Makalah Kimia Analitik Kelompok III(1).docx
-
Upload
deniaapriliani -
Category
Documents
-
view
129 -
download
5
description
Transcript of Makalah Kimia Analitik Kelompok III(1).docx
PERLUKAH MENGUJI AIR TANAH YANG KITA
GUNAKAN SEHARI - HARI?
Pemicu 1
Elektrokimia
Oleh:
Kelompok III
Denia Apriliani Rahman (1206212344)
Fhani Meliana (1206212413)
Lucia Purwanti (12062)
Muhamad Fahmi (1206212520)
Nurul Azizah (1206212312)
Fakultas Teknik
Universitas Indonesia
2013
September 2013
Kata Pengantar
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
memberikan berkat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul
“Perlukah Menguji Air Tanah yang Kita Gunakan Sehari - Hari?” ini. Walaupun
banyak kendala yang kami alami, namun atas kehendak-Nya kami diberi kemudahan
dalam menyelesaikan makalah ini.
Makalah ini bertujuan memenuhi salah satu kriteria penilaian mata kuliah
Kimia Analitik Instrumental. Selain itu, tujuan dari makalah ini adalah alat
pertanggungjawaban secara tertulis atas diskusi kelompok yang telah dilaksanakan
dan pendokumentasian data, serta melatih mahasiswa berpikir kritis dan kreatif.
Terima kasih kami ucapkan kepada pihak - pihak yang telah memberi
dukungan moril maupun materiil sehingga membantu dalam kelancaran pembuatan
makalah ini.
Kami menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatan makalah ini.
Untuk itu, kami menerima kritik dan saran untuk perubahan ke arah yang lebih baik.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi para pembaca. Terima kasih.
Depok, September 2013
| Elektrokimia 1
September 2013
Daftar Isi
Kata Pengantar...............................................................................................................1
Daftar Isi........................................................................................................................2
BAB I PENDAHULUAN............................................................................................3
Latar Belakang............................................................................. .................................3
1.1. Problem Statement......................................................................................... 4
1.2. Informasi yang Diperlukan.............................................................................4
BAB II ISI.....................................................................................................................5
Isu Pembelajaran........................................................................................................... 5
2.1 Penyebab dan mekanisme terjadinya korosi pada logam terutama pada
besi...................................................................................................................5
2.2 Pengendalian Korosi......................................................................................8
2.3 Mekanisme Magnesium Melindungi Besi Dari Korosi................................ 9
2.4 Kaitan Antara Lingkungan Dekat TPA dengan Kecenderungan Pipa Besi
Terkorosi........................................................................................................11
2.5 Saran Untuk Mengatasi Masalah Yang Dihadapi Oleh Pengguna
Pipa................................................................................................................12
2.6 Prediksi Proses yang Akan Terjadi Pada Pipa Besi yang Ditanam Di Daerah
TPA................................................................................................................14
2.7 Reaksi yang Terjadi Pada Proses Pengolahan Logam Alumunium Dari
Bauxite...........................................................................................................16
2.8 Bentuk Sel Elektrokimia yang Digunakan Dalam Proses Elektroplating dan
Contoh Reaksi Elektroplating........................................................................19
2.9 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Logam
Electroplating.................................................................................................20
BAB III PENUTUP....................................................................................................21
Kesimpulan................................................................................................................. 21
Daftar Isi......................................................................................................................22
| Elektrokimia 2
September 2013
BAB I
PENDAHULUAN
1. LATAR BELAKANG
Elektrokomia merupakan ilmu yang mempelajari hubungan elektronika
dan rekasi kimia. Reaksi elektrokimia terjadi ditandai dengan banyaknya elektron
yang dimiliki pada suatu reaksi. Pada elektrokimia juga dapat mempelajari atara
hubungan arus listrik dengan potensialnya. Proses elektrokimia tidak lepas
dengan reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) yang berlangsung pada elketroda
yang sama ataupun berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia
terdiri dari sel elektrokimia dan reaksi-reaksinya.
Sel elektrokimia dibagi menjadi dua, yaitu sel elektrolisis dan sel volta. Sel
elektrolisis adalah sel yang memanfaatkan arus listrik untuk menghasilkan reaksi
redoks. Pada sel elektrolisis terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi
energi kimia. Kebalikan dari sel volta yang merupakan perubahan dari energi
kimia menjadi energi listrik karena pada sel elektrolisis listrik digunakan untuk
melakukan reaksi redoks tanpa spontan. Inisiasi dari proses elektrosis dimulai
dengan masuknya elektron dari arus listrik ke dalam larutan melalui kutub
negatif. Suatu spesi kation (yang bermuatan positif) akan menyerap elektron dan
mengalami reaksi reduksi di katoda. Kemudian spesi anion akan melepaskan
elektron dan mengalami reaksi oksidasi di kutup positif (anoda). Inisiasi dari
prose sel volta juga merupakan kebalikan dari proses sel elektrolisi. Terdapat dua
jenis elektroda berdasarkan kereaktifannya, yaitu elektroda aktif dan elektroda
tidak aktif ( inert: C, Pt). Elektroda aktif dapat ikut bereaksi selama proses
elektrolisi berlangsung sedangkan elektroda tidak aktif tidak ikut bereaksi.
Korosi dapat terjadi di mana saja termasuk pada kasus pipa aliran air PAM
yang disusun dari logam besi dapat mudah terkorosi pada lingkungan tertentu.
Terkorosinya pipa besi aliran air PAM tersebut dapat disebabkan oleh beberapa
hal. Melihat prinsipnya, sel elektromia dapat mencegah terjadinya korosi. Oleh
| Elektrokimia 3
September 2013
karena itu, makalah ini akan membahas lebih lanjut mengenai korosi pada
pipa besi syang dialiri oleh air PAM .
1.1 Problem Statement
Kelompok kami mendefinisikan masalah pada Pemicu 1, sebagai berikut
“Pencegahan Korosi Pada Sistem Distribusi Air Dengan Prinsip Elektrokimia”.
1.2 Informasi yang Diperlukan
Untuk menjawab pertanyaan – pertanyaan pemicu yang ada, kelompok kami membuat daftar informasi yang dibutuhkan, diantaranya yaitu :a. Definisi korosib. Faktor – faktor penyebab terjadinya korosic. Faktor biologis (mikroorganisme) penyebab terjadinya korosid. Mekanisme korosie. Lama waktu terjadinya korosif. Definisi elektrokimiag. Prinsip dasar elektrokimiah. Sel – sel elektrokimiai. Definisi sel voltaj. Prinsip dasar sel volta, kegunaan dan prinsip kerja sel voltak. Defisini sel elektrolisisl. Prinsip dasar sel elektrolisis, kegunaan dan prinsip kerja sel elektrolisism. Aplikasi elektrokimia pada kehidupan sehari - harin. Definisi elektroplatingo. Prinsip elektroplating dan mekanisme elektroplatingp. Keunggulan dan kelemahan elektroplatingq. Definisi elektrowinningr. Prinsip dasar elektrowinning dan mekanisme elektrowinnings. Keunggulan dan kelemahan elektrowinning
| Elektrokimia 4
September 2013
BAB II
ISI
2. ISU PEMBELAJARAN
Isu – isu pembelajaran yang akan kami bahas yaitu;
1. Menjelaskan penyebab dan mekanisme terjadinya korosi pada logam
khususnya besi.
2. Menjelaskan cara/metode yang digunakan orang untuk melindungi logam dari
korosi dan membedakannya satu sama lain.
3. Menjelaskan mekanisme magnesium yang dapat melindungi logam besi dari
korosi.
4. Menjelaskan keterkaitan antara lingkungan dekat TPA dengan kecenderungan
pipa besi untuk terkorosi.
5. Memberikan saran untuk mengatasi masalah yang dihadapi oleh pengguna
pipa.
6. Memprediksi proses yang akan terjadi pada pipa besi yang ditanam di daerah
TPA dengan angka yang akurat.
7. Menjelaskan reaksi yang terjadi pada proses pengolahan logam alumunium
dari bauxite.
8. Menjelaskan bentuk sel elektrokimia yang digunakandalam proses
elektroplatting dan memberikan c’pontoh reaksi elektroplatting.
9. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas lapisan logam
eklektroplatting yang diperoleh.
2.1 Penyebab dan mekanisme terjadinya korosi pada logam terutama pada besi
Korosi sering kali dialami oleh benda-benda logam terutama pada besi.
Banyak faktor yang menjadi penyebab terjadinya korosi pada logam, diantaranya
adalah:
1. Faktor O2 dan H2O
|Elektrokimia 5
September 2013
Faktor penyebab terjadinya korosi pada logam terutama besi adalah karena
adanya oksigen dan air yang berada di sekitar logam tersebut. Logam besi
mengandung camouran karbon yang tidak merata baik di permukaan ataupun
bagian dalam logam tersebut sehingga menimbulkan perbedaan potensial
antara logam besi dengan atom karbon (C). Pada kasus ini logam besi (Fe)
sebagai anoda dan karbon (C) sebagai katoda. Oksigen dalam udadara akan
terduksi dalam air. Sedangkan air merupakan media yang baik untuk
terjadinya reksi redoks. Maka apabila jumlah oksigen dan air semakin banyak
maka semakin meningkat juga laju korosi yang terjadi pada logam.
2. Faktor Elektrolit
Kebersaan elektrolit dapat mempercepat korosi. Konsentrasi yang
besar pada elektrolit dapat meningkatkan laju electron. Hal inilah yang dapat
mengakibatkan terjadinya korosi. Contoh yang sering kita temui adalah
adanya kandungan garam sebagai elektrolit pada air laut yang dapat membuat
bingkai kapal yang tenggelam dapat terkorosi dengan cepat.
3. Faktor Zat Sisa Kotor
Zat kotor yang berada pada di sekitar logam pun juga dapat
menyebabkan terjadinya korosi. Sebagai contoh banyaknya tumpukan debu di
permukaan logam yang berasal dari karbon sisa-sisa pembakaran. Hal ini
dapat mempercepat terjadinya rekasi redoks sehingga menyebabkan korosi.
4. Faktor Suhu
Semakin tinggi suhu, maka semiakin tinggi pula potensi terjadinya
korosi pada logam terutama pada besi. Hal ini disebabkan karena semakin
meningkatnya pula energi kinetik partikel yang terdapat pada logam sehingga
terjadinya peningkatan tumbukan efektif dan mempercepat laju korosi.
5. Faktor pH
Terdapat kondisi rentan yang dapat menyebabkan korosi. Korosi dapat
ceoat terjadi jika berada pada kondisi asam yang memiliki nilai pH > 7. Pada
kondisi asam terjadi rekasi reduksi tambahan pada katoda sehingga atom-atom
| Elektrokimia 6
September 2013
logam besi lebih mudah teroksidasi. Terjadinya korosi juga terjadi pada
kondisi rentan sangat basa yaitu pada nilai pH > 13.
6. Faktor Struktur Logam
Faktor permukaan dan kemurnian logam dapat mempengaruhi laju
korosi. Permukaan yang lebih besar dapat menyebabkan perbedaan potensial
yang cukup besar sehingga berkecenderungan untuk menjadi anoda dan
dengan mudahnya logam tesebut dapat terkorosi. Sedangkan untuk kemurnian
logam, logam yang mek\miliki tingkat kemurnian yang rendah akan
menimbulkan efek galvaning coupling. Efek galvaning coupling ini juga dapat
menyebabkan perbedaan potensial pada permukaan logam sehingga logam
pun mudah terkorosi.
7. Faktor Mikroorganisme
Keberadaan mikroorganisme dapat menyebabkan terjadinya korosi
pada logam. Mikroorganisme dapat menyebabkan korosi karena ia mampu
mendegradasi logam dengan reaksi redoks demi memperoleh
keberlangsungan energi bagi keberlansungan hidupnya. Mikroorganisme yang
dapat menyebabkan korosi adalah bakteri (bakteri besi mangan, bakteri
reduksi sulfat, bakteri sulfur-sulfida, Thiobacilus thiooxidans dan Thiobacillus
ferroxidans), jamur, algae, protozoa
Mekanisme Terjadinya Korosi Pada Logam Terutama Besi
Korosi bisa terjadi karena adanya reaksi redoks pada suatu logam.
Peristiwa korosi ini dapat menhasilkan senyawa yang tidak dikehendaki yang
berasal dari lingkungan seperti O2 (Oksigen) dan H2O (Air). Peristiwa korosi ini
juga bisa disebut dengan perkaratan. Korosi yang biasa terjadi di lingkungan
adalah perkaratan pada besi.
Pada korosi logam besi, logam mengalami oksidasi sedangkan oksigen
mengalami reduksi. Pada umumnya karat logam besi dapat berupa oksida atau
karbonat yang berwarna cokelat kemerahan. Rumus kimia dari karat logam besi
adalah Fe2O3·xH2O. Karat pada besi (hasil korosi) mengelupas secara bertahap
|Elektrokimia 7
September 2013
sehingga permukaan logam yang baru terbuka itu mengalami korosi. Perbedaan
antara logam besi dengan logam-logam lainnya adalah pada hasil korosi dan
lapisan (film) pelindungnya. Misalnya, pada logam alumunium yang mempunyai
hasil korosi berupa Al2O3 yang dapat membentuk lapisan logam yang dapat
melindungi lapisan logam dari korosi selanjutnya. Perbedaan ini dapat dibuktikan
dari kekuatan panci yang berbahan alumunium lebih kuat dari[pada panci yang
berbahan dari besi.
Mekanisme terjadinya korosi pada logam besi terdiri dari proses atau reaksi
elektrokimia. Pada korosi logam besi, besi sebagai anoda yang mengalami
oksidasi. Berikut persamaan oksidasi besi:
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e–
2e– (elektron) yang dibebaskan dalam oksidasi yang akan mengalir ke
bagian lain yang akn mereduksi okesigen:
O2(g) + 2 H2O(l) 4e– + 4 OH–(l)
Anoda yang akan membentuk ion besi (II) akan teroksidasi membentuk
besi (III) dan mebentuk karat (oksida terhidrasi) Fe2O3·xH2O.
2.2 Pengendalian Korosi
Korosi tidak dapat dicegah karena korosi merupakan proses alam yang
terjadi karena benda mengalami kontak dengan oksigen dan air.Hal ini tidak
dapat dicegah karena semua benda di bumi pasti mengalami kontak dengan udara
dan air.Akan tetapi,korosi dapat dikendalikan berdasarkan lima prinsip berikut:
a. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka
peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi
dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg
dan krom). Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga)
| Elektrokimia 8
September 2013
sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah
atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi..
b. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)
Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif
akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi
berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan
sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai
katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan
aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis. Untuk
perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan
logam magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.
c. Membuat alloy atau paduan logam yang bersifat tahan karat,
Misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless
(72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).
d. Pengecatan.
Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak
dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih
baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.
e. Pelumuran dengan Gemuk.
Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk
mencegah kontak dengan air.
2.3 Mekanisme Magnesium Melindungi Besi Dari Korosi
Mekanisme perlindungan besi dari korosi menggunakan magnesium
dengan perlindungan yang disebut pengorbanan anoda (Sacrificial Protection).
Dalam Deret Volta magnesium berada di sebelah kiri dibandingkan besi. Hal ini
berarti magnesium lebih aktif yaitu lebih mudah melepas elektron, semakin
|Elektrokimia 9
September 2013
mudah mengalami oksidasi (reduktor kuat). Hal ini mengakibatkan magnesium
lebih mudah berkarat daripada besi.
Misalnya pada kondisi basa, H2O yang ada akan terurai menjadi ion OH-
Katoda : Mg Mg2+ + 2e-
Anoda : ½ O 2 + H2O + 2e - 2OH - +
Reaksi : ½ O2 + H2O + Mg Mg(OH)2
Mg2+ merupakan spesi yang tidak stabil maka Mg2+ akan bereaksi dengan
OH- membentuk Mg(OH)2 dan Mg(OH)2 yang disebut karat.
Kondisi Asam
Katoda : Mg Mg2+ + 2e-
Anoda :2 H + + ½O 2 + 2e - H 2O +
Reaksi : 2H+ + ½O2 + Mg Mg.2H2O
Perlindungan dengan menggunakan metode pengorbanan anoda dilakukan
dengan cara, menghubungkan logam magnesium dengan logam besi. Kontak
antara magnesium dan besi akan membentuk sel elektrokimia, dengan besi (Fe)
sebagai katoda dan magnesium (Mg) sebagai anoda. Mg yang memiliki nilai -
2,372 pada anoda sebagai elektroda positif pada sel elektrolisis, akan mengalami
oksidasi. Sedangkan Fe memiliki nilai -0,44 sebagai elektroda negatif (katoda)
akan mengalami reduksi. Saat teroksidasi Mg akan melepas elektron dan bereaksi
dengan air (H2O) sehingga besi (Fe) terlindungi.
Metode pengorbanan anoda biasanya dipakai untuk melindungi badan
kapal, namun kelemahan metode ini ialah magnesium harus diganti secara
berkala.
| Elektrokimia 10
September 2013
2.4 Kaitan Antara Lingkungan Dekat TPA dengan Kecenderungan Pipa Besi
Terkorosi
Korosi yang terjadi pada logam terutama pada besi dapat terjadi di mana
saja. Namun terdapat beberapa lingkungan yang rentan dan dapat mempercepat
lajunya korosi pada logam tersebut. Pada kasus pipa besi yang dialiri oleh air
pam juga dapat terkorosi di beberapa tempat terutama pada lingkungan TPA
(Tempat Pembuangan Umum) yang juga dilintasi oleh pipa besi air pam. Pada
lingkungan TPA pipa besi akan lebih mudah terkorosi karena disebabkan oleh
beberapa hal. Pada lingkungan TPA tentunya banyak sekali samoah dari sisa-sisa
hasil pembunagan.
Pada TPA ditemukan kandungan gas sebagai berikut:
Ammonia (NH3)
Karbon dioksida (CO2),
Karbon monookisida (CO),
Hidrogen (H2)
Asam sulfida (H2S)
Metana (CH4)
Nitrogen (N2)
Oksigen (O2)
Dilihat dari kandungan sampah yang terdapat di TPA bahwa terdapat
kandungan sulfat. Sulfat dapat menyebabkan terjadinya bau busuk (tak langsung)
dan dapat menimbulkan korosi. Proses penguraian sulfat oleh bakteri dapat
mengakibatkan terbentuknya hdrogen sulfide pada kondisi anaerobic.
SO42- + senyawa organik S2+ + H2O + CO2
S2+ + 2H+ H2S
Berdasarkan hukum kesetimbangan, reaksi diatas terjadi pada kondisi
anaerobik dan memiliki pH < 7. Sedangkan, reaksi senyawa yg mengandung
sulfat pd kondisi aerobik :
H2S + 2O2 H2SO
|Elektrokimia 11
September 2013
Asam sulfat (H2SO4) yg dihasilkan akan menjadi asam kuat . Seperti yang
diketahui, bahwa asam merupakan salah satu faktor yang dapat menyebabkan
korosi ataupun mempercepat laju korosi.
2.5 Saran Untuk Mengatasi Masalah Yang Dihadapi Oleh Pengguna Pipa
Metode memperlambat korosi pipa PDAM
1. Perlindungan katoda dengan Mg
Pipa yang digunakan sebagai penyalur air PDAM ada logam besi (Fe)
yang memiliki potensial reduksi (E0) sebesar -0,44 V. Korosi besi merupakan
proses oksidasi besi yang mengakibatkan besi menjadi karat (Fe2O3.xH20).
Maka dari itu, agar tidak terkorosi, besi harus dilindungi dengan logam lain
yang lebih reaktif. Logam yang lebih reaktif tersebut akan lebih mudah
melepas elektron sehingga menjadi ion positif. Dengan demikian, logam yang
kereaktifannya lebih besar dari besi akan mengalami oksidasi sedangkan besi
dapat terlindungi.
Berdasarakan deret volta, urutan kereaktifan logam adalah:
Dari deret di atas, logam yang dapat melindungi besi agar tidak
terkorosi adalah Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn dan Zn. Namun demikian,
logam yang paling sering digunakan untuk mencegah besi dari korosi adalah
Mg dan Zn. Secara fisik, logam Mg dan Zn terlihat mirip. Apalagi kedua
unsur tersubut memiliki bilangan oksidasi sama-sama +2. Akan tetapi Mg
termasuk golongan alkali tanah sedangkan Zn termasuk unsur transisi.
Pipa PDAM biasanya ditanam di bawah tanah. Maka dari itu
perlindungan katodik yang paling tepat diterapkan untuk melindungi besi
adalah perlindungan katodik menggunakan Mg. Perlindungan katodik
menggunakan Zn lebih cocok diterapkan pada lingkungan terbuka.
Sebelum Fe dilindungi dengan Mg, reaksi yang akan terjadi adalah:
| Elektrokimia 12
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Co Ni Cd Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e-
2H+ (aq)+ ½ O2(g) + 2e- H2O(aq)
Mg(s)Mg2+(aq) + 2e-
2H+ (aq)+ ½ O2(g) + 2e- H2O(aq)
September 2013
Anoda :
Katoda :
Reaksi :
Tanpa perlindungan Mg, Fe akan berperan sebagai anoda dan
teroksidasi menjadi ion Fe2+. Dengan demikian Fe terkorosi menjadi
Fe.2H2O. Maka dari itu, dipasanglah Mg pada Fe.
Mg memiliki kereaktifan lebih tinggi daripada Fe, maka dari itu akan
terbentuk Sel Galvani dengan Mg berperan sebagai anoda dan Fe berperan
sebagai katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedangkan pada katoda
terjadi reaksi reduksi. Dari data sekunder yang diperoleh, lingkungan sekitar
pipa PDAM tersebut memiliki pH 6, berarti lingkungan bersifat asam. Reaksi
yang terjadi dalam perlindungan Fe menggunakan Mg dalam lingkungan yang
bersifat asam adalah:
Anoda (Mg) :
Katoda (Fe) :
Reaksi :
Pada anoda, Mg sebagai anoda itu sendiri akan teroksidasi menjadi ion Mg2+,
sedangkan pada katoda Fe, ion H+ dan O2 akan tereduksi membentuk air. Jika
masing-masing setengah reaksi digabungkan maka reaksi yang terjadi adalah
ion H+ dan O2 tereduksi sedangkan Mg teroksidasi dan terbentuklah hidrat
magnesium. Dengan demikian, Fe tidak berperan dalam reaksi dan terlindungi
dari korosi.
2. Perlindungan pipa PDAM dengan cement mortar lining
Cement mortar lining merupakan metode perlindungan Fe dengan dilapisi
semen pada bagian dalam pipa, air yang mengalir dapat menyebabkan korosi
tanpa terlihat dari luarnya. Air merupakan oksidator yang kuat, maka dari itu,
Fe tidak boleh mengalami kontak langsung dengan air. Cement mortar lining
didapat dengan metode sentrifugasi, sehingga akan menghasilkan semen yang
|Elektrokimia 13
2H+ + ½O2 + Mg Mg.2H2O
Fe(s) + 2H+(aq) + ½ O2(g) Fe.2H2O
September 2013
tercampur merata dan tahan lama. Dengan cement mortar lining, Fe tidak akan
mengalami kontak langsung dengan air dan tidak akan terkorosi.
2.6 Prediksi Proses yang Akan Terjadi Pada Pipa Besi yang Ditanam Di Daerah
TPA
Korosi dapat disebabkan oleh beberapa faktor, salah satunya pH
lingkungan. Jika suatu pH disekitar tanah tempat tertanamnya pipa besi sebesar 6,
yang seperti kita ketahui merupakan pH dengan kondisi asam akan menyebabkan
laju korosi yang lebih cepat dibandingkan dengan kondisi pH sekitar jika dalam
kondisi netral. Hal ini dapat dibuktikan dengan perhitungan angka dengan metode
eksplotasi Tafel, yaitu sebagai berikut:
corrosion rate=weig ht loss (g ) . K
alloy density . Exposed area. Exposure time
Dimana :
corrosion rate = laju korosi (mpy)
weig h t loss = berat besi yang hilang (g)
K = konstanta faktor (3,45.10¿¿6)¿
alloy density = massa besi setelah kurun waktu penanaman (g/cm3)
Exposed area = luas permukaan yang terkena korosi (cm2)
Exposure time = waktu korosi (hr)
Kondisi pH tanah 6 sehingga dapat diketahui pOH = 8
pOH = - log [ OH ]
8 = -log [ OH ]
| Elektrokimia 14
September 2013
[ OH ] = 10-8
Proses redoks yang terjadi pada korosi besi yaitu:
Anoda : Fe(s)→ Fe2+(aq)+ 2e
Katoda : 12
O2(g)+ H2O(l)+ 2e → 2 OH - (aq)
Redoks : Fe(s)+ 12
O2(g)+ H2O(l) → Fe2+(aq)+ 2 OH-(aq)
Selanjutnya terbentuklah senyawa:
Fe2+(aq)+ 2 OH-(aq) → Fe(OH)2
Dari reaksi terlihat perbandingan mol antara OH- dan Fe(OH)2 yaitu 2:1
sehingga didapatkan mol Fe(OH)2 yaitu :
12
. 10-8 = 5. 10-9
Setelah terbentuk senyawa Fe(OH)2,selanjutnya teroksidasi lanjut
oleh O2 dengan reaksi:
2Fe(OH)2 + 12
O2(g) → Fe2O3 + 2H2O
Diketahui mol dari Fe2O3 (karat) yaitu:
12
. 5. 10-9 = 2,5.10-9
Dari mol karat yang dihasilkan pada proses korosi. Dapat diketahui berat karat
tersebut, yaitu:
Gr = n x mr Fe2O3
= 2,5.10-9. 152
|Elektrokimia 15
September 2013
= 380. 10-9 gr
|Elektrokimia 15
September 2013
Selanjutnya dapat dihitung laju korosi pipa besi, dengan asumsi sebagai
berikut:
Diameter pipa sebesar 12 inchi
Panjang pipa 2 meter
Dihitung dalam waktu 1 hari setelah penanaman pipa
corrosion rate=weight loss (g ) . K
alloy density . Exposed area. Exposure time
= 380. 10−9 gr .3,45.106
7,86gr
cm3 .2 π . (15,24 ) (15,24+200 ) .24
= 3,36.10−7 mpy
Dari hasil perhitungan korosi, terbukti pada pH tanah 6 terjadi korosi
walaupun dengan laju yang kecil.
2.7. Reaksi yang Terjadi Pada Proses Pengolahan Logam Alumunium Dari
Bauxite
Bijih bauksit merupakan mineral oksida yang sumber utamanya adalah:
1. Al2O3.3H2O, Gibbsit yang sifatnya mudah larut
2. Al2O3.3H2O, Bohmit yang sifarnya susah larut dan Diaspore yang tidak larut.
Sumber lain nya adalah
1. Nephelin : (Na,K)2O.Al2O3.SiO2
2. Alunit : K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH)3
3. Kaolin & Clay : Al2O3.2SiO2.2H2O
Proses Pengolahan Bauksit
Penambangan bauksit dilakukan dengan penambangan terbuka diawali
dengan land clearing. Setelah pohon dan semak dipindahkan dengan bulldozer,
dengan alat yang sama diadakan pengupasan tanah penutup. Lapisan bijih bauksit
kemudian digali dengan shovelloader yang sekaligus memuat bijih bauksit
| Elektrokimia 16
September 2013
tersebut kedalam dump truck untuk diangkut ke instalansi pencucian. Bijih
bauksit dari tambang dilakukan pencucian dimaksudkan untuk meningkatkan
kualitasnya dengan cara mencuci dan memisahkan bijih bauksit tersebut dari
unsur lain yang tidak diinginkan, missal kuarsa, lempung dan pengotor lainnya.
Partikel yang halus ini dapat dibebaskan dari yang besar melalui pancaran air
(water jet) yang kemudian dibebaskan melalui penyaringan (screening).
Disamping itu sekaligus melakukan proses pemecahan (size reduction) dengan
menggunakan jaw crusher.
Cara-cara Leaching :
1. Cara Asam (H2SO4)
Hanya dilakukan untuk pembuatan Al2(SO4)3 untuk proses pengolahan air
minum dan pabrik kertas.
Reaksi dapat dipercepat dengan menaikkan temperatur sampai 180 C
(Autoclaving)
Kalsinasi Cocok untuk lowgrade Al2O3 tetapi high SiO2 yang tidak cocok
dikerjakan dengan cara basa.
Hasil Basic-Al-Sulfat dikalsinansi menjadi Al2O3, kelemahan cara ini
adalah Fe2O3 ikut larut.
2. Cara Basa (NaOH), Proses Bayers (Th 1888)
Ada 2 macam produk alumina yang bisa dihasilkan yaitu Smelter Grade
Alumina (SGA) dan Chemical Grade Alumina (CGA). 90% pengolahan bijih
bauksit di dunia ini dilakukan untuk menghasilkan Smelter Grade Alumina
yang bisa dilanjutkan untuk menghasilkan Al murni.
Reaksi Pelindian:
Mineral Bijih:
Al2O3∙3H2O + 2 NaOH Na2O∙Al2O3 + 4 H2O (T =140 C, P= 60 psi)
Impurities:
SiO2 + 2 NaOH Na2O∙SiO2 + H2O (Silika yang bereaksi adalah silika
reaktif)
|Elektrokimia 17
September 2013
2(Na2O∙SiO2) + Na2O∙Al2O3+2H2O Na2O∙Al2O3∙SiO2 (Tidak larut) + 4
NaOH
|Elektrokimia 17
September 2013
Dalam proses ini dibatasi jumlah silika reaktifnya karena sangat mengganggu
dengan menghasilkan doubel Na-Al-Silikat yang mempunyai sifat tidak larut.
Fe2O3 dan TiO2 tidak bereaksi dengan NaOH dan tetap dalam residu (Red
Mud), sedangkan V2O5, Cr2O3, Ga2O3 larut sebagai by product.
Reaksi Presipitasi:
Dilakukan dengan memanfaatkan hidrolisa karena pendinginan T=60-65
C sampai 38-43 C, t = 100 jam
Na2O3∙3H2O + 4 H2O Al2O3∙3H2O(s) + 2 NaOH
Kalsinasi:
Al2O3∙3H2O Al2O3(pure) + 3 H2O(g) (T=1200 C)
3. Cara Sintering dengan Na2CO3 (Deville-Pechiney)
Sintering dilakukan dalam Rotary Kiln 1000 C selama 2-4 jam, cocok untuk
bijih dengan high Fe2O3 dan SiO2.
Reaksi-reaksi:
Al2O3 + Na2CO3 NaAlO2 + CO2(g)
Fe2O3 + Na2CO3 Na2O∙Fe2O3 + CO2(g)
TiO2 + Na2CO3 Na2O∙TiO2 + CO2(g)
SiO2 + Na2CO3 Na2O∙SiO2 + CO2(g)
4. Dengan Proses Elektolisa
Bahan utamanya adalah bauksit yang mengandung aluminium oksida. Pada
katoda terjadi reaksi reduksi, ion aluminium (yang terikat dalam aluminium
oksida) menerima electron menjadi atom aluminium,
4 Al3+ + 12 e- 4 Al
Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, dimana ion-ion oksida melepaskan
elektron menghasilkan gas oksigen.
6 O2- 3 O2 + 12 e-
Logam aluminium terdeposit di keping katoda dan keluar melalui saluran
yang telah disediakan.
| Elektrokimia 18
September 2013
2.8 Bentuk Sel Elektrokimia yang Digunakan Dalam Proses Elektroplating dan
Contoh Reaksi Elektroplating
Gambar 2.8.1. Sel Elektrolisis Untuk Elektroplating
a. Katode: logam yang akan dilapisi
b. Anode: logam untuk melapisi
c. Elektrolit: garam dari logam anode
Contoh:
Besi akan dilapisi tembaga, maka sebagai katodenya adalah besi, anodenya
tembaga, dan sebagai elektrolit adalah tembaga sulfat (CuSO4). Reaksi yang
terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut. Ion Cu2+ bergerak ke katode, mengambil
electron dan menjadi logam tembaga yang menempel pada besi katode.
Katode : Cu2+(aq) + 2 e¯ → Cu(s)
Ion SO42¯ bergerak ke anode memberikan elektron dan bereaksi dengan tembaga
anode.
Anode : Cu Lama kelamaan tembaga pada anode berkurang dan besi katode
dilapisi tembaga. Bila proses ini makin lama, maka pelapisannya makin tebal.
(s) → Cu2+(aq) + 2 e¯
|Elektrokimia 19
September 2013
2.9 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Logam Electroplating
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses electroplating antara lain adalah:
1. Potensial dan arus yang diberikan
Harga potensial mempengaruhi jalannya proses electroplating. Setiap logam
mempunyai harga potensial tertentu untuk terjadinya reduksi di katoda.
Besarnya potensial yang diberikan berpengaruh pula pada arus yang mengalir
ke dalam larutan.
2. Suhu
Suhu sangat penting untuk menyeleksi tepat tidaknya jalan reaksi dan
melindungi pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa faktor
misalnya jarak antara anoda dan katoda serta arus yang digunakan.
3. Kerapatan arus
Kerapatan arus yang baik adalah arus yang tinggi pada saat arus yang
diperlukan masuk. Berapapun nilai kerapatan arus akan mempengaruhi proses
dan waktu untuk ketebalan lapisan tertentu.
4. Konsentrasi ion
Konsentrasi merupakan faktor yang mempengaruhi struktur logam. Naiknya
konsentrasi logam akan meningkatkan aktivitas anion yang membantu
mobilitas ion.
5. Waktu
Waktu merupakan faktor yang mempengaruhi banyaknya logam yang
mengendap di katoda. Secara umum semakin banyak waktu yang digunakan
untuk proses electroplating semakin tebal lapisan pada katoda. Proses
electroplating dilakukan pada berbagai variasi beda potensial selama 2 jam.
| Elektrokimia 20
September 2013
BAB III
PENUTUP
3. KESIMPULAN
Elektrokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan
kimia dengan listrik. Dalam kimia, listrik dapat dihasilkan karena adanya
pergerakan elektron dari kutub anoda ke kutub katoda. Elektrokimia
menggunakan prinsip reaksi redoks.
Penerapan elektrokimia telah banyak dilakukan khususnya dalam bidang
industri, seperti pada penyepuhan logam, pemurnian logam, dan produksi zat.
Selain itu, prinsip elektrokimia dapat diterapkan dalam mencegah dampak
lingkungan, seperti mencegah pencemaran air di lingkungan sekitar TPA.
Metode elektroplating dengan prinsip sel elektrolisis dapat mencegah
terjadinya kebocoran pipa pada kawasan TPA. Kondisi tanah TPA asam karena
banyaknya proses oksidasi di kawasan tersebut. Asam yang bersifat korosif
dapat merusak lapisan pipa – pipa air yang tertanam di dalam tanah dan lama
kelamaan akan mengkorosi pipa sehingga menyebabkan kebocoran.
Metode elektroplating dapat menjadi pilihan yang baik, mengingat dampak
yang akan ditimbulkan dari kebocoran pipa yaitu pencemaran air oleh sampah
dan bakteri yang dapat berakibat buruk bagi penduduk sekitar sebagai konsumen
air PAM. Keunggulan metode elektroplating yaitu temperatur proses rendah,
kondisi proses pada tekanan atmosfer biasa, peralatan relatif murah, komposisi
larutan luas, laju pengendapan cepat, porositas lapisan rendah, dapat
menghasilkan beberapa lapisan. Sedangkan, elektroplating memiliki kelemahan
yaitu perlu penggantian lapisan secara berkala, terbatas logam dan paduannya,
perlu perlakuan awal pada benda yang akan dilapisi, benda yang akan dilapis
terbatas pada benda konduktor saja.
Kelompok III | Elektrokimia 21
September 2013
Daftar Pustaka
Marwati, Siti, dkk, April 2009, “Pemanfaatan Ion Logam Berat Tembaga(Ii),
Kromium(Iii), Timbal(Ii), Dan Seng(Ii) Dalam Limbah Cair Industri Electroplating
Untuk Pelapisan Logam Besi”. Jurnal Penelitian Saintek. Vol. 14, No.1,
http://journal.uny.ac.id/index.php/saintek/article/view/691, 25 September 2013.
William L. Masterton. 2009. Chemistry Principles and Reactions. California:
Brooks/Cole Cengange Learning
Jerome L. Rosenberg. 1980. Seri Buku Scaum Dasar. Jakarta: Erllangga.
Harvey, David. 2000. Modern Analytical Chemistry. New York: Grawhill.
Jeffrey. G. H. Vogel’s Textbook of Quantitative Chemical Analysis. United States:
Longman.
Andriyani, Retno. 2013. Pengelolaan Limbah. Surabaya: Fakultas Kesehatan
Masyarakat Universitas Airlangga.
Ratna, dkk. “Aplikasi Sel Elektrolisis”. 26 September 2013. http://www.chem-is-
try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/aplikasi-sel-elektrolisis/
Kelompok III |Elektrokimia 22