## KINETIKA REAKSI PEMBUATAN KALIUM SULFAT DARI EKSTRAK ABU BATANG PISANG DAN ASAM SULFAT

## Eka Sulistyoningsih dan Shani Zahrina
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri, UPN  ”Veteran” Jawa Timur Alamat : Jl. Raya Rungkut Madya , Gunung Anyar Surabaya 60294 Telp./Fax. (031) 8706369/ (031) 8782179

## Abstrak
Pada  saat  ini  petani  Indonesia  dihadapkan  dengan  permasalahan  harga  pupuk  anorganik  yang melambung  tinggi  sehingga  para  petani  mengalami  kerugian  dan  kebutuhan  pupuk  petani  yang  semakin meningkat. Sebagian kebutuhan pupuk itu sudah dapat dipenuhi oleh pabrik-pabrik dalam negeri, seperti pupuk urea, ammonium sulfat, tripel super fosfat, dan pupuk majemuk NPK. Namun, pupuk kalium hampir seluruhnya masih harus import. Salah satu tumbuhan potensial yang mengandung banyak kalium ialah  pisang. Pembuatan larutan  ekstrak  abu  dari  batang  pisang  yang  dikeringkan  (dijemur),  setelah  itu  dibakar  dan  diambil  abunya. Kemudian  abu  ditambah  dengan  dengan  aquadest  (100  gram  abu  dalam  1  liter  aquadest)  lalu  disaring ekstraknya..Larutan ekstrak abu batang pisang sebanyak 150 ml dimasukkan kedalam labu leher tiga, kemudian diikuti dengan penambahan H 2 SO 4 1 N. Suhu waterbath dijaga pada suhu ( o C) yang ditentukan sesuai variabel (40, 50, 60, 70, 80). Motor pengaduk dihidupkan selama waktu (menit) yang ditentukan sesuai variabel (10, 20, 30, 40, 50 ). Larutan sebanyak 25 ml diambil 3 kali pada labu leher tiga. Kemudian dimasukkan masing-masing larutan  ke  dalam  erlenmeyer  untuk  dititrasi.  Titrasi  dilakukan  untuk  masing-masing  larutan  pada  erlenmeyer tersebut dengan NaOH 0,5 N. Volume titran NaOH dicatat dan hitung konsentrasi K 2 SO 4 . Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan konstanta kecepatan reaksi dan orde reaksi dari proses pembuatan kalium sulfat dari ekstrak  abu  pelepah  pisang  dan  asam  sulfat  dan  mempelajari  pengaruh  waktu  dan  suhu  dalam  proses pembuatan kalium sulfat. Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah proses pembentukan kalium sulfat  dari  ekstrak  abu  batang  pisang  dan  asam  sulfat  mengikuti  reaksi  orde  1  semu.  Dari  penelitian  yang dilakukan  diperoleh  kondisi  terbaik  dalam  pembuatan  kalium  sulfat  yaitu  pada  suhu  80 o C  selama  50  menit menghasilkan konversi (X A ) kalium sulfat sebesar 0,9650.
Kata kunci: Pohon pisang, pupuk kalium, konstanta reaksi

## Abstract
At this time the Indonesian farmers are faced with the problem of inorganic fertilizer prices soar so that farmers suffered losses and fertilizer needs of farmers is increasing. Most of the fertilizer needs can already  be met by domestic manufacturers, such as urea, ammonium sulfate, triple super phosphate, and NPK compound fertilizer.  However,  potassium  fertilizer  is  almost  entirely  remains  to  be  imported.  One  potential  plants  that contain a lot of potassium are bananas. Preparation of ash extract from dried banana stem (dried), after it was burned and the ashes taken. Then ash coupled with with distilled water (100 grams in 1 liter of distilled water ash) and then filtered ekstraknya..Larutan ash banana stem extract 150 ml three neck flask was added, followed by addition of 1 N H2SO4 temperature water bath maintained at a temperature (oC) determined in accordance variable (40, 50, 60, 70, 80). Motor stirrer is turned on during the time (minutes) were determined according to the variable (10, 20, 30, 40, 50). A solution of 25 ml were taken three times at three-neck flask. Then put each solution to be titrated to the erlenmeyer. Titration is done for each solution in the Erlenmeyer with NaOH 0.5 N NaOH  titrant  volume  is  recorded  and  calculated  concentration  of  K2SO4.  The  purpose  of  this  study  was  to determine  the  reaction  rate  constants  and  reaction  order  of  the  manufacturing  process  of  the  extract  ash potassium  sulphate  and  sulfuric  acid  banana  and  study  the  effect  of  time  and  temperature  in  the  process  of manufacture  of  potassium  sulphate.  The  conclusion  that  can  be  drawn  from  this  research  is  the  process  of formation  of  potassium  sulfate  from  banana  stem  extract  ash  and  sulfuric  acid  followed  pseudo  first  order reaction. From research conducted obtained the best conditions in the manufacture of potassium sulfate is at a temperature of 80 ° C for 50 min resulted in the conversion of (XA) potassium sulfate at 0.9650.
Keywords: banana trees, fertilizer potassium, Konstante reaction

## PENDAHULUAN
Negara  Indonesia  sering  dikenal  sebagai Negara  agraris,  dimana  sebagian  besar  penduduk Indonesia bermata pencaharian sebagai petani. Namun pada  saat  ini  petani  Indonesia  dihadapkan  dengan permasalahan  harga  pupuk  anorganik  yang  melam- bung tinggi sehingga para petani mengalami kerugian dan kebutuhan pupuk petani yang semakin meningkat. Sebagian  kebutuhan  pupuk  itu  sudah  dapat  dipenuhi oleh  pabrik-pabrik  dalam  negeri,  seperti  pupuk  urea, ammonium  sulfat,  tripel  super  fosfat,  dan  pupuk majemuk  NPK.  Namun,  pupuk  kalium  hampir seluruhnya masih harus import. (Luthfie. 2008)
Salah satu tumbuhan potensial yang mengandung  banyak  kalium  ialah    pisang.  Pohon pisang  merupakan  tanaman  yang  sering  kita  jumpai dalam lingkungan kita. Tanaman ini biasanya tumbuh di  pekarangan-pekarangan  rumah  dengan  subur. Namun  pada  saat  musim  panen,  pohon  pisang  hanya dipanen  buahnya  saja  dan  bagian-bagian  lain  dari pohon  pisang  seperti  batang,  bonggol,  dan  daunnya belum  dimanfaatkan  secara  optimal,  padahal  pelepah pisang  mengandung  unsur  kalium  cukup  tinggi. Karena  itu  dicoba  memanfaatkan  pelepah  tersebut menjadi  bahan  yang  berguna.  Pemanfaatan  tersebut adalah  dengan  membakarnya  sampai  menjadi  abu. Ekstrak abu pelepah pisang ini ternyata masih banyak mengandung kalium karbonat.
Untuk  mengurangi  jumlah  import  pupuk kalium,  maka  dicoba  untuk  membuat  kalium  sulfat secara  sintesis  dari  limbah  pertanian.  Sebelumnya telah  ada  penelitian  tentang  pembuatan  kalium  sulfat dari ekstrak abu merang dan penambahan asam sulfat yang  mana  pada  suhu  80 o C  dan  waktu  60  menit diperoleh  konversi  9,815  dan  harga  konstanta  laju reaksinya  sebesar  4,7303.10 -8  x  e  -5306,168/RT (Yenni Pratiwi,  2007).  Sedangkan  sekarang  akan  dicoba membuat  kalium  sulfat  dari  ekstrak  abu  pelepah pisang dengan H 2 SO 4 . Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan konstanta kecepatan reaksi dan orde reaksi dari proses pembuatan  kalium  sulfat  dari  ekstrak  abu  pelepah pisang  dan  asam  sulfat  dan  mempelajari  pengaruh waktu  dan  suhu  dalam  proses  pembuatan  kalium sulfat.

## METODE PENELITIAN

## Bahan-bahan
Ekstrak  abu  batang  pisang  (kadar  K 2 CO 3 =  25,794 gr/liter), H 2 SO 4 1 N, NaOH 0,5 N dan aquadest

## Alat yang digunakan
Waterbath , Labu  leher  tiga . Statip , Thermometer , Pengaduk dan Klem holder.
Variabel Peubah yang digunakan adalah :
Kondisi  tetap  yaitu  Berat  abu  100  gram,  volume ekstrak abu batang pisang 150 ml, volume H 2 SO 4 150 ml,  konsentrasi  K 2 CO 3 25,794  gr/liter,  konsentrasi H 2 SO 4 1  N  dan  kecepatan  pengadukan  200  rpm. Sedangkan  peubah  yang  dijalankan  adalah  suhu  ( o C) sebesar  40,  50,  60,  70,  80  dan  waktu  (menit)  selama 10, 20, 30, 40, 50.

## Prosedur Penelitian
Prosedur  pelaksanaan  penelitian  meliputi  3  tahapan, yaitu:  Pembuatan  larutan  ekstrak  abu  dari  batang pisang yang dikeringkan (dijemur), setelah itu dibakar dan diambil abunya. Kemudian abu ditambah dengan dengan  aquadest  (100  gram  abu  dalam  1  liter aquadest) lalu disaring ekstraknya.
Larutan ekstrak abu batang pisang sebanyak 150 ml  dimasukkan  kedalam  labu  leher  tiga,  kemudian diikuti  dengan  penambahan  H 2 SO 4 1  N.  Suhu waterbath  dijaga  pada  suhu  ( o C)  yang  ditentukan sesuai  variabel  (40,  50,  60,  70,  80).  Motor  pengaduk dihidupkan  selama  waktu  (menit)  yang  ditentukan sesuai variabel (10, 20, 30, 40, 50 ).
Larutan  sebanyak  25  ml  diambil  3  kali  pada labu leher tiga. Kemudian dimasukkan masing-masing larutan  ke  dalam  erlenmeyer  untuk  dititrasi.  Titrasi dilakukan untuk masing-masing larutan pada erlenmeyer  tersebut  dengan  NaOH  0,5  N.  Volume titran NaOH dicatat dan hitung konsentrasi K 2 SO 4 .
Metode Perhitungan Reaksi : K 2 CO 3 + H 2 SO 4 K 2 SO 4 +  CO 2 +  H 2 O
a. Menghitung konversi (X A )
b. Menentukan orde reaksi
Jika orde satu, maka persamaan yang dipakai adalah : − ln(1 − 𝑋 𝐴 ) = 𝑘 ′ 𝑡 Plot – ln⁡(1 − 𝑋 𝐴 ) versus t, maka didapat grafik berupa garis lurus melalui nol dengan slope = k’.
Jika orde dua, maka persamaan yang dipakai adalah :
ln (𝑀 − 𝑋 𝐴 ) 𝑀(1 − 𝑋 𝐴 ) = (𝐶 𝐵0 − 𝐶 𝐴0 )𝑘𝑡
Plot 𝑙𝑛 𝑀−𝑋𝐴 𝑀(1−𝑋𝐴) versus  t,  maka  didapat  grafik  berupa garis lurus melalui nol dengan slope = (C B0 – C A0 ) kt. Dan  bila  reaksi  pembuatan  kalium  sulfat  tidak mengikuti  orde  satu  dan  orde  dua,  maka  digunakan persamaan sebagai berikut :
− 𝑑𝐶 𝐴 𝑑𝑡 = 𝑘𝐶 𝐴 𝑛
Dimana  langkah  pertama  adalah  membuat  grafik hubungan  antara  t  versus  C A ,  dari  grafik  tersebut didapatkan  harga − 𝑑𝐶𝐴 𝑑𝑡 yang  merupakan  slope  dari tiap-tiap garis singgung pada setiap waktu tertentu.
𝑙𝑜𝑔 (− 𝑑𝐶 𝐴 𝑑𝑡 ) = 𝑙𝑜𝑔𝑘 + 𝑛⁡𝑙𝑜𝑔𝐶 𝐴
Selanjutnya dibuat grafik antara log⁡(− 𝑑𝐶𝐴 𝑑𝑡 ) versus C A maka didapat slope = n dan intersep = log k. Menghitung tenaga pengaktif 𝑘 = 𝑘 0 ⁡𝑒 −𝐸/𝑅𝑇
ln 𝑘 = ln 𝑘 0 − 𝐸 𝑅𝑇
Plot ln k versus 1/T maka didapat slope = - E/RT dan intersep  =  ln  k 0 .  Sehingga  diperoleh  harga  energy aktivasi (E).
Perhitungan  dilakukan  dengan  cara  menghitung konversi  yang  dilanjutkan  deangn  menentukan  orde reaksi,

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian kinetika reaksi pembuatan kalium sulfat dilakukan  dengan  terlebih  dahulu  mengekstraksi  abu batang  pisang  dengan  perbandingan  abu  100  gr/liter aquadest. Setelah dianalisa diperoleh :
Tabel  1.  Kadar  K 2 CO 3 dalam  ekstrak  abu  batang pisang Komponen Kadar (gr/liter) K 2 CO 3 25,794
Peubah  yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini meliputi  suhu  reaksi  dan  waktu  reaksi  pembentukan kalium  sulfat  (K 2 SO 4 ).  Ekstrak  abu    direaksikan dengan  asam  sulfat  (H 2 SO 4 )  pada  suhu  ( o C)  40,  50, 60, 70, 80 dan waktu (menit) 10, 20, 30, 40, 50.
Pengaruh  Suhu  Reaksi  ( o C)  dan  Waktu  (menit) terhadap Konversi (X A ) dan Konsentrasi (C A )
Gambar  1.  Pengaruh  suhu  reaksi  ( o C)  terhadap konversi  (X A )  dengan  berbagai  waktu reaksi (menit)
Gambar  2.  Pengaruh  waktu  reaksi  (menit)  terhadap konversi  (X A )  dengan  berbagai  suhu  reaksi ( o C)
Tabel 2 Hubungan antara konversi dan konsentrasi akhir dengan suhu pada berbagai waktu reaksi
Suhu, t ( o C) Waktu, t (menit) X A C A
(mol/liter) 40 10 0.4110 0.1101 20 0.6540 0.0647 30 0.8010 0.0372 40 0.8810 0.0223 50 0.9290 0.0133 50 10 0.4400 0.1047 20 0.6870 0.0585 30 0.8240 0.0329 40 0.9020 0.0183 50 0.9450 0.0103 60 10 0.4730 0.0985 20 0.7220 0.0520 30 0.8530 0.0275 40 0.9230 0.0144 50 0.9590 0.0077 70 10 0.4830 0.0967 20 0.7380 0.0490 30 0.8620 0.0258 40 0.9290 0.0133 50 0.9630 0.0069 80 10 0.4880 0.0957 20 0.7410 0.0484 30 0.8660 0.0251 40 0.9310 0.0129 50 0.9650 0.0065
0 0.5 1 1.5 0 20 40 60
80 100 10 menit 20 menit 30 menit
40 menit 50 menit
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 50 60 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C
Gambar  3.  Pengaruh  suhu  reaksi  ( o C)  terhadap konsentrasi (C A ) dengan berbagai waktu reaksi (menit)
Gambar  4.  Pengaruh  waktu  reaksi  (menit)  terhadap konsentrasi  (C A )  dengan  berbagai  suhu reaksi ( o C)

## Penentuan Orde Reaksi
Gambar 5. Hubungan antara –ln (1 – X A ) vs t (menit) pada berbagai suhu ( o C)
Tabel 3. Pengaruh –ln(1 – X A ) terhadap waktu (menit) pada berbagai suhu reaksi ( o C) Waktu, t (menit)
-ln(1-X A ) y = k t
Suhu ( o C)
40 50 60 70 80 10 0.53 0.58 0.64 0.66 0.67 0.053 x 20 1.06 1.161 1.28 1.34 1.35 0.058 x 30 1.61 1.74 1.92 1.98 2.01 0.064 x 40 2.13 2.32 2.57 2.64 2.68 0.066 x 50 2.65 2.9 3.2 3.3 3.35 0.067 x
Penentuan  Frekuensi  Tumbukan  (k 0 )  dan  Energi Aktivasi (E)
Tabel 4. Penentuan frekuensi tumbukan dan energi aktivasi
Suhu, T ( o C) k' k ln k 1/T 40 0.053  0.027 -3.6 0.025 50 0.058 0.03 -3.5 0.02 60 0.064  0.034 -3.38 0.017 70 0.066  0.035 -3.35 0.014 80 0.067  0.036 -3.33 0.013
Dari  data  pada Tabel  4 didapatkan  grafik  ln  k  versus 1/T seperti pada Gambar 6 diatas
Gambar 6. Hubungan antara ln k vs 1/T 0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0 20 40 60 80 100 10 menit 20 menit 30 menit
40 menit 50 menit 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0 10 20 30 40 50 60 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 10 20 30 40 50 60 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C -3.7 -3.6 -3.5 -3.4 -3.3 0 0.01 0.02
0.03
series 1
Dari Gambar 6 diperoleh suatu persamaan garis lurus yaitu :
y  =  -22,61 x  -  3,032 Hukum Arehenius : k  =  k 0 e -E/RT Persamaan di atas menjadi : ln k  =  ln k 0 - 𝐸 𝑅𝑇
Sehingga diperoleh harga frekuensi tumbukan (k 0 ) sebesar 0,048 dan harga energi aktivasi (E) sebesar 188 J/mol.
k = 0,048 e -188/8,314 T
= 0,048 e -22,61/T

## PEMBAHASAN
Pengaruh suhu terhadap konversi larutan kalium karbonat  menjadi  kalium  sulfat  (K 2 SO 4 )  pada berbagai  waktu  reaksi  dapat  dilihat  pada  Tabel  2  dan Gambar  1  yang  menunjukkan  bahwa  semakin  lama waktu  reaksi,  maka  konversi  semakin  tinggi.  Hasil terbaik  konversi  kalium  sulfat  (K 2 SO 4 )  pada  suhu  80 o C  dan  waktu  50  menit  yaitu  0,8840.  Hal  ini disebabkan suhu yang tinggi mempengaruhi kereaktifan  molekul-molekul  untuk bergerak semakin cepat, maka tumbukan antar molekul akan semakin sering  terjadi,  sehingga  reaksi  berlangsung  dengan baik  dan  konversi  kalium  sulfat  (K 2 SO 4 )  semakin besar.
Pengaruh  waktu  dapat  dilihat  pada  Tabel  2  dan Gambar  2  menunjukkan  bahwa  semakin  lama  waktu maka konversi pembentukan kalium karbonat menjadi kalium  sulfat  akan  bertambah.  Hal  ini  disebabkan semakin  lama  waktu  maka  semakin  banyak  pula K 2 CO 3 yang  bereaksi  dengan  H 2 SO 4 sehingga konversi yang dihasilkan semakin tinggi. Hasil terbaik konversi  kailum sulfat pada suhu 80 o C dan waktu 50 menit yaitu 0,8840.
Peningkatan  konversi  pada  suhu  60 o C  ke  atas berbeda dengan peningkatan konversi pada suhu 40  – 50 o C.  Hal  ini  disebabkan  suhu  yang  tinggi mempengaruhi  kereaktifan  molekul-molekul  untuk bergerak  semakin  cepat,  maka  tumbukan  antar molekul  akan  semakin  sering  terjadi,  sehingga  reaksi berlangsung  dengan  baik  dan  konversi  kalium  sulfat (K 2 SO 4 )  semakin  besar.  Adapun  syarat  terjadinya tumbukan  yaitu  berada  pada posisi  efektif  dan  energi yang cukup.
Pengaruh suhu terhadap konsentrasi pada berbagai waktu dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 3 yang menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  suhu  maka konsentrasi akhir dari kalium karbonat semakin kecil. Pengaruh  waktu  terhadap  konsentrasi  pada  berbagai waktu dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 4 yang menunjukkan  bahwa  semakin  lama  waktu  maka konsentrasi akhir dari kalium karbonat semakin kecil. Waktu  reaksi  mempengaruhi  kereaktifan  molekul- molekul  untuk  bergerak,  maka  intensitas  tumbukan antar  molekul  akan  semakin  sering  terjadi.  Semakin lama  waktu  raksi,  maka  konsentrasi  K 2 CO 3 yang
bereaksi  membentuk  kalium  sulfat  semakin  banyak, sehingga konsentrasi akhir K 2 CO 3 semakin kecil.
Dari Tabel 3 dan Gambar 5 menunjukkan plot –ln (1  –  X A )  terhadap  waktu  reaksi  menghasilkan  garis lurus  dan  R 2 yang  bernilai  mendekati  1,  sehingga kinetika  reaksi  pembentukan  kalium  sulfat  (K 2 SO 4 ) dari  ekstrak  abu  batang  pisang  dan  asam  sulfat  dapat dikatakan mengikuti reaksi orde I semu.

## KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari  penelitian ini  adalah  proses  pembentukan  kalium  sulfat  dari ekstrak  abu  batang  pisang  dan  asam  sulfat  mengikuti reaksi  orde  1  semu  dengan  persamaan  Arheniusk  = 0,048  e -22,61/T. Semakin  lama  waktu  reaksi  semakin besar  pula  konversi  kalium  sulfat  yang  terbentuk. Demikian  pula,  semakin  tinggi  suhu  reaksi  semakin besar pula konversi kalium sulfat yang terbentuk. Dari penelitian  yang  dilakukan  diperoleh  kondisi  terbaik dalam pembuatan kalium sulfat yaitu pada suhu 80 o C selama  50  menit  menghasilkan  konversi  (X A )  kalium sulfat sebesar 0,9650.

## DAFTAR PUSTAKA
Agra,  I.B.,  1975, “Pemanfaatan  Senyawa  Kalium Dari  Abu”, Fakultas  Teknik  Universitas  Gajah Mada, Yogyakarta.
Groggins,  P.H.,  1958, Unit  Processes  in  Organic synthesis ,  5ed,  Mcgraw  Hill  book  company, New york
Munadjim,  1984, “Teknologi  Pengolahan  Pisang” , PT. Gramedia, Jakarta.
Octave Levenspiel, 1972, chemical reaction engineering ,  2ed,  John  wiley  &  Sons,  inc.  New york
Vivi  Kurniawati.,  2007,  Kinetika  reaksi  esterifikasi FFA  minyak  biji  karet,  Jurusan  teknik  kimia, UPN ” VETERAN ” JAWA TIMUR, Surabaya Yenni  Pratiwi.,  2007,  Kinetika  reaksi  pembuatan kalium  sulfat dari ekstrak abu  merang dan asam sulfat , Jurusan teknik kimia, UPN ” VETERAN ” JAWA TIMUR, Surabaya
Ahira,  A.  2011.  Cara  menulis  daftar  pustaka  dari internet.  http://www.anneahira.com.  (Diakses tanggal 18 Oktober 2011)
Anonim.2006. Budidaya pisang. http://primatani.litbang.deptan.go.id.    (Diakses tanggal 18 Oktober 2011)
Anonim. 2011.ekstrak abu batang pisang.
http://www.id.wikipedia.org.  (Diakses  tanggal 18 Oktober 2011)
Anonim. 2011.asam sulfat. http://www.chemicalland21.com. (Diakses tanggal 18 Oktober 2011)
Anonim.
2011.kalium sulfat. http://www.id.wikipedia.org.  (Diakses  tanggal
18 Oktober 2011)
Basriman. 2011.
Unsur
hara pupuk.
http://distan.riau.go.id/index.php. (Diakses tanggal 20 Oktober 2011) Luthfie.  2008.  Tinjauan  tentang  pupuk  organik. http://www.belajarsabar.multiply.multiplyconten t.com. (Diakses tanggal 18 Oktober 2011)