Kamis, 08 Oktober 2015

Q3A - Pembakar Bunsen dan contoh percobaannya



Bunsen   burner merupakan   alat   pembakar   (burner)   pertama   yang   dapat menghasilkan   nyala   api premix (premix   flame ).   Alat   ini   ditemukan   oleh   Robert William Bunsen (1811-1899) pada tahun 1855. Bunsen burner ini menggunakan prinsip pengaturan aliran campuran udara-bahan bakar gas secara kontinyu. Bahan bakar   gas   masuk   ke   dalam  burner  melalui   saluran   masuk   pipa   di   dasar       burner  yang     ujung    pipanya    berbentuk     nozzle    agar   bahan    bakar    gas   langsung     dapat bercampur   dengan   baik   dengan   udara   primer   (primary   air )   yang   masuk   secara radial   melalui  control   ring.  Sepanjang   melewati   tabung   pembakar   (barrel),   gas dan udara   akan    bercampur      dengan     baik   mendekati      campuran      homogen      dan mengalir keluar dari ujung tabung pembakar secara kontinyu.
Ketika aliran campuran diberikan sejumlah energi panas yang mencukupi (minimal      ignition   energy),    maka     campuran      dengan    konsentrasi      atau    disebut dengan   kualitas  campuran   tertentu   akan   mulai   bereaksi   dan   seterusnya   menyala dengan      menghasilkan       cahaya    luminous     yang    dapat   terlihat   sebagai    nyala   api ( de flame ). Selama besarnya laju perubahan reaksi konsentrasi reaktan : Rate   of   Reaction  (RR)   yang   terjadi   adalah   konstan,   serta   laju   aliran   campuran udara-bahan bakar juga dipertahankan konstan, maka nyala api premix akan tetap stabil (steady). Pada   daerah  luminous  terjadi   reaksi   dan   pelepasan   energi   panas   sebagai entalpi   reaksi   gas   yang   terbakar,   sedangkan   di   bawahnya   terdapat   daerah   gelap (dark   zone),   yaitu   tempat   di   mana   molekul   gas   yang   belum   terbakar   berubah alirannya     dari   arah   sejajar   sumbu    tabung    pembakar      ke   arah   luar  tegak    lurus permukaan batas daerah gelap. Selanjutnya gas yang belum terbakar mendapatkan energi   panas     sepanjang     tebal   daerah  Preheating       Zone sampai    temperatur 0˚ nyala (Ignition Temperature : Ti) tercapai dan kemudian bereaksi secara berulang dengan      cepat   sepanjang     tebal   daerah  Reaction      Zone  diiringi  dengan pelepasan   energi  panas   yang   lebih   besar   lagi hingga   mencapai   temperatur nyala api   (Flame   Temperature   :   Tf   ).   Warna   dari   daerah  luminous    biasanya   berubah menurut rasio udara-bahan bakar yaitu jika rasio campuran kurus (lean mixture) maka warna permukaan kerucut nyala  luminous  adalah ungu, yang menandakan banyaknya   dihasilkan   CH   radikal.   Dan   jika   rasio   campuran   kaya   bahan   bakar (rich   mixture),   maka   permukaan   kerucut   nyala      luminous  akan   berwarna   hijau mendekati kebiruan, yang menandakan banyaknya konsentrasi molekul C2.
Burner ini didasarkan pada prinsip moderator pasokan udara bersama dengan sumber terbakar seperti gas untuk memastikan bahwa intensitas api yang diinginkan diperoleh. Ini terdiri dari tabung silinder logam dengan basis di bagian bawah. Ada lubang untuk pasokan gas di ujung bawah dari tabung logam, yang mungkin termasuk katup untuk mengatur udara dan pasokan gas
Kombinasi udara dan gas dapat diatur untuk memastikan lebih tinggi atau lebih rendah aliran udara bersama dengan gas untuk menghasilkan api yang diinginkan. Rasio normal udara dan gas yang digunakan dalam burner adalah tiga bagian dari udara bersama dengan satu bagian dari gas. Tekanan gas pasukan gas dan campuran udara ke atas tabung logam silinder. Ini kemudian dinyalakan dengan bantuan kotak korek api atau pemantik
Pembakar Bunsen secara umum dapat digunakan untuk memproduksi tiga jenis api. Sebuah api kuning atau oranye biasanya yang paling keren dan juga dikenal sebagai api keselamatan. Hal ini biasanya nyala tes sebelum mengatur kompor untuk jenis lain dari aplikasi. Ini hanya menunjukkan bahwa kompor menyala. Suhu perkiraan api keselamatan adalah 300 derajat Celcius
Nyala menengah api biru atau nyala api terlihat.. Hal ini disebut api terlihat karena sangat sulit untuk mengetahui di ruangan terang benderang. Suhu api menengah adalah sekitar 500 derajat celcius. Ini adalah salah satu api yang paling umum digunakan dalam pembakar Bunsen
Nyala api terpanas yang dapat dihasilkan oleh pembakar Bunsen ini. Disebut api biru menderu. Suhu nyala api ini adalah 700 derajat Celcius atau lebih. Fitur utama dari nyala api ini adalah adanya hak segitiga cahaya biru di tengah. Hal ini juga api-satunya yang membuat suara sambil membakar
Meskipun beberapa varian lainnya burner yang digunakan di laboratorium telah dirancang., Pembakar Bunsen tetap yang paling populer. Ini telah menjadi prinsip yang kompor gas modern hari dan pembakar telah dirancang
Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan, burner diklasifikasikan menjadi 3, yaitu :
1. Burner bahan bakar cair
2. Burner bahan bakar gas
3. Burner bahan bakar padat
Gas yang biasanya digunakan oleh Bunsen burner adalah sebuah alat untuk menghasilkan api untuk memanaskan produk menggunakan bahan bakar gas seperti asetilen, gas alam atau propana. Beberapa burner mempunyai tempat masuknya udara untuk mencampur bahan bakar gas dengan udara untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna. Asetilen biasanya digunakan dengan mencampurkannya dengan oksigen. Gas burner dapat diklasifikasikan menjadi premixed burner dan non-premixed burner. Gas burner dapat diklasifikasikan menjadi premixed burner dan non-premixed burner.
Banyak flame stabilizer yang diterapkan pada gas burner. Bluff body, swin dan kombinasinya merupakan mekanisme stabilisasi yang dominan.
1. Fully Premixed Burner
2. Partially Premixed Burner
3. Nozzle-Mix Burner
4. Staged Burner
Proses pembakaran bahan bakar gas tidak memerlukan proses pengabutan atau atomisasi, bahan bakar langsung berdifusi dengan udara. Ada dua tipe burner dengan bahan bakar gas, yaitu:
1. Non Aerated Burner
Tipe ini bahan bakar gas dan udara tidak dicampur dulu sebelum terjadi proses pembakaran. Bahan bakar gas bertekanan dilewatkan melalui nozzle, udara akan berdifusi secara alamiah dengan bahan bakar. Proses pembakaran dengan tipe ini dinamakan difusi.
2. Aerated Burner
Pada aerated burner, bahan bakar gas dan udara dicampur dulu sebelum terjadi proses pembakaran. Udara sekunder dibutuhkan untuk menyempurnakan pembakaran. Penggunaan udara sekunder ini tergantung dari cara udara primer dimasukkan ke dalam furnace.
Pada burner tipe ini selalu ada pengaman untuk mencegah nyala balik ke sumber campuran bahan bakar udara. Aerated burner dibagi menjadi 2 jenis :
a. Atmospheric or Natural Draft Burners (Bunsen Burners)
Roda pada ujung kiri dari burner adalah control udara utama dan berputar pada lubang supply gas. Roda ini dapat berputar untuk menutup melawan badan burner, menghentikan udara untuk bercampur dengan gas
Burner ini merupakan jenis yang sederhana, tidak terlalu mahal dan paling banyak digunakan untuk keperluan domestik atau komersial. Burner ini dibuat dengan berbagai variasi bentuk dan ukuran untuk memberikan panjang api dengan panas keluar yang sesuai.
b. Forced Draft Burners
Pada Forced Draft Burner sejumlah gas yang dibutuhkan untuk menyuplai panas keluaran dicampur dengan udara bertekanan untuk pembakaran sempurna. Udara yang dialirkan memiliki tekanan 2 in H2O. Kebutuhan udara disuplai oleh electric fan atau blower. b. Forced Draft Burners
Pada Forced Draft Burner sejumlah gas yang dibutuhkan untuk menyuplai panas keluaran dicampur dengan udara bertekanan untuk pembakaran sempurna. Udara yang dialirkan memiliki tekanan 2 in H2O. Kebutuhan udara disuplai oleh electric fan atau blower.

BERIKUT CONTOH PRAKTIKUM/PERCOBAAN YANG MENGGUNAKAN BUNSEN :

.
Judul Percobaan : Identifikasi Kation dengan Uji Nyala
Tujuan Percobaan : Mengamati dan Membedakan Warna Nyala dari Beberapa Jenis Kation
PENDAHULUAN
Analisis secara kualitatif merupakan teknik analisis yang dilakukan untuk mengidentifikasi komponen-komponen yang terkandung dalam suatu zat. Identifikasi ini dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu reaksi kering dan reaksi basah. Analisis cara kering relatif jarang dilakukan dibandingkan dengan cara basah. Reaksi kering ini umumnya dilakukan untuk zat-zat padat dan reaksi basah untuk zat dalam larutan. Analisis cara kering merupakan penyelidikan yang bersifat orientasi, yaitu mencari kemungkinan unsur-unsur penyusun suatu cuplikan. Hal ini dapat diamati baik terhadap perubahan sifat fisika maupun kimia cuplikan yang diakibatkan oleh pengaruh-pengaruh luar. Pada umumnya analisis cara kering dilakukan pada zat padat atau zat yang dapat diubah menjadi berwujud padat. Hal yang dapat diamati pada analisis cara kering ini antara lain: Pengaruh pemanasan cuplikan pada tabung pemanas, warna nyala api saat cuplikan dibakar dengan api bunsen dan perubahan warna pada mutu boraks, fosfat dan karbonat.
Salah satu analisis cara kering adalah dengan uji nyala api yang dilakukan dengan menggunakan nyala api dari lampu Bunsen yang tidak berwarna atau berwarna biru. Untuk dapat melakukan uji nyala api ini, maka diperlukan pemahaman tentang struktur nyala api Bunsen. Pada dasarnya, nyala api Bunsen yang tidak bersinar terdiri dari tiga bagian, yaitu (i) kerucut bagian dalam berwarna biru yang terdiri dari gas-gas tidak terbakar,(ii) ujung terang yang hanya tampak apabila lubang udara agak tertutup, (iii) kerucut bagian luar daerah terjadinya pembakaran sempurna. Menurut Bunsen, bagian-bagian nyala api yang utama terdiri dari: bagian dengan suhu terendah, daerah pelebura, daerah oksidasi bawah, daerah oksidasi atas, daerah reduksi atas, dan daerah reduksi bawah.
Logam-logam golongan alkali dan alkali tanah merupakan logam-logam ringan karena massa jenis atau rapatan logam golongan ini kecil. Semua golongan ini bereaksi baik dengan air membebaskan gas hidrogen dan menghasilkan basa kuat. Logam-logam ini terdapat di alam dalam bentuk persenyawaan. Pemanasan senyawa ini berawal dari reaksi pembakaran . Reaksi pembakaran merupakan bereaksinya bahan yang mudah terbakar dengan gas asam. Sumber gas pembakar dapat berasal dari tabung tertentu atau dari udara bebas. Hasil pemabakran, yaitu, berwarna kebiruan atau tidak berwarna.
Logam alkali dan alkali tanah pada dasarnya memiliki beberapa sifat fisika dan sifat kimia yang dapat membeda kannya dengan unsur dari golongan lain. Salah satu sifat khas dari golongan alkali dan alkali tanah adalah warna nyala dari garam-garam alkali dan alkali tanah ketika dibakar dengan pembakar Bunsen. Masing-masing warna yang dihasilkan dari golongan IA dan IIA tersebut disebabkan atom-atom dari unsur logam tersebut mampu menyerap sejumlah energi panas untuk membentuk atom logam berenergi tinggi (keadaan tereksitasi). Pada keadaan berenergi tinggi atom logam tersebut sifatnya tidak stabil sehingga mudah kembali keadaan semula (berenergi rendah) dengan cara memancarkan energi yang diserapnya dalam bentuk cahaya (hv).
Besarnya energi yang diserap atau yang dipancarkan oleh setiap atom unsur logam yang khas. Hal ini dapat ditunjukkan dari warna nyala atom-atom logam yang mampu menyerap radiasi cahaya di daerah sinar tampak. Warna nyala khas dari beberapa atom unsur logam adalah sebagai berikut:
1. Logam                                                         : Natrium
    Warna Nyala                                               : Kuning Emas
    Warna yang menembus kaca kobalt            : -
2. Logam                                                         : Kalium
    Warna Nyala                                               : Violet (ungu)
    Warna yang menembus kaca kobalt            : Merah padam
3. Logam                                                         : Kalsium
    Warna Nyala                                               : Merah Bata
    Warna yang menembus kaca kobalt            : Hijau Muda
4. Logam                                                         : Stronsium   
    Warna Nyala                                               : Merah Padam
    Warna yang menembus kaca kobalt            : Ungu
5. Logam                                                         : Barium
    Warna Nyala                                               : Hijau Kekuningan
    Warna yang menembus kaca kobalt            : Hijau Kebiruan

II. Alat Dan Bahan
Alat :
·         Lampu Bunsen 1 buah
·         Kaca Arloji 2 buah
·         Kaca Kobalt 1 buah
·         Gelas Kimia 2 buah
·         Kawat Nikrom 1 buah
·         Spatula 1 buah
·         Plat Tetes 1 buah
·         Pipet Tetes 1 buah
Bahan
·         Garam klorida dari Natrium, Kalsium, Stronsium, dan Barium => secukupnya
·         HCL Pekat => secukupnya

PROSEDUR KERJA
4.1 Membuat Nyala Lampu Bunsen
a. Lubang tempat udara (O2) masuk ditutup rapat dengan cara memutar cincin pengamat
b. Korek api dinyalakan di mulut pipa Bunsen dan secara bersamaan kran pengatur keluarnya bahan bakar diputar dengan perlahan sehingga terjadi pembakaran
c. Cincin pengatur keluarnya udara diputar sehingga didapatkan nyala api yang tidak berwarna atau berwarna kebiruan
4.2 Identifikasi Kation
a. Kawat nikrom dibersihkan terutama pada ujung kawat (sampel) dengan cara sebagai berikut. Ujung kawat nikrom dimasukkan ke dalam larutan HCl pekat dan selanjutnya dibakar dalam nyala api. Warna nyala yang dihasilkan dari pembakaran kawat ini diamai. Kawa nikrom telah bersih jika api tidak berwarna lagi saat dipanaskan.
b. Sebanyak satu gram sampel padat dari garam-garam klorida di atas ditempatkan dalam plat tetes. Beberapa tetes HCl pekat ditambahkan ke dalam sampel sehingga mengahasilkan sampel yang kental
c. Kawat nikrom yang sudah bersih ditempelkan bagian ujungya ke dalam sampel, selanjutnya dibakar dalam nyala api Bunsen pada daerah nyala yang sesuai
d. Warna nyala yang ditimbulkan diamati dan dicatat
e. Untuk mendapatkan data hasil pengamatan yang lebih baik, kaca kobalt, digunakan sebagai alat bantu untuk menyerap polutan cahaya
f. Pengarjaan di atas dilakukan berulang-ulang sampai warna nyala yang diamati dapat diketahui kekhasannya secara jelas. Warna nyala yang didapat dibandingkan dengan yang tertera pada tabel di atas
g. Hal yang sama dilakukan untuk sampel unknown (dipersiapkan laboran) dan unsur logam penyusun sampel tersebut ditentukan
IV. Hasil Pengamatan
1. Zat                                                                           : NaCl
    Warna Nyala                                                           : Kuning Keemasan
    Warna Nyala yang Menembus Kaca Kobalt           : -
2. Zat                                                                           : KCl
    Warna Nyala                                                           : Ungu
    Warna Nyala yang Menembus Kaca Kobalt           : Merah Padam
3. Zat                                                                           : CaCl2
    Warna Nyala                                                           : Merah Bata
    Warna Nyala yang Menembus Kaca Kobalt           : Hijau
4. Zat                                                                           : SrCl2
    Warna Nyala                                                           : Merah Padam
    Warna Nyala yang Menembus Kaca Kobalt           : Ungu
5. Zat                                                                           : BaCl2
    Warna Nyala                                                           : HIjau Kekuningan
    Warna Nyala yang Menembus Kaca Kobalt           : Hijau

V. Pembahasan
Pada pada percobaan uji nyala ini, hal pertama yang dilakukan adalah membuat nyala lampu Bunsen. Hal ini dilakukan dengan mengatur nyala Bunsen melalui pengaturan cincin pengatur sehingga didapatkan nyala api yang kebiruan atau tidak berwarna. Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam melakukan pengamatan warna nyala terhadap kation-kation golongan IA dan IIA selama proses pembakaran. Sebaliknya, jika nyala Bunsen menunjukkan warna tertentu, misalnya merah maka akan dapat mengganggu proses identifikasi kation golongan alkali dan alkali tanah.
Langkah kedua yang dilakukan adalah kawat nikrom yang telah ditancapkan pada sebatang gelas dibersihkan dengan cara memasukkan ujung kawat tersebut ke dalam HCl pekat dan dipanaskan pada daerah peleburan dari nyala api. Kawat nikrom ini bersih jika api tidak berwarna lagi. Digunakan HCl pekat untuk membersihkan kawat nikrom dilakukan karena , apabila HCl dibakar pada lampu bunsen warna yang dihasilkan sama dengan nyala api Bunsen yakni tidak berwarna. Implikasi dari hal tersebut, dalam proses identifikasi tidak akan menggangu warna nyala logam alkali dan alkali tanah ketika diamati. Pemilihan HCl Pekat dikarenakan HCl dapat melarutkan zat-zat pengotor atau kontaminan yang masih melekat pada kawat nikrom sehingga pengotor tersebut akan mudah menguap dari kawat, sehingga kawat benar-benar bersih.
Selanjutnya, sampel padat dari garam-garam klorida ditempatkan dalam plat tetes kemudian ditambahkan beberapa tetes HCl pekat. Penambahan HCl ini dilakukan untuk menghasilkan sampel yang kental sehingga sampel lebih mudah menempel pada kawat nikrom. Selanjutnya ujung kawat nikrom dicelupkan ke dalam larutan cuplikan dan dipanaskan ke dalam daerah oksidasi bawah. Dalam hal ini, garam-garam klorida dari golongan alkali akan lebih mudah atau cepat menguap bila dibandingkan garam-garam klorida dari golongan alkali tanah. Akibatnya, uji nyala api untuk garam-garam klorida dari golongan alkali (natirum dan kalium) dipanaskan pada daerah oksidasi bawah. Daerah oksidasi bawah ini ditujukkan untuk zat-zat yang mudah menguap. Sedangkan untuk garam-garam klorida dari golongan alkali tanah (kalsium, stronsium, barium) di panaskan pada daerah peleburan yakni daerah nyala paling panas.
Pada percobaan digunakan garam-garam klorida dari natrium, kalium, kalsium, stronsium, dan barium. Dipilihnya garam-garam klorida dari golongan alkali dan alkali tanah karena garam-garam ini mampu membentuk garam-garam klorida yang ketika dibakar menunjukkan warna yang spesifik. Pada dasarnya, apabila suatu senyawa kimia dipanaskan, maka akan terurai menghasilkan unsur-unsur penyusunnya dalam wujud gas atau uap. Kemudian, atom-atom dari unsur logam tersebut mampu menyerap sejumlah energi tinggi (keadaan tereksitasi). Pada keadaan energi tinggi, atom logam tersebut sifatnya tidak stabil sehingga mudah kembali ke keadaan semula (berenergi rendah) dengan cara memancarkan energi yang diserapnya dalam bentuk cahaya.
Besarnya energi yang diserap atau yang dipancarkan oleh setiap atom unsur logam bersifat khas. Hal ini dapat ditujukkan dari wrna nyala atom-atom logam yang mampu meneyerap radiasi cahaya didaerah sinar tampak.
Warna nyala dari beberapa jenis kation yang diamati dalam percobaan ini adalah:
1. Sampel : NaCl
Warna Nyala : Kuning Keemasan
Warna nyala yang menembus kaca kobalt : -
2. Sampel : KCl
Warna Nyala : Ungu
Warna nyala yang menembus kaca kobalt : Merah
3.Sampel : BaCl2
Warna Nyala : Hijau Kekuningan
Warna nyala yang menembus kaca kobalt : Hijau
4. Sampel : CaCl2
Warna Nyala : Merah Bata
Warna nyala yang menembus kaca kobalt : Hijau
5. Sampel : SrCl2
Warna Nyala : Merah Padam
Warna nyala yang menembus kaca kobalt : Ungu
Dari data hasil percobaan di atas, ternyata warna nyala yang diperoleh sama dengan warna nyala secara teoritis. Pada uji nyala ini, selain menggunakan nyala api Bunsen, dipergunakan juga kaca kobalt. Kaca kobalt digunakan karena dapat menyerap warna kuning sehingga dapat memberikan kemudahan dalam mengamati warna nyala dari suatu kation, misalnya, nyala pai dari campuran kalium dan natrium yang berwarna kuning, yaitu hanya terlihat warna dari natrium. Untuk melihat warna nyala api dari kaliumnya dipergunakan kaca kobalt. Warna kuning akan diserap, sedangkan warna ungu akan menembus kaca kobalt. Dari tabel di atas, bisa dilihat kekhasan warna nyala dari masing-masing logam. Kekhasan ini berhubungan dengan besar kecilnya energi yang diserap atau yang dipancarkan oleh setiap atom unsur logam, sehingga warna nyala yang dihasilkan juga berbeda. Warna unsur-unsur bebrapa logam
Strontium kalium kalsium natrium barium.
VI. Simpulan
Berdasarkan hasil percobaan dan pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa :
a) Pembakaran suatu zat menghasilkan warna yang berbeda-beda berdasarkan panjang
gelombang yang dipancarkan oleh setiap atom unsur logam tersebut dan kemampuannya menyerap radiasi cahaya di daerah tampak
b) Warna yang dihasilkan suatu zat dengan menggunakan kaca kobalt berbeda dengan uji nyala . Hal ini disebabkan karena kemampuan kaca kobalt untuk menyerap warna yang dihasilkan oleh kation dari unsur tersebut
c) Kelima zat ( natrium, kalium, kalsium, barium, dan stronsium) yang diuji mampu menyerap sejumlah energi dari pemansan dan membentuk atom logam yang berenergi tinggi (keadaan tereksitasi). Besarnya energi yang dipancarkan oleh atom unsur logam bersifat khas.
d) Kation dapat dibedakan berdasarkan warna nyala yang ditimbulkan dari nyala api Bunsen. Dimana setiap kation memiliki karakteristik warna yang berbeda-beda.
e) Urutan panjang gelombang terbesar dari kation logam golongan alkali dan alkali tanah adalah sebagai berikut : CaCl2 > SrCl2>NaCl>BaCl2>KCl
Daftar Pustaka
Selamat, I Nyoman dan Gusti lanang Wiratama. 2004. Penuntun Praktikum Kimia Analitik . Singaraja : IKIP Negeri Singaraja
Selamat, dkk. 2001. Buku Penuntun Belajar kimia Analitik Kualitatif. Singaraja : IKIP Negeri Singaraja
Vogel, A.I. 1985. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta : PT. Kalman Media Pustaka




Tidak ada komentar:

Posting Komentar