Eksperimen ini bertujuan untuk menentukan konstanta kecepatan reaksi dan pengaruh perolehan konversi pada Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan mereaksikan larutan NaOH dan etil asetat dengan berbagai konsentrasi. Konduktivitas larutan diukur setiap 2 menit selama reaksi berlangsung untuk menentukan perubahan konsentrasi."

1. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Tujuan percobaan
1. Menentukan konstanta kecepatan reaksi pada Reaktor Alir Tangki
Berpengaduk (RATB)
2. Menyelidiki pengaruh perolehan konversi
1.2
I.2.1
Dasar teori
Reaktor Kimia
Reaktor kimia adalah sebuah alat dalam industri kimia yang
merupakan jantung dari industri kimia, dimana terjadi reaski kimia untuk
mengubah bahan mentah (bahan baku) menjadi hasil (produk) yanh lebih
berharga. Bahan-bahan yang diperlukan dimasukkan dalam reaktor
kemudian dicampur, dipanaskan dan didinginkan serta perlakuan lain
yang bertujuan untuk mendukung proses yang terjadi didalam reaktor.
Tujuan pemilihan reaktor:
1. Mendapat keuntungan yang besar
2. Biaya produksi rendah
3. Modal kecil/volume reaktor minimum
4. Operasinya sederhana dan murah
5. Keselamatan kerja terjamin
6. Polusi terhadap sekelilingnya
Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :
1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 1

2. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya
reaksi samping
3. Kapasitas produksi
4. Harga alat (reaktor) dan biaya instalasinya
5. Kemampuan reaktor untuk menyediakan luas permukaan yang
cukup untuk perpindahan panas
1.2.2
Jenis-jenis Reaktor
A.
Berdasarkan Bentuk
1. Reaktor Tangki
Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna,
sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu
uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses
alir.
2. Reaktor Pipa
Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir
Pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan,
mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
B.
Berdasarkan Proses
1. Reaktor Batch

Biasanya digunakan untuk reaksi fase cair

Digunakan pada kapasitas produksi yang kecil
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 2

3. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Keuntungan reaktor batch :

Lebih murah dibanding reaktor alir

Lebih mudah pengoperasiannya

Lebih mudah dikontrol
Kerugian reaktor batch :
Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah

terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)
Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif

(untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat
hasil, pembersihan reaktor, waktu reaksi)
2. Reaktor Alir (Continous Flow)
Ada 2 jenis :
a) RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
Keuntungan:
Suhu dan komposisi campuran

dalam reaktor sama.
Volume reaktor besar, maka waktu

tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama
bereaksi di reaktor.
Kerugian:
 Tidak efisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang
bertekanan tinggi.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 3

4. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
 Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding
RAP
 Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang
dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP.
b) RAP
Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir
dengan kecepatan yang sama diseluruh penampang pipa.
Keuntungan :
 Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB,
untuk konversi yang sama
Kerugian :
 Harga alat dan biaya instalasi tinggi.
 Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state.
 Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi “Hot
Spot” (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat
pemasukan. Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding
reaktor.
3. Reaktor Semi Batch
Biasanya berbentuk tangki berpengaduk
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 4

5. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
C. Berdasarkan Keadaan Operasi
1. Reaktor Isotermal
Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam
reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan
bersuhu sama.
2. Reaktor Adiabatis
 Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara
reaktor dan sekelilingnya.
 Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena
reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di
reaktor (K naik dan –rA besar sehingga waktu reaksi
menjadi lebih pendek).
3. Reaktor Non-Adiabatis
1.2.3 Neraca Massa Reaktor Batch
Konversi merupakan fungsi dari waktu reaktan berada dalam
reaktor. Persamaan hubungan waktu reaksi dengan konversi atau
konsentrasi dapat dijabarkan dari persamaan neraca massa sebagai
berikut
Input = output + zat pereaksi + akumulasi
Hilangnya A karena reaksi kimia, mol/waktu = (-r A) v dan karena
akumulasi A
(persamaan 1)
Substitusi ke material balance persamaan 1:
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 5

6. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Untuk volume konstan:
; dimana t = waktu reaksi
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 6

7. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
BAB II
METODOLOGI
2.1
Alat dan Bahan
2.1.1
Alat yang digunakan
1.
Satu set Reaktor Tangki Berpengaduk (RTB)
2.
Gelas kimia 100 mL
3.
Gelas kimia 250 mL
4.
Pipet volume 50 mL
5.
Gelas ukur 100 mL
6.
Labu ukur 100 mL
7.
Pipet volume 25 mL
8.
Pipet volume 5 mL
9.
Bulp
10. Stopwatch
11. Konduktometer
12. Botol Aquadest
2.1.2
Bahan yang digunakan
1.
2.
NaOH 0,05 M
3.
2.2
Etil asetat 0,05 M
Aquadest
Prosedur Kerja
2.2.1
Membuat Larutan Standar NaOH (0,01 M ; 0,02 M ; 0,03 M ; 0,04
M dan 0,05 M)
1. Menghitung jumlah volume dari larutan induk NaOH 0,05 M
yang harus dipipet untuk masing-masing konsentrasi larutan
standar
yang
diinginkan
dengan
menggunakan
rumus
pengenceran.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 7

8. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
2. Memipet larutan induk NaOH 0,05 M sebanyak 80 mL, 60 mL,
40 mL dan 20 mL berurutan masing-masing untuk setiap
konsentrasi larutan standar 0,04 M ; 0,03 M ; 0,02 M ; dan 0,01
M dengan menggunakan pipet volume yang sesuai.
3. Memasukkan setiap larutan induk NaOH yang dipipet tersebut
ke dalam masing-masing labu ukur 100 mL dan menambahkan
aquadest hingga tanda batas.
4. Mengkocok masing-masing larutan standar dalam labu ukur agar
larutan standar tersebut homogen.
2.2.2
Membuat Larutan Standar Etil Asetat (0,01 M ; 0,02 M ; 0,03 M ;
0,04 M dan 0,05 M)
1. Menghitung jumlah volume dari larutan induk etil asetat 0,05 M
yang harus dipipet untuk masing-masing konsentrasi larutan
standar
yang
diinginkan
dengan
menggunakan
rumus
pengenceran.
2. Memipet larutan induk etil asetat 0,05 M sebanyak 80 mL, 60
mL, 40 mL dan 20 mL berurutan masing-masing untuk setiap
konsentrasi larutan standar 0,04 M ; 0,03 M ; 0,02 M ; dan 0,01
M dengan menggunakan pipet volume yang sesuai.
3. Memasukkan setiap larutan induk etil asetat yang dipipet
tersebut ke dalam masing-masing labu ukur 100 mL dan
menambahkan aquadest hingga tanda batas.
4. Mengkocok masing-masing larutan standar dalam labu ukur agar
larutan standar tersebut homogen.
2.2.3
Menentukan Konduktivitas Larutan Standar NaOH dan Etil asetat
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 8

9. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
1. Memipet setiap larutan standar NaOH dan Etil asetat pada
berbagai konsentrasi masing-masing ke dalam gelas kimia 100
mL untuk setiap larutan.
2. Mencelupkan sensor konduktometer pada setiap larutan standar
yang telah dipipet tersebut dan menunggu hingga nilai
konduktivitasnya
terbaca
konstan
lalu
mencatat
hasil
pengukurannya.
2.2.4
Menentukan Konduktivitas Campuran Larutan NaOH dan Etil asetat
1. Memipet larutan standar NaOH 0,01 M dan Etil asetat 0,01 M
dengan perbandingan volume yang sama (1:1)
yaitu masing-
masing sebanyak 30 mL ke dalam gelas kimia 100 mL dan
mencampurnya.
2. Mencelupkan sensor konduktometer ke dalamnya, lalu menunggu
hingga nilai konduktivitasnya terbaca konstan dan mencatat hasil
pengukurannya
3. Melakukan hal yang sama untuk campuran larutan standar
konsentrasi 0,02 M ; 0,03 M ; 0,04 M dan 0,05 M.
2.2.5
Mengoperasikan Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
1.
Menghubungkan rangkaian alat dan komputer dengan sumber
listrik.
2.
Menghidupkan alat Armfield PCT 41 dan monitor pada
komputer.
3.
Memastikan alat telah terhubung dengan komputer.
4.
Menghubungkan selang pompa A ke larutan HCl 0,05 M dan
selang pompa B ke larutan NaOH 0,05 M.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 9

10. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
5.
Mangklik “start” pada layar computer.
6.
Memilih PCT 41
7.
Mengklik section 6 “work project” .
8.
Mengklik “load” .
9.
Mengklik
“sample”
pada
menu
bar
dan
memilih
“configuration” .
10. Memilih automatic sampling parameter .
11. Mengisi sampel interval 2 menit
12. Pada bagian duration sampling memilih “fixed duration” dan
menset 30 min.
13. Mengklik “OK”
14. Mengisi reaktor dengan larutan HCl 0,05 M hingga skala level 4
cm dengan menjalankan pompa A pada laju alir 100 % .
15. Menambahkan larutan NaOH 0,05 M pada reaktor hingga skala
level 8 cm dengan menjalankan pompa B pada laju alir 100 % .
16. Menghidupkan stirrer pada reaktor dengan mengklik angka nol
hingga berubah menjadi 1.
17. Mengklik icon “GO” pada menu bar bersamaan ketika
stopwatch mulai dijalankan setelah menghidupkan stirrer.
18. Mengambil sampel produk dengan men-drain campuran larutan
pada reaktor setiap 2 menit sekali selama 20 menit.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 10

11. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
19. Mencelupkan sensor konduktometer ke dalam tiap sampel yang
diambil tersebut, lalu menunggu hingga nilai konduktivitasnya
terbaca konstan dan mencatat hasil pengukurannya.
20. Mematikan stirrer dengan mengklik angka 1 hingga berubah
menjadi 0.
21. Membiarkan alat tetap melakukan pembacaan data secara
otomatis sesuai fixed duration yang telah diatur tanpa
pengadukan.
22. Menyimpan hasil pembacaan data oleh komputer.
23. Menutup program Armfield PCT 41 pada komputer dengan
mengklik icon “X”.
24. Mematikan alat Armfield PCT 41 dan monitor.
25. Memutuskan hubungan arus listrik antara alat ataupun komputer
dengan sumber listrik.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 11

12. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
BAB III
DATA PENGAMATAN DAN HASIL PERHITUNGAN
3.1 Data pengamatan
1. Data pengamatan konduktivitas NaOH dan Etil Asetat
Tabel 1. Konduktivitas NaOH dan Etil asetat
Konsentrasi Awal
(M)
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
Konduktivitas (mS/cm)
NaOH
Etil asetat
11,62
0,0344
9,31
0,0311
6,88
0,0261
4,64
0,0187
2,39
0,0117
2. Data pengamatan konduktivitas dan konsentrasi campuran
Tabel 2. Konduktivitas & Konsentrasi Campuran
Konsentrasi Campuran
Konduktivitas Campuran
(M)
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
(mS/cm)
4,85
4
2,58
1,88
0,90
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 12

13. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Grafik 1. Kurva Hubungan Antara Konsentrasi Campuran dengan
Konduktivitas Campuran
3. Data konduktivitas setelah reaksi berlangsung
Tabel 3. Konduktivitas & Konsentrasi Campuran
Waktu
Konduktivitas Larutan (mS/cm)
(menit)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Conductivitymeter
4,73
3,45
2,37
1,563
1,032
0,706
0,476
0,333
0,252
0,185
4. Penentuan konsentrasi setelah reaksi berlangsung
Tabel 4. Konduktivitas & Konsentrasi Campuran
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 13

14. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Waktu
(s)
Konduktivity
(mS/cm)
CA0
(M)
CA
(M)
300
4,73
0,025
0,024
600
3,45
0,025
0,018
900
2,37
0,025
0,013
1200
1,563
0,025
0,009
1500
1,032
0,025
0,006
1800
0,706
0,025
0,004
2100
0,476
0,025
0,003
2400
0,333
0,025
0,002
2700
0,252
0,025
0,002
3000
0,185
0,025
0,002
Contoh perhitungan penentuan konsentrasi setelah reaksi berlangsung
Dari kurva standar didapat persamaan :
y = 200.4x – 0,164
• Untuk waktu 5 menit dan konduktivity 4,73 (mS/cm), konsentrasinya adalah
y
= 200,4x – 0,164
4,73
= 200,4 x – 0,164
4,894 = 200,4 x
x
= 0,024
Jadi CA = 0,024 M
Untuk data selanjutnya menggunakan cara perhitungan seperti diatas.
5. Penentuan Orde Reaksi
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 14

15. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Trial eror :
• Tebakan pertama orde 0
CA0
CA
Waktu
CA-CA0
(M)
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
(M)
0,024
0,018
0,013
0,009
0,006
0,004
0,003
0,002
0,002
0,002
0,002
0,002
0,001
(s)
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000
3300
3600
3900
-0,001
-0,007
-0,012
-0,016
-0,019
-0,021
-0,022
-0,023
-0,023
-0,023
-0,023
-0,023
-0,024
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 15

16. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Grafik 2. Kurva Orde 0
• Tebakan kedua orde 1
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 16

17. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
CA0
CA
Waktu
(M)
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
(M)
0,024
0,018
0,013
0,009
0,006
0,004
0,003
0,002
0,002
0,002
(s)
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000
0,0408
0,3285
0,6539
1,0217
1,4271
1,8326
2,1203
2,5257
2,5257
2,5257
Grafik 3. Kurva orde 1
• Tebakan ketiga orde 2
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 17

18. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
CA0
(M)
0,025
CA
(M)
0,024
Waktu
(s)
300
1,67
0,025
0,018
600
15,56
0,025
0,013
900
36,92
0,025
0,009
1200
71,11
0,025
0,006
1500
126,67
0,025
0,004
1800
210
0,025
0,003
2100
293,33
0,025
0,002
2400
460
0,025
0,002
2700
460
0,025
0,002
3000
460
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 18

19. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Grafik 4. Kurva orde 2
3.1. Hasil Perhitungan
1. Data perhitungan hasil konversi
Tabel 5. Data Perhitungan Hasil Konversi
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 19

20. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
CA0
(M)
CA
(M)
XA
(%)
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,024
0,018
0,013
0,009
0,006
0,004
0,003
0,002
0,002
0,002
4
28
48
64
76
84
88
92
92
92
1. Data perhitungan konstanta kecepatan reaksi
Reaksi orde 1
Tabel 6. Data Perhitungan Konstanta Kecepatan Reaksi
CA0
(M)
CA
(M)
k
(detik-1)
0,025
0,024
13,6x10-5
0,025
0,018
54,8x10-5
0,025
0,013
72,7x10-5
0,025
0,009
85,1x10-5
0,025
0,006
95,1x10-5
0,025
0,004
101,8x10-5
0,025
0,003
101,0x10-5
0,025
0,002
105,2x10-5
0,025
0,002
93,5 x10-5
0,025
0,002
84,2x10-5
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 20

21. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Rata - rata
71,2x10-5
BAB IV
PEMBAHASAN
Tujuan dari praktikum Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ini yakni untuk
menentukan konstanta kecepatan reaksi (k) dan menyelidiki pengaruh perolehan
konversi.
Dari hasil perhitungan melalui metode trial-error, diperoleh nilai orde
reaksi dari pencampuran antara NaOH dengan Etil asetat adalah satu. Dimana
orde satu ini memiliki nilai R2 tertinggi dibanding trial-error nilai orde lainnya
yaitu sebesar 0,919. Pada trial-error dengan orde 0 nilai R2 yang diperoleh
sebesar 0,741, dan 0,583 pada orde 2.
Menurut teori yang ada, reaksi antara NaOH dengan Etil asetat merupakan
reaksi elementer sehingga orde reaksi pada reaksi NaOH dengan Etil asetat adalah
orde 2 karena koefisien masing masing reaktan adalah 1. Sedangkan orde reaksi
yang didapatkan pada praktikum ini adalah orde satu, tidak sesuai dengan teori
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 21

22. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
yang ada. Hal ini dikarenakan nilai konduktivitas yang kurang stabil pada setiap
waktu reaksi yang nantinya akan mempengaruhi hasil perhitungan konsentrasi
campuran (CA). Konsentrasi campuran dihitung dengan menggunakan persamaan
yang diperoleh dari grafik hubungan antara konduktivitas campuran dengan
konsentrasi campuran. Nilai konsentrasi campuran yang diperoleh kemudian
digunakan dalam perhitungan orde reaksi.
Pengaruh waktu terhadap perolehan konversi pada praktikum ini adalah
berbanding lurus, semakin lama waktu proses maka konversi yang didapat akan
semakin naik. Dimana diperoleh nilai konversi tertinggi yaitu sebesar 92% dan
nilai konversi terendah sebesar 4%.
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai konstanta kecepatan reaksi (k) ratarata sebesar 71,2x10-5 detik-1 (dengan orde reaksi = 1). Konstanta laju reaksi (k)
merupakan nilai laju reaksi dimana banyaknya reaksi yang berlangsung persatuan
waktu, nilai konstanta laju reaksi berbanding lurus dengan laju reaksi. Sehingga
semakin besar nilai konstanta laju reaksi maka akan semakin besar pula laju
reaksinya.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 22

23. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Rata-rata nilai konstanta kecepatan reaksi yang diperoleh yaitu 71,2x10-5
detik-1 (dengan orde reaksi = 1)
2. Semakin lama waktu tinggal maka konversi semakin besar. Konversi
terbesar yaitu sebanyak 92%.
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 23

24. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
DAFTAR PUSTAKA
Azizah,
U.
2010.
Reaksi
Penetralan/Penggaraman
Asam
Basa.
http://www.chem-is-try.org. Diakses pada 16 November 2011 pukul
17:30 WITA
Cordova, H. 2007. Analisa Simulasi Model H+Pada Pengendalian Penetralan Ph
Larutan Hcl-Naoh Menggunakan Metode Gabungan Elektronetralitas
Non- Linier Statik Dan Dinamika Reaksi Invarian. http//:pdf.com.
Diakses pada 16 November 2011 pukul 16:20 WITA
Tim Penyusun. 2009. Modul Ajar Teknik Reaksi Kimia. Politeknik Negeri
Samarinda : Samarinda
Tim Penyusun. 2010. Penuntun Praktikum Laboratorium Satuan Operasi.
Politeknik Negeri Samarinda : Samarinda
Praktikum Satuan Operasi
Laboratorium Satuan Operasi
Politeknik Negeri Samarinda
Page 24