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

(PENGETAHUAN, TEKNOLOGI DAN SENI) Kimia Terapan BAHAN BARU PROSES KIMIA (PENGETAHUAN, TEKNOLOGI DAN SENI) BAHAN (BAHAN2) 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

PENGAMBILAN BAHAN PEMBUATAN BAHAN BARU(SINTESIS) DAUR ULANG 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, X-Sorpsi, kromatografi, pembekuan, stripping, pemisahan secara elektrik.

PENGAMBILAN BAHAN: (a). Campuran heterogen 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.

PENGAMBILAN BAHAN: (a). Campuran homogen 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 DIAGRAM FASE LARUTAN DIAGRAM FASE LARUTAN HUKUM ROULT LARUTAN KESETIMBANGAN KELARUTAN KESETIMBANGAN KELARUTAN

Tekanan Uap pelarut DIAGRAM FASE DAN PEMISAHAN

Tekanan Uap pelarut Temperatur/oC Tekanan/torr 760 mm Hg (1 atm)

Tekanan Uap pelarut Hubungan P dan T dinyatakan dalam Persamaan Clausius–Clapeyron ln(p2/p1) = DHvap/R(1/T1-1/T2) Temperatur/oC Tekanan/torr 760 mm Hg (1 atm)

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 17.5 100. 2260 40.7 ethyl alcohol, CH3CH2OH 43.9 78.3 855 39.3 benzene, C6H6 74.6 80.1 395 30.8 diethyl ether, CH3CH2OCH2CH3 442. 34.6 351 26.0 carbon tetrachloride, CCl4 85.6 76.8 213 32.8 ethylene glycol, CH2OHCH2OH 0.1 197.3 984 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 Melting Point Heat of Fusion Substance (°C) J/g kJ/mol methane, CH4 182 58.6 0.92 ethyl alcohol, CH3CH2OH 117 109 5. 02 water, H2O 0 334 6.02 naphthalene, C10H8 80.2 147 18.8 silver nitrate, AgNO3 209 67.8 11.5 aluminum, Al 658 395 10.6 sodium chloride, NaCl 801 519 30.3

Temperatur dan Penambahan Kalor Mengembun Gas Q = c*m *DT Eksoterm Q = DHvap *m Mendidih Temperaturr Cair Q = c*m *DT Membeku Q = DHf *m Endoterm Mencair Padat Q = c*m *DT Jumlah kalor

Temperatur dan Tekanan Uap Campuran 0 X A 1 P’B PA PB Hukum Dalton, Ptot = PA + PB Hukum Roult, PA = XA P’A P’A 1 X B 0 LARUTAN IDEAL

Temperatur dan Tekanan Uap Campuran 0 X A 1 P’B PA PB Hukum Dalton, Ptot = PA + PB Hukum Roult, PA = XA P’A P’A 1 X B 0 LARUTAN IDEAL

Temperatur dan Tekanan Uap Campuran Hukum Roult, PA = XA P’A Hukum Dalton, Ptot = PA + PB Ptot = PA + PB P Q LARUTAN IDEAL R S 1. Mula2 X0 didihkan, mendidih Di Titik P, komposisi uapnya Adalah XQ. 2. Distilasi kedua, mendidih pada titik R. Diperoleh komposisi uapnya adalah Xs T’B T’A PB X0 XQ XS 0 X A 1 1 X B 0

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 DTb =Kf XB XB = mB x 1000/mp

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

by Tomas Harrysson, David Lönn and Jesper Svensson 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 Konsep minuman isotonilk, osmosis terbalik 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. 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. 50-70g sugar One litre of warm water 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

by Tomas Harrysson, David Lönn and Jesper Svensson 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 Prinsip proses hemodialysis Dalam pencucian daran 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 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 dapat digunakan dalam sistem bahan pembersih, karena senyawa asam basa dapat melarutkan pengotor

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 I. Sulfonasi R– C6H5 + H2SO4.SO3  R–C6H5–SO3H + H2SO4 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 Senyawaan garam organik rantai panjang berfungsi sebagai sabun/detergen

BAHAN-BAHAN PEMBUATAN DETERJEN 1 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 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