Hidup Berbahagia Semua: praktikum kimia anorganik

praktikum kimia anorganik

Diposting oleh liana leang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistim elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya di sebut sel elektrolisis.

Didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Elektron akan bermigrasi dari satu elektroda ke elektroda lainnya. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.

Aluminium ialah unsur kimia dengan lambang unsur Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah di alam. Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik, terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas, dapat ditempa menjadi lembaran atau ditarik menjadi kawat serta tahan korosi.

Berdasarkan teori di atas, maka dilakukan percobaan anodasi aluminium ini untuk membuktikan kebenarannya.

1.2. Maksud dan Tujuan Percobaan

1.2.1. Maksud Percobaan

Maksud dari percobaan ini adalah untuk mempelajari kemungkinan peningkatan tebal lapisan oksida logam aluminium melalui proses anodasi dan pewarnaan.

1.2.2. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini yaitu :

1. Manghitung berat logam aluminium sebelum dan sesudah proses anodasi.

2. Menghitung rendamen logam aluminium hasil anodasi.

1.3. Prinsip Percobaan

Prinsip dari percobaan ini adalah logam aluminium dianodasi melalui proses elektrokimia dengan cairan elektrolit asam sulfat. Pewarnaan logam hasil anodasi melalui pencelupan logam ke dalam campuran FeCl₃ dan amonium oksalat dan kemudian dicelupkan ke dalam air mendidih.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Aplikasi metode elektrokimia untuk lingkungan dan laboratorium pada umumnya didasarkan pada proses elektrolisis, yakni terjadinya reaksi kimia dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber luar. Proses ini merupakan kebalikan dari proses Galvani, di mana reaksi kimia yang berlangsung dalam suatu sistem elektrokimia dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik, misalnya dalam sel bahan bakar (fuel-cell). Aplikasi lainnya dari metode elektrokimia selain pemurnian logam dan elektroplating adalah elektroanalitik, elektrokoagulasi, elektrokatalis, elektrodialisis dan elektrofining (Evan, 2003).

Di dalam sebuah sel elektrokimia, satu setengah reaksi berlangsung di satu kompartemen elektroda dan setengah reaksi yang lain berlangsung di kompartemen lain. Dengan cara ini, proses reduksi dan oksidasi yang bertanggung jawab atas keseluruhan reaksi spontan dipisahkan. Ketika reaksi berlangsung, elektron yang dibebaskan pada setengah reaksi

Red₁ ® Oks₁ + ve^-

di dalam satu kompartemen berjalan melalui sikuit luar dan memasuki sel melalui elektroda lain. Di sana elektron itu digunakan untuk mereduksi anggota pasangan yang teroksidasi didalam kompartemen itu :

Oks₂ + ve^- ® Red₂

Elektroda tempat terjadinya oksidasi disebut anoda, elektroda tempat terjadinya reduksi disebut katoda (Atkins, 1994).

Dalam sel, reaksi oksidasi reduksi berlangsung dengan spontan, dan energi kimia yang menyertai reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Bila potensial diberikan pada sel dalam arah kebalikan dengan arah potensial sel, reaksi sel yang berkaitan dengan negatif potensial sel akan diinduksi. Dengan kata lain, reaksi yang tidak berlangsung spontan kini diinduksi dengan energi listrik. Proses ini disebut elektrolisis. Pengecasan baterai timbal adalah contoh elektrolisis (Anonim, 2003).

Sel galvani adalah sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi listrik yang disebabkan oleh terjadinya reaksi redoks yang spontan. Contoh sel galvani adalah sel Daniell yang gambarnya dapat dilihat pada gambar di bawah. Jika kedua elektrodanya dihubungkan dengan sirkuit luar, dihasilkan arus litrik yang dapat dibuktikan dengan meyimpangnya jarum galvanometer yang dipasang pada rangkaian luar dari sel tersebut (Anonim, 2000).

Model sistem korosi dapat dianggap merupakan setetes air sedkit asam, yang mengandung sejumlah oksigen terlarut yang bersentuhan dengan logam. Oksigen di dekat pinggiran tetesan, direduksi oleh elektron yang diberikan oleh besi di atas luas A. Elektron itu digantikan oleh elektron yang dibebaskan dari tempat lain. Pembebasan oksidatif ini terjadi di atas luas A’, pada daerah tetesan bagian dalam yang kekurangan oksigen. Tetesan berlaku sebagai sel Galvani yang dihubungsingkatkan. Laju korosi diukur dengan arus ion logam yang meninggalkan permukaan logam dalam daerah anoda. Fluks ion ini menghasilkan arus korosi I yang disamakan dengan arus anoda Ia. Karena setiap arus yang keluar dari anoda harus mencari jalan ke daerah katoda, maka arus katoda Ic juga harus sama dengan arus korosi. Dari sini dapat ditarik beberapa kesimpulan. Pertama, laju korosi bergantung pada permukaan yang tersingkap. Penafsiran ini menghasilkan metoda yang sepele, tapi sering kali efektif, untuk memperlambat korosi : tutupilah permukaan dengan pelapis, seperti cat. Kedua, untuk reaksi korosi dengan rapatan arus pertukaran yang serupa, laju korosi tinggi, jika E besar. Jadi, dapat diduga terjadinya korosi yang cepat, jika pasangan pengoksidasi dan pereduksi mempunyai potensial elektroda yang jauh berbeda (Atkins, 1997).

Anodasi adalah suatu proses pemasifan elektrolitik yang digunakan untuk meningkatkan ketebalan dari lapisan oksida yang alami. Anodasi meningkatkan perlindungan karatan dan ketahanan, dan menyediakan adhesi yang lebih baik untuk dasar-dasar cat dan lem-lem dibanding logam yang telanjang. Film-film anodasi dapat juga digunakan untuk barang kosmetika, dimana dengan salutan-salutan tebal dapat menyerap warna atau dengan salutan-salutan transparan yang tipis/encer dapat menambahkan daya cahaya pantul. Anodasi juga digunakan untuk membuat film-film dielektrikum untuk kapasitor elektrolitik. Film-film anod paling umum dipakai untuk melindungi paduan aluminium, meski proses-proses juga ada untuk titanium, seng, magnesium, dan niobium. Proses ini bukan suatu perawatan yang bermanfaat untuk besi atau baja karbon karena batang-batang rel ini terlepas ketika dioksidasi; yaitu. besi oksida (juga yang dikenal sebagai karat). Anodasi mengubah lapisan yang mikroskopis dari permukaan dan dapat mengubah struktur dari logam ke permukaan. Salutan-salutan yang saling menyerap, bahkan ketika tebal, sehingga proses penutupan sering diperlukan untuk mencapai karatan. Proses itu disebut "anodasi" karena bagian yang diperlakukan membentuk elektroda kutub positif. Permukaan-permukaan aluminium Anodasi, sebagai contoh, bersifat lebih keras dibanding aluminium tetapi rendah untuk melembutkan ketahanan pemakaian tetapi dapat diperbaiki dengan meningkatkan ketebalan atau dengan menerapkan unsur pokok pelindung yang pantas. Film-film anod secara umum jauh lebih kuat dan lebih banyak dipakai dibanding kebanyakan jenis-jenis dari penyepuhan cat dan logam (Anonim, 2007).

Aluminium adalah salah satu unsur golongan III A yang merupakan unsur logam yang berwarna putih perak mengkilat. Aluminium merupakan logam yang sangat elektropositif dan di udara aluminium akan terlindungi oleh lapisan transparan dari aluminium oksida yang menghambat proses perkaratan, sehingga aluminium merupakan logam yang tahan karat. Di alam, aluminium tidak pernah ditemukan dalam keadaan logam bebas, tetapi umumnya dalam bentuk aluminium silikat atau sebagai silikat aluminium dan campurannya dengan logam lain, seperti natrium, magnesium, besi, kalsium dan kalium (Sunardi, 2006).

Logam aluminium sangat keras, kuat, dan berwarna putih. Meskipun sangat elektropositif, namun logamnya tahan terhadap korosi karena lapisan oksida yang kuat dan liat terbentuk padapermukaannya. Lapisan-lapisan oksida yang tebal seringkali dilapiskan secara elektrolitik pada aluminium, yaitu proses yang disebut anodasi : lapisan-lapisan yang segar dapat diwarnai dengan pigmen. Aluminium larut dalam asam mineral encer, tetapi dipasifkan oleh HNO₃ pekat. Bila pengaruh perlindungan lapisan oksida dirusakkan, misalnya dengan penggoresan atau dengan amalgamasi, penyerangan cepat meskipun oleh air sekalipun dapat terjadi. Logamnya mudah bereaksi oleh larutan NaOH panas, halogen, dan berbagai nonlogam (Cotton dan Wilkinson, 2007).

Untuk reaksi yang reversibel, jalan reaksi dapat dibalik hanya dengan menambah sedikit tenaga dari luar. Pada elektrolisis biasa, kita selalu menggunakan elektroda yang sama dimasukkan dalam larutan yang bersangkutan. Di sini elektrodanya sama, jadi seharusnya tidak ada Emf lawan. Hal ini tidak benar. Pada elektrolisis yang menghasilkan gas H₂ dan O₂, ternyata timbulnya kedua gas ini baru mulai setelah E lebih besar dari 1,7 volt. Hal ini dapat diterangkan dengan menganggap bahwa adanya gas yang menempel pada elektroda menyebabkan elektroda berubah menjadi elektroda aktif yang seimbang dengan ion-ion yang bersangkutan. Dengan ini timbul Emf lawan. Tidak hanya untuk gas saja, tetapi juga untuk logam-logam, dan sebagainya. Perbedaan konsentrasi, pada kedua elektroda akibat elektrolisis, menyebabkan timbulnya beda potensial. Beda potensial ini dapat melawan E luar. Perbedaan konsentrasi ini diperkecil oleh adanya aliran ion dan difusi. Juga dengan jalan pengadukan polarisasi konsentrasi dapat dieliminer (Sukardjo, 1989).

Satu plat aluminium mempunyai daya hantar tinggi dan suatu lapisan permukaan yang menyerap sangat tinggi dapat dibentuk oleh anodasi. lapisan menyerap ini adalah cocok atau katalisator, terutama karena katalisator dari proses reaksi yang mikro (Ikuo, dkk., 2003).

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah lempeng logam aluminium, asam sulfat (H₂SO₄) 2M, besi (III) klorida heksahidrat (FeCl₃. H₂O), amonium oksalat monohidrat [(NH₄)₂C₂O₄], akuades, sabun, tissue roll, korek api.

3.2. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah gelas kimia 250 mL, gelas kimia 50 mL, gelas ukur 10 mL, penjepit aligator, neraca Ohauss, pinset, gegep, pembakar gas, kaki tiga, kasa, pipet tetes, masker, gogle, dan power supply.

3.3. Prosedur Percobaan

Digunting lempengan aluminium dan dilekukkan menyerupai silinder sesuai ukuran gelas kimia 50 mL. Dijepit dengan kawat penjepit aligator. Diambil 3 buah keping logam aluminium lain yang berukuran kira-kira 1,5 x 3 cm dibersihkan, dicuci dengan sabun untuk menghilangkan lapisan lemak yang mungkin melekat pada logam dan dibilas dengan akuades. Kemudian masing-masing keping direndam di dalam air mendidih dan diangkat dengan menggunakan pinset. Keping-keping tersebut ditimbang dan dicatat bobotnya. Kemudian dihubungkan dengan kawat penjepit aligator. Keping diletakkan persis ditengah silinder aluminium di dalam gelas kimia, sedemikian rupa sehingga tidak bersentuhan dengan silinder. Dituangkan ± 30 mL larutan asam sulfat 2 M ke dalam gelas kimia sampai sebagian besar keping aluminium tercelup. Kemudian keping I dihubungkan ke sumber arus DC 6 volt untuk ke-2,5 menit dan tegangannya dinaikkan menjadi 12 volt untuk ke-5 menit. Keping II dihubungkan ke sumber arus DC 6 volt untuk ke-5 menit dan tegangannya dinaikkan menjadi 12 volt untuk ke-10 menit. Keping III dihubungkan ke sumber arus DC 6 volt untuk ke-7,5 menit dan tegangannya dinaikkan menjadi 12 volt untuk ke-15 menit. Diamati sampai timbul gelembung gas H₂. Sementara itu, disiapkan larutan pewarna dengan mencampurkan 20 mL larutan FeCl₃ dan 20 mL larutan (NH₄)₂C₂O₄ ke dalam gelas kimia. Larutan tersebut dipanaskan hingga mendidih di atas penangas. Kemudian keping aluminium I hasil anodasi dimasukkan ke dalam larutan pewarna selama 5 menit, untuk keping aluminium II selama 10 menit dan keping aluminium III selama 15 menit. Setelah itu, keping I dimasukkan ke dalam air mendidih selama 5 menit, keping II selama 10 menit, dan keping III selama 15 menit. Diamati perubahan yang terjadi. Kemudian masing-masing keping ditimbang dan dicatat beratnya dan dihitung rendamennya.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan anodasi aluminium ini dilakukan anodasi (anodizing) pada logam Al. Anodasi adalah teknik untuk mempertebal lapisan oksida pada logam aluminium. Berbeda dengan logam besi, lapisan oksida pada logam aluminium dapat menjadi lapisan yang melindungi logam di dalamnya dari oksida lebih lanjut. Anodasi dilakukan dengan menggunakan sebuah sel elektrokimia. Sel elektrokimia yaitu sistem yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi kimia atau reaksi kimia yang dapat menghasilkan energi listrik. Percobaan anodasi aluminium, sel elektrokimia yang digunakan merupakan suatu proses elektrolisis dimana energi listrik diubah menjadi energi kimia. Percobaan anodasi dilakukan dengan dua tahap yaitu teknik anodasi pada keping aluminium dan pewarnaan pada logam yang telah dianodasi.

Proses anodasi ini dilakukan dengan menggunakan logam aluminium yang berbentuk silinder sebagai katoda dan keping aluminium lainnya sebagai anoda yang dihubungkan dengan kawat. Agar reaksi berjalan spontan, maka diperlukan energi dari luar. Keping aluminium dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus sedangkan silinder aluminium dihubungkan dengan kutub negatif. Sebelum melakukan anodasi pada logam aluminium, logam dicuci bersih dengan sabun dan dibilas dengan akuades selanjutnya logam dimasukkan ke dalam air mendidih. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan lemak-lemak dan kotoran yang mungkin melekat pada logam tersebut yang dapat mengganggu bahkan menghambat proses anodasi nantinya. Setelah itu, keping diangkat dengan menggunakan pinset agar didapatkan keping aluminium yang bersih, yang tidak terkontaminasi dengan kotoran-kotoran lainnya dan juga saat ditimbang agar didapat bobot keping yang murni. Berat sebelum anodasi keping I = 0,3 gram, II = 0,3 gram, dan III = 0,3 gram.

Pada percobaan ini digunakan larutan asam H₂SO₄ 2 M, sebagai larutan elektrolit dimana nantinya asam sulfat akan mengalami reaksi reduksi dan juga sebagai media pengaliran elektron. Setelah dialiri arus listrik, pada anoda logam Al akan mengalami oksidasi dari Al menjadi Al³⁺ sedangkan pada katoda terjadi reduksi ion H⁺ dari asam sulfat yang menyebabkan timbulnya gelembung-gelembung gas H₂ pada larutan asam sulfat disekeliling keping aluminium. Pada saat pencelupan keping aluminium, penjepit aligator tidak boleh menyentuh larutan asam karena nantinya penjepit tersebut akan mengalami korosi. Selain itu, silinder aluminium juga tidak boleh menyentuh keping aluminium, hal ini dapat menyebabkan terjadinya perpindahan elektron sehingga dapat menghasilkan data yang menyimpang dari apa yang diharapkan.

Anoda : 2Al ® Al³⁺ + 3e^- x 2

Katoda : 2H⁺ + 2e^- ® H₂ x 3

⁺

4Al + 6H⁺ ® 2Al³⁺ + 3H₂

Reaksi lengkap :

4Al + 3 H₂SO₄ Al₂O₃ + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

4Al + 3 H₂SO₄ + 3H₂O Al₂O₃ + Al₂(SO₄)₃ + 6H₂

Percobaan anodasi ini dilakukan dengan menggunakan tiga buah keping aluminium dengan waktu anodasi yang bervariasi, yaitu 5 menit, 10 menit, dan 15 menit. Hal ini bertujuan untuk membandingkan logam yang teranodasi menurut lamanya proses anodasi. Logam dengan waktu anodasi lebih lama memiliki warna yang lebih pudar dari logam yang cepat proses anodasinya. Ini menunjukkan bahwa adanya lapisan oksida yang menutupi permukaan logam tersebut. Proses pewarnaan ini bertujuan untuk mengetahui ketebalan lapisan proses anodasi dan juga agar mengetahui apakah proses anodasi sudah baik atau belum. Semakin lama proses anodasi pada logam aluminium maka semakin tebal lapisan oksida yang terbentuk pada logam tersebut.

Waktu anodasi (menit)	Hasil anodasi ( +++, ++, +, -)
5	+
10	++
15	+++

Teknik berikutnya yaitu pewarnaan. Proses pewarnaan aluminium yang telah dioksidasi dilakukan dengan mencampurkan larutan amonium oksalat dan FeCl₃ kemudian larutan dididihkan dan keping logam yang telah dianodasi direndam di dalamnya, dimana untuk keping I selama 5 menit, keping II selama 10 menit, dan keping III selama 15 menit. Fungsi dari pewarnaan ini adalah untuk mengetahui tingkat ketebalan lapisan proses anodasi. Semakin lama proses pewarnaan maka semakin baik warna pada lapisan oksida. Kemudian keping-keping tersebut dimasukkan di dalam air mendidih masing-masing selama 5, 10, dan 15 menit yang bertujuan agar warna yang dihasilkan dapat bertahan lebih lama dan pori-pori dari keping logam tertutupi serta mencegah pengotoran pada alumnium. Semakin lama proses anodasi, semakin baik pula hasil pewarnaan yang ditunjukkan oleh logam aluminium. Hal ini dibuktikan dengan warna yang lebih mencolok pada logam yang dianodasi selama 15 menit daripada warna yang ditunjukkan oleh logam yang hanya dianodasi selama 5 menit. Kemudian logam hasil anodasi tersebut ditimbang agar didapat bobotnya sehingga dapat dibandingkan. Berat keping setelah anodasi I = 0,4 gram, II = 0,4 gram, dan III = 0,4 gram.

Dari hasil perhitungan diperoleh berat rendamen untuk keping I setelah anodasi sebesar 384,61 %, berat rendamen untuk keping II setelah anodasi sebesar 189,39 %, dan berat rendamen untuk keping I setelah anodasi sebesar 126,58 %. Terlihat perbedaan hasil rendamen masing-masing keping aluminium. Perbedaan hasil perhitungan ini mungkin disebabkan karena kesalahan dalam penimbangan atau terkontaminasinya logam dengan kotoran pada saat penimbangan dan juga saat melakukan anodasi yang kurang teliti dan tepat.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diperoleh setelah melakukan percobaan ini adalah:

1. Berat logam aluminium sebelum anodasi untuk keping I = 0,3 gram,keping II = 0,3 gram dan keping III = 0,3 gram. Berat logam aluminium setelah anodasi untuk keping I = 0,4 gram, keping II = 0,4 gram dan keping III = 0,4 gram.

2. Rendamen dari logam aluminium untuk keping I = 384,61 %, keping II = 189,39 %, dan keping III = 126,58 %.

5.2. Saran

Untuk laboratorium sebaiknya dilengkapi dengan kipas angin agar praktikan tidak merasa kepanasan. Untuk percobaan sebaiknya bukan hanya keping aluminium saja yang digunakan dalam percobaan tetapi logam lainnya sehingga pengetahuan praktikan bertambah.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2000, Sel Galvani (online), www.chem-is-try.org, diakses 03 Maret 2009, pukul 15.00 WITA.

Anonim, 2003, Sel Elektrolisis (online), www.chem-is-try.org, diakses 03 Maret 2009, pukul 15.00 WITA.

Anonim, 2007, Anodizing (online), www. wikipedia.com, diakses 03 Maret 2009, pukul 15.15 WITA.

Atkins, P. W., 1994, Kimia Fisika Edisi Keempat Jilid I, Erlangga, Jakarta.

Atkins, P. W., 1997, Kimia Fisika Edisi Keempat Jilid II, Erlangga, Jakarta.

Cotton, F. A., dan Wilkinson, G., 2007, Kimia Anorganik Dasar, Universitas Indonesia, Jakarta.

Evan, S. P., 2003, Elektrosintesis Metode Elektrokimia untuk Memproduksi Senyawa Kimia (online), www.chem-is-try, diakses 03 Maret 2009, pukul 16.00 WITA.

Ikuo, I., Motoi, G., Makoto, S., Reiji, K., dan Hideo, K., 2003, Development of Microreactor Using Porous Anodized Aluminium, Journal of Chemical Engineering, (online) 196, (www.jstage.jst.go.jp, diakses 03 Maret 2009, pukul 16.00 WITA).

Sunardi, 2006, 116 Unsur Kimia Deskripsi dan Pemanfaatannya, Yrama Widya, Bandung.

Sukardjo, 1989, Kimia Fisika, Rineka Cipta, Jakarta.