kinetika reaksi pembuatan asam fosfat dari serbuk tulang ayam

KINETIKA REAKSI PEMBUATAN ASAM FOSFATDARI SERBUK TULANG AYAM DA~ AS AM SULFAT

Bregas 5 T Sembodo, Uddy Kurniaji, MarjitoJurusan Teknik KimiaFakultas Teknik UNS

Abstract: Chicken's bone contains calcium phosphate that can be converted tophosphoric acid by adding excess su/churic acid. The objective of this research was todetermine the reaction rate constant (k') of this process and the concentration of sulfurici7cidwhich gives the high yield relatively. Sulfuric acid concentrations were 15 %, 25 %,35 %, 45 % and 55 % (w/w). The chicken's bone powder size was -200 mesh. 7i7ereactor was a three-cork vessel equipped by thermometer, water cooter, electric heaterand magnetic stirrer.Phosphoric acid formed was analyzed volumetrically. The result ofthis experiment showed that the reaction was pseudo first order with respect to calciumphosphate and the reaction rate constant was 0.0006 min-1. The concentration ofsulphuric acid giving high yield was 45% (w/w).

Key words: chicken's bone powder, phosphoric acid, reaction rate constant

PENDAHULUAN

penggunaan 8sam fosfat,garam-garam fosfat, dan turunannyatelah meningkat dengan pesat tidakilanya terbatas pada industri pupuknamun juga banyak dipakai dalamindustri bahan makanan, tekstil, plastik,gelas, cat, dan industri farmasi.(Shreve, 1956 ).

Senyawa fosfat antara lainlerdapat di dalam tulang dan batuanfosfat Batuan fosfat mengandung fosfatsebanyak 40%, sedangkan tulangmengandung fosfat sekitar 53%.( Waggaman, 1952 ). Kandungan fosfatdalam tulang yang cukup tinggi inisangat potensial untuk digunakansebagai bahan baku asam fosfat.

Lastiyono (1993) telahmelakukan penelitian untuk pembuatan2sam fosfat dari tulang sapi. Padapenelitian ini tulang aya:11yang seringterbuang begitu saja digunakan sebagaibahan pembuatan asam fosfat. Sebagailangkah awal adalah mempelajarikinetika reaksinya.

DASAR TEORIPembuatan asam fosfat dari

serbuk tulang ayam denganpenambahan H2SO4 merupakan reaksiheterogen antara fase cair dan padat.Mekanisme reaksi inimeliputi: .

1. Perpindahan massa Ca3(PO4h daripadatan tulang ayam ke permukaanpadat-cair.

18

2. Perpindahan massa Ca3(PO4h daripermukaan padat-cair ke dalamlarutan.

3. Reaksi kimia dalam larutan.Pada percobaan ini, diusahakan

langkah yang menentukan adalahlangkah ketiga yaitu reaksi kimia,dengan cara memberikan pengadukanyang cukup baik. Dengan demikian bisadiperofeh seberapa besar reaksiintrinsiknya.

Reaksi yang te~adi padapembuatan asam fosfat adalah sebagaiberikut:Ca3(PO4)2 + 3HzSO4 ~ 2H3PO4 + 3CaSO4

Apabila dianggap reaksielementer maka persamaan kecepatanreaksinya adalah sebC)gaiberikut :

dCA =-k.CA.CB3 (1)dt

ciengan :CA:. konsentrasi Ca3(PO4)zCs = konsentrasi asam sulfat

Karena konsentrasi asam sulfatberlebih maka konsentrasi asam sulfatdapat dianggap bernilai konstanseringga persamaan (1) menjadi:

dCA = -k'.CA (2)dt

I

f dC4 = -k'.f dt (3)CA aCAO

Ekuilibriuin, \1014, No 1, 2005: 18 - 20

.,.,.,r

In CA-In CAO= -k'.t ... (4)

Persamaan (4) menunjukkanhubungan antara konsentrasi asamfosfat yang terbentuk dengan waktureaksi. -

Faktor-faktor yang berpengaruhpada kecepatan reaksi pembentukanasam fosfat antara lain:1. Waktu reaksi

Makin lama waktu kontak anta;-reaktan akan diperoleh hasil yangsemakin besar.2. Konsentrasi asam sulfat

Bila digunakan konsentrasiasam sulfat semakin tinggi makakecepatan reaksi semakin besar dandiperoleh hasil yang besar, konsentrasire!atif baik antara 30-40% (Lastiyono,1993)3. Pengadukan

Pengadukan diperlukan untl.:kmemperbanyak kesempatan kontakantara zat pereaksi dengan

. memperbesar tumbukan yang terjadi.4.Suhu

Semakin tinggi suhu semakincepat reaksi berlangsung karenamemperbesar pula harga konstantakecepatan reaksi. Pada proses basahbiasanya dijalankan pada titik didihnormalnya. (Lastiyono, 1993)

Pada penelitian ini variabel yangditinjau adalah konsentrasi asam sulfat,sedangkan konsentrasi kalsium fosfatbesarnya tetap sesuai dengan kadarnyadalam tulang yang bernilai tetap.

PELAKSANAAN PENELITIANTulang ayam dikeringkan dalam

oven dan dihaluskan sampai ukuran10105200 mesh.KandunganP2O5dalamtulang tersebut seDesar 12,13%.

Susunan alat yang digunakandelam percobaan ini dapat dilihat padagambar 1 berikut ini.

3

2

4

Kcterangan :1. Labu leher tiga2. Pemanas dan pengaduk magnetik3. Pendingin balik4. Termometer

Gambar 1. Skema rangkaian alatpercobaan

Percobaan dilakui{an dengancara, mula-mula memasukkan 15 gramserbuk tulang ayam dan 100 m' larutana5am sulfat 35% dalam labu leher ti9a.Larutandipanasi dan diaduk sampaimencapai titik didihnya, sampel diambiluntuk setiap selang waktu 30 menituntuk dianalisis kadar asam fosfatnya.Konsentrasi asam sulfat divariasi yaitu,15%, 25%, 35%, 45% dan 55%. Reaksidilakukan selama 135 menit, kemudiancairan yang dihasilkan dianalisis kadarasam fosfatnya.

"

HASIL DAN PEMBAHASAN

d'13°

E;:J~

0,128 I I

{ ~:~~: ,

0 0,1220,120

0,118 ' . -

0 50 t (menit) 100 150

Gambar 2. Grafik hubunqan waktureaksi denaan ~

Kinetika Reaksi Pembuatan Asam Fosfat dari Serbuk Tulang Ayam danAsam Sulfat ( Bregas S T Sembacio, Uddy Kurniaji, dan Marjito)

19

2,140 12.1201

~ 2,100

j.. 2,080

2,060

2,040

0 50 t (menit) 100 150

Gambar 3. Grafik hubungan waktureaksi dengan -In CA

Menurut persamaan (4) dangambar 3, dari hubungan -In CAdenganwaktu reaksi dari data percobaan dapatdiperoleh nilai konstanta kecepatanreaksi, k' =O.OOO6/menit.

1.61

:0- 1,2j

i 0,8j

0,4j

01G ro ~ ~ ~ ~ 00

Konsentrasi asam sulfa! (%bera!)

.~

Gambar 4.~rafik hubungankonsentrasi As.Sulfat dengan Yield

Yield dihitung dari berat asamfosfat yang diperoleh dibanding beratserbuk tulang ayam yang digunakan.Gambar 4 menunjukkan hubunganantara yield yang diperoleh dariberbagai variasi konsentrasi asam

20

sulfat. Berdasarkan gambar 4 tersebutterlihat bahwa konsentrasi asam sulfatyang memberikan yield tertinggi adalahpada konsentrasi 45%, meskipun secarakeseluruhan konsentrasi asam sulfattidak begitu berpengaruh terhadap yield.

KESIMPULANDari hasil penelitian ini dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :1. Reaksi yang te~adi adalah reaksi

orde satu semu terhadap Ca3(PO4hdengan konstanta kecepatan reaksi,k' = O,OOO6/menit.

2. Konsentrasi asam sulfat yangmemberikan yield tertinggi adalah45%.

DAFTAR PUSTAKALastiyono, 1993, " Pembuatan Asam

fosfat dari Serbuk Tulang Sapimenggunakan Pe/arut Asamsulfat dengan Proses Basah ",Jurusan Teknik Kimia, UPN.Yogyakarta

Shreve, R. N., 1956 ,n ChemicalProcess Industries ",2nd ed., Mc.Graw Hill Book Co. Inc. NeVIYork

Waggaman , W. H., 1952 ," PhosphoricAcid, Fosfate , and FosfaticFertilizer", 2nded., De In HalPubl Cord. NeVIYork

Ekuilibrium, Vol 4, No 1, 2005: 18 - 20