solut dalam fase air setelah n kali ekstraksi ialah



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Prinsip ekstraksi



Hubungan jumlah ekstraksi dengan efisiensi ekstraksi



Contoh soal Solut S mempunyai KD antara air dan kloroform sebesar 5. sebanyak 50 mL 0.05 M diekstraksi dengan 15 ml kloroform. Tentukan: a. Efisiensi ekstraksi b. Volume kloroform yang diperlukan untuk mengekstrak 99.9% solut?



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Jawaban soal



Efisiensi ekstraksi = fraksi solut dalam fase organik 1-0.400 = 0.600 = 60 % Volume kloroform yang diperlukan untuk mendapatkan efisiensi 99.9 % (atau qaq = 0.001)



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Contoh soal Berdasarkan soal sebelumnya, tentukan: a. Efisiensi untuk ekstraksi 2 x ulangan dan 3 x ulangan b. Ulangan ekstraksi untuk membuat 99.9% solut terekstraksi



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Jawaban soal



Efisiensi ekstraksi setelah 2 kali ekstraksi adalah 84 % Sedangkan setelah 3 kali ekstraksi adalah 93.6 %



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Jawaban soal



Efisiensi ekstraksi 99.9 % berarti Qaq = 0.1 % atau 0.001



Jumlah ekstraksi yang harus dilakukan ialah 8 kali



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi cair-cair dengan adanya kesetimbangan asam Koefisien partisi



Nisbah distribusi



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Hubungan pH dengan efisiensi ekstraksi untuk ekstraksi cair-cair senyawa asam lemah



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi cair-cair dengan adanya kesetimbangan basa



Nisbah distribusi molekul basa lemah



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Latihan soal Suatu solut asam, HA, mempunyai Ka = 1.00 x 10-5 Koefisien partisi antara air dan benzena sebesar 3.00. Hitung efisiensi ekstraksi bila 50.0 ml HA 0.025 M dalam bufer pH 3.00 diekstraksi dengan 50.00 ml benzena. Hitung efisiensi ekstraksi bila pH berubah menjadi 5.00 dan 7.00



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Ekstraksi spesi anorganik Ekstraksi cair-cair spesi anorganik lebih baik dibandingkan pengendapan, filtrasi, dan pencucian spesi anorganik Pemisahan ion logam sebagai kelat Ekstraksi cair-cair spesi anorganik lebih baik dibandingkan pengendapan, filtrasi, dan pencucian spesi anorganik



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan



Ekstraksi spesi anorganik Ekstraksi cair-cair spesi anorganik lebih disukai dibandingkan pengendapan Pemisahan ion logam sebagai kelat • Spesi anorganik (logam) dikelat dengan agen pengkelat organik • Senyawa kelat yang dihasilkan larut dalam pelarut organik dan kurang larut dalam air



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemisahan ion logam sebagai kelat HQ adalah agen pengkelat, ditambahkan berlebih di fase organik Terdapat 4 kesetimbangan: 1.Distribusi HQ antara fase air dan organik 2.Disosiasi HQ menghasilkan H+ dan Q3.Pembentukan kompleks MQ2 4.Distribusi MQ2 antara fase air dan organik



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemisahan ion logam sebagai kelat Reaksi kesetimbangan keseluruhan merupakan jumlah dari keempat reaksi. Dituliskan sbb:



Konstanta kesetimbangan dituliskan sbb:



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemisahan ion logam sebagai kelat HQ pada fase organik berlebih dibandingM2+ fase air sehingga [HQ] relatif konstan selama proses. Konstanta kesetimbangan dapat disederhanakan menjadi



atau



Rasio konsentrasi logam pada kedua fase (organik dan air) berbanding terbalik dengan kuadrat konsentrasi H+



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemisahan ion logam sebagai kelat



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Contoh soal Suatu ion logam divalen, M2+, diekstraksi dari larutan air ke fase organik menggunakan agen pengkelat, HL. Koefisien partisi agen pengkelat, KD,L dan kompleks logam-ligan KD,C masing-masing adalah 1.0 x 104 dan 7.0 x 104. Ka agen pengkelat sebesar 5.0 x 10-5. Konstanta pembentukan kompleks logam-ligan, β, sebesar 2.5 x 1016. Hitung efisiensi ekstraksi bila 100.0 ml M2+(aq) 1.0 x 10-6 M dalam bufer pH 1.00, diekstraksi oleh 10.00 ml pelarut organik yang mengandung 0.1 mM agen pengkelat. Hitung efisiensi bila pH berubah menjadi 3.00



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Jawaban



Efisiensi ekstraksi pada pH 1 0.4 % Pada pH 3 efisiensi ekstraksi 97.8 % Hubungan pH dengan efisiensi pada ekstraksi cair-cair melibatkan pengkelat



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemisahan ion logam sebagai kelat Nilai K ion logam satu dan lainnya biasanya berbeda jauh teknik selektif pH perlu dibuffer pada nilai tertentu untuk mengoptimakan pemisahan Ekstraksi logam klorida dan nitrat Ekstraksi logam dalam larutan HCl oleh eter akan memiliki efisiensi yang baik. Logam yang terekstrak antara lain Fe (III), Ti (III), Au (III), Mo (IV), tin (IV), Sb (V) Logam Al (III), logam divalen (Co, Mn, Ni, Pb) tidak terekstraksi



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi logam klorida dan nitrat Uranium, U (VI) dipisahkan dari logam lain seperti Pb dan thorium (Th) melalui ekstraksi cair-cair larutan U dalam asam nitrat yang dijenuhkan dengan ammonium nitrat dengan eter



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi fase padat Berkembang mengatasi kelemahan/kesulitan ekstraksi cair-cair (yaitu: memerlukan banyak pelarut, kedua fase tidak saling campur, tidak boleh membentuk emulsi) Ekstraksi fase padat mengekstraksi solut dari fase cair ke fase padat Menggunakan membran, syringe, kolom, atau catridge berisi penjerap (senyawa organik hidrofobik seperti C18)



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi fase padat



Syringe



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi fase padat



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi sinambung



Dilakukan bila konstanta distribusi atau partisi tidak berbeda cukup besar Ekstraksi dengan corong pisah atau ekstraksi sederhana tidak bisa dilakukan Dilakukan dengan melewatkan fase pengekstraksi secara kontinu sampai proses ekstraksi kuantitatif tercapai



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi sinambung Cara ekstraksi sinambung antara lain Maserasi (perendaman) Perkolasi Refluks Soxhletasi



5 4



6



5



7



4 8



3



9



2 1



11



6



7 8



3



9



2 1



10



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi sinambung



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi sinambung



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi sinambung



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi sinambung Soxhlet Ekstraksi solut dari padatan dengan menggunakan pelarut volatil yang cocok, prosesnya berulang-ulang Contoh selalu diekstrak dengan pelarut segar pelarut diuapkan pada saat dingin, tetesan pelarut mengenai bahan padatan yang ada di dalam wadah/bungkus pada tempat menyimpan bahan solut yang sesuai akan terekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi mikrogelombang Sampel ditempatkan dalam wadah teflon, diberi pelarut, dan dipanaskan dengan energi gelombang mikro Gelombang mikro merupakan nonionizing radiation Menyebabkan gerakan migrasi dan rotasi dipol tanpa menyebabkan perubahan pada struktur molekular Frekuensi 300-300.000 MHz. Yang umum digunakan 2450 MHz



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi mikrogelombang Polarisabilitas: beberapa molekul dalam medan listrik (E) memiliki momen dipol terinduksi (m) α adalah konstanta atau polarisabilitas molekular Permitivitas: berkaitan dengan gaya tolakan antara dua muatan ε = permitivitas absolut medium, ε/ε0 = konstanta dielektrik



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Ekstraksi mikrogelombang



Vessel ekstraksi mikrogelombang Optical temperature probe



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemekatan ekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemekatan ekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemekatan ekstrak - Labu ditempatkan pada penangas air - tekanan dalam sistem dikurangi dengan bantuan vakum - Pemutaran labu



mencegah gejolak larutan, menjamin pencampuran dan proses transfer kalor secara merata



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemekatan ekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemekatan ekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



KIM 234 Teknik Pemisahan Pemekatan ekstrak



Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA - IPB



TERIMA KASIH