PEMISAHAN KIMIA DAN ANALISIS

Di alam, sebagian besar zat atau benda yang kita ketemukan tidak dalam keadaan murni atau tunggal, sebagian besar zat-zat merupakan campuran dari berbagai macam senyawa atau unsur.

Dalam banyak hal senyawa atau unsur dibutuhkan oleh kita dalam keadaan murni. Senyawa atau unsur dalam keadaan murni diperlukan untuk pembuatan obat. Hal ini diperlukan agar reaksi dapat berjalan dengan sempurna dan hasil reaksi juga memiliki kemurnian yang tinggi. Untuk mendapatkan senyawa-senyawa yang murni diperlukan proses pemisahan. Kita juga sering melakukan proses pemisahan, misalnya air yang bercampur dengan kotoran kita saring agar air menjadi lebih jernih

Proses pemisahan lain juga dapat kita amati, misalnya pemisahan air dari garam-garam yang dilakukan petani garam. Air laut diuapkan dan didapat kristal garam. Garam yang dihasilkan bukan NaCl murni masih berupa campuran, selanjutnya mereka mengirimnya ke pabrik untuk proses lebih lanjut.

Dalam kimia, proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan satu atau lebih produk yang lebih murni dari suatu sebuah campuran senyawa kimia.

Pemisahan

Proses pemisahan merupakan proses perpindahan masa, perpindahan dapat terjadi jika senyawa-senyawa yang ada dalam campuran memiliki sifat fisika atau sifat kimia yang berbeda. Perbedaan sifat inilah yang menyebabkan kita dapat memisahkannya. Sebagai contoh kita dapat pisahkan satu zat karena berbeda dalam hal ukuran partikelnya, pemisahan dapat kita lakukan dengan pengayakan. Beberapa sifat fisika zat yang dapat dipergunakan misalnya berat jenis, muatan listrik, titik didih, titik beku dan lainnya. Selain itu sifat-sifat kimia juga dapat dipergunakan khususnya adalah interaksi kimia antara satu zat dengan zat lainnya.

Secara teknis, pemisahan suatu campuran dapat dapat dilakukan dengan berbagai metode. Umumnya pemisahan dilakukan dengan mempertimbangkan fasa komponen dari campuran tersebut. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari satu fasa). Campuran heterogen dapat dibentuk dari beberapa fasa misalnya padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, atau campuran ketiganya padat-cair-dan gas. Sehingga dalam proses pemisahan seringkali kita melakukan beberapa kali proses pemisahan serta mengkombinasikan berbagai teknik pemisahan agar mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan.

Teknik pemisahan, secara umum dapat kita klasifikasikan sebagai pemisahan secara mekanik atau berdasarkan sifat fisika dan pemisahan secara kimia. Atas dasar ini teknik pemisahan kita bahas.

1.       Kristalisasi

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%.

Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan atau kondisi lewat jenuh (supersaturated). Kondisi tersebut terjadinya karena pelarut sudah tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu, penguapan, pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia.

Pemisahan denga pembentukan kristal melalui proses penguapan merupakan cara yang sederhana dan mudah kita jumpai, seperti pada proses pembuatan garam.

Air laut dialirkan kedalam tambak dan selanjutnya ditutup. Air laut yang ada dalam tambak terkena sinar matahari dan mengalami proses penguapan, semakin lama jumlah berkurang, dan mongering bersamaan dengan itu pula kristal garam terbentuk. Biasanya petani garam mengirim hasilnya ke pabrik untuk pengolahan lebih lanjut.

Pabrik gula juga melakukan proses kristalisasi, tebu digiling dan dihasilkan nira, nira tersebut selanjutnya dimasukkan kedalam alat vacuum evaporator, Dalam alat ini dilakukan pemanasan sehingga kandungan air di dalam nira menguap, dan uap tersebut dikeluarkan dengan melalui pompa, sehingga nira kehilangan air berubah menjadi Kristal gula.

Ketiga teknik yang lain pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia pada prinsipnya adalah sama yaitu mengurangi kadar pelarut didalam campuran homogen.

2.       Sentrifugasi

Campuran heterogen terdiri dari senyawa-senyawa dengan berat jenis berdekatan sulit dipisahkan. Membiarkan senyawa tersebut terendapkan karena adanya grafitasi berjalan sangat lambat. Beberapa campuran senyawa yang memiliki sifat seperti ini adalah koloid, seperti emulsi.

Salah satu teknik yang dapat dipergunakan untuk memisahkan campuran ini adalah teknik sentrifugasi, yaitu metode yang digunakan dalam untuk mempercepat proses pengendapan dengan memberikan gaya sentrifugasi pada partikel-partikelnya.

Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu. Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi campuran cairan dan partikel, maka campuran tersebut dapat bergerak menuju pusat rotasi, namun hal tersebut tidak terjadi karena adanya gaya yang berlawanan yang menuju kearah dinding luar silinder atau tabung, gaya tersebut adalah gaya sentrifugasi. Gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan.

Mari kita perhatikan proses pembuatan minyak kelapa, dimana teknik pemisahan sentrifugasi cukup berperan. Buah kelapa dihancurkan, dan diperas sehingga didapat bagian santan. Didalam santan terdapat campuran minyak dengan air. Dengan melakukan sentrifugasi dengan kecepatan antara 3000-3500 rpm, maka terjadi pemisahan dan terdapat dua bagian yaitu fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi miskin minyak (skim). Selanjutnya krim diasamkan, kemudian diberi perlakuan sentrifugasi sekali lagi untuk memisahkan minyak dari bagian bukan minyak.

Dalam pengolahan minyak kelapa, sering juga dilakukan modifikasi khususnya dalam pemisahan krim untuk mendapatkan bagian minyak. Modifikasi tersebut dilakukan dengan cara pemanasan krim, dan akan dihasilkan padatan dan minyak, selanjutnya dengan penyaringan kita dapatkan minyak kelapa yang bersih dan jernih.

3.       Filtrasi

Filtrasi adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan cairan dan menahan partikel-partikel padat.

Proses filtrasi yang sederhana adalah proses penyaringan dengan dengan media filter kertas saring . Kertas saring kita potong melingkar jika masih bentuk lembaran empat persegi panjang atau kubus, jika telah berbentuk lingkaran lipat dua, sebanyak tiga atau empat kali. Selanjutnya buka dan letakkan dalam corong pisah sehingga tepat melekat dengan corong pisah. Tuangkan campuran heterogen yang akan dipisahkan, sedikit demi sedikit, kira-kira banyaknya campuran tersebut adalah sepertiga dari tinggi kertas. Lakukan berulang-ulang, sehingga kita dapat memisahkan partikel padat dengan cairannya. Hasil filtrasi adalah zat padat yang disebut residen dan zat cairnya disebut dengan filtrat.

Proses pemisahan dengan cara filtrasi dapat kita bedakan berdasarkan adanya tekanan dan tanpa tekanan. Proses pemisahan tanpa tekanan, dimana cairan mengalir karena adanya gaya grafitasi. Pemisahan ini sangat cocok untuk campuran heterogen dimana jumlah cairannya lebih besar dibandingkan partikel zat padatnya.

Proses pemisahan dengan tekanan, umumnya dengan cara di vakumkan (disedot dengan pompa vakum). Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya.

4.       Gravimetri

Dalam analisis kuantitatif selalu memfokuskan pada jumlah atau kuantitas dari sebuah sampel, pengukuran sampel dapat dilakukan dengan menghitung berat zat, menghitung volume atau menghitung konsentrasi. Gravimetri merupakan penetapan kuantitas atau jumlah sampel melalui penghitungan berat zat. Sehingga dalam gravimetri produk harus selalu dalam bentuk padatan (solid).

Alat utama dalam gravimetri adalah timbangan dengan tingkat ketelitian yang baik. Umumnya reaksi kimia tidak dalam ukuran besar seperti kilogram, namun dalam satuan yang lebih kecil seperti gram dan miligram. Timbangan yang dipergunakan memiliki ketelitian yang tinggi atau kepekaan yang tinggi dan disebut dengan neraca analitik atau analytical balance.

Dalam melakukan analisis dengan teknik gravimetric, kemudahan atau kesukaran dari suatu zat untuk membentuk endapan dapat diketahui dengan melihat kelarutannya atau melihat harga dari hasil kali kelarutan yaitu Ksp. Jika harga Ksp suatu zat kecil maka kita dapat mengetahui bahwa zat tersebut sangat mudah membentuk endapan. Ingat definisi kelarutan kelarutan suatu zat dalam suatu pelarut adalah jumlah zat tersebut sebanyak-banyaknya yang dapat larut dalam pelarut pada suhu tertentu sehingga larutan tepat jenuh. Untuk hal tersebut perhatikan harga konstanta hasil kali kelarutan atau Ksp.

Ksp = (n-1)n-1 sn

Ket : s = kelarutan

n = jumlah ion dari elektrolit

Dalam reaksi pembentukan endapan, dimana endapan merupakan sampel yang akan kita analisis, maka dengan cermat kita dapat memisahkan endapan dari dari zat-zat lain yang juga turut mengendap. Proses ini cukup sulit dilakukan, namun cara yang paling umum adalah mengoksidasi beberapa zat yang mungkin mengganggu sebelum reaksi pengendapan dilakukan.

Pencucian endapan merupakan tahap selanjutnya, proses pencucian umumnya dilakukan dengan menyaring endapan, yang dilanjutkan dengan membilasnya dengan air. Tahap akhir dari proses ini adalah memurnikan endapan, dengan cara menguapkan zat pelarut atau air yang masih ada didalam sampel, pemanasan atau mengeringkan dalam oven lazim dilakukan. Akhirnya penimbangan sampel dapat dilakukan dan hasil penimbangan adalah kuantitas sampel yang dianalisis.

5.       Titrasi Nitrimetri

Titrasi nitrimetri merupakan titrasi yang dipergunakan dalam analisa senyawa-senyawa organik, khususnya untuk persenyawaan amina primer. Penetapan kuantitas zat didasari oleh reaksi antara fenil amina primer (aromatic) dengan natrium nitrit dalam suasana asam membentuk garam diazonium. Reaksi ini dikenal dengan reaksi diazotasi, dengan persamaan yang berlangsung dalam dua tahap seperti dibawah ini :

NaNO2 + HCl → NaCl + HONO

Ar- NH2 + HONO + HCl → Ar-N2Cl + H2O

Reaksi ini tidak stabil dalam suhu kamar, karena garam diazonium yang terbentu mudah tergedradasi membentuk senyawa fenol dan gas nitrogen. Sehingga reaksi dilakukan pada suhu dibawah 15oC. Reaksi diazotasi dapat dipercepat dengan panambahan garam kalium bromida.

Reaksi dilakukan dibawah 15 oC, sebab pada suhu yang lebih tinggi garam diazonium akan terurai menjadi fenol dan nitrogen. Reaksi diazonasi dapat dipercepat dengan menambahkan kalium bromida.

Titik ekivalensi atau titik akhir titrasi ditunjukan oleh perubahan warna dari pasta kanji iodida atau kertas iodida sebagai indicator luar. Kelebihan asam nitrit terjadi karena senyawa fenil sudah bereaksi seluruhnya, kelebihan ini dapat berekasi dengan iodida yang ada dalam pasta kanji atas kertas, reaksi ini akan mengubah iodida menjadi iodine diikuti dengan perubahan warna menjadi biru. Kejadian ini dapat ditunjukkan setelah larutan didiamkan selama beberapa menit. Reaksi perubahan warna yang dijadikan infikator dalam titrasi ini adalah :

KI +HCl → KCl + HI

2 HI + 2 HONO → I2 + 2 NO + H2O

I2 + Kanji yod (biru)

Penetapan titik akhir dapat juga ditunjukkan dengan campuran tropiolin dan metilen blue sebagai indikator dalam larutan. Titik akhir titrasi juga dapat ditentukan dengan teknik potensiometri menggunakan platina sebagai indikator elektroda dan saturated calomel elektroda sebagai elektroda acuan.

6.       Titrasi Argentometri

Titrasi argentometri merupakan teknik khusus yang digunakan untuk menetapakan perak dan senyawa halida. Penetapan kadar zat analit didasari oleh pembentukan endapan. Empat teknik argentometri telah dikembangkan yaitu metode Mohr, Volhard, Fajans dan Liebig.

Mohr mengembangkan titrasi argentometri untuk menetapkan kadar klorida dan bromida dalam suasana netral. Larutan standar yang dipergunakan adalah perak nitrat, dengan indikator kalium kromat. Pada penambahan perak nitrat akan terbentuk endapan berwarna putih sampai mencapai titik ekivalen, penambahan sedikit saja perak nitrat akan menyebabkan terjadi endapan merah yang berasal dari perak kromat. Hal ini mengindikasikan bahwa seluruh klorida atau bromida sudah bereaksi.

Teknik Volhard, dikembangkan untuk menetapkan kadar perak, sedangkan Fajans dan Liebig kedua-duanya mengembangkan teknik penetapan titik ekivalensi titrasi. Fajans mnegembangkan indikator adsorbsi, dimana warna teradsorpsi pada permukaan endapan sehinga terjadi perubahan warna pada endapan sebagai titik akhir titrasi. Sedangkan Liebig terbentuknya larutan yang kurah karena adanya senyawa kompleks sianida.

7.       Titrasi Redoks

Reaksi redoks secara luas digunakan dalam analisa titrimetri baik untuk zat anorganik maupun organik.

Reaksi redoks dapat diikuti dengan perubahan potensial, sehingga reaksi redoks dapat menggunakan perubahan potensial untuk mengamati titik akhir satu titrasi. Selain itu cara sederhana juga dapat dilakukan dengan menggunakan indikator.

Berdasarkan jenis oksidator atau reduktor yang dipergunakan dalam titrasi redoks, maka dikenal beberapa jenis titrimetri redoks seperti iodometri, iodimetri danm permanganometri.

Iodimetri dan Iodometri

Teknik ini dikembangkan berdasarkan reaksi redoks dari senyawa iodine dengan natrium tiosulfat. Oksidasi dari senyawa iodine ditunjukkan oleh reaksi dibawah ini :

I2 + 2 e → 2 I- Eo = + 0,535 volt

Sifat khas iodine cukup menarik berwarna biru didalam larutan amilosa dan berwarna merah pada larutan amilopektin. Dengan dasar reaksi diatas reaksi redoks dapat diikuti dengan menggunakan indikator amilosa atau amilopektin.

Analisa dengan menggunakan iodine secara langsung disebut dengan titrasi iodimetri. Namun titrasi juga dapat dilakukan dengan cara menggunakan larutan iodida, dimana larutan tersebut diubah menjadi iodine, dan selanjutnya dilakukan titrasi dengan natrium tiosulfat, titrasi tidak iodine secara tidak langsung disebut dengan iodometri. Dalam titrasi ini digunakan indikator amilosa, amilopektin, indikator carbon tetraklorida juga digunakan yang berwarna ungu jika mengandung iodine.

Permanganometri

Permanganometri merupakan titrasi redoks menggunakan larutan standar Kalium permanganat. Reaksi redoks ini dapat berlangsung dalam suasana asam maupun dalam suasana basa. Dalam suasana asam, kalium permanganat akan tereduksi menjadi Mn2+ dengan persamaan reaksi :

MnO4- + 8 H+ + 5 e → Mn2+ + 4 H2O

Berdasarkan jumlah elektron yang ditangkap perubahan bilangan oksidasinya, maka berat ekivalennya seperlima dari berat molekulnya atau 31,606.

Dalam reaksi redoks ini, suasana terjadi karena penambahan asam sulfat dan asam sulfat cukup baik karena tidak bereaksi dengan permanganat.

Larutan permanganat berwarna ungu, jika titrasi dilakukan untuk larutan yang tidak berwarna, indikator tidak diperlukan. Namun jika larutan permangant yang kita pergunakan encer, maka penambahan indikator dapat dilakukan. Beberapa indikator yang dapat dipergunakan seperti feroin, asam N-fenil antranilat.

Analisa dengan cara titrasi redoks telah banyak dimanfaatkan, seperti dalam analisis vitamin C (asam askorbat). Dalam analisis ini teknik iodimetri dipergunakan. Pertama-tama, sampel ditimbang seberat 400 mg kemudian dilarutkan kedalam air yang sudah terbebas dari gas carbondioksida (CO2), selanjutnya larutan ini diasamkan dengan penambahan asam sulfat encer sebanyak 10 mL. Titrasi dengan iodine, untuk mengetahui titik akhir titrasi gunakan larutan kanji atau amilosa.

8.       Titrasi asam basa

Titrasi asam basa sering disebut juga dengan titrasi netralisasi. Dalam titrasi ini, kita dapat menggunakan larutan standar asam dan larutan standar basa

Reaksi netralisasi terjadi antara ion hidrogen sebagai asam dengan ion hidroksida sebagai basa dan membentuk air yang bersifat netral. Berdasarkan konsep lain reaksi netralisasi dapat juga dikatakan sebagai reaksi antara donor proton (asam) dengan penerima proton (basa).

Dalam menganalisis sampel yang bersifat basa, maka kita dapat menggunakan larutan standar asam, metode ini dikenal dengan istilah asidimetri. Sebaliknya jika kita menentukan sampel yang bersifat asam, kita akan menggunkan larutan standar basa dan dikenal dengan istilah alkalimetri.

Dalam melakukan titrasi netralisasi kita perlu secara cermat mengamati perubahan pH, khususnya pada saat akan mencapai titik akhir titrasi, hal ini dilakukan untuk mengurangi kesalahan dimana akan terjadi perubahan warna dari indicator.

Analit bersifat asam pH mula-mula rendah, penambahan basa menyebabkan pH naik secara perlahan dan bertambah cepat ketika akan mencapai titik ekuivalen (pH=7). Penambahan selanjutnya menyebakan larutan kelebihan basa sehingga pH terus meningkat. Pamanfaatan teknik ini cukup luas, untuk alkalimetri telah dipergunakan untuk menentukan kadar asam sitrat. Titrasi dilakukan dengan melarutkan sampel sekitar 300 mg kedalam 100 ml air. Titrasi dengan menggunakan larutan NaOH 0.1 N dengan menggunakan indikator phenolftalein. Titik akhir titrasi diketahui dari larutan tidak berwarna berubah menjadi merah muda. Selain itu alkalimetri juga dipergunakan untuk menganalisis asam salisilat, proses titrasi dilakukan dengan cara melarutkan 250 mg sampel kedalam 15 ml etanol 95% dan tambahkan 20 ml air. Titrasi dengan NaOH 0.1 N menggunakan indikator phenolftalein, hingga larutan berubah menjadi merah muda.

Teknik asidimetri juga telah dimanfaatkan secara meluas misalnya dalam pengujian boraks yang seringa dipergunakan oleh para penjual bakso. Proses analisis dilakukan dengan melarutkan sampel seberat 500 mg kedalam 50 mL air dan ditambahkan beberapa tetes indikator metal orange, selanjutnya dititrasi dengan HCl 0.1 N.

9.       Volumetri

Analisis volumetri merupakan teknik penetapan jumlah sampel melalui perhitungan volume. Sehingga dalam teknik alat pengukur volume menjadi bagian terpenting, dalam hal ini buret adalah alat pengukur volume yang dipergunakan dalam analisis volumetric

Penetapan sampel dengan analisa volumetri didasari pada hubungan stoikiometri sederhana dari reaksi-reaksi kimia, seperti dibawah ini cara ini sering disebut juga dengan titrasi.

Untuk proses titrasi zat analit (A) dengan pereaksi (S) atau larutan standar, mengikuti reaksi :

a A + b S → hasil

dimana a adalah molekul analit (A) yang bereaksi dengan b molekul pereaksi (S) atau larutan standar.

Pereaksi (S), disebut juga dengan titran. Posisi titran atau larutan standar ada didalam buret, yang selanjutnya kita tambahkan sedikit demi sedikit ke dalam larutan analit (A) yang ada dalam Erlenmeyer, dengan cara membuka kran yang ada dalam buret.

Dalam larutan analit (A) kita menambahkan zat indikator yang berfungsi untuk menunjukkan bahwa telah terjadi reaksi sempurna dari analit dengan pereaksi dengan adanya perubahan warna dari indikator.

Indikator adalah suatu senyawa organik kompleks merupakan pasangan asam basa konyugasi dalam konsentrasi yang kecil indikator tidak akan mempengaruhi pH larutan. Indikator memiliki dua warna yang berbeda ketika dalam bentuk asam dan dalam bentuk basanya. Perubahan warna ini yang sangat bermanfaat, sehingga dapat dipergunakan sebagai indicator pH dalam titrasi. Indikator yang sering dipergunakan dalam titrasi

Pada saat perubahan warna, maka telah terjadi reaksi sempurna antara analit dengan pereaksi dan pada kondisi ini terjadi kesetaraan jumlah molekul zat yang bereaksi sesua dengan persamaan reaksinya. Dari percobaan seperti ini kita dapat informasi awal, yaitu konsentrasi dan volume dari pereaksi atau larutan standar.

Perhitungan atau penetapan analit didasari pada keadaan ekivalen dimana ada kesetaraan zat antara analit dengan pereaksi, sesuai dengan koofisien reaksinya.

Normalitas didefinisikan banyaknya zat dalam gram ekivalen dalam satu liter larutan. Secara sederhana gram ekivalen adalah jumlah gram zat untuk mendapat satu muatan, jika kita substitusikan dengan persamaan diatas kita dapat menetapkan berat zat berdasarkan kesetaraan mol zat dalam keadaan ekivalen

Dalam reaksi redoks, kita dapat memodifikasi definisi dari berat ekivalen, yaitu berat dalam gram (dari) suatu zat yang diperlukan untuk memberikan atau bereaksi dengan 1 mol elektron.

C2O42- → 2CO2 + 2e ( BE = Mr/2)

Cr2O72-+ H+ + 6e → 2Cr3+ + 7 H2O (BE = Mr/6).

Jika Mr Na2C2O4 : 134, maka BE = 67 gram/ekivalen

Jika Mr K2Cr2O7 : 294, maka BE = 49 gram/ekivalen

Analisis volumetri ini sering diistilah dengan titrimetri dengan satu dasar yaitu penetapan sebuah sampel merujuk pada jumlah volume titran yang diperlukan untuk mencapai titik ekivalensi. Istilah ini untuk menghindari kerancuan, mengingat pengukuran volume tidak hanya terjadi pada reaksi dalam bentuk larutan, namun juga untuk reaksi-reaksi yang menghasilkan dimana titrasi tidak dilakukan.

Titrimetri dapat diklasifikasikan ke dalam empat jenis yang didasari pada jenis reaksinya.

10.   Pengukuran Sample

Dalam melakukan pengukuran sampel, banyak hal yang harus kita perhatikan, pertama apa yang ingin kita ukur?. Berdasarkan percobaan diatas yang ingin diketahui adalah jeruk tersebut manis atau asam, sehingga yang kita ukur adalah jumlah gula yang ada dalam jeruk tersebut. Kedua teknik atau cara apa yang dipilih untuk mengukur jumlah atau kadar gula yang ada dalam sampel. Teknik yang dipergunakan adalah teknik yang standar untuk mengukur kadar gula, teknik standar tersebut adalah teknik yang sudah direkomnedasi oleh para ahli kimia. Dalam pengukuran kita selalu melakukan pengamatan untuk mendapatkan data-data hasil pengukuran. Selama melakukan pengamatan, kita selalu tidak terlepas dari kesalahan. Perhatikan kasus dibawah ini, Rizti, Reza dan Fikri volume dari sebuah buret yang dipergunakan untuk melakukan analisa kadar gula. Dari eksperimen yang dilakukan secara bersama mereka memiliki pendapat yang berbeda.

Menurut Rizti volume yang dipergunakan adalah 34.7 mL, Reza berpendapat volume yang dipergunakan adalah 34.6 mL

Selain munculnya kesalah pengamatan dari faktor manusia, kesalahan juga dapat muncul dari alat yang kita pergunakan. Jika Rizti mengukur volume dari buret, dimana buret yang dipergunakan berbeda-beda. Pada pengamatan pertama menggunakan buret A, dan Rizti menyimpulkan volumenya sebanyak 34.5 mL, pada pengukuran dengan buret B volumenya adalah 34.6. Sedangkan pengamatan ketiga yang menggunakan buret C, volumnenya adalah 34.7. Hal ini menunjukkan kesalahan terjadi pada pengukuran yang disebabkan oleh faktor alat, kesalahan ini sering disebut dengan instrumental error. Untuk mengurangi kedua kesalahan tersebut, maka setiap pengukuran harus dilakukan dengan ulangan. Pengukuran volume atau berat sampel tidak cukup dengan satu kali pengukuran, namun harus dilakukan beberapa kali misalnya, tiga, enam atau sepuluh kali ulangan.

Pada pengukuran kita selalu menggunakan teknik atau metode yang standar, metode tersebut telah memenuhi beberapa criteria seperti peka, presisi, akurat, selektif dan praktis.

Metode yang dipilih harus peka atau sensitif, memiliki makna bahwa metode ini dapat menetapkan kadar atau konsentrasi dengan daya beda yang baik, misalnya metode ini dapat membedakan konsentrasi 0.0001 M dengan 0.00012 M. Hal ini berbeda jika metode hanya dapat membedakan perubahan konsentrasi dari 0.001 M dengan 0.0001 M. jika kita mendapat sampel dengan hasil pengukuran 0.0005 M, hasilnya sangat meragukan kebenarannya.

Metode yang dipergunakan harus memiliki presisi yang baik, memiliki arti bahwa dalam satu seri pengukuran, metode yang dipergunakan selalu memberikan hasil pengukuran yang memiliki nilai berdekatan atau hampir sama. Misalnya dari tiga kali pengukuran didapat data 10.10 mm, 10.08 mm dan 10.09 mm.

Metode yang kita pergunakan harus memiliki akurasi yang baik. Hal ini menunjukkan bahwa hasil pengukuran yang dilakukan mendekati nilai sebenarnya. Untuk lebih mudah memahami presisi dan akurasi dapat kita perhatikan kasus dibawah ini.

Jika kita melakukan penimbangan hasil pemisahan satu sampel obat, dengan dua alat timbangan. Dari tiga kali penimbangan dengan menggunakan timbangan pertama didapat data 480, 495 dan 505 mg, dengan timbangan kedua didapat data 460, 465 dan 470. Padahal nilai sebenarnya dari kadar parsetamol dalam obat tersebut adalah 500 mg, sesuai dengan label obat tersebut. Hasil ini menunjukan bahwa timbangan pertama lebih akurat dibandingkan timbangan kedua, namun timbangan kedua memiliki presisi yang lebih baik dibanding timbangan pertama

Metode memiliki sifat selektif artinya metode tersebut memang tepat dan hanya cocok untuk proses analisis sampel. Kehadiran zat-zat lain tidak berpengaruh terhadap proses analisis sampel. Sebagai contoh misalnya analisis boraks. Pertama dilakukan test pendahuluan untuk mengetahui bahwa didalam sampel terdapat senyawa boraks yaitu Natrium tetra borat, sampel ditambahkan asam sulfat pekat dan methanol.

Selanjutnya dilakukan uji reaksi nyala, keberadaan boraks diketahui dengan adanya nyala yang berwarna hijau.

Jika kita tidak yakin dengan percobaan ini, maka dapat kita lakukan percobaan lain, seperti mereaksikan sampel dengan perak nitrat, jika terjadi endapan putih dari senyawa perak metaborat, menunjukkan adanya boraks dalam sampel.

Analisis secara kuantitatif dapat dilakukan dengan mentitrasi larutan sampel dengan HCl. Reaksi pendahuluan dan analisis harus memberikan kepastian bahwa zat yang kita uji adalah boraks, misalnya endapan putih yang terjadi memang spesifik karena adanya senyawa perak metaborat dalam sampel. Selektifitas dari metoda analisis umumnya sangat ditentukan oleh kespesifikan reaksi, jika terjadi reaksi yang spesifik antara sampel dengan pereaksi maka otomatis metode sangat selektif, untuk mempermudah selektifitas reaksi. Selektifitas yang ditunjukkan oleh pereaksi=R yang hanya bereaksi dengan sampel=S

Krietria terkahir adalah metode bersifat praktis, artinya percobaan mudah dikerjakan, prosedur dan teknik yang dipergunakan sederhana. Waktu yang diperlukan melakukan analisis relative cepat, mengingat banyak senyawa kimia yang mudah berubah karena waktu penyimpanan sampel terlalu lama.

Untuk mendapatkan teknik atau metode yang ideal atau memenuhi seluruh kriteria diatas cukup sulit, sehingga kita juga perlu mempertimbangkan aspek sampel seperti macam dan jumlah sampel yang akan dianalisis, tujuan analisis dan peralatan yang tersedia. Kriteria utama yang harus dipenuhi dalam analisis adalah ketepatan, ketelitian, dan selektifitas.

11.   Sediaan Sample

Untuk mempermudah menganalisa sampel maka sampel kita ubah ke dalam bentuk larutan. Dari contoh diatas, maka tiga buah jeruk yang kita ambil, dikupas kulitnya dan dibuang bijinya, selanjutnya dihaluskan sehingga kita dapat bentuk jus, setelah itu kita encerkan selanjutnya kita ambil sampel jus tersebut di timbang beratnya atau diukur volemnya kita encerkan, misalkan menjadi 1 liter latutan jeruk. Sampel ini kita letakan dalam Erlenmeyer tertutup dan sebaiknya kita letakkan pada tempat yang sejuk agar tidak rusak. Larutan inilah yang kita sebut dengan sediaan sampel. Untuk lebih terjaminnya proses analisis sampel, maka sediaan sampel disarankan dibuat senbelum analisis dilakukan.

12.   Sampling

Pengambilan sampel atau pencuplikan sampel (sampling), adalah teknik atau cara memilih sebuah sampel yang dapat mewakili dari bahan yang kita analisis. Untuk mempermudah, perhatikan contoh di bawah ini. Jika ada sebuah truk yang berisi jeruk, dan dikatakan penjual bahwa jeruk tersebut manis, dan kita harus mengujinya. Apakah cukup kita mengambil bagian atasnya saja? Kita sangat khawatir jika yang diambil hanya bagian atas, jangan-jangan bagian tengah dan bawah jeruknya masam atau sudah busuk. Cara yang paling tepat kita mengambil secara acak untuk bagian atas bagian tengah dan bagian bawah, diharapkan cara ini jeruk yang kita ambil dapat mewakili jeruk yang ada dalam truk tersebut.

13.   Analisis Kuantitatif

Bila kita telah mengenal bagaimana kita memisahkan senyawa dari sebuah campuran, maka kita juga akan bertanya berapa banyak senyawa yang ada dalam campuran tersebut. Sehingga kita harus mengenal bagaimana cara menetapkan berat atau volume dari sebuah senyawa yang ingin kita ketahui. Cara ini dikenal dengan istiliah analisis kuantitatif. Dalam melakukan analisis kuantitatif terhadap empat tahapan yang harus dikerjakan secara hati-hati.

14.   Destilasi

Destilasi merupakan teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan perbedaan titik didik atau titik cair dari masing-masing zat penyusun dari campuran homogen. Dalam proses destilasi terdapat dua tahap proses yaitu tahap penguapan dan dilanjutkan dengan tahap pengembangan kembali uap menjadi cair atau padatan. Atas dasar ini maka perangkat peralatan destilasi menggunakan alat pemanas dan alat pendingin Proses destilasi diawali dengan pemanasan, sehingga zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap. Uap tersebut bergerak menuju kondenser yaitu pendingin proses pendinginan terjadi karena kita mengalirkan air kedalam dinding (bagian luar condenser), sehingga uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini berjalan terus menerus dan akhirnya kita dapat memisahkan seluruh senyawa-senyawa yang ada dalam campuran homogen tersebut.

Contoh dibawah ini merupakan teknik pemisahan dengan cara destilasi yang dipergunakan oleh industri. Pada skala industri, alcohol dihasilkan melalui proses fermentasi dari sisa nira (tebu) myang tidak dapat diproses menjadi gula pasir. Hasil fermentasi adalah alcohol dan tentunya masih bercampur secara homogen dengan air. Atas dasar perbedaan titik didih air (100 oC) dan titik didih alcohol (70oC), sehingga yang akan menguap terlebih dahulu adalah alcohol. Dengan menjaga destilasi maka hanya komponen alcohol saja yang akan menguap. Uap tersebut akan melalui pendingin dan akan kembali cair, proses destilasi alcohol merupakan destilasi yang sederhana, dan mempergunakan alat.

Proses pemisahan yang lebih komplek terjadi pada minyak bumi. Dalam minyak bumi banyak terdapat campuran . Atas dasar perbedaan titik didihnya, maka dapat dipisahkan kelompok-kelompok produk dari minyak bumi. Proses pemanasan dilakukan pada suhu cukup tinggi, berdasarkan perbedaan titik didih dan system pendingin maka kita dapat pisahkan beberapa kelompok minyak bumi. Proses ini dikenal dengan destilasi fraksi, dimana terjadi pemisahan-fraksi-fraksi dari bahan bakar.

15.   Pengayakan

Teknik pemisahan ini merupakan teknik yang tertua, teknik ini dapat dilakukan untuk campuran heterogen khususnya campuran dalam fasa padat. Proses pemisahan didasari atas perbedaan ukuran partikel didalam campuran tersebut. Sehingga ayakan memiliki ukuran pori atau lubang tertentu, ukuran pori dinyatakan dalam satuan mesh, contoh ayakan dapat dilihat pada Sebagai contoh sederhana kita dapat lakukan pemisahan pasir dari sebuah campuran pasir dan batu kerikil, menggunakan ayakan yang porinya cukup halus. Begitu pula, jika kita ingin memisahkan beras yang bercampur dengan katul yang halus.

Teknik lain pemisahan campuran dalam fasa padat juga dapat dilakukan dengan cara flotasi (pengapungan). Pemisahan dengan cara ini didasari pada sifat permukaan dari senyawa atau partikel. Senyawa atau partikel ada yang memiliki sifat suka air (hidrofilik) dan ada yang tidak suka air (hidrofobik). Bila kedua sifat ini muncul maka pemisahan dapat dilakukan dengan memberikan air kedalam campuran tersebut. Untuk senyawa atau partikel yang suka air, zat ini akan tetap berada dalam fasa air. Sedangkan yang hidrofobik menempel pada gelembung udara, dan akan naik ke permukaan dan dapat dipisahkan.

 

 

NETRALISASI

 

1.1 DEFINISI

Netralisasi ialah suatu proses untuk memisahkan asam lemak bebas dari minyak atau lemak, dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya sehingga membentuk sabun (soap stock). Pemisahan asam lemak bebas dapat juga dilakukan dengan cara penyulingan yang dikenal dengan istilah de-asidifikasi. Netralisasi juga dapat didefinisikan sebagai reaksi antara proton (atau ion hidronium) dan ion hidroksida membentuk air. Misalnya, netralisasi di larutan dalam air.

H+ + OH–> H2O

H3O+ + OH–> 2H2O

 

1.2 TUJUAN NETRALISASI

Tujuan proses netralisasi adalah untuk menghilangkan asam lemak bebas (FFA) yang dapat menyebabkan bau tengik.

 

1.3 MACAM – MACAM NETRALISASI

a)       Netralisasi dengan Kaustik Soda (NaOH)

Netralisasi dengan kaustik soda banyak dilakukan dalam skala industry, karena lebih efisien dan lebih murah dibandingkan dengan cara netralisasi lainnya. Selain itu penggunaan kaustik soda, membantu dalam mengurangi zat warna dan kotoran yang berupa getah dan lender dalam minyak.

Sabun yang terbentuk dapat membantu pemisahan zat warna dan kotoran seperti fosfatidan dan protein, dengan cara mementuk emulsi. Sabun atau emulsi yang terbentuk dapat dipisahkan dari minyak dengan cara sentrifusi.

Dengan cara hidrasi dan dibantu dengan proses pemisahan sabun secara mekanis, maka netralisasi dengan menggunakan kaustik soda dapat menghilangkan fosfatida, protein, rennin, dan suspense dalam minyak yang tidak dapat dihilangkan dengan proses pemisahan gum. Komponen minor (minor component) dalam minyak berupa sterol, klorofil, vitamin E, dan karotenoid hanya sebagian kecil dapat dikurangi dengan proses netralisasi.

Netralisasi menggunakan kaustik soda akan menyabunkan sejumlah kecil trigliserida. Molekul mono dan digliserida lebih mudah bereaksi dengan persenywaan alkali. Reaksi penyabunan mono dan digliserida dalam minyak terjadi sebagai berikut:

 

 

 

 

 

Di Amerika, netralisasi dengan kaustik soda dilakukan terhadap minyak biji kapas dan minyak kacang tanah dengan konsentrasi larutan kaustik soda 0,1 – 0,4 N pada suhu 70- 95oC. Penggunaan larutan kaustik soda 0,5 N pada suhu 70 oC akan menyebabkan trigliserida sebanyak 1%.

Efisiensi netralisasi dinyatakan dalam refining factor, yaitu perbandingan antara kehilangan karena netralisasi dan jumlah asam lemak bebas dalam lemak kasar. Sebagai contoh ialah netralisasi kasar yang mengandung 3% asam lemak bebas, menghasilkan minyak netral dengan rendemen sebesar 94%, maka akan mengalami kehilangan total (total loss) sebesar (100-94)% = 6%.

      Refining Factor =

 

Makin kecil nilai refining factor, maka efisiensi netralisasi makin tinggi. Pemakaian larutan kaustik soda dengan kensentrasi yang terlalu tinggi akan bereaksi sebagian dengan trigiserida sehingga mengurangi rendemen minyak dan menambah jumlah sabun yang terbentuk. Oleh karena itu, harus dipilih konsentrasi dan jumlah kaustik soda yang tepat untuk menyabunkan asam lemak bebas dalam minyak. Dengan demikian penyabunan trigliserida dan terbentuknya emulsi dalam minyak dapat dikurangi, sehingga dihasilkan minyak netral dengan rendemen yang lebih besar dan mutu minyak yang lebih baik.

Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam memilih konsentrasi larutan alkali yang digunakan dalam netralisasi adalah sebagai berikut:

    1. Keasaman dari Minyak Kasar

Konsentrasi dari alkali yang digunakan tergantung dari jumlah asam lemak bebas atau derajat keasaman minyak. Makin besar jumlah asam lemak bebas, makin besar pula konsentrasi alkali yang digunakan.

Secara teoritis, untuk menetralkan 1 kg asam lemak bebas dalam minyak (sebagai asam oleat), dibutuhkan sebanyak 0,142 kg kaustik soda Kristal, atau untuk menetralkan 1 ton minyak yang mengandung 1% asam lemak bebas (10 kg asam lemak bebas) dibutuhkan sebanayk 1,42 kg kaustik soda Kristal. Pada proses netralisasi perlu ditambahkan kaustik soda berlebih yang disebut excess dari jumlahnya terantung dari sifat-sifat khas minyak; misalnya untuk minyak kelapa sebanyak 0,1 – 0,2% kaustik soda didasarkan pada berat minyak.

    1. Jumlah Minyak Netral (Trigliserida) yang Tersabunkan Diusahakan Serendah Mungkin

Makin besar konsentrasi larutan alkali yang digunakan, maka kemungkinan jumlah trigliserida yang tersabunkan semakin besar pula sehingga angka refining factor bertambah besar.

    1. Jumlah Minyak Netral yang Terdapat dalam Soap Stock

Makin encer larutan kaustik soda, maka makin besar tendensi larutan sabun untuk membentuk emulsi dengan trigliserida. Umumnya minyak yang mengandung kadar asam lemak bebas yang rebdah lebih beik dinetralkan dengan alkali encer (konsentrasi lebih kecil dari 0,15 N atau 5oBe), sedangkan asam lemak bebas dengan kadar tinggi, baik dinetralkan dengan larutan alkali 10-24oBe. Dengan menggunakan larutan alkali encer, kemungkinan terjadinya penyabunan trigliserida dapat diperkecil, akan tetapi kehilangan minyak bertambah besar karena sabun dalam minyak akan membentuk emulsi.

    1. Suhu Netralisasi

Suhu netralisasi dipilih sedemikian rupa sehingga sabun (soap stock) yang terbentuk dalam minyak mengendap dengan kompak dan cepat. Pengendapan yang lambat akan memperbesar kehilangan minyak karena sebagian minyak akan diserap oleh sabun.

  1. Warna Minyak Netral

Makin encer larutan alkali yang digunakan, makin besar jumlah larutan yang dibutuhkan untuk netralisasi dan minyak netral yang dihasilkan berwarna lebih pucat.

b)       Netralisasi dengan Natrium Karbonat (Na2CO3)

Keuntungan menggunakan persenyawaan karbonat adalah karena trigliserida tidak ikut tersabunkan, sehingga nilai refining factor dapat diperkecil. Suatu kelemahan dari pemakaian senyawa ini adalah karena sabun yang terbentuk sukar dipisahkan. Hal ini disebabkan karena gas CO2 yang dibebaskan dari karbonat akan menimbulkan busa dalam minyak.

Netralisasi menggunakan natrium karbonat biasanya disusul dengan pencucian menggunakan kaustik soda encer, sehingga memperbaiki mutu, terutama warna minyak. Hal ini akan mengurangi jumlah absorben yang dibutuhkan pada proses pencucian.

Pada umumnya netralisasi minyak menggunakan natrium karbonat dilakukan di bawah suhu 50oC, sehingga seluruh asam lemak bebas yang bereaksi dengan natrium karbonat akan membentuk sabun dan asam karbonat, dengan reaksi sebagai berikut:

Pada pemanasan, asam karbonat yang terbentuk akan terurai menjadi gas CO2 dan H2O. gas CO2 yang dibebaskan akan membentuk busa dalam sabun yang terbentuk dan mengapungkan partikel sabun di atas permukaan minyak. Gas tersebut dapat dihilangkan dengan cara mengalirkan uap panas atau atau dengan cara menurunkan tekanan udara di atas permukaan minyak dengan pompa vakum.

Cara netralisasi adalah dengan minyak dinetralkan, dipanaskan pada suhu 35-40oC dengan tekanan lebih rendah dari 1 atmosfir. Selanjutnya ditambahkan larutan natrium karbonat, kemudian diaduk selama 10-15 menit dengan kecepatan pengadukan 65-75 rpm. Kemudian kecepatan pengadukan dikurangi 15-20 rpm dan tekanan vakum diperkecil selama 20-30 menit. Dengan cara tersebut, gas CO2 yang terbentuk akan menguap dan asam lemak bebas yang tertinggal dalam minyak kurang lebih sebesar 0,05%. Sabun yang terbentuk dapat diendapkan dengan menambahkan garam, misalnya natrium sulfat atau natrium silikat, atau mencucinya dengan air panas. Setelah sabun dipisahkan dari minyak selanjutnya dilakukan proses pemucatan.

 

 

 

 

 

Minyak dalam sabun yang telah mengendap dapat dipisahkan dengan cara menyaring menggunakan filter press. Asam lemak bebas yang telah membentuk sabun (soap stock) dapat diperoleh kembali jika sabun tersebut direaksikan dengan asam mineral.

Keuntungan netralisasi menggunakan natrium karbonat adalah sabun yang terbentuk bersifat pekat dan mudah dipisahkan, serta dapat dipakai langsung untuk pembuatan sabun bermutu baik. Minyak yang dihasilkan mmlebih baik, terutama setelah mengalami proses deodorisasi. Di samping itu trigliserida tidak ikut tersabunkan sehingga rendemen minyak netra yang dihasilkan lebih besar.

Kelemahannya adalah karena cara tersebut sukar dilaksanakan dalam praktek, dan di samping itu untuk minyak semi drying oil seperti minyak kedelai, sabun yang terbentuk sukar disaring karena adanya busa yang disebabkan oleh gas CO2.

c)       Netralisasi Minyak dalam Bentuk “miscella

Cara netralisasi ini digunakan pada minyak yang diekstrak dengan menggunakan pelarut menguap (solvent extraction). Hasil ekstraksi merupakan campuran antara pelarut dan minyak disebut miscella.

Asam lemak bebas dalam miscella dapat dinetralkan dengan menggunakan kaustik soda atau natrium karbonat. Penambahan bahan kimia tersebut ke dalam miscella yang mengalir dalam ketel ekstraksi, dilakukan pada suhu yang sesuai dengan titik didih pelarut. Sabun yang terbenuk dapat dipisahkan dengan cara menambahkan garam, sedangkan minyak netral dapat dipisahkan dari pelarut dengan cara penguapan.

d)       Netralisasi dengan Etanol Amin dan Amonia

Etanol amin dan ammonia dapat digunakan untuk netralisasi asam lemak bebas. Pada proses ini asam lemak bebas dapat dinetralkan tanpa menyabunkan trigliserida, sedangkan ammonia yang digunakan dapat diperoleh kembali dari soap stock dengan cara penyulingan dalam ruang vakum.

e)       Pemisahan Asam (de-acidification) dengan Cara Penyulingan

Proses pemisahan asam dengan cara penyulingan adalah proses penguapan asam lemak bebas, langsung dari minyak tanpa mereaksikannya dengan larutan biasa, sehingga asam lemak yang terpisah tetap utuh. Minyak kasar yang akan disuling terlebih dahulu dipanaskan dalam alat penukar kalor (heat exchanger). Selanjutnya minyak tersebut dialirkan secara kontinu ke dalam alat penyuling, dengan letak horizontal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 ALAT NETRALISASI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1.1 Penampung Tangensial ketel untuk netralisasi dan pemecahan minyak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1.2 Skema Alat Penyuling Asam Lemak Bebas

 

1.5 CONTOH PROSES NETRALISASI

  1. Proses Pembuatan Minyak Ikan

Proses netralisasi dilakukan dengan menambahkan larutan alkali atau pereaksi lainnya untuk membebaskan asam lemak bebas dengan membentuk sabun dan membentuk koagulasi bahan-bahan yang tidak diiinginkan. Penambahan larutan alkali ke dalam minyak mentah akan menyebabkan reaksi kimia maupun fisik, yaitu:

    1. Alkali akan bereaksi dengan asam lemak bebas dan membentuk sabun,
    2. Gum menyerap air dan menggumpal melaliu reaksi hidrasi,
    3. Bahan-bahan warna terdegradasi, terserap oleh gum atau larutan oleh alkali,
    4. Bahan-bahan yang tidak terlatur yang terdapat dalam minyak akan menggumpal.

Selanjutnya minyak yang telah dinetralkan dibiarkan beberapa saat supaya terjadi pemisahan sabun yang terbentuk. Lapisan sabun berada pada lapisan bawah dan lapisan minyak pada bagian bawah. Kemudian sabun tersebut diambil. Untuk menghilangkan sabun-sabun yang masih tersisa, pada minyak ikan ditambahkan air panas sambil diaduk dan kemudian dibiarkan supaya terjadi pemisahan minyak dan air. Setelah itu air yang terpisah dibuang.

  1. Proses Pembuatan Minyak Sawit

Proses netralisasi konvensional dengan penambahan soda kaustik merupakan proses yang paling luas digunakan dan juga proses purifikasi terbaik yang dikenal sejauh ini. Penambahan larutan alkali ke dalam CPO menyebabkan beberapa reaksi kimia dan fisika sebagai berikut:

1. Alkali bereaksi dengan Free Fatty Acid (FFA) membentuk sabun.

2. Fosfatida mengabsorb alkali dan selanjutnya akan terkoagulasi melalui proses hidrasi.

3. Pigmen mengalami degradasi, akan terabsorbsi oleh gum.

4. Bahan-bahan yang tidak larut akan terperangkap oleh material terkoagulasi.

Efisiensi pemisahan sabun dari minyak yang sudah dinetralisasi, yang biasanya dilakukan dengan bantuan separator sentrifugal, merupakan faktor yang signifikan dalam netralisasi kaustik. Netralisasi kaustik konvensional sangat fleksibel dalam memurnikan minyak mentah untuk menghasilkan produk makanan.

                                             DAFTAR PUSTAKA

Arghainc. 2008. Minyak Sawit. http://arghainc.wordpress.com/2008/11/21/minyak-sawit/.

Ketaren, S. 2008. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press. Jakarta.

Fauzi, M. 2008. Proses Pembuatan Minyak Ikan. http://ozenjoy.blogspot.com/2008/06/proses-pembuatan-minyak-ikan_28.html.

Riyadi, Kris. 2010. Industri Minyak Nabati. http://kuliah.wikidot.com/minyak-nabati.

 

 

MEMAHAMI KONSEP SUHU DAN KALOR

 

PENGERTIAN SUHU DAN KALOR

 

Pengertian Kalor                                                                                                                           

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor

  1. massa zat
  2. jenis zat (kalor jenis)
  3. perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

Q = m.c.(t2 – t1)

Dimana :

Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)

m adalah massa benda (kg)

c adalah kalor jenis (J/kgC)

(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

  • Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
  • Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t2-t1)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.(t2-t1)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

H = m.c

Keterangan :

Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)

 

Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.

Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.

W = Q

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :

W = P.t

Keterangan :

W adalah energi listrik (J)

P adalah daya listrik(W)

t adalah waktu yang diperlukan (s)

Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh persamaan ;

P.t = m.c.(t2 – t1)

Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.

Pengertian suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid.

PENENTUAN SKALA SUHU DAN TERMOMETER

Skala Suhu Termometer

Selanjutnya untuk memberi ukuran pada suhu itu, maka terlebih dahulu harus ditetapkan skala alat pengukur yang kita namakan “skala termometer”. Dalam hubungan ini, dari pengamatan gejala pemanasan terhadap benda dapat ditunjukkan bahwa pada umumnya setiap benda mengalami perubahan akibat pemanasan. Dengan demikian setiap benda dapat dijadikan sebagai alat pengukur suhu dengan memperhatikan hubungan antara perubahan keadaan benda dengan kepanasan benda. Akan tetapi setiap pilihan benda yang berbeda akan memberikan skala suhu yang berbeda-beda. Ini akibat penunjukkan termometer dengan termometer lain yang memakai skala suhu lain atas suhu bahan tertentu akan memberikan reaksi hasil pengukuran suhu yang berbeda terhadap suatu benda dengan panas yang sama. Untuk mengatasi kesulitan tersebut maka harus dibuat suatu perjanjian berupa adanya bahan tertentu yang akan dijadikan sebagai standar penetapan skala suhu terhadap semua termometer yang akan ditera.

Dalam hubungan tersebut sebagai skala suhu yang pertama oleh Celcius didefinisikan skala suhu berdasarkan perubahan wujud air murni dimana pada tekanan 1 atmosfer angka nol termometer diletakkan pada titik beku air dan pada titik didihnya diletakkan angka 100 dengan skala suhu 1/100 bagian antara titik beku dan titik didih air. Selanjutnya Reamur mendefinisikan skala suhu termometer pada tekanan 1 atmosfer titik beku air pada angka 0 sedang pada titik didih air pada angka 80, dimana antara titik beku dan titik didih air dibagi atas 80 skala yang sama. Skala termometer Reamur ini jarang dipakai. Skala termometer lain yang banyak dipakai pula ialah skala Fahrenheit. Dalam skala ini titik beku air diletakkan pada angka 32 sedang titik didih pada angka 212 dimana skala suhunya merupakan 1/180 bagian antara kedua titik tersebut. Berdasarkan pembagian skala ketiga macam skala termometer yang disebutkan diatas maka apabila penunjukan suhu Celcius kita tandai dengan tC, suhu Reamur dengan tR, dan suhu Farenheit dengan tF, maka bila suhu dinyatakan dalam derajat Celcius, maka kita dapat menulis sangkutannya dengan kedua skala suhu yang disebut terakhir sebagai :

 

tR = 4tC/5

 

tF = 32oF + 9tC/5

 

Berikutnya, dari banyak fakta penelitian di bidang termodinamika dapat ditunjukan bahwa di alam ini terdapat adanya “suhu mutlak” terkecil. Atas dasar itu suatu skala yang berdasarkan skala suhu yang berdasarkan skala suhu Celcius ialah yang dinamakan “skala suhu kelvin” yang biasa juga disebut “skala suhu mutlak”.Dalam hal ini suhu terkecil itu diambil sebagai titik 0 mutlak yang terletak pada angka – 273,16oC (dalam perhitungan praktis dibulatkan menjadi – 273,16oC). Jadi antara suhu Celcius dengan suhu Kelvin terdapat sangkutan :

T = t + 273,16oC

 

Dimana T menyatakan suhu Kelvin dan t sebagai celcius. Akhirnya patut dicatat disini bahwa dalam fisika skala suhu yang lazim digunakan adalah skala suhu Celcius dinyatakan dalam suhu Kelvin. Dalam uraian-uraian kita, selanjutnya kita hanya menggunakan suhu Celcius dan suhu Kelvin.

Contoh 1. Temperatur tubuh normal adalah 98,6oF. Berapakah temperatur normal tubuh jika dinyatakan dalam Celcius ?

Jawab : T (oC) = (5/9){T(oF)-32} T (oC) = (5/9)(98,6-32) = 37,0oC

 

 

 

 

 

 

 

 

JENIS-JENIS SKALA SUHU

Rumus Konversi Suhu

Konversi dari

Ke

Rumus

Celsius

Fahrenheit

°F = °C × 1,8 + 32

Fahrenheit

Celsius

°C = (°F – 32) / 1,8

Celsius

kelvin

K = °C + 273,15

kelvin

Celsius

°C = K – 273,15

 

 

CELCIUS

         Skala Celsius adalah suatu skala suhu yang mendapatkan namanya dari ahli astronomi Anders Celsius (1701–1744), yang pertama kali mengusulkannya pada tahun 1742. Skala suhu Celsius didesain supaya titik beku air berada pada 0 derajat dan titik didih pada 100 derajat di tekanan atmosferik standar.

Karena ada seratus tahapan antara kedua titik referensi ini, istilah asli untuk sistem ini adalah centigrade (100 bagian) atau centesimal. Pada 1948 nama sistem ini diganti secara resmi menjadi Celsius oleh Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran ke-9 (CR 64), sebagai bentuk penghargaan bagi Celsius dan untuk mencegah kerancuan yang timbul akibat konflik penggunaan awalan centi- (di Indonesia senti-) seperti yang digunakan satuan ukur SI. Meski angka-angka untuk saat beku dan mendidih untuk air tetap lumayan tepat, definisi aslinya tidak cocok digunakan sebagai standar formal: ia bergantung pada definisi tekanan atmosferik standar yang sendiri bergantung kepada definisi suhu. Definisi resmi Celsius saat ini menyatakan bahwa 0,01 °C berada pada triple point air dan satu derajat adalah 1/273,16 dari perbedaan suhu antara triple point air dan nol absolut. Definisi ini memastikan bahwa satu derajat Celsius merepresentasikan perbedaan suhu yang sama dengan satu kelvin.
Anders Celsius awalnya mengusulkan titik beku berada pada 100 derajat dan titik didih pada 0 derajat. Ini dibalik pada tahun 1747, disebabkan hasutan dari Linnaeus, atau mungkin Daniel Ekström, pembuat kebanyakan termometer yang digunakan oleh Celsius.
Suhu sebesar -40 derajat mempunyai nilai yang sama untuk Celsius dan Fahrenheit. Selain itu, sebuah cara untuk mengkonversi Celsius ke Fahrenheit adalah dengan menambah 40, dikalikan dengan 1,8, dan kemudian dikurangi 40. Sebaliknya, untuk mengkonversi dari Fahrenheit ke Celsius kita menambah 40, kemudian dibagikan 1,8 dan akhirnya dikurangi 40.
Skala Celsius digunakan di hampir seluruh dunia untuk keperluan sehari-hari, meski di media massa ia masih sering dikenal sebagai centigrade hingga akhir 1980-an atau awal 1990-an, terutama oleh peramal cuaca di saluran televisi di Eropa misalnya BBC, ITV dan RTÉ. Di Amerika Serikat dan Jamaika, Fahrenheit tetap menjadi skala pilihan utama untuk pengukuran suhu sehari-hari, meski Celsius dan kelvin digunakan untuk aplikasi sains.
FAHRENHEIT

Skala Fahreheit
adalah salah satu skala suhu selain Celsius dan Kelvin. Nama Fahrenheit diambil dari ilmuwan Jerman yang bernama Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Skala ini dikemukakan pada tahun 1724.

Dalam skala ini, titik beku air adalah 32 derajat Fahrenheit (ditulis 32°F) dan titik didih air adalah 212 derajat Fahrenheit. Negatif 40 derajat Fahreheit sama dengan negatif 40 derajat Celsius. Skala Fahrenheit banyak digunakan di Amerika Serikat.

 

KELVIN
        Skala Kelvin (simbol: K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika gerakan molekuler berhenti), dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01 °C). Skala suhu Celsius kini didefinisikan berdasarkan kelvin.
Kelvin dinamakan berdasarkan seorang fisikawan dan insinyur Inggris, William Thomson, 1st Baron Kelvin.

Perkataan kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol °, berbeda dengan Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran sementara kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 (di Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-10, Resolusi 3, CR 79), namanya adalah “derajat kelvin” dan ditulis °K; kata “derajat” dibuang pada 1967 (CPGM ke-13, Resolusi 3, CR 104).
Perhatikan bahwa simbol unit kelvin selalu menggunakan huruf besar K dan tidak pernah dimiringkan. Tidak seperti skala suhu yang menggunakan simbol derajat, selalu ada spasi di antara angka dan huruf K-nya, sama seperti unit SI lainnya.

 

 

JENIS-JENIS TERMOMETER

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa latin thermo yang berarti bahang dan meter yang berarti untuk mengukur.

Jenis-jenis termometer

– Termometer Raksa

Termometer yang pipa kacanya diisi dengan raksa disebut termometer raksa. Termometer

raksa dengan skala celcius adalah termometer yang umum dijumpai dalam keseharian.

* Keuntungan

1. Raksa mudah dilihat karena mengkilap.

2. Volume raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu.

3. Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut.

4. Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratoriun (-40 derajat

Celcius s/d 350 derajat Celcius)

5. Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu cepat dan tepat.

* Kerugian

1. Raksa mahal

2. Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah (misalnya suhu di

kutub utara dan kutub selatan)

3.Raksa termasuk zat berbahaya (sering digunakan “air keras”) sehingga termometer raksa

    berbahaya jika tabungnya pecah.

– Termometer Alkohol

* Keuntungan

1. Alkohol lebih murah dibandingkan raksa

2. Alkohol terliti, karena untuk kenaikana suhu yang kecil, alkohol mengalami perubahan volum yang besar.

3. Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat dingin (misalnya suhu di daerah kutub) karena titik beku alkohol sangat rendah yaitu -112 derajat celcius.

* Kerugian

1. Alkohol memiliki titik didih rendah yaitu 78 derajat Celcius sehingga pemakaiannya terbatas (antara lain tidak dapat mengukur suhu air ketika mendidih.

2. Alkohol tidak berwarna, sehingga harus diberi warna terlebih dahulu agar mudah dilihat .

3. Alkohol membasahi (melekat) pada dinding kaca.

Beberapa termometer dalam keseharian.

– Termometer Klinis

Biasa digunakan para dokter & perawat untuk mengukur suhu tubuh manusia.

– Termometer Dinding

Umumnya termometer dinding dipasang tegak di dinding sebuah ruang dan digunakan untuk mengukur suhu ruangan.

– Termometer Max & Min Six

Suhu dalam sebuah rumah kaca, yaitu rumah digunakan untuk menanm tanaman sebagai bahan penelitian, umumnya diukur dengan menggunakan termometer max & min six.

Jenis-jenis termometer yang lain

  1. 1.    Termometer Gas

Pada prinsipnya jika suhu naik, tekanan gas naik dan dihasilkan beda ketinggian h yang lebih besar pada termometer.

      2. Termometer Platina

                  3. Termometer Termistor

                  4. Termometer Termokopel

                  5. Termometer Bimetal.

 

MENGUASAI PENGARUH KALOR TERHADAP ZAT

 

PERUBAHAN WUJUD ZAT

Sebagaimana kita ketahui bahwa suatu benda bisa berada dalam wujud padat, cair dan gas. Sekarang malah telah diketahui pula bahwa suatu benda bisa berada dalam wujud ‘plasma” yaitu suatu keadaan dimana benda gas, atom-atomnya sudah terionisasi semua dalam keadaan bebas. Disini wujud plasma itu tidak akan diuraikan karena seluk-beluknya cukup luas dan merupakan salah satu cabang ilmu fisika yang cukup berkembang.

Selanjutnya kita mendefinisikan suatu besaran yang dinamakan “kalor” yang merupakan suatu kuantitas panas dinyatakan dalam satuan kalori. Dalam hal ini satu kalori didefinisikan sebagai kuantitas panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air murni (H2o dari 19,5oC.Selanjutnya menurut penyelidikan yang dilakukan oleh Joule bila tenaga mekanik yang diberikan pada suatu sistem dapat diisolir sedemikian rupa sehingga tak ada tenaga yng hilang, maka dari hasil eksperimen itu tenaga mekanik 4,2 joule setara dengan 1 kalori.Jadi kalau kita mengubah satuan tenaga kedalam satuan kalori maka perbandingannya adalah 4,2 joule = 1 kalori.

Setelah definisi satuan panas kita definisikan maka segera kita dapat merumuskan sangkutan antara kuantitas kalor dengan perubahan suhu.Dalam hal ini andaikan kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu m gram suatu benda dari t0 ke t1 = t0 + t, kita lambangkan dengan Q.

Dengan demikian kita dapat mendefinisikan Sebagai “kalor jenis” suatu benda.

Perlu kita catat disini bahwa besaran mc pada persamaan sering dinamakan “harga air kalorimeter” yang mempunyai satuan.

Sekarang kalau kita tinjau grafik perubahan wujud air (H2O) dalam bidang ( t, Q) Pada diagram tersebut tampak dengan jelas bahwa suhu benda tidak berubah namun terjadi perubahan kalor. Pada peralihan tersebut jumlah kalor (Q) sebanding dengan massa benda (m).

Qo – Qc = Q ( penguapan air )= u m

Dimana u = panas penguapan / pengembunan air, dan

Q1 – Qo = Q ( peleburan es ) = L m

Dimana L = panas peleburan / pembekuan air.

Perlu dicatat disini bahwa dalam praktek untuk keperluan perhitungan yang tidak teliti biasanya diambil u = 540 kalori/gram dan L = 80 kalori/gram. Patut dicatat disini bahwa dalam proses perubahan benda dari fasa yang satu kefasa lain ditandai dengan jumlah kalor tertentu. Hal ini perlu diperingatkan bahwa dalam suatu proses yang berlangsung secara sinambung (seperti pada proses pembuatan garam) perubahan wujud itu sebenarnya tidak mesti dikaitkan dengan suhu tertentu. Yang penting jumlah kalor yang telah diserap dalam proses yang bersangkutan sesuai dengan keperluan perubahan wujud tersebut.

Selain itu seperti telah disinggung pada uraian lalu bahwa dua buah sistem yang mempunyai kalor yang berbeda, maka apabila kedua sistem dalam keadaan berkontakan satu sama lain akan ternyata bahwa keadaan setimbang kedua sistem tersebut akan mempunyai kalori yang sama. Menurut pernyataan ini suatu sistem yang kalornya besar akan memberikan kalornya kepada sistem yang lain yang lebih rendah kalornya bila keduanya berkontakan. Perpindahan kalor tersebut akan berlangsung terus kepihak yang rendah kalornya sampai pada akhirnya kedua sistem sudah sama kalornya. Azaz ini penting sekali artinya dalam kalorimetri. Tentu saja dalam proses kontakan antara kedua sistem yang berkontakan itu haruslah terisolir terhadap sistem lainnya sedemikian tidak ada proses perpindahan kalor kecuali antara kedua sistem yang bersangkutan.

Contoh 2 : Sepotong aluminium ( C = 0,21 kal/groC) dengan massa 20 gram bersuhu 90oC dijatuhkan pada balok es besar bersuhu 0oC. Berapakah es dapat dilebur oleh potongan aluminium itu?

Jawab :

Kalor lebur es = 80 kal/gr. Kalor yang dilepaskan aluminium :

Q1 = (m Ct)Al = ( 20 gr )(0,21 kal/groC)(90oC) = 378 kalori

Kalor yang diterima es : Q2 = L m = ( 80 kal/gr)(m) Azaz Black :

Q1 = Q2

378 kal = 80 m kal m = 378/80 = 4,7 gram

PEMUAIAN

Pemuaian Benda Padat dan Benda Cair akibat Perubahan Suhu

Kita telah mengetahui dari pengamatan bahwa suatu benda ternyata pada umumnya akan mengalami pemuaian karena pemanasan.sifat ini hampir berlaku umum untuk semua benda dengan pengecualian untuk beberapa zat, misalnya air adalah merupakan zat yang beranomali (menyimpang) dari sifat tersebut untuk daerah suhu tertentu. Dalam hal ini bila air membeku maka volumenya akan bertambah besar, akibatnya massa jenisnya menjadi kecil (es  0,5 gram/cm3), sehingga apabila dipanaskan maka ia akan menyusut sampai suatu suhu tertentu. Selanjutnya bila dipanaskan terus barulah ia memuai. Tentang cara pemuaian suatu benda kita dapat bagi atas pemuaian panjang, luas dan volume.

 

Pemuaian Benda Padat dan Benda Cair akibat Perubahan Suhu

A. Pemuaian Panjang

Dari hasil pengamatan ternyata bahwa perubahan panjang akibat pemanasan sebanding dengan panjang sebelum diberi tambahan panas dan sebanding pula dengan perubahan suhu sebagai akibat pemanasan. Jadi menurut uraian kita ini perubahan panjang itu.

l lo t atau l = lo t dimana : l0 = panjang mula-mula, t = perubahan suhu l = perubahan panjang akibat pemanasan, = koefisien muai panjang. Dengan demikian panjang l setelah pemanasan akan diberikan oleh:

l = lo + l

l = lo + lo t

l = lo ( lo + t )

 

Misalkan suhu mula-mula to dan suhu akhir t maka t = t – to. Jadi akhirnya rumus 9.6a dapat ditulis menjadi:

L = lo {l + ( t-to) } (9.6b)

Contoh 3: Sebuah skala meter terbuat dari baja diusahakan agar pada jelajah tertentu memiliki akurasi 5 x 10-5 mm. Hitunglah perubahan / variasi maksimum temperatur selama pengukuran berlangsung.

Jawab:

l = T

5 x 10-5 mm = (11 x 10-6/oC)(1,0 mm) T

T 5oC

Contoh 4: Sebuah balok baja mempunyai panjang 200 meter pada temperatur 20oC. kalau temperatur ekstrimnya (temperatur yang dimungkinkan berekspansi ) adalah – 30oC hingga +40oC, berapakah panjang ekspansi maupun kontraksinya.

Jawab :

Berdasarkan tabel 11.1, koefisien muai panjang baja adalah 12 x 10-6/oC.

Panjang ekspansi : L = (12 x 10-6/oC)(200m)(40oC – 20oC) = 4,8 x 10-2 m ( bertambah sepanjang 4,8 cm).

Panjang Kontraksi; L = (12 x 10-6/oC)(200m)(-30oC – 20oC) = -12,0 x 10-2 m

( bertambah panjang 12 cm)

Pemuaian Benda Padat dan Benda Cair akibat Perubahan Suhu

B. Pemuaian Luas

Sekarang tinjaulah suatu keping empat persegi panjang (misalnya dari suatu bahan logam),pada suhu to, sisi-sisinya adalah ao. selanjutnya kita panaskan hingga suhunya menjadi t, maka panjang sisi-sisinya sekarang akan menjadi a dan b.

Menurut sifat muai panjang maka : a = ao (l + (t-to) ) dan b = bo (l + (t-to)) Sehingga luasnya sekarang menjadi : a = ao bo { l + (t-to){l + (t-to)} = Ao{l+2(t-to)+2(t-to)2} berhubungan karena kecil sekali, maka 2<< sehingga kita dapat mendekati A = Ao {l +2?(t-to)} = Ao {l + ? (t-to)} (9.7) Dimana = 2 merupakan koefisien muai luasan.

Pemuaian Benda Padat dan Benda Cair akibat Perubahan Suhu

C. Pemuaian Volume

Untuk mudahnya analisa disini kita tinjau pararel epipedium siku-siku, yang pada suhu to misalkan panjang rusuk-rusuknya adalah ao,bo dan co. Berikutnya kita panaskan hingga suhu t, maka rusuk-rusuknya sekarang menjadi a,b dan c.

Sehingga volumenya akan menjadi:

V = aoboco { l + (t – to)}

= Vo { l + 3 (t – to)}+32 (t – to)2 +3 (t – to)3}

Yang karena maka kita dapat dekati menjadi:

V = Vo { l + 3 (t – to)} = Vo {l + (t-to)}

Dimana = 3 menyatakan koefisien muai volume.

Selanjutnya dengan mudah dapat kita pahami bahwa akibat pemanasan tersebut massa benda dapat dianggap tidak berubah. Jadi disini dipenuhi sifat invariansi massa benda terhadap pemanasan. Dengan demikian dipenuhi:

oVo = V = Vo (l + t)

Sehingga diperoleh

Dimana o = massa jenis benda pada suhu to dan = massa jenis benda pada suhu t. Dari rumus (9.9) dengan jelas tampak bahwa massa jenis benda akan makin kecil bila suhunya dinaikkan.

Contoh 5: Suatu kubus metal dipanaskan hingga volumenya bertambah sebesar 0,1 volume mula-mula. Bila suhu mula-mula To dan koefisien muai panjang metal adalah a, maka hitunglah suhu akhirnya.

Jawab : VT = Vo ( l + T)

Misalkan suhu akhir T, = 3a dan V = 0,1Vo.

VT – Vo = Vo (3a)(T-To),

Atau V = Vo (3a)(T-To)

0,1Vo = Vo (3a)(T-To)

T – To = 1/ 30 a atau T = To + 1/30a

 

AZAS BLACK DAN PENERAPANNYA

Asas Black

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Asas ini menjabarkan:

  • Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama
  • Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas
  • Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

Q lepas = Q terima

m1.c1.(t1 – ta) = m2.c2.(ta-t2)

 

MENGENAL CARA PERPINDAHAN KALOR

KONDUKSI

Konduksi adalah perpindahan panas antara dua sustansi dari sustansi yang bersuhu tinggi, panas berpindah ke sustansi yang bersuhu rendah dengan adanya kontak kedua sustansi secara langsung.

Misalnya ketika tangan kamu memegang gelas panas, maka telapak tangan kamu akan menerima panas dari gelas tersebut.

KONVEKSI

Konveksi terjadi diakibatkan adanya ekspansi termal dan konduksi. Konveksi sendiri artinya= cairan yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu.

Expansi termal adalah sifat dari sustansi yang bertemperatur tinggi dimana partikel-partikel sustansi tersebut volumennya meluas/membesar akibat panas.

Maka akibatnya berat jenis partikel itu berkurang. Karena berkurangnya berat jenis partikel, maka partikel itu akan terdorong ke atas (dalam hal ini udara panas) , sedangkan udara dingin yang ada di atasnya akan turun menggantikannya. Ingat misalnya berat jenis es lebih kecil daripada berat jenis air, maka es akan mengapung di air. berat jenis besi yang lebih besar daripada air menyebabkan besi tenggelam di air.

Nah sekarang bagaimana proses keluarnya panas (yang berasal dari radiasi solar) dari bumi?

Pertama-tama radiasi solar berhasil diserap oleh bumi dan menjadi enerji panas. Panas di permukaan bumi menyebabkan panasnya udara di permukaan oleh proses konduksi. Dari sinilah proses konveksi dimulai. Udara yang sudah dipanaskan oleh permukaan bumi kemudian naik ke permukaan karena konveksi, hingga menggantikan udara dingin yang berada di atasnya. Udara dingin yang tadinya berada di atas, terdorong ke bawah oleh hawa panas tadi.

Karena proses konveksilah jumlah panas yang berhasil dipindahkan bumi ke angkasa lebih tinggi dibandingkan jika hanya terjadi proses konduksi saja. Uap air panas yang naik, mentransfer energi panas itu ke sekelilingnya dan selanjutnya akan berpindah ke bawah lagi.

KONDUKTOR

1.1 Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut:
1. Konduktifitasnya cukup baik.
2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.
3. Koefisien muai panjangnya kecil.
4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.
Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:
1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).

1.2 Klasifikasi Konduktor
1.2.1 Klasifikasi konduktor menurut bahannya:
1. kawat logam biasa, contoh:
a. BBC (Bare Copper Conductor).
b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).
2. kawat logam campuran (Alloy), contoh:
a. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)
b. kawat logam paduan (composite), seperti: kawat baja berlapis tembaga (Copper Clad Steel) dan

kawat baja berlapis aluminium (Aluminum Clad Steel).
3. kawat lilit campuran, yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih,
contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced).

1.2.2 Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:
1. kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.
2. kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat yang dililit menjadi satu

biasanya berlapis dan konsentris.
3. kawat berongga (hollow conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk mendapatkan

garis tengah luar yang besar.

1.2.3. Klasifikasi konduktor menurut bentuk fisiknya:
1. konduktor telanjang.
2. konduktor berisolasi, yang merupakan konduktor telanjang dan pada bagian luarnya diisolasi

sesuai dengan peruntukan tegangan kerja, contoh:
a. Kabel twisted.
b. Kabel NYY
c. Kabel NYCY
d. Kabel NYFGBY

1.3 Karakteristik Konduktor
Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:
1. karakteristik mekanik, yang menunjukkan keadaan fisik dari konduktor yang menyatakan kekuatan tarik dari pada konduktor (dari SPLN 41-8:1981, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30° C, maka kemampuan maksimal dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).
2. karakteristik listrik, yang menunjukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus listrik yang melewatinya (dari SPLN 41-10 : 1991, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30o C, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).

1.3.1 Konduktivitas listrik
Sifat daya hantar listrik material dinyatakan dengan konduktivitas, yaitu kebalikan dari resistivitas atau tahanan jenis penghantar, dimana tahanan jenis penghantar tersebut didefinisikan sebagai:
R . A
ρ = ———-
l
dimana;
A : luas penampang (m2)
l : Panjang penghantar (m)
Ώ : tahanan jenis penghantar (ohm.m)
R : tahanan penghantar (ohm)
ρ : konduktivitas

1
a = ——
ρ
Menyatakan kemudahan – kemudahan suatu material untuk meneruskan arus listrik. Satuan konduktivitas adalah (ohm meter). Konduktivitas merupakan sifat listrik yang diperlukan dalam berbagai pemakaian sebagai penghantar tenaga listrik dan mempunyai rentang harga yang sangat luas. Logam atau material yang merupakan penghantar listrik yang baik, memiliki konduktivitas listrik dengan orde 107 (ohm.meter) -1 dan sebaliknya material isolator memiliki konduktivitas yang sangat rendah, yaitu antara 10-10 sampai dengan 10-20 (ohm.m)-1. Diantara kedua sifat ekstrim tersebut, ada material semi konduktor yang konduktivitasnya berkisar antara 10-6 sampai dengan 10-4 (ohm.m)-1. Berbeda pada kabel tegangan rendah, pada kabel tegangan menengah untuk pemenuhan fungsi penghantar dan pengaman terhadap penggunaan, ketiga jenis atau sifat konduktivitas tersebut diatas digunakan semuanya.
Logam Konduktivitas listrik ohm meter

Perak ( Ag ) ………………………. 6,8 x 107

Tembaga ( Cu ) ………………….. 6,0 x 107

Emas ( Au ) …………………….. .. 4,3 x 107

Alumunium ( Ac ) ………………. .. 3,8 x 107

Kuningan ( 70% Cu – 30% Zn )… 1,6 x 107

Besi ( Fe ) ………………………… 1,0 x 107

Baja karbon ( Ffe – C ) …………. 0,6 x 107

Baja tahan karat ( Ffe – Cr ) …… 0,2 x 107
Tabel 1. Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan Paduannya Pada Suhu Kamar.

1.3.2 Kriteria mutu penghantar

Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur – unsur pemadu, impurity atau ketidaksempurnaan dalam kristal logam, yang ketiganya banyak berperan dalam proses pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur – unsur pemandu selain mempengaruhi konduktivitas listrik, akan mempengaruhi sifat – sifat mekanika dan fisika lainnya. Logam murni memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan tetapi kekuatan mekanis logam murni adalah rendah.

Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan konduktivitas yang tinggi juga membutuhkan sifat mekanis dan fisika tertentu yang disesuaikan dengan penggunaan penghantar itu sendiri.

Selain masalah teknis, penggunaan logam sebagai penghantar ternyata juga sangat ditentukan oleh nilai ekonomis logam tersebut dimasyarakat. Sehingga suatu kompromi antara nilai teknis dan ekonomi logam yang akan digunakan mutlak diperhatikan. Nilai kompromi termurahlah yang akan menentukan logam mana yang akan digunakan. Pada saat ini, logam Tembaga dan Aluminium adalah logam yang terpilih diantara jenis logam penghantar lainnya yang memenuhi nilai kompromi teknis ekonomis termurah.

Dari jenis–jenis logam penghantar pada tabel 1. diatas, tembaga merupakan penghantar yang paling lama digunakan dalam bidang kelistrikan. Pada tahun 1913, oleh International Electrochemical Comission (IEC) ditetapkan suatu standar yang menunjukkan daya hantar kawat tembaga yang kemudian dikenal sebagai International Annealed Copper Standard (IACS). Standar tersebut menyebutkan bahwa untuk kawat tembaga yang telah dilunakkan dengan proses anil (annealing), mempunyai panjang 1m dan luas penampang 1mm2, serta mempunyai tahanan listrik (resistance) tidak lebih dari 0.017241 ohm pada suhu 20oC, dinyatakan mempunyai konduktivitas listrik 100% IACS.

Akan tetapi dengan kemajuan teknologi proses pembuatan tembaga yang dicapai dewasa ini, dimana tingkat kemurnian tembaga pada kawat penghantar jauh lebih tinggi jika dibandingkan pada tahun 1913, maka konduktivitas listrik kawat tembaga sekarang ini bisa mencapai diatas 100% IACS.
Untuk kawat Aluminium, konduktivitas listriknya biasa dibandingkan terhadap standar kawat tembaga. Menurut standar ASTM B 609 untuk kawat aluminium dari jenis EC grade atau seri AA 1350(*), konduktivitas listriknya berkisar antara 61.0 – 61.8% IACS, tergantung pada kondisi kekerasan atau temper. Sedangkan untuk kawat penghantar dari paduan aluminium seri AA 6201, menurut standar ASTM B 3988 persaratan konduktivitas listriknya tidak boleh kurang dari 52.5% IACS. Kawat penghantar 6201 ini biasanya digunakan untuk bahan kabel dari jenis All Aluminium Alloy Conductor (AAAC).

Disamping persyaratan sifat listrik seperti konduktivitas listrik diatas, kriteria mutu lainnya yang juga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian dari sifat – sifat atau kondisi berikut ini, yaitu:
a. komposisi kimia.

b. sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) dan regangan tarik (elongation).

c. sifat bending.

d. diameter dan variasi yang diijinkan.

e. kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain-lain

KONDENSOR

Kondensor ditempatkan di depan radiator. Kondensor berfungsi untuk mendinginkan gas refrigerant sehingga terkondensasi menjadi cair dengan tekanan yang tinggi.Set elah cair, refrigerant mengalir ke receiver dehidrator. Pendingin yang dilakukan kondensor berasal dari aliran udara oleh kipas radiator. Jumlah panas yang dilepaskan refrigerasi dalam kondensor sama dengan panas yang diserap dalam evaporator ditambah panas kerja yang diperlukan kompresor untuk menekan refrigrant.Semakin banyak panas yang dilepas dalam kondensor,maka semakin besar pula efek mendinginkan yang akan diperoleh dari evaporator.

 

Dalam kondensor akan terjadi perubahan bentuk zat pendingin, karena kondensasi yang dilakukan kondensor. Perubahan bentuk tersebut dari gas menjadi cair. Supaya pendinginan/kondensasi dari zat pendingin lebih sempurna, maka pemasangan kondensor perlu memperhatikan arah aliran udara yang membantu proses pendinginan kondensor. Pemasangan kondensor pada mobil biasanya ditempatkan di depan radiator supaya dapat dialiri udara waktu mobil berjalan.

Adakalanya pemasangan kondensor di depan radiator dilengkapi dengan dengan kipas-kipas pendingin, tetapi kipas pendingin mesin diganti dengan yang lebih besar supaya pendinginan mesin dapat dilaksanakan bersama-sama dengan pendinginan kondensor. Sistim ini merugikan bila sistim AC tidak dipakai , karena kipas yang besar akan menggunakan daya mekanis mesin, akibatnya boros bahan bakar. Untuk itu memakai kipas pendingin listrik tersendiri pada kondensor merupakan solusi lain meskipun kondensor dapat dipasang di depan radiator, di atas atap mobil, di bawah lantai, atau tempat lain yang memungkinkan.

Pipa-pipa kondensor ada yang berbentuk bulat ada juga yang seperti bayak lubang-lubang aliran zat pendingin. Pipa tersebut dilengkungkan secara paralel dari awal sampai keluarnya zat pendingin menuju saringan. Untuk memperluas pemukaan pendingin, diantara pipa yang dilengkungkan itu diberi kisi-kisi pendingin supaya sistem pendinginan lebih sempurna (panas diserap oleh kisi pendingin), sehingga kondensasi dan perubahan bentuk zat pendinginan dari gas menjadi cair akan terjadi.

 

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menggunakan alat-alat yang terbuat dari kertas, plastik, karet, lilin, kayu, alumunium, bahkan bahan yang terbuat dari besi dan baja. Ada benda yang bersifat konduktor dan ada pula yang bersifat isolator. Seperti apa benda konduktor dan isolator? Lakukan kegiatan berikut ini! Benda-benda yang termasuk konduktor misalnya: aluminium, besi, dan baja. Sedangkan benda-benda yang termasuk isolator misalnya: kertas, plastik, karet, lilin, dan kayu. Memasak air akan lebih cepat mendidih bila menggunakan alat/wadah yang terbuat dari logam, karena logam merupakan penghantar panas (konduktor) yang baik. Bandingkan jika menggunakan alat/wadah yang terbuat dari tanah liat. Begitu pula tangkai atau pegangan alat masak atau alat penggorengan, biasanya menggunakan kayu atau karet. Sebab, kayu dan karet merupakan benda penyekat panas (isolator) yang baik atau penghantar panas yang kurang baik. Dari uraian di atas dapat kita simpulkan bahwa benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik di sebut konduktor, sedangkan benda yang tidak dapat menghantarkan panas dengan baik disebut isolator. Untuk mengetahui sifat hantaran benda terhadap panas lakukan kegiatan berikut ini!

RADIATOR

Radiator merupakan salah satu piranti penting yang berfungsi sebagai pendingin sebuah mesin atau lebih tepatnya lagi untuk menstabilkan suhu mesin mobil agar selalu dalam keadaan normal. Dengan adanya radiator, panas berlebih pada mesin mobil dapat dikurangi sehingga beban kerja mesin menjadi lebih ringan dan terhindar dari masalah engine overheat yang dapat membuat mobil mogok seketika.

Awal ditemukannya radiator bermula dari temuan Franz SanGalli pada tahun 1885 dan dipatenkan di Jerman dan Amerika Serikat. Sebenarnya pemakaian radiator ini tak hanya sebatas pada kendaraan (roda empat dan dua) tetapi juga diaplikasikan pada perumahan dan gedung pada daerah dingin (Eropa dan Amerika).

Cara kerja Radiator
Pada prinsipnya air atau cairan radiator coolant akan mengalir melalui pipa yang didesain secara khusus berbentuk zig zag untuk mendinginkan secara merata ke semua dinding silinder mesin dan berputar kembali ke radiator. Lewat kisi-kisi pada radiator dan dengan bantuan angin atau kipas pada mobil inilah pendinginan air atau cairan radiator coolant didapat dengan maksimal.

Kinerja radiator pada mobil juga didukung oleh piranti lainnya, seperti thermostat untuk mengatur buka tutup aliran air atau cairan radiator coolant ke dinding silinder mesin agar mendapat suhu mesin yang tetap ideal. Sedangkan

Secara garis besar radiator digunakan pada semua mesin seperti mesin genset, mesin – mesin industri, dan semuanya memerlukan pendingin yang berbasiskan air pada pendinginannya.

Bahan Radiator
Inti bahan radiator adalah berupa pipa yang terbuat dari logam, yang diantaranya seperti :

– Kuningan & Tembaga
Kuningan dan tembaga merupakan bahan logam yang dapat menyerap panas sehingga cocok untuk dijadikan bahan radiator. Biasanya yang memakai kuningan dan tembaga ini adalah mobil keluaran lama.

– Alumuminium
Untuk kendaraan terbaru biasanya memakai bahan alumuminium untuk radiator bahan ini terbukti dapat meredam panas sehingga air yang terdapat dalam radiator cepat dingin. Selain itu alumuminium dapat lebih lama mencegah karat dibandingkan dengan logam yang lain.

Hal yang merusak radiator
Ada hal yang dapat dijadikan sumber penyebabnya kerusakan pada radiator berikut adalah berbagai penyebabnya :

– Korosi / kerak
Korosi atau karat adalah sesuatu hal yang dapat terjadi pada semua radiator. Karena radiator ini berisi air sehingga lama kelamaan akan menimbulkan karat, biasanya hal ini terjadi akibat pemakaian air yang  tidak disarankan / kualitasnya buruk untuk radiator.
Akibat dari Karat ini menyebabkan timbulnya kerak yang dapat membuat kurang lancarnya sirkulasi air radiator sebagai pembuang panas ataupun membuat radiator bocor sehingga air  radiator cepat berkurang volumenya, akhirnya pendinginan mesin tidak berjalan sehingga mesin dapat panas yang berlebih (overheat)
– Umur Masa Pakai
Idealnya pemakaian radiator ini mencapai lima tahun, seharusnya radiator ini diganti dengan yang baru, tetapi bila tidak ada biaya, kita dapat memilih alternatif dengan merekondisi radiator pada ahli servis radiator yang ada.
Radiator yang sudah berumur lebih dari 5 tahun umumnya mengalami berbagai masalah seperti kerak atau karat yang menyebabkan bocor, karena radiator selalu bekerja dalam suhu panas yang sangat tinggi. Tetapi untuk mencegah sebelum terjadi berbagai masalah ini sebaiknya radiator dirawat dengan baik dan rutin dicek kebersihannya.
Perawatan Mudah Untuk Radiator :
– Rutin Kuras Air Radiator (Flushing)
Didalam radiator sering kali terdapat kerak dan kotoran yang mengendap, untuk itu diperlukan sedikit waktu luang untuk rutin menguras air radiator dan membersihkan kisi-kisi radiator.
penuh.
– Ganti Tutup Radiator
Ganti tutup radiator setiap 4 atau 5 tahun sekali dengan yang original, karena tutup radiator yang telah rusak tidak dapat melepaskan tekanan dari panas pada radiator, hal ini dapat menyebabkan kerusakan cilinder head gasket serta kepala radiator.
– Gunakan Air Radiator Yang Berkualitas
‘Salah satu kiat agar dapat menjaga kondisi radiator supaya berumur panjang adalah dengan pemakaian air radiator yang tepat’ ujar siswoyo pemilik dari TRS Radiator, yang bermukim di jl. Sukarjo Wiryopranoto No. 16 CC Jakarta 10710, Sawah Besar, Jakarta Pusat. Pengisian air radiator sebaiknya menggunakan cairan radiator coolant agar tidak mudah terjadi karat pada radiator. Ada berbagai macam merek radiator coolant di pasaran tetapi sebaiknya pilih yang disarankan oleh pihak ATPM.

Pemakaian cairan radiator coolant sangat disarankan untuk pengguna mobil atau kendaraan yang menggunakan sistem pendingin radiator, karena cairan ini memang telah teruji dan diteliti secara khusus untuk digunakan sebagai pengisi dari radiator dan membantu menyerap panas.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s