MAKALAH
KIMIA UMUM
Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Umum Disusun Oleh Kel VI: MUHAMMAD HASAN BASRI I2E 015 023 MUHAMMAD HUSNI I2E 015 024
PROGRAM STUDI M MAGISTER AGISTER IPA UNIVERSITAS MATARAM
20! BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Kehidupan masyarakat modern tidak bisa terlepas dari benda-benda yang
dibuat dengan proses elektroplating. Komponen dan aksesori kendaraan bermotor, aksesori mebel, kursi lipat, berbagai alat perkantoran, alat-alat pertanian, jam tagan, aksesori rumah tangga, dan berbagai alat-alat industri dilakukan pengerjaan akhir melalui proses elektroplating.
Elektroplating
ditujukan untuk berbagai keperluan mulai dari perlindungan terhadap karat seperti pada pelapisan seng pada besi baja yang digunakan untuk berbagai keperluan bahan bangunan dan konstruksi. Pelapisan tembaga pada dasarnya ditujukan untuk menjadikan benda mempunyai permukaan lebih keras dan mengkilap selain juga sebagai perlindungan terhadap korosi. Elektroplating (electroplating atau lapis listrik atau penyepuhan merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan bantuan arus listrik melalui suatu elektrolit. 1.!. 1. !. %. ). *. .
Perumusan masalah "pakah electroplating# "pa saja $nsur - unsur Pokok Proses Elektroplating# Bagaimana &i'at isis Logam# Bagaimana &i'at Kimia tembaga # Bagaimana si'at 'isika +embaga# Bagaimana &kema Proses Electroplating #
1.%.
+ujuan
1."pakah electroplating# !."pa saja $nsur - unsur Pokok Proses Elektroplating# %.Bagaimana &i'at isis Logam# ).Bagaimana &i'at Kimia tembaga# *. Bagaimana si'at isika +embaga# .Bagaimana &kema Proses Electroplating #
BAB II PEMBAHASAN A. Electroplating
alam
teknologi
pengerjaan
logam,
proses
electroplating
dikategorikan sebagai proses pengerjaan akhir (metal 'inishing. &ecara sederhana, electroplating dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyaa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapis. Pelapisan logam dapat berupa lapis seng (/ink, gal0anis, 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 mengubah si'at 'isik, mekanik, dan si'at teknologi suatu material. &alah satu contoh perubahan 'isik ketika material dilapis dengan nikel adalah bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta bertambahnya kapasitas kondukti'itasnya. "dapun dalam si'at mekanik, terjadi perubahan kekuatan tarik maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami pelapisan dibandingkan sebelumnya. Karena itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk meningkatkan si'at teknismekanis dari suatu logam, yang kedua melindungi logam dari korosi, dan ketiga memperindah tampilan (decorati0e. Proses elektroplating merupakan kebalikan dari proses korosi. ikatakan kebalikan dari proses korosi karena pada proses elektroplating yang mengalami penyusutan yaitu pada anoda (bahan pelapis yang akan
mengendap pada permukaan katoda. 2eaksinya dapat ditulis sebagai berikut 3 4n5 5 ne-
4 , dimana 4 adalah ion logam bermuatan positip.
&edangkan pada korosi yang mengalami penyusutan adalah pada katodanya. 2eaksinya ini dapat ditulis sebagai berikut 3 4
4n5 5 ne 6 , dimana 4 adalah ion logam yang bereaksi.
Proses elektroplating biasanya dilakukan dalam suatu bejana yang disebut sel elektrolisa yang berisi cairan elektrolitrendaman (bath. Pada rendaman ini tercelup paling tidak dua elektroda yang masing-masing dihubungkan dengan arus listrik, terbagi menjadi kutub positi' (5 dan negati' (- dikenal sebagai anoda (5 dan katoda (-. "noda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak larut. "noda yang tidak larut ber'ungsi sebagai penghantar arus listrik saja ssedangkan anoda yang larut ber'ungsi selain penghantar arus listrik juga sebagai bahan baku pelapis. Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan dengan kutub negati' dari sumber arus listrik. Elektrolit berupa larutan yang molekulnya dapat larut dalam air dan terurai menjadi partikel bermuatan positi' atau negati'. apat dijelaskan pula bahasanya pada anoda terjadi oksidasi, sedangkan pada katoda terjadi reduksi. 7on yang bergerak (migrasi sedangkan yang menuju ke katoda disebut kation. Bila arus listrik
dialirkan di antara kedua elektroda (anoda dan katoda di dalam larutan elektrolit, maka muatan ion positi' akan ditarik oleh katoda, sedangkan ion bermuatan negati' berpindah ke arah elektroda bermuatan positi' (anoda. 7on-ion tersebut dinetralisisr oleh kedua elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada katoda (benda kerja. B. Unsur - unsur Pokok Proses Elektroplating
1. &irkuit luar &irkuit luar terdiri dari sumber arus 8 dan peralatan terkait seperti "mperemeter, 9oltmeter, dan alat pengatur tegangan dan arus. !. Katoda Katoda ialah elektroda negati' yang merupakan benda kerja yang akan dilapisi. Katoda atau benda kerja dapat memiliki bentuk dan dapat terbuat dari beraneka logam, yang terpenting katoda harus memiliki kumpulan atom-atom yang terikat dimana elektron - elektronnya dapat bergerak bebas sehingga proses lapis listrik dapat berlangsung dengan baik dan logam dapat menempel kuat pada katoda. %. Larutan pelapis i dalam larutan pelapis terdapat ion - ion logam pelapis yang sering disebut :Bath;. ). "noda "noda adalah elektroda positi' yang merupakan logam pelapis. C. Sifat isis Loga!
Pada umumnya unsur logam mempunyai si'at 'isis, antara lain3 1. Logam akan memantulkan sinar yang datang dengan panjang gelombang dan 'rekuensi yang sama sehingga logam terlihat lebih mengkilat. 8ontohnya, emas ("u, perak ("g, besi (e, dan seng (
!. Logam dapat menghantarkan panas ketika dikenai sinar matahari, sehingga logam akan sangat panas (terbakar. Energi panas diteruskan oleh elektron sebagai akibat dari penambahan energi kinetik. =al ini menyebabkan elektron bergerak lebih cepat. Energi panas ditrans'erkan melintasi logam yang diam melalui elektron yang bergerak. %. Logam juga dapat menghantarkan listrik karena elektronnya terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian struktur atom. +embaga (8u sering dipakai dalam pembuatan kaat penghantar lisrik. ). 4eabilitas, yaitu kemampuan logam untuk ditempa atau diubah menjadi bentuk lembaran. &i'at ini digunakan oleh pandai besi untuk membuat sepatu kuda dari batangan logam. >ulungan baja (besi penggiling menggunakan si'at ini saat mereka mengulung batangan baja menjadi lembaran tipis untuk pembuatan alat-alat rumah tangga. =al ini karena kemampuan atom-atom logam untuk menggelimpang antara atom yang satu dengan atom yang lain menjadi posisi yang baru tanpa memutuskan ikatan logam. *. uktilitas yaitu kemampuan logam dirubah menjadi kaat dengan si'atnya yang mudah meregang jika ditarik. +embaga (8u dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan kaat. . &emua logam merupakan padatan pada suhu kamar dengan pengecualian raksa atau merkuri (=g yang berupa cairan pada suhu kamar.
?. &emua logam bersi'at keras, kecuali natrium (@a dan kalium (8a, yang lunak dan dapat dipotong dengan pisau. A. $mumnya logam memiliki kepadatan yang tinggi sehingga terasa berat jika dibaa. . Logam juga dapat menimbulkan suara yang nyaring jika dipukul, sehingga dapat digunakan dalam pembuatan bel atau lonceng. 1C. Logam dapat ditarik magnet, sehingga logam disebut diamagnetik, misalnya besi (e.
D. Sifat "i!ia #e!$aga %. +embaga merupakan unsur yang relati' tidak reakti' sehingga tahan
terhadap korosi. Pada udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi oleh suatu lapisan yang berarna hijau yang menarik dari tembaga karbonat basa, 8u(D= !8D%. &. Pada kondisi yang istimea yakni pada suhu sekitar %CC 8 tembaga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk 8uD yang berarna hitam. &edangkan pada suhu yang lebih tinggi, sekitar 1CCC F8, akan terbentuk tembaga(7 oksida (8u !D yang berarna merah. '. +embaga tidak diserang oleh air atau uap air dan asam-asam nooksidator encer seperti =8l encer dan = !&D) encer. +etapi asam klorida pekat dan mendidih menyerang logam tembaga dan membebaskan gas hidrogen. =al ini disebabkan oleh terbentuknya ion
kompleks 8u8l! G(aH yang mendorong reaksi kesetimbangan bergeser ke arah produk.
"sam sul'at pekatpun dapat menyerang tembaga, seperti reaksi berikut
). "sam nitrat encer dan pekat dapat menyerang tembaga, sesuai reaksi
*. +embaga tidak bereaksi dengan alkali, tetapi larut dalam amonia oleh adanya udara membentuk larutan yang berarna biru dari kompleks 8u(@=%)5.
. +embaga panas dapat bereaksi dengan uap belerang dan halogen. Bereaksi dengan belerang membentuk tembaga(7 sul'ida dan tembaga(77 sul'ida dan untuk reaksi dengan halogen membentuk tembaga(7 klorida, khusus klor yang menghasilkan tembaga(77 klorida.
E. Sifat fisika
1. +embaga merupakan logam yang berarna kunign seperti emas kuning seperti pada gambar dan keras bila tidak murni. !. 4udah ditempa (liat dan bersi'at mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kaat. %. Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.
. Ske!a Proses Electroplating
"noda dan katoda (elektroda dimasukkan dalam larutan elektrolit tersebut dan dialiri arus lstrik searah dimana anoda dihubungkan ke kutub positi' dan katoda ke kutub negati', maka akan terjadi perbedaan potensial antara katoda dan anoda. ari proses tersebut logam tembaga akan terurai kedalam larutan elektrolit yang juga mengandung ion-ion tembaga, kemudian melalui larutan elektrolit ion-ion tembaga akan terbaa dan mengendap pada permukaan katoda (garapan dan berubah menjadi atom tembaga.
(a!$ar &.% Proses Electroplating
Pada proses kerja pelapisan, dimisalkan pelat baja yang akan dilapis dengan tembaga. Larutan tembaga yang akan digunakan adalah 8u&D ) dan air =!D. engan demikian disini terjadi reaksi reduksi ion tembaga menjadi logam tembaga, menjadi logam tembaga. 8u&D)
↔
8u!5 5 &D)!-
8u!5 5 !e → 8u↓ 1. Pada katoda terjadi reaksi sebagai berikut 3 45(aH 5 !e- I 4 (s Pembentukan gas =idrogen !=5(aH 5 !e- I=! (g 2eduksi oksigen terlarut J D! (g 5 !=5 I=!D (l !. Pada anoda terjadi reaksi sebagai berikut 3 Pembentukan gas oksigen =!D (l I)=5(aH 5 D ! (g 5 )e Dksidasi gas =idrogen =! (g I!=5(aH 5 !e -
=idrogen (= yang mengendap inilah yang perlu diperhatikan karena gas tersebut akan menyebabkan cacat lapisan yang biasa disebut
hydrogen
embrittlement .
(a!$ar &.& 2eaksi Pelapisan
4ekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. i dekat permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EL yang bertindak seperti lapisan dielektrik. "danya lapisan EL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk menembusnya. engan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaski-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap elektron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. alam kondisi eHuilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom kemudian akan menempatkan diri pada permukaan
katoda dengan mula-mula menyesuaikan mengikuti susunan atom dari material katoda. Pelapisan tembaga banyak digunakan antara lain untuk memperoleh lapisan-lapisan logam dengan tujuan3
-
&ebagai lapisan perantara (dasar strike
-
&ebagai lapisan dengan hantar panas dan arus listrik yang baik
-
igunakan dalam proses elektroforming
Pelapisan perantara ( strike adalah suatu lapisan tipis dan ber'ungsi lapisan pendahuluan sebelum dilakukan pelapisan selanjutnya. +ebal lapisan berkisar antara 1 % mikron. Bila logam dasar (benda kerja terbuat dari baja (paduannya, biasanya pelapisan perantara perlu dilakukan. sedangkan untuk logam dasar tembaga (paduannya, tidak perlu dilakukan karena unsur tembaga sudah ada. enis larutan elektrolit dalam proses pelapisan tembaga dikelompokkan dalam dua jenis yaitu jenis alkali dan asam, contohnya larutan sianida, larutan alkalin pyrophospat, larutan sul'at, dan larutan 'luoborat. "dapun langkah-langkah proses pelapisan tersebut digambarkan pada bagan aliran proses berikut ini 3 Pekerjaan mekanis
Pencucian lemak
Bilas
Pencucian asam
Pekerjaan Pendahuluan Pengeringan
Bilas
Pelapisan
Bilas
(a!$ar &.' Bagan "liran Proses Pelapisan +embaga
alam operasi pelapisan, kondisi operasi penting untuk diperhatikan karena kondisi tersebut menentukan keberhasilan proses pelapisan serta mutu pelapisan yang dihasilkan. "dapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pelapisan adalah 3 a. 2apat "rus (Current Density
2apat arus adalah bilangan yang menyatakan jumlah arus listrik yang mengalir perluas unit elektroda. +erbagi dalam ! macam yaitu rapat arus yang diperhitungkan ialah rapat arus katoda yaitu banyakna arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas benda yang akan dilapis. 2apat arus dapat di atur, makin tinggi raat arus, makin meningkat
kecepatan
pelapisan
dan
dapat
memperkecil
ukuranbentuk kristal. +etapi bila rapat arus terlalu tinggi akan mengekibatkan lapisan kasar, bersisik dan akan terbakarhitam. &atuan arus dinyatakan dalam "mpdm ! atau "mp't! atau "mpin!. b. +egangan "rus (Voltage &eperti di jelaskan sebelumnya baha pada proses lapis listrik, tegangan yang digunakan harus konstan sehingga yang di 0ariablekan hanyalah ampere saja. 4aksudnya adalah bila Luas Permukaan benda kerja ber0ariasi, maka rapat aruslah yang di 0ariasikan sesuai dengan ketentuan,sedangkan tegangannya tetap. c. +emperatur Larutan +emperatur larutan dapat mempengaruhi hasil lapisan. Kenaikan temperatur larutan menyebabkan bertambahnya ukuran kristal. Pada temperature yang tingi, daya larut bertambah besar dan terjadi3 penguraian garam logam yang menjadikan tingginya kondukti'itas serta menambah mobilitas ion logam, tetapi 0iskositas jadi berkurang, sehingga endapan ion logam pada katoda akan lebih cepat sirkulasinya. d. p= Larutan
p= digunakan untuk menentukan derajat keasaman suatu larutan elektrolitdan dalam operasi lapis listrik, p= berarti juga pD=-. p= larutan dapat diaturdiukur dengan alat ukur p= meter atau colorimeter.+ujuan menentukan derajat keasaman ini adalah untuk melihat atau mengecek kemampuan dari larutan dalam menghasilkan lapisan yang lebih baik. $mumnya untuk larutan yang bersi'at basaalkali.derajat keasaman (p= nya berkisar antara 11-1), sedangkan untuk larutan asam, p=-nya berkisar ),*-*,. $ntuk mengatur nilai p= sesuai dengan yang diinginkan, digunakan sodium atau potassium hydroksida dan atau asam sul'at untuk larutan yang bersi'at asam. e. Proses Pengerjaan "khir ( Post Treatment Benda kerja yang telah dilakukan proses lapis listrik biasanya di bilas dan dikeringkan. +etapi kadang-kadang perlu juga dilakukan pengerjaan lanjut seperti misalnya dipasi'kan atau di beri lapis pelindung chromat (chromatting atau lapis lindung transparan yaitu dengan 7aHuar. Proses ini dilakukan dengan cara dipping biasa, tetapi untuk lapis lindung dengan lacHuar biasa
secara electro dan dipping .
BAB III PENU#UP "esi!pulan
Elektroplating adalah proses pelapisan logam dengan menggunakan bantuan arus listrik. Electroplating sangat dibutuhkan karena untuk memperkuat mencegah terjadinya korosi dan memperindah tampilan logam. Elektroplating tembaga sangat sering digunakan karena dapat menambah kuatnya lapisan yang dilakukan di atasnya,4empunyai si'at tahan karat,$let, sehingga tidak retak apabila dibengkokan,4empunyai daya hantar listrik yang tinggi. Elektroplating (electroplating atau lapis listrik atau penyepuhan merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan bantuan arus listrik melalui suatu elektrolit
4ekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. i dekat permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical ouble Layer (EL yang bertindak seperti lapisan dielektrik. "danya lapisan EL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk menembusnya. engan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaksi-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. DA#A) PUS#A"A
"brianto "kuan, 7r., 4+. “Dasar-Dasar Proses Elektroplating” +eknik 4etalurgi $@"@7 “Peralatan Proses Elektroplating”. +eknik 4etalurgi 3$@"@7
.: Proses Elektroplating Tembaga” teknik
4etalurgi 3 $@"@7
"nton =artono, +omijiro Kaneko. 1!. engenal Pelapisan Logam Elektroplating . Mogyakarta 3 "ndi D''set
=adromi. !CCC. !ndustri Elektroplating "ecil dan enengah# https3anibesak.ordpress.com!C1C11C?tembaga-tambang-si'at-dankegunaan diunduh pada 1 september !C1*. 2aharjo &amsudi .!CCA. : Pemilihan $enis Larutan Elektrolit %ebagai edia Pelapis "rom "eras Pada &a'a "arbon (endah”) Traksi# 9ol.A @o.1 h 1 ?
