Kimia
Korosi Besi, Sel Volta, dan Elektrolisis Laporan Praktikum
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Pelajaran Kimia Tahun Pelajaran 2010/2011
Disusun oleh: Iskandar Setiadi XII. IPA 2 / 19
SMA Ricci 1 Jakarta Tahun 2010
KATA PENGANTAR Pertama-tama, penulis ingin mengucapkan puji syukur atas penyertaan Tuhan Yang MahaEsa karena atas kehendakNya penulis dapat menyelesaikan pembuatan laporan praktikum ini. Tujuan pembuatan laporan praktikum ini adalah untuk memenuhi tugas Kimia. Selain itu, pembuatan laporan ini juga bertujuan untuk menambah pengetahuan tentang korosi besi, sel volta,dan elektrolisis. Dalam pembuatan laporan ini, terdapat beberapa hambatan-hambatan seperti sulitnya mencari dasar teori dan informasi yang konkrit. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada orang-orang yang telah membantu penulis dalam pembuatan laporan ini. Orang-orang tersebut ialah: 1. Bu Lita Lituina selaku guru kimia yang telah memberikan bimbingan kepada penulis. 2. Orang Tua penulis yang telah memberikan dorongan kepada penulis. 3. Orang-orang lainnya yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Semoga laporan ini dapat menambah wawasan dan ilmu para pembaca. Akhir kata, penulis
menyadari bahwa laporan ini tidak terlepas dari
kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dari para pembaca. Semoga laporan ini bermanfaat bagi para pembaca. Jakarta, November 2010
Penulis
2
I.
Judul : Korosi Besi
II. Tujuan: Untuk mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi korosi dan pengaruh logam lain terhadap korosi besi.
III. Teori: Korosi besi memerlukan air dan oksigen. Proses Korosi pada dasarnya adalah proses elektrokimia. Pada batang besi akan terbentuk bagian yang bertindak sebagai anode, tempat terjadinya oksidasi besi: Fe Fe2+ + 2e-. Hal ini dikarenakan hampir semua jenis logam mudah teroksidasi dengan melepaskan elektron ke oksigen di udara dan membentuk suatu oksida logam. Reaksi oksidasi logam dapat ditulis sebagai : M Mn+ + n eKorosi pada besi dapat terjadi di suasana asam maupun basa, walau nantinya, suasana asam akan menimbulkan reaksi pengkaratan yang lebih cepat dan d an korosif. Dalam suasana netral/basa akan terjadi reaksi: Anode: Fe(s) Fe2+(aq) + 2eKatode: ½ O2(g) + H2O(l) + 2e- 2 OH-(aq) Dari reaksi ini, akan dihasilkan: Fe(s) + ½ O2(g) + H2O(l) Fe2+(aq) + OH-(aq), yang yang akan membentuk membentuk endapan endapan Fe(OH)3 dari hasil oksidasi lanjutan. . Dari sinilah akan muncul reaksi Fe(OH )2( ) Fe2O3.xH 2O( ) . O2 H2O
s
s
Ion besi (II) akan teroksidasi lebih lanjut membentuk besi (III) oksida terhidrasi, Fe2O3.xH2O, suatu zat padat berwarna merah coklat yaitu karat besi. Pada kondisi asam, korosi pada besi lebih besar karena terjadi reaksi reduksi dua tahap. Berikut ini adalah tahapan reaksi korosi besi pada suasana asam: Anode: Fe(s) Fe2+(aq) + 2eKatode: O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2 H2O(l) 2H+(aq) + 2 e- H2(g)
3
pH
Kandungan H2O dan O2
Elektrolit
Korosi Galvanic Coupling
Suhu
Metalurgi
Zat Lain
Setidaknya korosi dipengaruhi oleh 7 faktor lainnya. Zat lain yang dimaksud disini adalah zat pengotor yang berada dalam lapisan besi. pH tentunya sangat mempengaruhi reaksi korosi karena, untuk suasana asam, reaksi korosi terjadi lebih cepat dibandingkan d ibandingkan suasana netral maupun basa. Elektrolit juga dapat mempercepat korosi karena adanya reaksi reduksi tambahan yang mungkin terjadi. terjadi. Selain itu, perbedaan suhu akan mempengaruhi mempengaruhi keseimbangan keseimbangan dari cepat lambatnya suatu reaksi terjadi. Lalu apa yang dimaksud dengan galvanic coupling? Galvanic coupling aalah logam yang terhubung/ menempel pada pada logam lain yang yang kurang reaktif reaktif dikarenakan perbedaan potensial sel, sehingga akan menyebabkan aliran elektron dari anode ke katode. Air dan Oksigen memiliki peran penting dalam terjadinya korosi, karena tanpa keberadaan kedua senyawa ini, proses korosi tidak dapat berjalan. Walaupun korosi bersifat merugikan pada besi, tetapi kita k ita harus mempertahankan mempertahankan penggunaan besi karena k arena kelimpahannya yang cukup besar, pengolahannya relatif mudah, dan besi mudah dimodifikasi. Secara garis besar, pencegahan korosi dapat dilakukan dalam 3 cara, yaitu: 1. Dengan lapisan pelindung yang mencegah kontak langsung dengan oksigen maupun air, seperti melalui pelumuran oli dan pembalutan dengan plastik. 2. Menggunakan pelindung Katode, misalnya dengan zink.
4
3. Menggunakan pelindung Anode, misalnya dengan magnesium, dimana magnesium dikorbankan untuk melakukan proses perkaratan yang dapat melindungi besi dari berkarat, yang dikarenakan potensial potensial selnya lebih negatif. Pengecatan
Pelumuran dengan Oli
Pembalutan dengan Plastik
Pelapisan dengan Timah (Tin Plating)
Galvanisasi (Pelapisan dengan Zink)
Pelapisan Kromium
Sacrificial Protection
IV. Bahan dan alat:
Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi besi Alat dan Bahan
Ukuran
Jumlah
-
7/1
Panjang 5 cm
7
Amplas
-
1 lembar
Prop Karet
-
2
Kristal CaCl2 anhidrat
-
± 2 gram
1M
5 ml
Tabung reaksi dan rak Paku besi
Larutan NaCl
5
Larutan NH4Cl
1M
5 ml
Larutan Na2CO3
1M
5 ml
-
5 ml
Minyak tanah ( Kerosin )
Pengaruh logam lain pada Korosi Besi
Alat dan Bahan
Ukuran/Satuan
Jumlah
Biasa
4/1
Cawan petri
-
5
Gelas kimia
1000 ml
1
Panjang 5 cm
5
-
1 lembar
Pita magnesium, Lempeng seng, Lempeng tembaga, Kawat timah Agar – agar
0,5 x 5 cm
Masing – masing 1
Serbuk
6 gr
Larutan K3Fe(CN)6
5%
50 ml
Larutan NaOH
-
5 ml
Larutan Garam Besi ( II ) Larutan Garam Besi ( III ) Larutan Garam Seng
-
5 ml
-
5 ml
-
5 ml
Kristal NaCl
-
15 gr
Tabung reaksi
Paku besi Amplas
6
-
5 ml
Pengaduk kaca
Panjang
1
Alat pembakar, tungku, kasa Neraca
-
1 set
-
1
25 ml
1
Larutan Fenoftaliein
Silinder ukur
V. Cara Kerja:
Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi besi
1. Ambillah 7 tabung reaksi, kemudian : a. Tambahkan 5 ml air suling ke dalam tabung 1 b. Tambahkan 2 gram kristal CaCl 2 kemudian kapas kering ke dalam tabung 2 c. Tambahkan air yang sudah dididihkan hingga hampir penuh penuh ke tabung 3 d. Tambahkan kira – kira 5 ml larutan NaCl 1 M dalam tabung 4 e. Tambahkan kira – kira 5 ml larutan NH 4Cl 1 M ke dalam tabung 5 f. Tambahkan kira – kira 5 ml larutan Na 2CO3 1 M ke dalam tabung 6 g. Tambahkan kira – kira 5 ml kerosin k erosin dalam tabung 7 2. Amplas 7 batang paku besi hingga bersih, kemudian masukkan masing-masing satu ke dalam tabung reaksi prosedur 1 diatas 3. Tutup tabung 2 dan 3 dengan prop karet sampai rapat 4. Simpanlah tabung tersebut selama 2 hari dan amatilah apa yang terjadi, Catat pengamatan anda perhari
7
Pengaruh logam lain pada Korosi Besi
Percobaan Pendahuluan Percobaan ini diperlukan untuk menafsirkan hasil – hasil percobaan selanjutnya. a. Tambahkan larutan Fe 2+ dan larutan Fe 3+ masing – masing ke dalam larutan K3Fe(CN) 6 ke dalam 2 tabung reaksi yang berbeda. Amati dan catat pengamatan anda. b. Tambahkan larutan Zn 2+ ke dalam tabung reaksi berisi K 3Fe(CN)6, catat pengamatan anda. c. Tambahkan larutan fenoftalein ke dalam larutan yang bersifat basa, catat pengamatan anda Percobaan Inti Cara Kerja : 1. Letakkan sebatang paku yang bersih di dalam sebuah cawan petri. Tuangkan larutan agar – agar yang sudah mengandung NaCl, K 3Fe(CN)6 dan fenoftalein sampai menutupi paku itu. Catat hasil yang terlihat setelah beberapa menit dan beberapa jam 2. Ambil 5 cawan petri dan 6 paku besi. Lilitkan sepotong pita magnesium erat – erat pada paku pertama. Letakkan pasangan paku yang sudah dililit itu dalam cawan petri. Lilitkan pula lempeng logam seng, timah, dan tembaga pada masing – masing paku. Letakkan pada cawan petri, tuangkan larutan agar – agar yang mengandung NaCl, K 3Fe(CN)6 dan fenoftalein ke dalam cawan itu sehingga paku – paku itu terutup. Catat hasil pengamatan anda setelah beberapa menit dan beberapa jam. 3. Buatlah interpretasi hasil pengamatan anda dengan mengacu pada deret elektrokimia. Catatan : Larutan agar – agar dibuat sebagai berikut : Tambahkan agar – agar 6 gr dengan 15 gr NaCl dalam 500 ml air dan panaskan sampai larut semuanya. Tambahkan Tambahkan 10 ml larutan K 3Fe(CN) 6 5% dan 4 ml larutan pp.
8
Larutan agar – agar hendaknya dibiarkan agar suhunya turun sampai s ampai hampir suhu kamar sebelum dituangkan ke cawan petri.
VI. Pengamatan:
Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi besi
1. Terbentuknya karat pada tabung tabung nomor : 1,4, dan 5. 2. Tidak terbentuk karat pada tabung nomor : 2,3,6, dan 7. 3. Karat terbanyak terbentuk terbentuk pada tabung nomor : 4 dan 5.
9
Pengaruh logam lain pada Korosi Besi 1. Percobaan Pendahuluan
Larutan-Larutan yang dicampur
Pengamatan
Fe2+ + K3Fe(CN)6
Warna menjadi biru, terbentuk endapan
Fe3+ + K3Fe(CN)6
Warna menjadi hitam kekuningan, tidak ada endapan
Zn2+ + K3Fe(CN)6
Warna menjadi kuning, terbentuk banyak endapan
Larutan Basa + pp
Warna menjadi merah, tidak terjadi endapan
2. Pengaruh logam lain terhadap korosi
Logam
1.
Paku
Pengamatan
Pada Paku
Pada Logam Lain
Coklat kekukingan disekeliling paku
-
10
2.
Paku dililit dengan:
a.
magnesium
b.
seng
c.
tembaga
d.
Timah
Coklat kekuningan diujung paku
Ungu yang sangat banyak disekeliling magnesium
Sedikit warna ungu diujung paku Coklat kekuningan dominan diujung paku Warna ungu dominan diujung paku
Tidak terjadi perubahan Sedikit warna ungu Tidak terjadi perubahan
VII. Analisa Pengamatan: Pertanyaan:
Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi besi 1. Berdasarkan kegiatan di atas, faktor – faktor apakah yang mempengaruhi perkaratan besi ? 2. Jelaskan mengapa terbentuk karat atau tidak terbentuk karat pada masing – masing tabung di atas !
Pengaruh logam lain pada Korosi Besi 1. Sebutkan logam yang bertindak sebagai anoda dan logam yang bertindak sebagai katoda pada percobaan di atas ! 2. Dengan menggunakan daftar potensial elektroda apakah hasil pengamatan pada prosedur itu sesuai dengan yang diharapkan ? Jelaskan ! 3. Logam manakah yang dapat melindungi dan logam manakah yang mempercepat mempercepat korosi besi ? apakah logam itu memiliki potensial elektroda lebih positif aau negatif daripada besi ?
Jawab:
Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi besi 1. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi perkaratan perkaratan pada besi. Ada dua senyawa yang harus ada, yaitu Oksigen (O 2) dan air (H 2O). Disamping itu, pH juga mempengaruhi percobaan diatas. Hal ini dapat dilihat dari sifat
11
larutan yang digunakan, bahwa semakin asam larutan yang digunakan, maka akan semakin korosif paku didalam larutan tersebut. 2. Pada tabung nomor 1, terbentuknya karat (asumsikan tabung 1 sebagai tabung variabel kontrol percobaan) percobaan) dikarenakan adanya Oksigen dari sistem maupun lingkungan, dan air (H 2O). Pada tabung nomor 2, tidak terjadinya karat dikarenakan sifat kristal CaCl2 yang mengikat oksigen sehingga membuat sistem tertutup ini tidak memiliki kadar oksigen. Hal ini menyebabkan reaksi pengkaratan tidak dapat berlangsung. Pada tabung nomor 3, air yang mendidih memiliki kadar k adar O 2 yang rendah. Ketika sistem ini ditutup, kadar oksigen didalam air masih rendah sehingga peristiwa korosi terhambat. Pada tabung nomor 4, kita dapat melihat bahwa timbul cukup banyak karat. Hal ini dikarenakan garam NaCl Na+ + Cl- merupakan garam hasil asam dan basa kuat. Cl- dalam larutan membuat sifatnya yang korosif cepat menimbulkan perkaratan pada paku. Pada tabung nomor 5, hal yang sama berlaku seperti pada tabung nomor 4, yaitu timbul banyak banyak karat. Hal ini ini disebabkan oleh garam asam, asam, yaitu NH 4Cl + NH4 + Cl dimana Cl menimbulkan sifat korosif yang memicu bertambah cepatnya perkaratan pada paku. Pada tabung nomor 6, penggunaan pH basa melalui garam basa Na 2CO3 menunjukkan bahwa reaksi pengkaratan berlangsung paling cepat dengan urutan pH asam > netral > basa. Pada tabung nomor 7, kerosin yang merupakan senyawa hidrokarbon menunjukkan tidak ada oksigen dalam kandungan larutan, sehingga kerosin membantu melindungi permukaan paku dari kontak langsung dengan oksigen (seperti prinsip pemberian oli).
Pengaruh logam lain pada Korosi Besi 1. Pada reaksi dengan magnesium (Mg) dan seng (Zn), yang berperan sebagai sebagai anode adalah Mg dan Zn, Sedangkan besi (Fe) berperan sebagai katode
12
(yang tereduksi). Pada reaksi timah (Sn) dan tembaga (Cu), yang berperan sebagai anode adalah Fe, sedangkan Sn dan Cu berperan sebagai katode. 2. Ya, terkecuali pada Mg. Pada reaksi besi normal, kita dapat melihat bahwa timbul lapisan coklat kekuningan disekeliling paku, yang berperan sebagai variabel kontrol. Pada reaksi dengan lilitan seng, sesuai yang diharapkan bahwa reaksi akan berlangsung dengan seng, sehingga paku tidak mengalami pengkaratan karena paku akan mengalami reduksi dimana seng yang mengalami oksidasi. Pada reaksi dengan lilitan timah, kita dapat melihat warna ungu, sesuai dengan percobaan pendahuluan kita dengan indikator PP (fenolftalein) yang menunjukkan terjadinya sifat basa. Hal ini didasarkan pada reaksi reduksi oksigen O 2 + H2O + 4e 4OH- yang menunjukkan hasl dari sifat basanya. Sedangkan pada lilitan dengan tembaga, dapat dilihat secara jelas bahwa munculnya karat pada kedua ujung paku dan lapisan keunguan disekeliling tembaga, yang menunjukkan terjadinya reaksi pengkaratan pada paku. Mengenai Magnesium, warna ungu pada sekeliling magnesium menunjukkan bahwa magnesium sangat mudah berkarat dan mengalami proses oksidasi, sehingga lapisan paku didalamnya terlindungi dalam proses pengkaratan. pengkaratan. Yang menjadi hal yang tidak sesuai teori adalah karat pada kedua ujung paku yang cukup banyak. Hal ini mungkin dapat dikarenakan magnesium magnesium yang tidak teramplas dengan baik, atau lilitan magnesium m agnesium yang kurang rapat, sehingga menimbulkan reaksi terpisah antara magnesium dan paku (tidak berhubungan dalam satu sistem yang sama). 3. Secara umum, logam yang berada disebelah kiri deret volta, v olta, atau memiliki nilai potensial sel lebih negatif dapat berperan baik dalam melindungi korosi pada besi. Dari percobaan diatas, kita dapat menggunakan Mg (seharusnya dapat digunakan sesuai dasar teori), dan Zn (seperti yang terlihat dipercobaan diatas). Sedangkan lapisan Sn dan Cu yang tidak rapat justru menyebabkan semakin cepatnya cepatnya proses korosi korosi pada paku. paku. Hal ini menunjukkan, potensial potensial sel yang lebih positif dari Fe kurang baik jika digunakan untuk melapisi sebagian bagian dari Fe.
13
VIII. Kesimpulan Pada logam, adanya suatu proses pengkaratan yang membuat logam teroksidasi dan lapuk perlahan-lahan disebut proses korosi. Dalam hal ini, besi yang mengalami korosi akan membentuk suatu senyawa Fe 2O3.xH2O yang merupakan senyawa karat besi berwarna coklat kemerahan. Proses ini dapat terjadi karena adanya Oksigen dan Air (H2O). Tanpa salah satu dari kedua senyawa tersebut, maka proses korosi tidak dapat berlangsung. Selain itu, ada faktor- faktor lain yang dapat mempengaruhi cepat/lambatnya suatu proses korosi berlangsung. Sebagai contoh adalah pH, dimana dalam suasana asam, proses korosi berlangsung lebih cepat karena terjadinya reduksi 2 kali, sedangkan proses korosi pada suasana netral/basa berlangsung lebih lama. Suhu, zat pengotor, dan logam lain yang dililitkan pada besi(baja) dapat mempengaruhi cepat lambatnya proses korosi. Pada logam yang dililitkan, apabila potensial selnya lebih negatif dibandingkan besi, maka logam tersebut akan cenderung berkarat terlebih dahulu sehingga lapisan besi dapat terlindungi. Untuk mencegah korosi, ada 3 jenis perlindungan yang dapat diberikan, yaitu perlindungan langsung dari air dan oksigen, perlindungan katode, dan perlindungan anode. Perlindungan dengan logam lain yang memiliki potensial sel lebih negatif merupakan cara yang biasanya digunakan dalam perlindungan besi, salah satunya s atunya adalah penggunaan magnesium (Mg) pada besi di kapal laut / saluran PAM.
14
I.
Judul : Sel Volta
II. Tujuan: Untuk menentukan potensial sel dari berbagai jenis sel volta. III. Teori: Sel Volta adalah suatu rangkaian antar sel (anode dan katode) yang menghasilkan energi listrik, melalui aliran elektron yang berlangsung secara spontan. Dalam reaksi sel volta, terjadi perubahan dari reaksi kimia menjadi energi listrik. Masing-masing sel volta memiliki nilai potensial elektrode yang berbeda-beda. Potensial elektrode standar diukur berdasarkan reaksi yang berlangsung antara masing-masing unsur dengan dengan hidrogen melalui perantara perantara elektrode inert. inert. Berikut ini adalah urutan deret volta: Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au Semakin kekiri, nilai potensial standar pembentukan senyawa tersebut dari ion-ionnya semakin negatif. Unsur yang berada disebelah kiri dari deret volta mampu mereduksi unsur lain l ain yang berada disebelah kanannya, sehingga semakin negatif nilai elektrode potensial standarnya, semakin kuat kemampuan pereduksinya.
IV. Bahan dan alat: Alat dan Bahan
Ukuran
Jumlah
Gelas Beker
100 ml
7
Penjepit
-
4
Voltmeter
-
1
Jembatan Garam
-
1
Elektroda seng, tembaga, magnesium, timbal, besi, dan karbon
-
1
15
Kabel Buaya
-
4
Larutan CuSO4
0,1 M
40 ml
Larutan ZnSO4
0,1 M
40 ml
Larutan MgSO4
0,1 M
40 ml
Larutan Pb(CH3COO)2
0,1 M
40 ml
Larutan FeSO4
0,1 M
40 ml
Larutan KI
0,1 M
40 ml
Larutan KBr
0,1 M
40 ml
V. Cara Kerja: 1. Masukkan 75 ml larutan ZnSO4 0,1 M ke dalam suatu gelas beker dan celupkan sepotong lempeng seng dalam gelas itu 2. Masukkan 75 ml larutan CuSO 4 0,1 M ke dalam gelas beker yang lain dan celupkan sepotong lempeng tembaga dalam gelas kimia itu 3. Hubungkan ke 2 larutan dengan jembatan jembatan garam 4. Hubungkan kedua lempeng dengan logam melalui voltmeter. Jika jarum voltmeter bergerak kearah positif, biarkan dan baca beda potensialnya. Catatlah beda potensial tersebut dalam tabel pengamatan. 5. Lakukan cara kerja 1-3 dengan pasangan sel seperti tercantum dalam tabel (pilih 3)
VI. Pengamatan: Salin dan lengkapilah tabel pengamatan berikut! Anode A B C Katode Cu2+ / Cu Zn2+ / Zn Mg2+ / Mg 1. Cu / Cu2+ 2. Zn / Zn2+ 3. Mg / Mg2+ 0,5 V 4. Pb / Pb2+ 5. Fe / Fe2+ 0,4 V
D Pb2+ / Pb
E Fe2+ / Fe
0,3 V
16
VII. Analisa Pengamatan: Pertanyaan: 1. Tuliskan bagan sel serta persamaan reaksi setengah sel dan reaksi sel-sel sel-s el 3A, 3-E, dan 5-A 2. Hitunglah potensial sel 5-A berdasarkan potensial potensial sel 3-A dan 3-E yang tercantum dalam tabel hasil eksperimen eks perimen 3. Bandingkan pula hasil hitungan tersebut dengan potensial sel menurut data di buku Jawab: 1. 3-A: Mg|Mg2+ || Cu2+ | Cu E sel = 0,5 V 3-E: Mg|Mg2+ || Fe2+ | Fe E sel = 0,3 V 5-A: Fe|Fe2+ || Cu2+ | Cu E sel = 0,4 V Reaksi setengah sel: Mg(s) + Cu2+(aq) Mg2+(aq) + Cu(s) E sel = 0,5 V Mg(s) + Fe2+(aq) Mg2+(aq) + Fe(s) E sel = 0,3 V Fe(s) + Cu2+(aq) Fe2+(aq) + Cu(s) E sel = 0,4 V Reaksi sel”:
Mg(s) + CuSO4(aq) MgSO4(aq) + Cu(s) E sel = 0,5 V Mg(s) + FeSO4(aq) MgSO4(aq) + Fe(s) E sel = 0,4 V Fe(s) + CuSO4(aq) FeSO4(aq) + Cu(s) E sel = 0,3 V 2. Potensial sel 3-A: Mg|Mg2+ || Cu2+ | Cu E sel = 0,5 V Potensial sel 3-E: Mg|Mg 2+ || Fe2+ | Fe E sel = 0,4 V Potensial sel 5-A: Cu2+ | Cu || Fe | Fe 2+ E sel = 0,5-0,4 = 0,1 V (berbeda 0,1V) 3. Nilai potensial sel berdasarkan data Buku: 3-A: Mg|Mg2+ || Cu2+ | Cu E sel = 2,37-(-0,34) 2,37-(-0,34) = 2,71 2,71 V 2+ 2+ 3-E: Mg|Mg || Fe | Fe E sel = 2,37-0,44 = 1,93 V 5-A: Fe|Fe2+ || Cu2+ | Cu E sel = 0,44 –(-0,34) = 0,78 V Dari nilai diatas kita k ita dapat membuat beberapa analisis. Yang pertama adalah bahwa reaksi spontan yang terjadi antara deret volta disebelah kiri yang mengalami oksidasi dan disebelah kanan yang mengalami reduksi terbukti benar. Hal ini dapat dilihat, misalnya 3-A dimana Mg melepaskan ion Mg 2+ disertai dengan 2e nya (Oksidasi) dan Cu yang mengalami reduksi.
17
Analisis lain yang dapat kita lihat adalah reaksi r eaksi spontan selalu menghasilkan E sel positif. Perbedaan nilai E sel dari hasil percobaan maupun tabel dapat disebabkan oleh banyak faktor, seperti lingkungan (suhu,tekanan,dll). Walaupun akurasi data hasil percobaan diatas tidak akurat 100%, yang dapat dilihat dari pencarian nilai E sel 5-A melalui nilai E-sel 3-A dan 3-E hasil percobaan, tetapi kita dapat melihat bahwa terdapat suatu kesamaan bahwa besarnya beda potensial hasil percobaan dengan data referensi lain adalah faktor perbandingannya tidak jauh berbeda, bahwa semakin besar jarak kedua unsur unsur dalam deret volta, volta, maka nilai nilai potensial potensial selnya akan semakin besar.
VIII. Kesimpulan: Dari perbandingan antara nilai potensial sel hasil percobaan dengan data referensi lain, ditemukan beberapa perbedaan yang dapat disebabkan oleh: 1. Kemolaran kedua larutan yang tidak tepat 0,1 M. 2. Besarnya hambatan (R) dari rangkaian. 3. Ketidakakuratan Ketidakakuratan dalam pembacaan pembacaan nilai Volt. (Kesalahan Paralaks) 4. Voltmeter yang kurang akurat. Walau demikian, secara umum kita dapat melihat dan menyimpulkan bahwa senyawa yang berada disebelah kiri sel volta dapat mereduksi senyawa yang berada disebelah kanannya (dari percobaan tunggal masing-masing sel).
18
I.
Judul : Elektrolisis
berlangsungnya elektrolisis dalam beberapa II. Tujuan: Untuk memahami proses berlangsungnya jenis larutan. larutan.
III. Teori: Elektrolisis adalah kebalikan dari reaksi pada sel volta, dimana reaksi tak spontan akan dibuat untuk bereaksi, dengan rangsangan arus listrik sehingga terjadinya reaksi kimia. Secara garis besar perhatikan skema dibawah ini:
Kation
Anion
Logam Aktif (Golongan (Golongan IA, IIA, Al, dan Mn)
Inert (Dibedakan menjadi Sisa asam Oksi dan sisa asam lain atau OH-)
Kation Lain
Tak Inert
Logam Aktif: 2H2O(l) + 2e H2(g) + 2OH-(aq) Kation Lain: L x+(aq) + xe L(s) Inert [Pt,Au,C] (Sisa asam Oksi): 2H 2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e Inert [Pt,Au,C] (Sisa asam lain): 2Br -(aq) Br2(aq) + 2e Inert [Pt,Au,C] (Sisa OH -) : 4OH -(aq) 2H2O(l) + O2(g) + 4e Tak Inert: L (s) L2+(aq) + xe
19
IV. Bahan dan alat: Alat dan Bahan
Ukuran
Jumlah
Larutan Na2SO4
0,1 M
40 ml
Larutan KI
0,1 M
40 ml
Elektrode Karbon dan Magnesium
-
2
Indikator Universal
-
10 ml
Pipa U
-
1
Lakmus Merah
-
4
Lakmus Biru
-
4
Baterai
-
4
Kabel Buaya
-
2
Tiang Penyangga
-
1
V. Cara Kerja:
Elektrolisis larutan Na 2SO4
1. Pasang rangkaian elektrolisis seperti pada gambar di bawah ini :
20
2. Tambahkan 5 tetes indikator universal ke dalam 40 ml larutan Na 2SO4 0,1 M, lalu masukkan campuran larutan tersebut ke pipa U. 3. Elektrolisislah larutan itu sampai terlihat perubahan pada electrode. Catat hasil pengamatan anda. 4. Ukur pH kedua larutan di kedua kaki pipa U dengan menggunakan kertas lakmus. 5. Lakukan prosedur 1 sampai 4 dengan d engan menggunakan elektrode elektrode C & Mg.
Elektrolisis Larutan KI
1. Pasang rangkaian elektrolisis seperi pada gambar di bawah ini :
2. Dengan menggunakan pipet tetes, pindahkan larutan dari ruang katode ke dalam dua tabung reaksi masing-masing 2 ml. Ke dalam tabung I, tambahkan 2 tetes larutan PP. Ke dalam tabung II, tambahkan 2 tetes larutan amilum / kanji. Catat pengamatan pengamatan anda. Lakukan hal yang sama di ruang anode. 3. Lakukan dengan menggunakan elektrode C & Mg.
21
VI. Pengamatan:
VII. Analisa Pengamatan: Dari percobaan diatas, didapatkan beberapa hasil percobaan sebagai berikut. Pada percobaan Na 2SO4 dengan elektrode C (karbon), dapat dilihat bahwa pada bagian anode timbul warna ungu pada larutan dan warna kuning pada bagian anode. Sebelumnya, ketika larutan Na 2SO4 diteteskan dengan indikator universal, terlihat bahwa larutan awal berwarna hijau biru. Kemudian, ketika katode pada percobaan Na2SO4 dicelupkan dengan lakmus biru, warnanya tidak berubah sedangkan ketika dicelupkan dengan lakmus merah, warnanya berubah menjadi biru yang menandakan sifat basa pada katode. Sedangkan pada anode, ketika dicelupkan lakmus biru warnanya menjadi merah dan ketika dicelupkan lakmus merah, warnanya tidak mengalami perubahan, yang dapat disimpulkan sifat asam pada bagian anode. Mengapa dapat terjadi demikian? Perhatikan bahwa larutan Na 2SO4 2Na+ + SO42-, dimana terdapat logam aktif pada bagian katode. Sedangkan elektrode C bersifat inert, sehingga air akan mengalami oksidasi. Dapat disimpulkan reaksi sebagai berikut: Anode: 2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e Katode: 2H2O(l) + 2e H2(g) + 2OH-(aq) Dari persamaan diatas, dapat dilihat bahwa terbentuk ion asam pada bagian anode, dan gas oksigen yyang ang akan membentuk gelembung disekitar elektrode.
22
Sedangkan dibagian katode, pelepasan OH menunjukkan sifat larutan yang berubah menjadi basa, dan gas hidrogen akan menimbulkan gelembung disekitar elektrode. Pada percobaan berikutnya, dengan menggunakan elektrode Mg dapat dilihat bahwa timbulnya warna ungu pada katode (kiri) dan warna biru muda pada anode (kanan). Pemberian kertas lakmus pada katode menunjukkan bahwa lakmus merah berubah menjadi biru, dan lakmus biru tidak mengalami perubahan warna, yang tetap menunjukkan sifat basa pada katode. Sedangkan pada bagian anode, lakmus merah maupun lakmus biru tidak mengalami perubahan warna, yang menunjukkan larutan anode bersifat netral. Pada bagian katode, tidak mengalami perubahan bahwa yang tereduksi adalah air, karena Na + merupakan logam aktif. Sedangkan elektrode Mg tidaklah inert, sehingga elektrode teroksidasi sesuai persamaan berikut: Anode: 2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e Katode: Mg(s) Mg2+(aq) + 2e Dari persamaan ini, kita dapat dengan jelas menganilisis bahwa tidak terjadi perubahan pada katode menurut elektrode C maupun Mg, yang dikarenakan logam aktif Na+ yang membuat air tereduksi. Sedangkan anode tidak inert menunjukkan tidak berlangsungnya pengoksidasian ion H + maupun OH- sehingga tidak terjadinya perubahan pH(Hal ini dikarenakan Na 2SO4 merupakan garam netral dengan pH ±7). Pada percobaan berikutnya, dengan menggunakan KI sebagai larutan, dapat dilihat bahwa terdapat gelembung-gelembung disekitar elektrode karbon pada katode. Hal ini dikarenakan ion H + mengalami oksidasi dari air, yang dikarenakan dik arenakan K + adalah salah satu dari logam aktif. Sedangkan karena karbon merupakan anoda inert, yang mengalami oksidasi adalah 2I - I2 + 2e, dimana terbentuk larutan I 2(aq). Larutan amilum yang digunakan menunjukkan perubahan warna pada anode menjadi kuning kehijauan, sedangkan tidak terdapat perubahan warna pada katode. Hal ini menunjukkan bahwa terbentuknya iodium pada anode, dimana larutan amilum dapat digunakan untuk mengecek ada tidaknya kandungan iodium dalam larutan. Selain itu kita dapat mengecek bahwa akan timbul suasana basa pada katode dan suasana netral pada anode. Hal ini didasarkan pada persamaan: persamaan: Anode: 2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e Katode: 2I-(aq) I2(aq) + 2e
23
VIII. Kesimpulan: Elektrolisis adalah suatu reaksi yang mengubah energi listrik menjadi kimia, melalui aliran elektron dari anode (teroksidasi) menuju ke katode (tereduksi). Pada reaksi elektrolisis, katode akan bermuatan negatif sedangkan anode akan bermuatan positif (kebalikan dari sel volta). Hal ini dikarenakan oleh elektron yang akan dialirkan dari anode ke katode. Anode pada elektrolisis adalah yang dekat dengan kutub positif dari baterai. Fenolftalein (PP) digunakan sebagai indikator sifat asam basa pada reaksi diatas, dimana warna larutan akan semakin mendekati ungu ketika bersifat basa, sementara Amilum digunakan untuk mengetahui kehadiran iodium dalam larutan. Ketika dilepaskan gas seperti H 2 pada katode maupun O 2 pada anode, akan timbul gelembung-gelembung gas disekitar elektrode. Dalam reaksi elektrolisis, larutan akan terbelah menjadi dua bagian, yaitu yang bereaksi pada kation dan anion. Pada katode, k atode, reaksi akan dibagi berdasarkan tingkatan logam aktif atau logam yang tidak aktif, sedangkan pada anode, reaksi akan bergantung pada elektrode inert maupun tak inert.
24
Daftar Pustaka Microsoft Encarta 2010 © All Rights Reserved. Purba, Michael, 2007. Kimia untuk SMA Kelas XII Semester I . Jakarta: Penerbit Erlangga. http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolisis http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi http://thevickyes.blogs http://thev ickyes.blogspot.com/2009 pot.com/2009/11/kimia-elektrolis /11/kimia-elektrolisis.html is.html http://www.chem-is-try.org/materi_kimia http://www.chem-is-try.org /materi_kimia/kimia-smk/k /kimia-smk/kelas_x/potensi elas_x/potensial-sel-reaksi-selal-sel-reaksi-seldan-penentuan-potensial-reduksi/ http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia_da try.org/mate ri_kimia/kimia_dasar/oksidasi_da sar/oksidasi_dan_reduksi1/ele n_reduksi1/elektrolisis/ ktrolisis/ http://www.scribd.com/doc http://www. scribd.com/doc/38529661/KI /38529661/KIMIA-KOROSI MIA-KOROSI http://www.scribd.com/doc http://www. scribd.com/doc/40038268/Koros /40038268/Korosi-Besi1 i-Besi1
*Peace cannot be kept by force. It can only be achieved by understanding.* (Albert Einstein)
25
