Analisis Keasaman Material Padatan

1. Analisis Keasaman Material Padatan

2. Overview • Padatan Sebagai Asam • Ukuran Kekuatan Asam: - Total Acid Site - Acid Strenght • Teknik Penentuan Total Acid Site • Teknik Penentuan Acid Strenght

3. Padatan sebagai Asam; Sumber Keasaman Asumsi bahwa permukaan padatan dapat bersifat asam berawal dari: • Pengamatan pada reaksi cracking (perengkahan) minyak bumi yang dikatalisis oleh lempung atau silika-alumina yang menghasilkan lebih banyak produk daripada thermal cracking • Karakteristik reaksi yang dikatalisis padatan ini sama dengan reaksi yang dikatalisis asam

4. OH H+ - H2O Si O Al O Si Si O Al O Si Panas O O Si Si Asam Bronsted Padatan sebagai Asam; Sumber Keasaman Struktur material silika-alumina, misalnya pada zeolite atau bentonite, dapat digambarkan dalam bentuk yang disederhanakan sebagai: Lewis acid site Asam Lewis

5. OH OH O O - - H+ Al Al O O O O Padatan sebagai Asam Brosnsted; Dalam Katalisis Peranan asam bronsted pada proses katalisis: + RCH=CH2 (RCH+- CH3) Asam Bronsted

6. OH OH O O - Al Al O O O O Padatan sebagai Asam Lewis; Dalam Katalisis Peranan asam bronsted pada proses katalisis: : - + RCH2CH3 (RCH+CH3)……H Asam Lewis

7. Total Acid Sites: Total Acid Sites: • Jumlah total situs asam yang terdapat pada permukaan padatan • Biasanya dinyatakan dalam mol/gram padatan • Dapat ditentukan dengan berbagai teknik adsorpsi n-butil amin: a. Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD (desorpsi) b. Penentuan tak langsung dg. Spektrofotometri

8. CH3 CH2 CH2 CH2 H N H Lewis acid site Si O Al O Si O .. Si Situs Asam Kembali ke Total Acid Sites Asam Lewis

9. N2 Bentonite Glasswool n-butilamine Total Acid Sites: Total Acid Sites: Adsorpsi n-butilamin dilanjutkan dg TPD

10. 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

11. Padatan Asam Dijenuhkan dg. siklohexan 74 jam, Temp. Kamar, diuapkan Padatan Asam Jenuh Sikloheksan Ditambahkan 10 ml 1 x 10-3 M n-butilamin Di biarkan selama 74 jam Padatan Asam terimpregnasi n-butilamine Dijenuh kan siklohexan 74 jam, Temp. Kamar, diuapkan Padatan Asam Jenuh Sikloheksan Bagian larutan Dipisahkan, dan diukur serapnnya Total Acid Sites: Prinsip Dasar: Total situs asam pada permukaan padatan ditentukan berdasarkan jumlah n-butil amin yang diserap pada padatan asam:

12. Total Acid Sites: Total Acid Sites: • 0,1 g sampel padatan dimasukan kedalam labu erlenmeyer • Siklohexane ditambahkan secukupnya ke dalam labu • Campuran disimpan pada temperatur ruang selama 3 hari • Kelebihan siklohexane di”shaking” hingga siklohexane menguap semua. • Buat larutan 1 x 10-3M n-butilamine dalam siklohexane • Tentukan max untuk serapan n-butilamine dalam siklohexane dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, • Tentukan besarnya serapan larutan1 x 10-3M n-butilamine dalam siklohexane • 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 • Ukur serapan larutan n-butilamine dalam siklohexane yang konsentrasinya telah berkurang

13. 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

14. 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”

15. Acid Strenght Analogi Acid Strenght pada pH larutan asam: Rentang pH pada larutan asam/basa dapat ditentukan dg menggunakan indikator 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 • Perbandingan [In-] thd. [Hin]: • Menentukan warna larutan • Ditentukan oleh Jmlh [H+] yang • berasal dari larutan yang diuji

16. Acid Strenght; skala Hammet Indikator untuk asam padat biasanya berupa basa organik netral: [B] = Konsentrasi basa organik [AB] = konsentrasi asam konjugat [A] = konsentrasi situs asam

17. Acid Strenght; skala Hammet Warna indikator yang ditambahkan pad permukaan padatan tergantung pada: Yang tergantung pada [A] =H0 Nilai H0 eqivalent dg pH, tetapi lebih tepat disetarakan dg konsentrasi H2so4 dg kuantitas tertentu

18. Acid Strenght; Indikator Beberapa Indikator Hammet:

19. Acid Strenght; Penentuan Test Warna dg. Indikator: Sample dikeringkan pada temperatur 120 0C Larutan indikator dalam siklohexane dg konsentrasi 0.1% disiapkan 0.1 gram sample kering dimasukan kedalam tabung reaksi Tambahkan 3 tetes larutan indikator Catat warnanya Catatan: Untuk menghemat, gunakan indikator pada rentang pH yang berada sedikit di bawah dan sedikit di atas perkiraan acid strenght!

20. Acid Strenght; Indikator skala Hammet -12 -10 -8 -6 -4 -2 2 0 Indikator Warna indikator P-nitroyoluene Antraquinone Benzalacetophenone Dicinamalacetone Cristal violet Benzenazodiphylamine Ket: Warna sebelah kiri adalah warna Asam (AB), warna kanan adalah warna basa (B) Jika suatu padatan memberikan warna kuning dengan Antraquinone dan tak berwarna dengan Benzelacetophenon, nilai H0 = -5,6 – 8,2

21. Acid Strenght; Beberapa contoh nilai

22. CH3 CH2 CH2 CH2 H N H Lewis acid site Si O Al O Si O .. Si Situs Asam Kembali ke Total Acid Sites Asam Lewis