analisis keasaman material padatan -...
TRANSCRIPT
Analisis Keasaman
Material Padatan
Overview
Padatan Sebagai Asam
Ukuran Kekuatan Asam:
- Total Acid Site
- Acid Strenght
Teknik Penentuan Total Acid Site
Teknik Penentuan Acid Strenght
Padatan sebagai Asam; Sumber Keasaman
Asumsi bahwa permukaan padatan dapat bersifat asam berawal dari:
o Pengamatan pada reaksi cracking (perengkahan) minyak bumi yang dikatalisis oleh lempung atau silika-alumina yang menghasilkan lebih banyak produk daripada thermal cracking
o Karakteristik reaksi yang dikatalisis padatan ini
sama dengan reaksi yang dikatalisis asam
Padatan sebagai Asam; Sumber Keasaman
Struktur material silika-alumina, misalnya pada zeolite atau bentonite, dapat digambarkan dalam bentuk yang disederhanakan sebagai:
H2O
Panas
Si O Al O Si
O
Si
Si O Al O Si
O
Si
OH
-H+
Asam Bronsted Asam Lewis
Lewis acid site
Padatan sebagai Asam Brosnsted; Dalam Katalisis
Peranan asam bronsted pada proses katalisis:
Asam Bronsted
H+Al
O
OH
-O
O
RCH=CH2+ Al
O
OH
-O
O
(RCH+- CH3)
Padatan sebagai Asam Lewis; Dalam Katalisis
Peranan asam bronsted pada proses katalisis: :
Asam Lewis
Al
O
OH
O
O
RCH2CH3 + Al
O
OH
-O
O
(RCH+CH3)……H-
Total Acid Sites:
Total Acid Sites:
1. Jumlah total situs asam yang terdapat pada permukaan padatan
2. Biasanya dinyatakan dalam mol/gram padatan
3. Dapat ditentukan dengan berbagai teknik adsorpsi n-butil amin:
a. Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD(desorpsi)
b. Penentuan tak langsung dg. Spektrofotometri
Situs Asam
Asam Lewis
Kembali ke Total Acid Sites
CH3
CH2
CH2
CH2
H N H..
Si O Al O Si
O
Si
Lewis acid site
Total Acid Sites:
Total Acid Sites:
Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD
N2
n-butilamine
Bentonite
Glasswool
Total Acid Sites:
Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD
Sebelum dijenuhkan n-butilamin, Sample bed di
“flush” dengan N2 (aktivasi)
n-butilamine (dg carier N2) dialirkan pada sample bed
n-butilamine akan teradsorpsi pada situs-situs asam
Bentonite
Penentuan massa n-butilamine teradsorpsi pada
bentonite setelah adsorpsi dapat ditentukan dengan:
- Teknik TGA
- Pengukuran Selisih massa dengan massa bentonit
sebelum adsorpsi
- Dipanaskan pada 2000C selisih massa dihitung ulang
Total Acid Sites:
Padatan Asam
Dijenuhkan dg. siklohexan74 jam, Temp. Kamar, diuapkan
Padatan Asam Jenuh Sikloheksan
Ditambahkan 10 ml1 x 10-3 M n-butilaminDi biarkan selama 74 jam
Padatan Asam terimpregnasi
n-butilamine
Padatan Asam Jenuh Sikloheksan
Dijenuh kan siklohexan74 jam, Temp. Kamar, diuapkan
Bagian larutan Dipisahkan, dan diukur serapnnya
Prinsip Dasar:
Total situs asam pada
permukaan padatan
ditentukan berdasarkan
jumlah n-butil amin yang
diserap pada padatan asam:
Total Acid Sites:
Total Acid Sites:1. 0,1 g sampel padatan dimasukan kedalam labu erlenmeyer
2. Siklohexane ditambahkan secukupnya ke dalam labu
3. Campuran disimpan pada temperatur ruang selama 3 hari
4. Kelebihan siklohexane di”shaking” hingga siklohexane menguap semua.
5. Buat larutan 1 x 10-3M n-butilamine dalam siklohexane
6. Tentukan max untuk serapan n-butilamine dalam siklohexane dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
7. Tentukan besarnya serapan larutan1 x 10-3M n-butilamine dalam siklohexane
8. Tambahkan larutan 10 mL 1 x 10-3M n-butilamine dalam siklohexane ditambahkan ke dalam padatan asam yang sudah dijenuhkan dg. Siklohexane simpan selama 3 hari pada temperatur ruang
9. Ukur serapan larutan n-butilamine dalam siklohexane yang konsentrasinya telah berkurang
Total Acid Sites:
Penentuan jumlah n-butilamine terserap:
Jumlah n-butilamin yang diserap padatan asam ditentukan dengan menentukan selisih serapan n-butilamin sebelum ditambahkan ke dalam asam dan sesudah ditambahkan ke dalam padatan asam
Hukum Lambert Beer:
A0 = b c0
A1 = b c1
Index 0 adalah absorbansi dan konsentrasi sebelum adsorpsi
Index 1 adalah absorbansi dan konsentrasi sesudah adsorpsi
Acid Strenght
Acid Strenght dari suatu padatan asam dapat ditentukan berdasarkan:
“kemampuan padatan asam untuk mengubah basa organik netral, yang teradsorpsi pada padatan, menjadi bentuk asam konjugatnya”
Acid Strenght
Analogi Acid Strenght pada pH larutan asam:
1. Rentang pH pada larutan asam/basa dapat ditentukan dg menggunakan indikator
2. Contoh: Indikator metil merah (pKa = 4,8) yang ditambahkan ke dalam larutan:
Larutan dg pH < 4.4 tak berwarna
Larutan dg pH > 5.2 merah
( ) ( )
HIn H In
asam basKuning m h
aera
[ ][ ]
[ ]a
H InK
Hin
[ ]
[ ] [ ]
aK In
H Hin
Perbandingan [In-] thd. [Hin]:- Menentukan warna larutan- Ditentukan oleh Jmlh [H+] yang berasal dari larutan yang diuji
Acid Strenght; skala Hammet
Indikator untuk asam padat biasanya berupa basa organiknetral:
padat organikA B AB
Basa Asam
[ ][ ]
[ ]a
A BK
AB
[ ]
[ ] [ ]
aK B
A AB
[B] = Konsentrasi basa organik [AB] = konsentrasi asam konjugat[A] = konsentrasi situs asam
[ ][ ]
[ ]a
ABA K
B
[ ]log[ ] log log
[ ]a
BA K
AB
0
[ ]log
[ ]a
BH pK
AB
Acid Strenght; skala Hammet
padat organikA B AB
Basa Asam
[ ]
[ ] [ ]
aK B
A AB Warna indikator yang ditambahkan pad
permukaan padatan tergantung pada: [ ]
[ ]
B
AB
Yang tergantung pada [A] =H0
0
[ ]log
[ ]a
BH pK
AB
Nilai H0 eqivalent dg pH, tetapi lebih tepat disetarakan dg konsentrasi H2so4 dg kuantitas tertentu
Acid Strenght; Indikator
Beberapa Indikator Hammet:0
[ ]log
[ ]a
BH pK
AB
Indikator pKa Warna bentuk Basa
Warna bentuk Asam
[H2SO4]
(%)
Metil merah +4.8 Kuning merah
Phenilazonaphtylamine +4 Kuning Merah 5x10-5
P-Dimetylaminoazobenzene +3.3 Kuning Merah 3x10-4
Benzenazodiphylamine +1.5 Kuning Purple 1.10-2
Cristal violet +0.8 Biru Kuning 0.1
Dicinamalacetone -3 Kuning Merah 48
Benzalacetophenone -5.6 TB Kuning 71
Antraquinone -8.2 TB Kuning 98
P-nitroyoluene -11.35 TB Kuning *
Acid Strenght; Penentuan
Test Warna dg. Indikator:
1. Sample dikeringkan pada temperatur 120 0C
2. Larutan indikator dalam siklohexane dg konsentrasi 0.1% disiapkan
3. 0.1 gram sample kering dimasukan kedalam tabung reaksi
4. Tambahkan 3 tetes larutan indikator
5. Catat warnanya
0
[ ]log
[ ]a
BH pK
AB
Catatan:
Untuk menghemat, gunakan indikator pada rentang pH yang berada sedikit di bawah dan sedikit di atas perkiraan acid strenght!
Acid Strenght; Indikator skala Hammet
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2
Indikator
P-nitroyoluene
Antraquinone
Benzalacetophenone
Dicinamalacetone
Cristal violet
Benzenazodiphylamine
Ket: Warna sebelah kiri adalah warna Asam (AB), warna kanan adalah warna basa (B)
Warna indikator
Jika suatu padatan memberikan warna kuning dengan Antraquinone dan tak berwarna dengan Benzelacetophenon, nilai H0 = -5,6 – 8,2
Acid Strenght; Beberapa contoh nilai
H0
Lempung
Kaolinite Alam
Hidrogen Kaolinite
Bentonite Alam
Hidrogen Bentonite
-3.0 s.d. –5.6
-5.6 s.d. –8.2
+1.5 s.d. –3.0
-5.6 s.d. –8.2
Oksida
Silika Alumina
Al2O3.B2O3
Silika-Magnesia
< -8.2
< -8.2
+1.5 s.d. –3.0
Asam
SbF5/Al2O3 <-13.16
Situs Asam
Asam Lewis
Kembali ke Total Acid Sites
CH3
CH2
CH2
CH2
H N H..
Si O Al O Si
O
Si
Lewis acid site