Laporan Praktikum Pelapisan Logam - VA

Percobaan

: PELAPISAN LOGAM

Kelompok

: VA

Nama

:

1. 2. 3. 4. 5.

Eriska Wahyu Kusuma Faiz Riskullah Irine Ayundia Mulya Nugraha Nurul Qiftiyah

NRP. NRP. NRP. NRP. NRP.

2313 030 099 2313 030 027 2313 030 057 2313 030 001 2313 030 067

Tanggal Percobaan

: 16 Desember 2013

Tanggal Penyerahan

: 23 Desember 2013

Dosen Pembimbing

: Nurlaili Humaidah, S.T, M.T.

Asisten Laboratorium

:-

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013

ABSTRAK

Tujuan melakukan percobaan ini adalah untuk mengetahui pelapisan logam besi (Fe) dengan pelapis berupa logam tembaga (Cu) dan mengetahui reaski redoks yang terjadi dengan menggunakan metode electroplating. Pelapisan logam merupakan salah teknik perlindungan terhadap logam dari pengaruh luar yang dapat merusak serta mengurangi ketahanan ketahanan logam. Prosedur Prosedur percobaan pelapisan logam yaitu pertama menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan, kemudian membersihkan logam besi dengan cara mencelupkan logam besi dalam larutan HCl pekat. Setelah itu menimbang logam besi satu per satu dengan menggunakan neraca kemudian mencatatnya sebagai berat awal (Wo). Lalu dilanjutkan dengan percobaan pertama yaitu dengan menggunakan menggunakan variabel waktu waktu sebesar 7 menit, menit, 11 menit, 15 menit, menit, 19 menit, 23 menit, menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit dengan variabel terikatnya adalah kuat arus 300 mA. Untuk percobaan kedua menggunakan variabel variabel waktu waktu yaitu sebesar 7 menit, menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit dengan variabel terikatnya adalah kuat arus 500 mA. Setelah melalui proses electroplating, lalu menimbang berat masing- masing logam besi. Kemudian mencatatnya dalam sebagai berat akhir (Wt). Setelah itu menetukan berapa pertambahan berat berat yang dialami oleh besi besi ( W). Dari hasil percobaan percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa kondisi optimum pelapisan logam besi terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 31dan 35 sebesar 13,5 gram, sedangkan kondisi minimum terjadi pada penggunaan arus listrik 300 mA yakni pada menit ke 7 sebesar 10 gram. Untuk pertambahan berat logam pada kondisi optimum terjadi pada arus 300 mA pada menit ke 31 dan 35 sebesar 2 gram, sedangkan pertambahan logam kondisi minimum terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 7 dan 11 sebesar 0,5 gram. Hal ini sesuai dengan teori yang menyebutkan menyebutkan bahwa semakin lama proses electroplating yang dilakukan pada besi maka semakin banyak pula pula pelapisan yang terbentuk. terbentuk. Kata Kunci : Electroplating, Electroplating, CuSO4, dan Pertambahan berat logam besi

i

DAFTAR ISI

ABST ABSTRAK RAKS S .......................................... ................................................................. ............................................. ....................................... ................. i DAFTA DAFTAR R ISI ............................................. .................................................................... ............................................. ................................... ............. ii DAFTAR DAFTAR GAMBAR GAMBAR ...................... ............. ................. ................ ................ ................ ................. ................ ................ ................. ............ .... iii DAFTAR TABEL ................................................................................................ iv DAFTAR GRAFIK .............................................................................................. v BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1 I.2 Rumusan Masalah .................................................................................. I-2 I.3 Tujuan Tujuan Percobaan Percobaan ............. .... ................. ................ ................ ................ ................ ................. ................ ................ ............. .... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori ........................................................................................... II-1 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN III.1 III.1 Variabel Percobaan Percobaan ................. ......... ................ ................ ................ ................. ................. ................ ................ ........... ... III-1 III-1 III.2 Bahan yang Digunakan ........................................................................ III-1 III.3 Alat yang Digunakan ........................................................................... III-1 III.4 Prosedur Percobaan ............................................................................. III-1 III.5 Diagram Alir Percobaan ....................................................................... III-2 III.6 Gambar Alat Percobaan ....................................................................... III-3 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASA P EMBAHASAN N IV.1 Hasil Percobaan Percobaan .............. ...... ................ ................ ................ ................ ................. ................. ................ ................ ........... ... IV-1 IV.2 Pembahasan ......................................................................................... IV-2 BAB V KESIMPULA KESIMPULAN N ............. ..... ................. ................. ................ ................ ................ ................. ................ ................ ................. ........ V-1 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... v DAFTAR NOTASI ............................................................................................... vi APPEND APPENDIKS IKS .......................................... ................................................................. ............................................. ....................................... ................. vii vii LAMPIRAN - Laporan Sementara - Fotocopy Literatur - Lembar Revisi

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.I.1 II.I.1 Anoda, Katoda, Katoda, dan Elektrolit........ Elektrolit................................ ............................................... ........................... .... III-4 III-4 Gambar II.1.2 II.1.2 Skema Proses Electroplating..... Electroplating....................... .......................................... ....................................... ............... III-4 Gambar III.6.1 Gambar Alat Percobaan...................................... Percobaan....................................................... ............................... .............. III-4 III-4

iii

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Pelapisan Logam Dengan Menggunakan Menggunakan Arus Listrik Listrik 300 mA ................ ........ ................ ................ ................ ................. .............. ..... IV-I IV-I Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan Pelapisan Logam Dengan Menggunakan Arus Listrik 500 mA ...................................................... IV-I

iv

DAFTAR GRAFIK

Grafik IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel Waktu Terhadap Terhadap Pertambahan Berat Logam................. ......... ................ ................ ................ ................. ........... .. IV-4 IV-4 Grafik IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel Waktu Terhadap Terhadap Pertambahan Berat Logam Logam ................. ......... ................ ................ ................ ................. ........... .. IV-5 IV-5

v

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Saat ini banyak industri maju yang mayoritas semua hal menerapkan ilmu yang berhubungan berhubungan dengan kimia ataupun fisika. fisika. Baik dalam penggunaan penggunaan alat maupun bahan untuk menghasilkan produk. Dari kasus tersebut, terbukti bahwa ilmu kimia fisika mempunyai peran yang penting dalam kehidupan sehari hari. Dalam dunia industri sering kali muncul masalah-masalah yang berkaitan dengan proses produksi. Salah satunya adalah rusaknya alat atau barang hasil produksi yang terbuat dari logam. Hal tersebut disebabkan karena logam mengalami korosi. Untuk menyelesaikan masalah tersebut, dalam ilmu kimia fisika akan dipelajari bagaimana cara melindungi logam agar tidak mengalami korosi. Yaitu dengan cara pelapisan logam. Pelapisan logam adalah suatu proses melindungi logam agar tidak mengalami korosi. Selain itu, pelapisan logam juga untuk menambah keindahan pada suatu logam. Salah satu cara pelapisan logam adalah dengan cara melapisi suatu logam dengan logam lain yang lebih tidak mulia ( E° reduksinya lebih kecil). Hal tersebut dapat dilakukan melalui proses elektrolisis. Proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih tidak mulia disebut proses penyepuhan. Dengan kata lain, penyepuhan adalah proses merubah energi listrik menjadi energi kimia. Proses ini melibatkan 2 jenis elektroda (logam-logam yang dihubungkan dengan sumber listrik) dan elektrolit (cairan tempat logam logam dicelupkan). Dengan melakukan proses tersebut, maka salah satu logam yang lebih mudah teroksidasi akan melapisi logam yang lebih mulia. Dengan melukakan proses penyepuhan logam tersebut, maka dapat mencegah mencegah logam agar tidak mengalami mengalami korosi. Sehingga penggunaan alat-alat logam di industri akan lebih aman dan tidak cepat mengalami kerusakan. Dalam industri logam, kualitas dan harga dari suatu logam ditentukan dari proses pembuatan pembuatan logam tersebut. Misalnya Misalnya dalam industri penyepuhan penyepuhan untuk menigkatkan menigkatkan kualitas suatu logam perlu dipadukan dengan logam lain untuk mendapatkan suatu logam yang bermutu. Salah satu contohnya adalah pelapisan. Pada laporan ini akan dibahas lebih khusus mengenai pelapisan logam ST 37 dengan Cu, Ni dan Cr. Untuk melapisi besi dengan Cu, Cu, Ni dan Cr Cr perlu diperhatikan diperhatikan beberapa beberapa hal, antara lain: lain: I-1

I-2

BAB I Pendahuluan a.

Logam besi b esi memiliki tingkat tingka t keaktifan yang lebih tinggi dibandingkan Cu, Ni dan Cr.

b.

Cu, Ni dan Cr adalah salah satu s atu elemen elemen dalam pembuatan baja yang ditambahkan untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan dan ketahanan terhadap aus dan perubahan lingkungan lingkungan. Dalam percobaan ini, kami melapisi logam besi dengan menggunakan logam tembaga sebagai pelindung dari besi (Fe).

I.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari percobaan ini yaitu : 1. Bagaimana cara melapisi logam besi dengan menggunakan logam pelapis tembaga? 2. Bagaimana reaksi redoks yang terjadi pada elektroda? I.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan yang dilakukan yaitu : 1. Untuk mengetahui cara melapisi logam besi dengan menggunakan logam pelapis tembaga. 2. Mengamati reaksi redoks pada elektroda.

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori Pengertian Pelapisan Logam (Electroplating)

Pelapisan secara listrik electroplating electroplating adalah elektro deposisi pelapisan (coating) (coating) logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan permukaan permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda dari pada logam basisnya tersebut tersebut (Anton J. H dan Tomijiro K. 1995 : 25), sedangkan pengertian electroplating yang electroplating yang lain adalah suatu proses pengerjaan permukaan material baik logam maupun bukan logam dan upaya meningkatkan sifat-sifat material tersebut (Saleh, A. Arsianto, 1995 : 3). Sifat-sifat yang akan ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut : a. Daya tahan korosi (corrosion resistence) b. Tampak rupa rupa (appearance) c. Daya tahan gores atau aus (abrasion resistence) d. Harga atau nilai (value) e. Mampu solder (solderability) f. Karet pengikat (bonding of rubber) g. Daya kontak listrik (electrcal contact resistence) h. Mampu pantul atau bias cahaya (reflectivity) i. Penyebaran rintangan (diffusion barrier) j. Mampu sikat sikat kawat (wive bondability) k. Daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistence) Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating electroplating dikategorikan sebagai proses pengerjaan akhir ( metal finishing ). ). Secara sederhana, electroplating dapat diartikan sebagai proses proses pelapisan pelapisan logam, dengan menggunakan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapisi. Pelapisan logam dapat berupa lapis seng (zink), (zink), galvanis, perak, emas, brass, tembaga, nikel dan krom. Penggunaan lapisan tersebut disesuaikan dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan utama dari pelapisan tersebut selain anoda yang digunakan, adalah larutan elektrolisisnya. Proses electroplating electroplating mengubah sifat fisik, mekanik, dan sifat teknologi suatu material. Salah satu contoh perubahan fisik ketika material dilapis dengan nikel adalah bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta II-1

II-2

BAB II Tinjauan Pustaka bertambahnya bertambahnya kapasitas konduktifitasnya. konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, mekanik, terjadi perubahan kekuatan tarik maupun maupun tekan dari suatu material material sesudah mengalami mengalami pelapisan dibandingkan dibandingkan sebelumnya sebelumnya (Gautama, 2009). Karena itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, melindungi logam dari korosi, dan memperindah tampilan (decorative) (Gautama, 2009 ). Macam-Macam Pelapisan Logam

Berdasarkan Fontana (1987 : 301-312) macam-macam pelapisan logam ada dua yaitu : a) Pelapisan Anorganik dan Logam. Pada umumnya pelapisan tipis dari logam dan materi anorganik dapat menyediakan

sebuah

kendala

yang

sering

terjadi

antara

logam

dengan

lingkungannya. Hal utama dari pelapisan adalah (terlepas dari pengorbanan logam pelapis seperti zinc) untuk menyelesaikan menyelesaikan sebuah kendala secara secara efektif. efektif. Pelapi P elapisan san logam diaplikasikan dalam pengendapan logam menggunakan arus listrik (electro deposition),

penyalutan

(cladding),

pengendapan logam dengan

uap

penceluban

panas

(vapor deposition). deposition).

(hot

dipping),

dan

Material anorganik anorganik

diaplikasikan atau dibentuk oleh pembakaran, difusi atau pengkonversi reaksi kimia. Penyemprotan (spraying) biasanya dibentuk dari pembakaran pada suhu yang tinggi. Pelapisan logam biasanya menunjukkan beberapa kemampuan pembentukan, pembentukan, padahal material anorganik mempunyai mempunyai sifat yang rapuh. Dari dua kasus di atas harus diatasi. Pengeroposan atau pengerusakan lainnya pada logam bisa disebabkan disebabkan dari pengerusakan pengerusakan pada bagian dasar dasar logam logam yang dipercepat dipercepat karena karena dampak dari dua atau lebih logam logam lainnya. beberapa beberapa contoh dari pelapisan logam logam yaitu pelapisan logam pada bumper mobil dan hiasan, alat-alat rumah tangga, pelapisan kaleng kaleng dengan timah. timah. Sementara macam-macam macam-macam dari pelapisan pelapisan anorganik anorganik dan logam ini meliputi : 

Pelapisan Logam (Electrodeposition) Electrodepositi Electrodeposition on disebut juga electroplapting . electroplapting . Electroplating adalah pelapisan pelapisan logam dengan cara pengendapan pengendapan logam lainnya ke logam seabagai pelapis logam tersebut tersebut dengan menggunakan menggunakan aliran arus listrik. listrik. Proses ini dikenal juga dengan istilah elektrolisis. Beberapa faktor yang mempengaruhi Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-3

BAB II Tinjauan Pustaka pengendapan pengendapan logam pada electroplati electroplating ng yaitu suhu, aliran arus listrik, listrik, waktu dan kadar dari palarut yang digunakan pada electroplating. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pelapisan

logam tersebut dapat dapat diatur untuk

mengahsilkan pelapisan logam yang tebal, tipis, lunak atau tajam. Pada pelapisan pelapisan yang keras digunakan digunakan untuk mencegah mencegah erosi korosi. Pada pelapisan dapat digunakan logam tunggal, beberapa campuran logam atau beberapa komposisi aloy, misalnya campuran pada pelapisan bemper mobil, mempunyai sebuah lapisan utama berupa tembaga pada permukaannya, kapisan nickel pada bagian tengahnya tengahnya dan pada bagian atasnya terlapisi terlapisi logam krom yang tipis. Seng, nikel, timah dan kadmium pada pelapisan logam diatas untuk mendapatkan hasil pelapisan yang kuat. Pelapis berupa emas, perak dan platina adalah sering digunakan. Pada umumnya dari beberapa logam bisa diaplikasikan dengan electroplating atau pelapisan logam dengan menggunaka sumber arus listrik. 

Pengalasan (Flame Pengalasan (Flame Spraying) Proses ini dikenal juga dengan istilah metallizing, dimana metallizing, dimana bijih logam dipanasi dengan apai atau dijadikan bubuk kemudian diluruhkan dengan api sehingga logam berubah menjadi cairan logam (liquid) (liquid) dan disemprotkan pada permukaan permukaan logam yang akan dilapisi. dilapisi.



Penyalutan (Cladding) Proses ini melibatkan sebuah sebuah lapisan permukaan dari beberapa lembar logam yang biasanya diletakkan oleh penggelinding pada dua lembar logam yang diletakkan secara bersama-sama bersama-sama pada benda yang akan dilapisi d ilapisi..



Pecelupan (Hot Pecelupan (Hot Dipping) Pencelupan dengan cairan logam panas diaplikasikan kepada logam yang dicelupkan pada penampungan yang berisi leburan logam yang teridiri dari berbagai campuran campuran leburan logam lainnya, misal seng, timah, timah hitam dan aluminium. Hot Dipping merupakan salah satu metode pelapisan logam yang paling tua dan pelapisan pelapisan seng adalah adalah salah satu contohnya. contohnya.


II-4

BAB II Tinjauan Pustaka 

Pengendapan dengan metode uap (Vapor uap (Vapor Deposition) Proses ini dilakukan pada ruangan hampa dengan uap temperatur tinggi. Pelapis logam diupakan oleh pemanas elektrik dan pelapis logam akan diendapkan pada bagian yang akan dialpisi, metode pelapisan mengahbiskan biaya yang lebuh lebuh mahal daripada daripada metode pelapisan pelapisan logam logam yang lainnya. lainnya. contoh dari pelapisan jenis ini biasanya digunakan pada pelapisan bagian dari kerangka roket.



Penyebaran (Diffusion) Pelapisan dengan metode penyebaran melibatkan pemanasan pada bentukan alloy yang kemudian dipanasakan dan disebarkan dari satu alloy ke permukaan logam lainnya yang akan dilapisi.



Reaksi Kimia (Chemical Conversion) Pelapisan logam melalui reaksi kimia dilakukan untuk menghindari dari perkaratan perkaratan “corroding” “corroding” pada sebuah sebuah permukaan permukaan logam. logam.



Modifikasi Permukaan (Surface Modification) Perlakuaan pada permukaan logam untuk pelapisan logam membutuhkan energi langsung guna meningkatkan daya tahan logam tersebut. misalnya saja ingin melapisi logam dengan alloy atau chrom sehingga tahan karat.



Penanaman Ion (Ion Implantation) Pengaplikasian penanaman ion pada permukaan logam untuk memodifikasi permukaan permukaan logam agar agar tahan karat.

(Fontana, 1987).

b) Pelapisan Organik Pelapisan jenis ini melibatkan beberapa subtrat alami dan lingkungan. pengecatan (paints), (paints), pernis (varnishes), (varnishes) , pemberian pernis (lacquers) dan (lacquers) dan pelapisan yang sejenis untuk melindungi logam dan pencegahan terhadap korosi. Permukaan pada bagian luar yang dilapisi sering kita kita jumpai, tapi pelapisan pelapisan pada bagian bagian dalam da lam sering juga kita gunakan. Salah satu jenis pelapisan organik yang sering digunakan digunakan yaitu pengecatan. pengecatan. Proses pengecatan pengecatan dapat mencegah mencegah prose korosi (Fontana, 1987). .


II-5

BAB II Tinjauan Pustaka Prinsip Dasar Pelapisan Logam

Kita mengenal istilah a noda, katoda, larutan elektrolit . Ketiga istilah tersebut digunakan seluruh literatur yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya logam, yaitu :

 Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak. Anoda yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik saja, sedangkan anoda yang larut berfungsi selain penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku pelapis.

 Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang a kan dilapisi, dihubungkan dihubungkan dengan kutub negatif dari sumber arus listrik.

 Elektrolit berupa larutan yang molekulnya dapat larut larut dalam air dan terurai terurai menjadi partikel-partikel yang bermuatan positf atau negatif.

Gambar II.1.1 Anoda, Katoda, dan Elektrolit

Karena electroplating electroplating adalah suatu proses yang menghasilkan lapisan tipis logam di atas permukaan logam lainnya dengan cara elektrolisis, maka perlu kita ketahui skema proses electroplating tersebut electroplating tersebut (Gautama, 2009). Skema Proses Electroplating

Perpindahan ion logam dengan bantuan arus listrik melalui larutan elektrolit sehinnga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion logam diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam elektrolit. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda.


II-6

BAB II Tinjauan Pustaka

Gambar II.1.2 Skema Proses Electroplating Pada Katoda

Pada Anoda

Pembentukan lapisan Nikel

Pembentukan gas oksigen

2+

Ni

(aq) +

-

2e →Ni (s)

H2O (l) →4H

+

(aq) +

-

O2 (g) + 4e

Pembentukan gas Hidrogen

Oksidasi gas Hidrogen

2H+ (aq) + 2e- →H2 (g)

H2 (g) →2H+(aq) + 2e-

Reduksi oksigen terlarut ½ O2 (g) + 2H + →H2O (l) Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ionion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat permukaan permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical Electrical Double Layer (EDL) (EDL) yang bertindak seperti lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion ion-ion untuk menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaski-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam kondisi equilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi discharge menjadi atom-atom kemudian akan menempatkan diri pada permukaan katoda dengan mula-mula menyesuaikan mengikuti susunan atom dari material katoda (Gautama, 2009). Reaksi Oksidasi Reduksi

Terdapat sejumlah reaksi dalam mana keadaan oksidasi berubah yang disertai dengan pertukaran elektron antara pereaksi. Ini disebut reaksi oksidasi-reduksi atau dengan kata pendek yaitu reaksi redoks. Dari sejarahnya istilah oksidasi diterapkan untuk proses-proses dimana oksigen diambil oleh suatu zat. Maka reduksi dianggap dianggap sebagai s ebagai proses dimana oksigen oksigen diambil Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-7

BAB II Tinjauan Pustaka dari dalam suatu zat. Kemudian penangkapan penangkapan hidrogen hidrogen juga disebut reduksi, sehingga kehilangan hidrogen harus disebut oksidasi. Sekali lagi reaksi-reaksi lain dimana baik oksigen maupun hidrogen tidak ambil bagian belum dapat dikelompokkan sebagai oksidasi atau reduksi sebelum definisi oksidasi dan reduksi yang paling umum, yang didasarkan pada pelepasan dan pengambilan elektron, disusun orang. Sebelum mencoba mendefinisikan dengan lebih cermat apa arti istilah-istilah itu. a) Reaksi antara ion besi(III) dan timah(II) menuju terbentuknyabesi(II) dan timah(IV) : 2Fe3+ + Sn2+

2Fe2+ + Sn4+

Jika reaksi ini dijalankan dengan hadirnya asam klorida, hilangnya warna kuning (ciri khas Fe3+) dapat diamati dengan mudah. Dalam reaksi ini Fe 3+ direduksi menjadi Fe2+ dan Sn 2+ dioksidasi menjadi Sn 4+. Sebenarnya apa yang terjadi adalah bahwa Sn 2+ memberikan elektron-elektron kepada Fe 3+ jadi terjadilah serah terima (transfer) elektron. b) Sepotong besi (paku misalnya) dibenamkan dalam larutan tembaga sulfat (CuSO 4), paku ini akan tersulut logam tembaga tembaga yang merah, merah, sementara itu dapatlah dapatlah dibuktikan adanya besi(II) dalam larutan. Reaksi yang berlangsung adalah Fe + Cu

2+

2+

Fe

+ Cu

Dalam hal ini menyumbangkan elektron-elektron kepada ion tembaga(II). Fe teroksidasi menjadi Fe 2+ dan Cu2+ tereduksi menjadi Cu. Melihat contoh-contoh ini dapat ditarik beberapa kesimpulan umum dan dapatlah didefinisikan oksidasi dan reduksi dengan cara berikut : (i)

Oksidasi adalah suatu proses yang mengakibatkan hilangnya satu elektron atau lebih dari dalam zat (atom, ion atau molekul). Bila suatu unsur dioksidasi, keadaan oksidasinya berubah ke harga yang lebih positif. Suatu zat pengoksidasi adalah zat yang memperoleh elektron, dan dalam proses itu zat itu direduksi. Definisi ini sangat umum, karena itu berlaku juga untuk proses dalam dalam zat padat, padat, lelehan lelehan maupun gas. gas.

(ii)

Reduksi sebaliknya adalah suatu proses yang mengakibatkan diperolehnya satu elektron atau lebih oleh zat (atom, ion, atau molekul). Bila suatu unsur direduksi, keadaan oksidasi berubah menjadi lebih negatif (kurang positif). Jadi suatu zat pereduksi adalah zat yang kehilangan elektron, dalam proses itu Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-8

BAB II Tinjauan Pustaka zat ini dioksidasi. Definisi reduksi ini juga sangat umum dan berlaku juga untuk proses dalam zat padat, lelehan maupun gas. (Vogel, 1985).

Pengertian Elektrokimia

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron elektron yang dimiliki. dimiliki. Elektrokimia Elektrokimia secara secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis (wikipedia.org). Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah elektrolisis lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel Daniell jika diterapkan beda potensial listrik dari luar yang besarnya melebihi notasi sel memberikan informasi yang lengkap dari sel galvani. Informasi tersebut potensial sel Daniell (Dailami, 2010). Notasi Sel dan Reaksi Sel

Meliputi jenis elektroda, jenis elektrolit yang kontak dengan elektroda tersebut termasuk konsentrasi ion-ionnya, anoda dan katodanya serta pereaksi dan hasil reaksi setiap setengah-sel. Setengah sel anoda dituliskan terlebih dahulu, diikuti dengan setengah sel katoda. Satu garis vertikal menggambarkan batas fasa. Garis vertikal putus-putus sering sering digunakan untuk menyatakan batas antara antara dua cairan yang misibel. misibel. Dua spesi yang ada dalam fasa yang sama dipisahkan dengan tanda koma. Garis vertikal rangkap dua digunakan untuk menyatakan adanya jembatan garam. Untuk larutan, konsentrasinya dinyatakan di dalam tanda kurung setelah penulisan rumus kimianya. Sebagai contoh: Zn(s)Zn2+(1,00 m)  Cu2+(1,00 m) Cu(s) Zn(s)Zn2+(1,00 m) Cu2+(1,00 m) Cu(s) PtFe , Fe 2+

 H+H2Pt

3+

Karena yang dituliskan terlebih dulu (elektroda sebelah kiri) dalam notasi tersebut adalah anoda, maka reaksi yang terjadi pada elektroda sebelah kiri adalah oksidasi dan elektroda yang ditulis berikutnya (elektroda kanan) adalah katoda maka reaksi yang terjadi pada elektroda kanan adalah reaksi reduksi. Untuk sel dengan notasi : Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-9

BAB II Tinjauan Pustaka Zn(s) Zn (1,00 m)  Cu (1,00 m) Cu(s) reaksinya adalah: 2+

Zn(s)

2+

 Zn2+(aq) + 2e-

Cu2+(aq) + 2e-

(reaksi oksidasi)

 Cu(s)

Zn(s) + Cu2+(aq)

+

(reaksi reduksi)

 Zn2+(aq) + Cu(s)

(reaksi keseluruhan)

(Dailami, 2010).

Elektroda Elektroda merupakan kutub atau lempeng pada suatu sel elektrolitik ketika arus

listrik memasuki atau meninggalkan sel. Elektroda dimana proses reduksi berlangsung disebut sebagai katoda yang merupakan kutub negatif (penarik elektron), sedangkan elektron dimana proses oksidasi berlandsung disebut anoda yang merupakan kutub positif (pelepas elektron). elektron). Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan melepaskan elektronelektronelektron dari atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion bersangkutan. Berbagai anoda dipergunakan pada electroplating . electroplating . Ada anoda inert, ada anoda aktif (terkorosi). Anoda dapat merupakan logam murni, dapat pula sebagai alloy. Katoda biasanya tidak mengalami mengalami korosi, walaupun walaupun mungkin mungkin menderita menderita kerusakan dalam kondisi-kondisi kondisi-kondisi tertentu. Dalam larutan, ion-ion positif bergerak ke kat oda dan ion-ion negatif bergerak ke anoda. Adapun logam yang biasa digunakan sebagai elektroda adalah logam yang tidak larut dalam larutan elektrolit yang digunakan sebagai pelapis (Dailami, 2010).

Jenis-Jenis Elektroda Reversible

Kereversibelan pada elektroda dapat diperoleh jika pada elektroda terdapat semua pereaksi dan hasil reaksi dari setengah-reaksi elektroda. Contoh elektroda reversibel adalah logam Zn yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung Zn

2+

(misalnya dari larutan ZnSO 4). Ketika elektron keluar dari elektroda ini, setengah reaksi yang terjadi adalah : Zn(s)

 Zn2+(aq) + 2e-

dan sebaliknya jika elektron masuk ke dalam elektroda ini terjadi reaksi yang sebaliknya: Zn2+(aq) + 2e-  Zn(s)


II-10

BAB II Tinjauan Pustaka Tetapi jika elektroda Zn tersebut dicelupkan ke dalam larutan KCl, tidak dapat terbentuk elektroda yang reversibel karena saat ada elektron keluar dari elektroda ini terjadi setengah-reaksi : Zn(s)

 Zn2+(aq) + 2e-

akan tetapi saat ada elektron yang masuk ke dalam elektroda ini, yang terjadi adalah setengah-reaksi : 2H2O + 2e-  H2 + 2OHdan bukan reaksi : Zn2+(aq) + 2e-  Zn(s) karena larutan yang digunakan tidak mengandung Zn 2+. Jadi dalam hal ini kereversibelan memerlukan adanya Zn 2+ yang cukup dalam larutan di sekitar elektroda Zn (Vogel, 1985). Elektroda Logam-Ion Logam

Pada elektroda ini logam L ada dalam kesetimbangan dengan larutan yang z+

mengandung ion L . Setengah reaksinya ditulis: z+

-

L + ze

 L

Contoh dari elektroda ini diantaranya Cu Pb

Cu;

2+

Zn

Zn,

2+

+

Ag

Ag,

Pb. Logam-logam yang dapat mengalami reaksi lain dari reaksi setengah-sel

2+

yang diharapkan) tidak dapat digunakan. Jadi logam-logam yang dapat bereaksi dengan pelarut tidak dapat digunakan. Logam-logam golongan IA dan IIA seperti Na dan Ca dapat bereaksi dengan d engan air, oleh karena itu tidak dapat digunakan. Seng dapat bereaksi dengan larutan yang bersifat asam. Logam-logam tertentu perlu diaerasi dengan N2 atau He untuk mencegah oksidasi logam dengan oksigen yang larut (kimiaunipa.blogspot.com). Elektroda Amalgam

Amalgam adalah larutan dari logam dengan cairan Hg. Pada elektroda ini amalgam dari logam L berkesetimbangan dengan larutan yang mengandung ion Lz+, dengan reaksi : Lz+ + ze-  L (Hg)


II-11

BAB II Tinjauan Pustaka Dalam hal ini raksanya sama sekali tidak terlibat dalam reaksi elektroda. Logam aktif seperti Na, K, Ca dan sebagainya biasa digunakan dalam elektroda amalgam (kimiaunipa.blogspot.com). Elektroda Logam-Garamnya yang Tak Larut

Pada elektrtoda ini ini logam L kontak dengan garamnya yang yang sangat sukar larut (L+X-)

dan dengan larutannya yang jenuh dengan dengan garam tersebut serta

mengandung garam yang larut (atau asam) yang mengandung X z-. Contoh dari elektroda ini adalah

elektroda perak-perak klorida, elektroda elektroda kalomel, dan

elektroda timbal-timbal sulfat (Dailami, 2010). Elektroda Gas

Pada elektroda gas, gas berkesetimbangan dengan ionnya dalam larutan. Contoh dari elektroda ini adalah elektroda hidrogen dan elektroda klor (Dailami, 2010).

Elektroda Redoks

Sebetulnya semua elektroda melibatkan setengah-reaksi oksidasi – reduksi. Tapi istilah untuk elektroda redoks biasanya hanya digunakan untuk elektroda yang setengah-reaksi redoksnya melibatkan dua spesi yang ada dalam larutan yang sama. Contoh dari elektroda ini adalah Pt yang dicelupkan ke dalam larutan yang 2+

3+

mengandung ion-ion Fe dan Fe dengan setengah-reaksi : 3+

Fe

+e

-

 Fe2+

Notasi setenga setengah-selnya h-selnya adalah Pt Fe , Fe yang gambarnya tampak seperti di 3+

2+

bawah. Contoh bawah. Contoh lainnya adalah Pt MnO4-, Mn2+.

Gambar II.1.3. Elektrode Redoks (Dailami, 2010).


II-12

BAB II Tinjauan Pustaka Hukum-Hukum Faraday Fara day Tentang Elektrolisis Elektrolisis

Konsep hukum faraday yang digunakan dalam elektrolisis yaitu : 1. Massa suatu zat yang dibebaskan atau diendapkan pada suatu elektrode sebanding dengan muatan listrik (yaitu banyaknya coulumb) yang melalui eletrolit. 2. Massa berbagai zat yang dibebaskan dibebaskan atau diendapkan oleh kuantitas listrik yang sama (yaitu banyaknya coulumb yang sama) sebanding dengan bobot ekuivalen zat-zat itu. (L. Rosenberg, 1985).

Kedua hukum ini, yang ditemukan secara empiri oleh faraday lebih dari setengah abad sebelum penemuan elektron, dapat dikatakan merupakan konsekuensi sederhana daripada sifat-sifat listrik zat. Dalam setiap peristiwa elektrolisis terjadi reduksi pada katode untuk mengambil elektron yang mengalir ke elektrode itu dan oksidasi yang terjadi pada anode, yang memberikan elektron yang meninggalkan

sel

elektrolitik

itupada

elektroda

ini.

Berdasarkan

asas

kesinambungan arus, pembuangan elektron pada katode harus persis sama dengan elektron yang ditambahkan pada anode. Berdasarkan definisi daripada bobot ekuivalen dalam reaksi oksidasi-reduksi, banyaknya gram ekuivalen reaksi elektrode harus sebandingdengan banyaknya muatan yang diangkut ke dalam atau ke luar sel elektrolitik itu, dan harus sama dengan banyaknya mol elektron yang diangkut ke dalam rangkaian listrik itu. Tetapan faraday (F) sama dengan muatan satu mol elektron : F = 1,602 x10-19 C/elektron) (6,022x10 23 elektron/mol) = 9,65x10 4 C/mol

(L. Rosenberg, 1985).

Voltase, Tahanan dan Hataran

Aliran antara kutub positif dan negatif dari sumber arus lansung dilengkapi dengan suatu alat elektrolit, maka sejumlah arus listrik yang akan lewat sangat bergantung pada dua faktor, faktor, yaitu yaitu : 

Gaya gerak listrik (ggl) atau dinamakan electro motif force (e. force (e. m. f. ) atau voltase yang digunakan pada baterai atau sumber arus ion sebagai sumber arus yang melalui elektrolit. Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-13

BAB II Tinjauan Pustaka 

Tahanan listrik dari elektrolit yang berbanding terbalik dengan arus yang lewat. Jika tahanan diperbesar maka kuat arus yang ditimbulkan makin kecil, begitulah

sebaliknya. Untuk memulai suatu elektrolisa harus melampaui GGL balik galvanik atau potensial penguraian E d. Harga ini dinyatakan dengan E d= EAnoda - EKatoda dapat dengan mudah dihitung. Persamaan untuk menentukan potensial yang diperlukan sebagai berikut : Edigunakan = Ed + iR + E katoda + Eanoda Dengan Ed = Eanoda - Ekatoda adalah potensial penguraian menurut Nernst. Faktor ini berbanding terbalik dengan tahanan, dimana jika daya hantarnya bertambah maka maka arus yang yang lewat lewat besar. Berdasarkan Hukum Ohm:

I = V/R Dimana, I = Arus (Ampere) E = e.m.f (volt) R = Tahanan (Ohm) Berdasarkan penemuan dari Michael Faraday pada tahun 1883 yang dikenal sebagai hukum Faraday, menetapkan hubungan listik dan kimia dari elektrolit atau reaksi elektrokimia. Kedua hukum tersebut adalah: a) Berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektrolisis adalah sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui larutan. b) Untuk sejumlah arus yang lewat selama elektrolisis, berat logam yang diendapkan sebanding dengan berat ekivalennya. Berdasarkan kedua hukum tersebut diatas diperoleh: diperoleh:

W=

A.i.t Z . 96500

Dimana, W = Berat endapan (gram) I = Kuat Kuat Arus (ampere) T = Waktu pelapisan (detik) A = Berat atom (garam/mol) Z = Valensi F = Konstanta Faraday (96500 Coloumb) (Dailami, 2010). Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

II-14

BAB II Tinjauan Pustaka Faktor Yang Mempengaruhi Lapisan Faktor-faktor Faktor-fakt or yang mempengaruhi proses

electroplating antara lain

adalah: (1) potensial dan arus yang diberikan, (2) suhu, (3) kerapatan arus, (4) konsentrasi ion, (5) waktu. 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. 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. 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 ketebalan lapisan tertentu. tertentu. Konsentrasi Konsentrasi merupakan merupakan faktor

yang

mempengaruhi struktur deposit. Naiknya konsentrasi logam akan meningkatkan aktivitas anion yang membantu mobilitas ion. 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 (Dailami, 2010). 

Logam Dasar Digunakan untuk pembuatan elektroda (katoda) atau benda kerja harus berbentuk batang yang mempunyai mempunyai penampang penampang melintang bulat atau persegi (berbentuk pelat). Logam dasar harus bebas dari lemak dan kotoran-kotoran oksida yang dapat mempengaruhi pelekatan lapisan dan dapat menimbulkan korosi (Dailami, 2010).



Rapat Arus Pada proses ini jumlah logam yang terdeposisi pada katoda atau yang lenyap dari anoda. Rapat arus yang timbul dapat mempercepat terjadinya pengendapan pengendapan namun hasilnya kasar.di samping samping itu rapat arus yang tinggi dapat menyebabkan pelarutan kembali pada lapisan yang terbentuk. Rapat arus yang rendah menyebabkan pelepaan ion lambat sehingga membutuhkan waktu yang relatif lama (Dailami, 2010).


II-15

BAB II Tinjauan Pustaka 

Konsentrasi Larutan Elektrolit Pada larutan yang konsentrasinya rendah, proses pelapisan berlangsung lama dan kemungkinan tidak terjadilapisan. Sebaliknya pada larutan yang konsentrasinya tinggi, akan menghasilkan lapisan yang melekat kuat tatapi kemungkinan lapisan yang terjadi kasar (Dailami, 2010).



pH Larutan Larutan Larutan yang bersifat netral atau mendekati netral mudah menjadi larutan yang bersifat basa dipermukaan katoda, sehingga lapisan yang terbentuk akan tercampur dengan lapisan garam basa atau hidroksida. pH yang terlalu rendah memudahkan terjadinya reaksi pembentukan gas hidrogen dan melarutnya kembali lapisan yang terjadi. Nilai potensial (E) untuk elektroda hidrogen bergantung pada konsentrasi ion hidrogenny (Dailami, 2010).


BAB III METODOLOGI METODOLOGI PERCOBAAN III.1 Variabel Percobaan 

Variabel kuat arus antara lain 300 mA dan 500 mA.



Variabel waktu antara lain 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit.

III.2 Alat Percobaan II.2.1. Alat 1. Amperemeter 2. Beaker glass 3. Kabel 4. Neraca 5. Penjepit 6. Stopwatch II.2.2. Bahan 1. Larutan CuSO4 2. Larutan HCl pekat 3. Logam Fe 4. Logam Cu

III.3 Prosedur Percobaan 1.

Menyiapkan alat dan bahan

2.

Membersihkan logam pelapis dan yang dilapisi dengan HCl pekat

3.

Menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan

4.

Memasang logam yang akan dilapisi dikatoda (-) dan yang akan melapisi di anoda (+)

5.

Mencelupkan kedua logam ke dalam larutan elektrolit pelapis yaitu CuSO 4 selama variabel waktu 7 menit, 11 menit, menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit.

6.

Mengeringkan logam-logam tersebut

7.

Menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan III-1

III-2 BAB III Metodologi Percobaan 8.

Mengulangi langkah a sampai f untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan 500 mA)

III.4. Diagram Alir Percobaan 9. MULAI

Menyiapkan alat dan bahan

Membersihkan logam pelapis dan yang dilapisi dengan HCl pekat

Menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan

Memasang logam yang akan dilapisi dikatoda (-) dan yang akan melapisi di anoda (+)

Mencelupkan kedua logam ke dalam larutan elektrolit pelapis yaitu CuSO 4 selama variabel waktu 7 waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit.

Mengeringkan logam-logam tersebut

Menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan

Mengulangi langkah a sampai f untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan 500 mA)

SELESAI

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI - ITS

III-3 BAB III Metodologi Percobaan

III.5. Gambar Alat Percobaan

` Amperemeter

Beaker Glass

Kabel dan Penjepit

Neraca

Stopwatch Gambar III.5.1. Gambar III.5.1. Gambar Alat Percobaan

Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI - ITS

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Tabel Tabel Hasil Percobaan 1. Percobaan Pertama Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan menggunakan arus listrik

300 mA

Kuat No

Waktu

W0

W1

(menit)

(gram)

(gram)

W (gram)

Arus (mA)

1

7

9

10

1

160

2

11

9

10,5

1,5

150

3

15

9

10,5

1,5

160

4

19

9

10,5

1,5

150

5

23

9

10,5

1,5

160

6

27

9

10,5

1,5

150

7

31

9

11 11

2

150 1 50

8

35

9

11 11

2

150 1 50

2. Percobaan Kedua

menggunakan n arus arus listrik Tabel IV.2.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunaka 500 mA Kuat

Waktu

W0

W1

(menit)

(gram)

(gram)

1

7

12

12,5

0,5

220

2

11

12

12,5

0,5

220

No

IV-1

W (gram)

Arus (mA)

IV-2

BAB IV Hasil dan Pembahasan

3

15

12

13

1

220

4

19

12

13

1

260

5

23

12

13

1

250

6

27

12

13

1

240

7

31

12

13,5

1,5

240

8

35

12

13,5

1,5

250

IV.2 Pembahasan

Pada proses percobaan pelapisan logam bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu, arus listrik dan konsentrasi larutan yang digunakan dalam proses pelapisan logam dan mengetahui reaksi redoks yang terjadi pada pelapisan logam dengan elektrolit CuSO 4. Pelapisan logam dikenal juga dengan istilah electroplating . Menurut Gautama (2009), electroplating electroplating dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapisi. Pada percobaan pelapisan logam dengan katode Cu, anoda Fe dan larutan CuSO4 menggunakan variabel waktu dan arus listrik. Arus listrik yang digunakan yaitu 300 mA dan 500 mA. Sedangkan variabel waktu yang digunakan yaitu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit. Selain itu digunakan pula larutan electroplating electroplating berupa CuSO4 dengan konsentrasi pekat dan konsentrasi rendah 0,45 N. Prosedur pada percobaan pelapisan logam, yaitu membersihkan logam yang dilapisi berupa logam besi dengan HCl pekat. Pembersihan logam tersebut bertujuan untuk menghilangkan kotoran pada logam yang dilapisi (logam besi) agar tidak mempengaruhi pada saat menimbang pertambahan pertambahan berat logam yang terbentuk. terbentuk. Kemudian Kemudian menimbang menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan. Berat logam sebelum percobaan untuk variabel kuat arus 300 mA sebesar 9 gram sedangkan berat logam sebelum percobaan untuk variabel kuat arus 500 mA sebesar 12 gram. Kemudian Kemudian memasang logam besi yang akan dilapisi dikatoda (-) dan logam tembaga yang akan melapisi di Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

IV-3


anoda (+). Setelah itu, mencelupkan kedua logam kedalam larutan elektrolit pelapis selama variabel waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit. Selanjutnya mengeringkan logam-logam tersebut dan menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan. Mengulangi langkah-langkah tersebut untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan 500 mA). Pada percobaan pelapisan logam atau electroplating electroplating menggunakan prinsip elektrokimia dimana anode pada kutub positif dan katode pada kutub negatif. Berdasarkan Berdasarkan Robert A (188:1983), anode adalah elektroda yang mengalami oksidasi dan dan elektron diberikan kepada elektroda sedangkan katode adalah elektroda yang mengalami reduksi dan elektron diikat oleh pereaksi dalam larutan. Pada pelapisan logam terjadi reaksi kimia dengan bantuan arus listrik. Dari pelapisan logam besi dengan tembaga maka reaksi pelapisan tmebaga pada besi yaitu Cu(s) Cu2+ Cu2+Cu(s). Besi akan dilapisi tembaga , maka sebagai katodenya adalah besi dan anodenya adalah tembaga serta CuSO 4 sebagai elektrolitnya. Berikut reaksi redoks yang terjadi pada pelapisan logam dengan menggunakan elektrolit CuSO 4 adalah: Cu(s)

 Cu2+(aq) + 2e-

(reaksi oksidasi)

Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) Cu(s) + Cu2+(aq)

+

Cu2+(aq) + Cu(s)

(reaksi reduksi) (reaksi keseluruhan)

Dari reaksi diatas maka dapat terlihat bahwa elektron valensi yang terlibat dalam reaksi tersebut adalah 2e. Ion Cu 2+ bergerak ke katode dengan mengambil elektron dan menjadi logam tembaga yang menempel pada besi katode. Reaksi pada katode terjadi reaksi reduksi : Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) Ion SO42- bergerak ke anode memberikan elektrondan bereaksi dengan tembaga anode. Berikut reaksi pada anode yaitu terjadi oksidasi : Cu(s)

 Cu2+(aq) + 2e-

Kemudian lama-kelamaan tembaga pada anode akan berkurang dan besi di katode akan dilapisi oleh tembaga. Bila proses ini terus seamkin lama berlangsung, maka pelapisannya pelapisannya seamkin tebal.


IV-4

BAB IV Hasil dan Pembahasan IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel Waktu Terhadap Penambahan Berat Logam

Beberapa faktor yang mempengaruhi pengendapan logam pada electroplating yaitu suhu, aliran arus listrik, waktu dan kadar dari pelarut yang digunakan pada electroplating. Dalam percobaan ini, arus listik dan waktu palapisan diamati untuk mengetahui seberapa besar pengaruhnya dalam electroplating dan electroplating dan membandingkan dengan teori yang ada berdasarkan hukum faraday. Berdasarkan data yang diperoleh pada tabel IV.2.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik 500 mA didapatkan hasil bahwa pada variabel waktu sebesar 7 menit dan 11 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 0,5 gram. Untuk variabel waktu 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1 gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan pertambahan berat logam yaitu 1,5 gram. Berikut Berikut grafik grafik pertambahan pertambahan berat logam besi : 1.6 1.4

) W ( t a r e B h i s i l e S

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (menit)

Grafik IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel

Waktu Terhadap Pertambahan Berat Logam Pada grafik IV.2.1 terli t erlihat hat bahwa setiap variabel waktu yang berbeda yaitu pada saat waktu (t) 15 1 5 menit, menit, 19 menit, 23 menit, menit, 27 menit terjadi pertambahan pertambahan berat logam yang sama sebesar 1 gram, artinya berapapun berapapun waktu waktu yang digunakan dalam percobaan hanya akan menghasilkan

∆W

sebesar 1 g. Dari data tersebut

terlihat ketidakakuratan dalam hasil penimbangan logam pada semua variabel Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

IV-5


waktu (t) dimana hasil penimbangan logam yang telah terlapisi Cu menunjukkan hasil yang sama, berarti variabel waktu tidak berpengaruh. Hal ini terjadi karena logam sudah terlapisi secara sempurna, yang berarti semua elektron Fe sudah berhubungan berhubungan dengan Cu sehingga lapisan tembaga yang hendak melapisi melapisi logam sudah tidak bisa melekat lagi, terbukti saat larutan elektrolitnya (CuSO 4) dilihat terdapat lapisan tembaga yang ikut larut dalam larutan sehingga, warna larutan tampak lebih kusam. Selain itu, timbangan analit yang digunakan kurang teliti sehingga mempengaruhi hasil percobaan. Penggunaan arus listrik 500 mA yang mengakibatkan proses pelapisan berlangsung lebih cepat daripada penggunaan arus listrik sebesar 300 mA. Hal ini ditandai pada saat t = 6 menit saja seluruh logam sudah terlapisi secara sempurna. Hal ini berbeda pada penggunaan arus 300 mA dengan t = 6 menit hanya sebagian saja yang sudah terlapisi. Selain itu, pada penggunaan arus 300 mA, Cu yang melapisi logam lebih cerah dan melekat melekat kuat pada logam dan tidak terlihat terlihat terjadi terjadi penebalan penebalan seiring dengan pertambahan pertambahan waktu waktu yang diujikan d iujikan.. IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel Waktu Terhadap Penambahan Berat Logam

Berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel IV.1.1. Hasil Percobaan pelapisan pelapisan logam dengan menggunakan menggunakan arus listrik listrik 300 mA didapatkan hasil bahwa pada variabel variabel waktu 7 menit menit terjadi pertambahan pertambahan berat logam sebesar 1 gram. Untuk variabel waktu 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1,5 gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan berat logam yaitu 2 gram. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya lapisan Cu pada logam itu kasar dan mudah mengelupas, sehingga pada saat menimbang banyak lapisan yang lengket di alat penimbangnya. penimbangnya. Namun Namun tidak bisa dipungkiri dipungkiri bahwa semakin semakin lama waktu yang digunakan untuk proses pelapisan logam semakin besar pula penambahan berat logam yang telah terlapisi. Hal ini terbukti pada t = 31 dan t = 35 yang memiliki pertambahan pertambahan logam yang semakin semakin meningkat. meningkat. Sehingga Sehingga diperol d iperoleh eh grafik grafik sebagai berikut.


IV-6

BAB IV Hasil dan Pembahasan 2.5

2

) W ( 1.5 t a r e B h i s 1 i l e S 0.5

0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (menit)

Grafik IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel

Waktu Terhadap Pertambahan Berat Logam Dari grafik IV.2.2 dapat diketahui bahwa variabel waktu berpengaruh terhadap

∆W

yang dihasilkan karena jika waktu bertambah maka

∆W

juga

bertambah. bertambah. Pada grafik grafik diatas terlihat terlihat bahwa pada saat 7 menit terjadi pertambahan pertambahan berat logam sebesar 1 gram. Untuk Untuk variabel variabel waktu 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1,5 gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan berat logam yaitu 2 gram. Hal itu telah sesuai dengan literature literature yang menyatakan bahwa semakin semakin lama waktu yang digunakan digunakan untuk proses pelapisan pelapisan logam semakin besar pula penambahan berat logam yang telah terlapisi. Dari hasil percobaan dapat diketa d iketahui hui bahwa pada percobaan p ercobaan pelapisan pelapisan logam Fe selama s elama t = 31 dan 35 menit merupakan variabel waktu yang mengalami pertambahan berat logam paling besar yakni

∆W

= 2 g. Hal ini membuktikan bahwa semakin besar

arus listrik dan semakin lama waktu yang digunakan dalam pelapisan logam, maka harga 

∆W

   



semakin bertambah. Hal ini sesuai dengan Hukum Faraday yaitu

. Berdasarkan hukum faraday yaitu berat (W) sebanding dengan

arus listrik yang digunakan pada electroplating , electroplating , artinya semakin besar arus listrik dan lama waktu yang digunakan pada electroplating, maka berat logam yang dihasilkan semakin besar. Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

IV-7


Berdasarkan penemuan dari Michael Faraday pada tahun 1883 yang dikenal sebagai hukum Faraday, menetapkan hubungan listik dan kimia dari elektrolit atau reaksi elektrokimia. Kedua hukum tersebut adalah: a)

Berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektrolisis adalah sebanding sebandin g dengan jumlah arus listrik listrik yang melalui larutan.

b)

Untuk sejumlah arus yang lewat selama elektrolisis, berat logam yang diendapkan sebanding dengan berat ekuivalennya. Berdasarkan kedua hukum tersebut diatas diperoleh:

W=

A.i.t Z . 96500

(kimiaunipa.blogspot.com). Berdsarakan hukum faraday, maka Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pelapisan pelapisan logam atau electroplating antara electroplating antara lain adalah: (1) potensial dan arus yang diberikan, (2) suhu, (3) kerapatan arus, (4) konsentrasi ion, (5) waktu. Harga potensial mempengaruhi mempengaruhi jalannya jalannya proses electroplating . 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. Suhu sangat penting untuk menyeleksi tepat tidaknya tidaknya jalan

reaksi dan melindungi melindungi

pelapisan. pelapisan. Keseimbang Keseimbangan an suhu ditentukan ditentukan oleh beberapa faktor misalnya misalnya jarak jarak antara anoda dan katoda serta arus yang digunakan. 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. Konsentrasi merupakan faktor faktor

yang mempengaruhi struktur deposit.

Naiknya konsentrasi logam akan meningkatkan meningkatkan aktivitas aktivitas anion yang membantu membantu mobilitas ion. Waktu merupakan faktor yang mempengaruhi banyaknya logam yang mengendap di katoda. Secara umum semakin banyak waktu yang digunakan untuk

proses

electroplating electroplating

semakin

tebal

lapisan

pada

katoda

pengendapan

logam

(kimiaunipa.blogspot.com).

Pelapisan

logam

diaplikasikan

dalam

menggunakan arus listrik (electro ( electro deposition), deposition) , penyalutan (cladding ( cladding ), ), penceluban penceluban Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

IV-8


panas (hot dipping ), ), dan pengendapan logam dengan uap (vapor ( vapor deposition) (Fontana, 1987).


BAB V KESIMPULAN

Dari percobaan pelapisan logam dengan variabel waktu dan arus listrik berbeda, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.

Pada peristiwa electroplating terjadi reaksi redoks yaitu Cu(s) Cu2+ Cu2+Cu(s).

2.

Kondisi optimum pelapisan logam besi terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 31dan 35 sebesar 13,5 gram, gram, sedangkan sedangkan kondisi minimum minimum terjadi terjadi pada penggunaan penggunaan arus listrik 300 mA yakni pada menit ke 7 sebesar 10 gram.

3.

Pertambahan berat logam pada kondisi optimum terjadi pada arus 300 mA pada menit ke 31 dan 35 sebesar 2 gram, sedangkan pertambahan logam kondisi minimum terjadi pada arus 500 500 mA pada pada menit ke 7 dan 11 sebesar sebesar 0,5 gram. gram.

4.

Semakin

pekat

konsentrasi

larutan

CuSO 4 yang

digunakan

dalam

electroplating , electroplating , maka semakin cepat proses terlapisnya besi yang oleh tembaga.

V-1

proses

DAFTAR PUSTAKA

Abrianto Akuan. 2009. Dasar 2009. Dasar-dasar -dasar elektroplati elektroplating ng . Fontana, M. G. (1987). Corrosion Engineering. Singapura: McGraw Hilll Book Company. Gautama. (2009). Ir.L.Setiono. (1985). Vogel. Jakarta: PT. Kalman Media Pusaka. Jerome L. Rosenberg, P. (1985). Kimia Dasar. In Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga. Repository USU. 2009. Pelapi 2009. Pelapisan san Logam. Unipa. 2010. Lapor 2010. Laporan an Elektrokimia Elektrokimia.. Wikipedia. 2011. Penger 2011. Pengertian tian Elektrokimia. Elektrokimia.

v

DAFTAR NOTASI

No

Simbol

Satuan

Keterangan

1.

WO

Gram

Berat awal

2.

Wt

Gram

Berat akhir

3.

N

Normalitas

Normalitas

4.

V1

Liter

Volume Awal

5.

V2

Liter

Volume Akhir

6.

M1

Molaritas

Molaritas Awal

7.

M2

Molaritas

Molaritas Akhir

8.

n

Mol

Mol

9.

m

Gram

Massa

10

BM

Gram / mol

Berat Molekul

vi

APPENDIKS Perhitungan selisih berat dengan variabel arus tetap 300 mA

1. W0

= 9 gram

Wt

= 10 gram

∆W

= 10 gram – 9 9 gram = 1 gram

2.

W0

= 9 gram

Wt

= 10,5 gram

∆W

= 10,5 – 9 9 gram = 1,5 gram

3. W0

= 9 gram

Wt

= 10,5 gram

∆W

= 10,5 – 9 9 gram = 1,5 gram

4. W0

= 9 gram

Wt

= 10,5 gram

∆W

= 10,5 – 9 9 gram = 1,5 gram

5. W0

= 9 gram

Wt

= 10,5 gram

∆W

= 10,5 – 9 9 gram = 1,5 gram

6. W0

= 9 gram

Wt

= 10,5 gram

∆W

= 10,5 – 9 9 gram = 1,5 gram

7. W0

= 9 gram

Wt

= 11 gram

∆W

= 11 – 9 9 gram = 2 gram

viii

8. W0

= 9 gram

Wt

= 11 gram

∆W

= 11 – 9 9 gram = 2 gram

Perhitungan selisih berat dengan variabel arus tetap 500 mA

1. W0

= 12 gram

Wt

= 12,5 gram

∆W

= 12,5 gram – 12 12 gram = 0,5 gram

2. W0

= 12 gram

Wt

= 12,5 gram

∆W

= 12,5 – 12 12 gram = 0,5 gram

3. W0

= 12 gram

Wt

= 13 gram

∆W

= 13 gram - 12 gram = 1 gram

4. W0

= 12 gram

Wt

= 13 gram

∆W

= 13 – 12 12 gram = 1 gram

5. W0

= 12 gram

Wt

= 13 gram

∆W

= 13 – 12 12 gram = 1 gram

6. W0

= 12 gram

Wt

= 13 gram

∆W

= 13 – 12 12 gram = 1 gram

7. W0

= 12 gram

Wt

= 13,5 gram

∆W

= 13,5 gram – 12 12 gram = 1,5 gram viii

8. W0

= 12 gram

Wt

= 13,5 gram

∆W

= 13,5 gram – 12 12 gram = 1,5 gram

viii

Laporan Praktikum Pelapisan Logam - VA

Recommend Documents