LAPORAN RESEARCH BASED LEARNING (RBL) KIMIA DASAR II ( CH1201 ) PEMBUATAN BATERAI SEDERHANA
Disusun oleh: KELOMPOK 6 YUNIB HADI PRAKOSO (101316070) DEVINA CECILIA SILAEN (101316023) SYAFRIZA BAKRI PRATAMA (101316008) KHANSA RASYIDAH (101316010) REVO TRIDIARZA (101316091) NANDAR ARYA FADHLURROHMAN FADHLURROHMAN (101316068)
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS EKSPLOTASI dan PRODUKSI UNIVERSITAS PERTAMINA JAKARTA 2017
I.
TUJUAN PERCOBAAN
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
II.
Mengetahui apakah koin memiliki potensi menjadi baterai Mengetahui system kerja baterai dengan menggunakan koin Mengetahui bagian-bagian / konstruksi yang terdapat pada baterai menggunakan koin Mengetahui reaksi kimia yang terjadi di dalam baterai menggunakan koin Mengetahui apa koin dapat dijadikan baterai yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari-hari atau tidak Menyelesaikan tugas besar mata kuliah kimia Menambah wawasan dan pengetahuan mengenai pembuatan baterai dari koin PRINSIP DASAR
A.
Baterai Volta Baterai adalah perangkat yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Bila dua logam berbeda dihubungkan oleh elektrolit, reaksi kimia akan terjadi pada setiap permukaan logam, yang disebut elektroda, yang melepaskan atau menerima elektron. Ketika elektroda ini dihubungkan oleh kawat, e lektron akan bergerak dari satu permukaan ke permukaan lainnya, menciptakan arus listrik. Koin yang dibuat setelah tahun 1982 memiliki inti seng yang disepuh tembaga. Dengan mengamplas satu sisi koin, kita dapat menciptakan elektroda seng yang bisa dipasangkan dengan elektroda tembaga di muka koin berikutnya. Kertas karton yang direndam dalam air cuka asin berfungsi sebagai elektrolit di antara dua terminal. Setiap tumpukan koin-kertas karton yg sudah direndam air cuka-alumunium mewakili satu sel individual. Dengan menumpuk koin, kertas karton dan alumunium tambahan, kita telah membuat baterai yang merupakan serangkaian sel elektrokimia. Rangkaian ini disebut tumpukan volta, yang dinamai dari Alessandro Volta, penciptakan baterai pertama di tahun 1800. Dalam rangkaian tumpukan volta, reaksi oksidasi terjadi pada elektroda seng yang melepaskan elektron dan reaksi reduksi terjadi pada elektroda tembaga yang digunakan.
Gambar 1. Tumpukan volta
Dalam pembuatan baterai dari koin ini, kami menggunakan koin 500 rupiah yang berwarna merah bata. Penggunaan koin tersebut didasarkan oleh material utamanya yaitu:
Gambar 2. Material koin Setiap sel dalam baterai koin bisa menghasilkan hingga 0,6 volt, dan semakin banyak tumpukan sel ini akan menghasilkan voltase yang lebih tinggi. Karena baterai adalah sel basah, keefektifannya akan berkurang saat elektrolit menguap. Baterai mengubah energi kimia dari koin dan alumunium (elektroda) yang berinteraksi dengan asam pada kertas karton (elektrolit) menjadi energi listrik. Dalam situasi ini, permukaan logam berfungsi sebagai elektroda sedangkan arus listrik (pergerakan elektron dari satu logam ke logam lainnya) terjadi saat kawat/kabel menghubungkan permukaan koin dan alumunium. Setiap sel bisa menghasilkan sekitar 0,6 volt. Hal ini menunjukkan bahwa untuk menyalakan lampu LED, membutuhkan 1,7 volt, yaitu hanya tiga sel yang perlu digunakan. Seiring berjalannya waktu, jumlah energi yang bisa diberikan oleh baterai berkurang. Tumpukan lima sel dalam baterai koin bisa bertahan sampai 6,5 jam. Pada percobaan ini, menggunakan koin untuk membuat rangkaian yang bisa menghasilkan energi listrik, namun bukan hanya koin saja yang digunakan tetapi juga menggunakan aluminium foil, kertas karton, isolasi, kabel, lampu led, wadah (cangkir plastik), garam, dan air. Percobaan ini di pilih karena dalam pembuatannya yang mudah dan biaya yang tidak banyak dikeluarkan sehingga dapat memudahkan dalam pembuatannya. Pembuatannya pun sangat mudah yaitu hanya kertas karton yang di rendam di dalam air garam lalu kertas karton di susun dengan aluminium foil dan koin, lebih jelas bisa di lihat di gambar 1.
B.
Sel Volta
Kimia adalah kekuatan pendorong di balik keajaiban baterai. Baterai adalah rangkaian yang terdari satu atau lebih sel galvanik yang digunakan untuk memproduksi dan menyimpanan energi listrik secara kimia. Sel Galvani atau yang sering disebut juga dengan nama Sel Volta merupakan bagian dari sel elektrokimia. Sel galvani adalah rangkaian sel elektrokimia yang terdiri dari dua logam disambungkan dengan jembatan garam yang
memanfaatkan reaksi redoks Sel galvanik memanfaatkan energi listrik yang dihasilkan dari transfer elektron dalam reaksi redoks untuk melakukan pekerjaan listrik yang bermanfaat. Hilangnya elektron adalah oksidasi dan perolehan elektron adalah reduksi. Reaksi oksidasi dan reduksi tidak dapat dilakukan secara terpisah. Mereka harus muncul bersamaan dalam reaksi kimia. Jadi reaksi oksidasi dan reduksi sering disebut reaksi redoks. Dalam hal reaksi redoks, zat pereduksi dan zat pen goksidasi membentuk pasangan redoks saat mereka mengalami reaksinya. Bila alumunium foil (Al) dimasukkan ke dalam larutan garam ada kecenderungan Al kehilangan elektron sesuai reaksinya,
() → + () 3 − Susunan elektroda Al dalam larutan yang mengandu ng ion +adalah setengah reaksi, yang biasanya ditunjukkan oleh notasi: | + Demikian pula, ketika logam tembaga (Cu) dimasukkan ke dalam larutan garam. Tembaga juga memiliki kecenderunga kehilangan elektron sesuai reaksinya,
() → +
()
2 −
Ini adalah pasangan setengah reaksi atau redoks lainnya: |+ Namun, kecenderungan Al kehilangan elektron lebih kuat daripada tembaga ketika alumunium foil dan koin 500 rupiah dihubungkan dengan kertas karton yang telah direndam dalam air garam. Reaksi dan pasangan redoks masing-masingnya ditunjukkan di bawah ini, Elektroda logam koin (Cu) : () → + () 3 − oksidasi
= 1.66
Elektroda alumunium foil (Al) : + () 2 − → () reduksi = 0.34 Dari reaksi diatas, maka satu sel volta yang terdiri dari koin 500 rupiah (Cu), kertas karton yang telah direndam dalam air garam dan kertas alumunium foil (Al) akan menghasilkan beda potensial sebesar:
= = 0.34 (1.66) =2
Reaksi oksidasi logam Cu terjadi pada anoda dan reduksi logam Al terjadi pada katoda. Dalam tumpukan volta yang sederhana ini, digunakan jembatan garam untuk pengukuran yang lebih tepat. Jembatan garam adalah komponen yang mengandung elektrolit lemah antara sel setengah oksidasi dan reduksi dalam sel galvanic. Elektrolit merupakan cairan konduktif yang digunakan untuk proses reduksi dan oksidasi pada kutub-kutub dalam baterai, sehingga terjadi migrasi ion yang membuat baterai dapat menyimpan dan mengalirkan listrik. Dalam percobaan ini, kami menggunakan kertas karton sebagai jembatan garam dan air yang dicampur dengan garam sebagai elektrolit. Tujuan dari jembatan garam untuk meminimalkan perbedaan potensial alami dan untuk membuat konduktor lebih baik. Dan sebagai jembatan garam, kertas karton juga berfungsi untuk men yerap elektrolit yaitu air garam.
Gambar 3. Koin dan kertas karton yang telah direndam air garam. C. Prinsip Kerja Baterai Koin
Bagaimana tumpukan volta membuat listrik? Kunci terciptanya listrik adalah pergerakan elektron. Dalam tumpukan volta, elektron bergerak dari logam tembaga ke logam alumunium melalui elektrolit larutan air garam. Air garam mengandung ion yang membawa muatan listrik positif atau negatif. Ion bereaksi dengan logam, menyebabkan reaksi lectrochemical, reaksi kimia khusus yang membuat elektron. Dua jenis logam (tembaga dan alumunium) dalam tumpukan volta disebut elektroda. Karena ada dua jenis logam, satu logam bereaksi lebih kuat dari yang lain, yang menyebabkan perbedaan potensial listrik, juga disebut (voltase) antara dua jenis logam. Satu logam menjadi bermuatan positif (elektroda positif) dan yang lainnya menjadi bermuatan negatif (elektrode negatif). Hal ini menyebabkan elektron bergerak, menciptakan arus listrik (yang diukur dalam ampere), dan k emudian Anda memiliki listrik!
Gambar 4. Distribusi elektron dalam baterai
III.
PROSEDUR PERCOBAAN
Bahan yang digunakan :
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Koin 500 rupiah (merah bata) Kertas aluminium foil Kertas karton Air Garam Lampu LED Wadah Kecil (Gelas Plastik) Kabel Alat pengaduk Gunting Berikut cara pembuatan baterai menggunakan koin :
1. 2. 3. 4. 5.
6.
7. 8. 9.
Potong kertas karton dan aluminium foil seukuran koin Campurkan garam dan air di dalam wadah Rendam kertas karton yang sudah di potong kedalam air garam Setelah direndamkan kira-kira setengah menit, angkat potongan kertas karton Lalu susun dengan urutan i. Koin 500 rupiah ii. Kertas karton yang sudah dicelupkan air garam iii. Aluminium foil Susunan tersebut diulang enam kali. Saat menyusun, tidak boleh ada kontak langsung antar koin per lapisan, jadi potongan karton dan aluminium foil harus pas dengan ukuran koin. Lilit tumpukan menggunakan isolasi Sambungkan baterai koin dan lampu LED menggunakan kabel. Amati lampu yang menyala.
Gambar 5. Design awal baterai
IV.
DATA PENCOBAAN
Berikut data pengamatan besar tegangan menggunakan voltmeter digital selama perobaan yang di lakukan di laboratorium kimia: Tabel 4.1 Data percobaan baterai koin No
Percobaan
Tegangan (V)
Arus (mA)
1.
Percobaan 1
3.3
5.5
2.
Percobaan 2
3.
Percobaan 3
Tabel 4.2 Data percobaan (saat tes akhir)
No
Percobaan
1.
Percobaan 1
2.
Percobaan 2
3.
Percobaan 3
Tegangan (V)
Arus (mA)
Pembahasan data percobaan : Besarnya tegangan listrik yang dibuat menggunakan koin bisa dihitung seara teoritis yang di mana menggunakan rumus:
= Reduksi merupakan nilai katoda (kutub positive) yaitu Cu yang memiliki nilai 0,34 V sedangkan oksidasi merupakan nilai anoda (kutub negative) yaitu Al yang memiliki nilai 1.66 V. Sehingga dapat dihitung nilai tegangannya: = 0,34 V – (-1.66 V)
=2V Namun hasil perhitungan teoritis dengan hasil percobaan tidak sama karena terdapat factor yang menyebabkan hasil teoritis dan perobaan berbeda yaitu jumlah larutan garam yang dilarutkan, jumlah koin, karton dan aluminium foil yang di susun dll. Pembahasan data percobaan (saat tes akhir):
Pada percobaan ini, tembaga adalah katoda (kutub +), aluminium foil adalah anoda (kutub -), dan air garam adalah cairan elektrolit. Kertas pemisah berfungsi sebagai penyimpan airan elektrolit (sebagai jembatan garam). Saat ditambahkan garam (Natrium Clorida) pada air, terjadi pemecahan molekul. Garam menjadi ion Na (+) dan Cl (-). Ion inilah yang berperan dalam menghantarkan listrik. Larutan ini dinamakan larutan elektrolit. Larutan elektrolit bertindak sebagai konduktor, untuk membantu perjalanan elektrolit antara tembaga dan aluminium
V.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah bahwa koin benar memiliki potensi sebagai baterai. Dengan sistem kerja yang berdasarkan sel volta dan nilai yang didapat, maka koin tersebut dapat menghasilkan listrik. Rangkaian baterai ini terdiri dari beberapa keping koin, kertas karton yang sudah dicelup air garam, alumunium foil, dan juga kabel yang direkatkan dengan isolasi. Banyaknya tumpukan koin yang dibuat mempengaruhi volt dan arus yang dihasilkan. Semakin banyak tumpukan koin maka volt yang dihasilkan semakin besar namun kuat arus yang mengalir tidak setabil. Pada percobaan ini, tembaga adalah katoda (kutub +), aluminium foil adalah anoda (kutub -), dan air garam adalah cairan elektrolit. Kertas pemisah berfungsi sebagai penyimpan airan elektrolit. Saat ditambahkan garam (NaCl) pada air, terjadi pemecahan molekul. Garam menjadi ion + dan − . Ion inilah yang berperan dalam menghantarkan listrik. Larutan ini dinamakan larutan elektrolit. Baterai dapat dibuat menggunakan tumpukan koin, karton yang direndam dengan air garam. Pada perinsipnya air garam merupakan larutan elektrolit yang dapat mengantarkan listrik. Larutan elektrolit bertindak sebagai konduktor, untuk membantu perjalanan elektrolit antara tembaga dan aluminium. Baterai dari koin ini belum dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari. Selain karena voltasenya tidak begitu besar, hal ini juga disebabkan oleh ukurannya yang terlalu besar.
VI.
REFERENSI
1. 2. 3.
4. 5. 6. 7.
8.
Electricity. (n.d.). Retrieved April 27, 2017, from http://www.next.cc/journey/discovery/electricity Coin Battery Project. (2017, February 11). Retrieved April 27, 2017, from http://how-things-work-science-projects.com/coin-battery-project/ L. (2016, July 21). Batteries: Electricity though chemical reactions. Retrieved April 27, 2017, from https://chem.libretexts.org/Core/Analytical_Chemistry/Electrochemistry/Case_S tudies/Batteries%3A_Electricity_though_chemical_reactions (n.d.). Retrieved April 27, 2017, from http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/battery.html SEL VOLTA. (2011, September 28). Retrieved April 27, 2017, from https://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-volta/ Sel Galvani dan Aplikasinya. (2014, June 11). Retrieved April 27, 2017, from http://rumushitung.com/2014/06/12/sel-galvani-dan-aplikasinya/ Bahan pembuatan uang logam rupiah Indonesia. (2016, September 20). Retrieved April 27, 2017, from http://uangindonesia.com/bahan-pembuatanuang-logam/ Burdge, J. R., & Chang, R. (2008). Chemistry. London: McGraw Hill Higher Education.
VII. LAMPIRAN 1. Pembagian Tugas Nama
NIM
Deskripsi Tugas
YUNIB HADI PRAKOSO
101316070
DEVINA CECILIA SILAEN
101316023
SYAFRIZA BAKRI PRATAMA
101316008
KHANSA RASYIDAH
101316010
REVO TRIDIARZA
101316091
NANDAR ARYA FADHLURROHMAN
101316068
2. Rincian Biaya Pembuatan Baterai No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Nama Alat atau Bahan
Harga (Rp)
Koin 500 rupiah (merah bata) Kertas aluminium foil Kertas karton Air Garam Lampu LED Wadah Kecil (Gelas Plastik) Kabel Alat pengaduk Gunting
Milik sendiri 15000 bekas Milik sendiri Milik sendiri 1000 Milik sendiri Bekas Milik sendiri Milik sendiri
TOTAL
16000
3. Dokumentasi
