Jembatan garam
Jembatan aram biasanya berupa tabung berbentuk U yang diisi dengan agar-agar yang dijenuhkan dengan KCl. Jembatan garam berfungsi untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. Karena konsentrasi larutan elektrolit pada jembatan garam lebih tinggi daripada konsentrasi elektrolit di kedua bagian elektroda, maka ion negatif dari jembatan garam masuk ke salah satu setengah sel yang kelebihan muatan positif dan ion positif dari jembatan garam garam berdifusi ke bagian bagian lain yang kelebihan kelebihan muatan negatif. negatif. Dengan adanya jembatan garam terjadi aliran electron yang kontinu melalui kawat pada rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi redoks yang spontan yang terjadi pada kedua elektroda. Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan sama sekali tanpa adanya jembatan garam, maka dapat dilihat bahwa aliran electron akan segera berhenti. al ini terjadi karena pada kedua elektroda terjadi ketidaknetralan ketidaknetralan listrik, di satu bagian kelebihan muatan muatan positif dan di bagian lain kelebihan kelebihan muatan negatif. negatif. Dengan adanya adanya jembatan garam garam dapat terjadi penetralan muatan listrik di setiap elektroda melalui difusi ion-ion, akan tetapi kedua larutan elektroda tetap dapat dijaga untuk tidak saling bercampur secara bebas, sebab kalau dibiarkan bercampur maka ion-ion Cu !" akan bereaksi langsung dengan elektroda #n, #n, dan electron tidak tidak akan mengalir mengalir melalui kawat kawat pada rangkaian rangkaian luar. $enggunaan agar-agar mempunyai mempunyai keuntungan, diantaranya menjaga agar larutan larutan elektrolit di satu bagian elektroda tidak mengalir ke bagian elektroda lainnya saat permukaan kedua larutan elektrolit di kedua elektrolit berbeda. %danya jembatan jembatan garam menyebabkan adanya adanya pertemuan cairan elektrolit. elektrolit. al ini menyebabkan munculnya munculnya potensial perbatasan perbatasan di kedua cairan, cairan, tapi potensial potensial cairan-perbatasan cairan-perbatasan &' j( antara larutan KCl &pekat dalam agar-agar( dengan larutan encer pada setengah sel sangat kecil. al ini terjadi terjadi karena larutan KCl yang digunakan pekat sehingga potensial perbatasan terutama ditentukan oleh ion-ion dari larutan tersebut, sementara ion-ion dari larutan encer memberikan kontribusi yang dapat diabaikan diabaikan terhadap potensial perbatasan. Karena mobilitas ion K " dan Cl- dalam air hampir sama, maka ion-ion ini berdifusi keluar dari jembatan garam ke dalamlarutan encer pada kecepatan yang hampir sama dan oleh karena itu potensil perbatasannya juga sangat kecil. $ertemuan cairan perbatasan dengan adanya jembatan garam ada dua pertemuan yakni antara KCl jenuh dengan kedua larutan encer dari setiap bagian elektroda. al ini akan semakin memperkecil potensial perbatasan perbatasan nettonya karena adanya pengurangan sebagai akibat dari arahnya yang saling berlawanan. Jembatan Garam
Jembatan garam adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan reaksi reduksi dan oksidasi setengah sel dari sel )olta. Jembatan garam berbentuk seperti huruf U terbalik yang diisi dengan larutan elektrolit KCl &dalam agar-agar( yang kedua ujungnya disumbat dengan kapas agar tidak terjadi aliran mekanis. *elain KCl, bisa juga digunakan elektrolit K+, +aCl dan K !*. /ungsi dari jembatan garam adalah untuk menghantarkan arus listrik antara kedua elektrolit yang berada dalam bejana. *elain itu, jembatan garam juga berguna untuk menetralkan kelebihan atau kekurangan muatan dari ion-ion yang ada dalam larutan di dalam kedua bejana selama reaksi elektrokimia berlangsung. leh karena itu syarat dari suatu 0at yang digunakan untuk jembatan garam adalah 0at tersebut tidak boleh bereaksi dengan elektrolit yang digunakan dalam pengukuran potensial sel. Lingkungan Asam, Basa dan Garam
$ada lingkungan air laut, dengan konsentrasi garam +aCl atau jenis garam-garam yang lain seperti KCl akan menyebabkan laju korosi logam cepat. *ama halnya dengan kecepatan alir dari air laut yang sebanding dengan peningkatan laju korosi, akibat adanya gesekan, tegangan tegangan dan temperatur temperatur yang mendukung terjadinya terjadinya korosi.
-
$ada larutan basa seperti +a &caustic soda(, baja karbon akan tahan terhadap serangan korosi pada media ini dengan suhu larutan 12 o/ &! oC( dan konsentrasi 23 berat. $ada larutan asam seperti asam kromat &Cr(, dengan konsentrasi asam kromat 453 pada suhu 65 oC, tidak akan menyerang baja tahan karat. Dan tingkat korosi akan naik sebanding dengan temperatur dan konsentrasi yang juga meningkat. *edangkan pada larutan asam seperti !*, proses terjadinya perkaratan pada permukaan baja yang terbuka keseluruhannya terhadap hujan lebih baik dari pada sebagian saja terkena hujan atau sebagian terlindungi. 7ekanismenya sebagai berikut. /e!* " 48!! FeSO4 48! " 48! !* 48!/e!&*( 4 4 8!/e!&*( 48!! 8!/e! " 8! H2SO4 &*umber9 :idharto,4;;;92( *enyawa kromat mampu sebagai pemasif yang efektif terhadap laju korosi pada logam. Dalam kenyataannya dapat tereduksi menjadi Cr ! yang membentuk serpih yang berwarna hijau kecoklatan. Cr ! banyak digunakan sebagai abrasi pada pemolesan karena Cr ! keras, tajam sehingga mampu mengikis atau mengasah logam menjadi mengkilap. $enggunaan larutan garam natrium kromat atau sodium kromat &+a !Cr( dengan kadar tertentu mampu menghambat laju korosi. karena natrium kromat sebagai inhibitor kimia, yaitu suatu 0at kimia yang dapat menghambat atau memperlambat suatu reaksi kimia. *ecara khusus, inhibitor korosi merupakan suatu 0at kimia yang bila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan tertentu, dapat menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam. *elain itu, fungsi dari inhibitor adalah mampu memperpanjang umur pakai logam, melindungi dan memperindah permukaan logam, lebih mengkilap dan terang dengan warna tertentu yang dihasilkan sesuai inhibitornya. $enggunaannya sebagai berikut9 +a!Cr dengan konsentrasi 25 ppm digunakan pada pipa baja. !, gr8l +a!Cr untuk sambungan gal)anik Cu-#n-/e. !, gr8l +a!Cr untuk sambungan gal)anik /e-%l. 5,43 +a!Cr digunakan untuk penghambat laju korosi logam /e, Cu, #n dalam sistem air pendingin & water cooling ( dan pada larutan garam & Brines(. 5,43 - 43 +a!Cr digunakan untuk penghambat laju korosi &inhibisi( logam /e, $b, Cu, #n dalam sistem mesin pendingin &engine coolants(.
'lektroplating merupakan salah satu aplikasi dari metode elektrokimia. *esuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama8berbeda dalam suatu s ystem elektrokimia. *istem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. *el elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan didalamnya disebut sel gal)ani. *edangkan sel elektrokimia dimana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya disebut sel elektrolisis. $eralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda, umumnya konduktor logam, yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion &yang dapat berupa larutan maupun cairan( dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang dipasok dari suatu sumber listrik. *esuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda dimana reaksi reduksi &reaksi katodik( berlangsung, dan anoda, dimana reaksi oksidasi &reaksi anodik( berlangsung.
a# Pengertian Elektrolating 'lektroplating &penyepuhan( adalah proses pelapisan logam dengan logam yang lebih tipis melalui prinsip bahwa logam yang akan disepuh diperlakukan sebagai katoda, dan logam penyepuh diperlakukan sebagai anoda. Dalam penyepuhan, kedua elektroda dimasukkan dalam larutan elektrolit, yaitu larutan yang mengandung ion logam penyepuh. 'lektroplating juga dapat didefinisikan sebagai pelapisan logam pada benda padat konduktif dengan bantuan arus listrik. Jika akan menyepuh benda dengan krom, maka anoda yang digunakan adalah krom dan larutan elektrolit adalah asam kromat &!Cr(. Jika elektroplating perak, tentu perak sebagai anoda dan larutannya adalah perak nitrat. $ada elektroplating maka logam dasar seperti besi, tembaga, kuningan, seng, dan aluminium dilapisi oleh berbagai )ariasi logam yang kebanyakan adalah tembaga &copper(, nikel, kromium, seng, cadmium, dan tin juga beberapa logam mulia seperti perak, emas, rhodium, paladium dan platinum. b# $u%uan Elektrolating 'lektroplating dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan. 'lektroplating adalah carayang digunakan untuk melapis permukaan logam besi dengan logam yangtahan terhadap karat seperti nikel dan krom. asil elektroplating sangat keras dan tahan terhadap goresan atau tumbukan. leh karena itu pelapisan jenis ini sering digunakan pada pelek roda kendaraan bermotor, starter, kursi besi, perkakas rumah tangga, peralatan untuk membuat roti, peralatan teknik dan lain sebagainya. *elain itu lapisan krom atau nikel pada logam /e atau baja dapat mengurangi terjadinya korosi dan juga dapat memperindah penampilan benda. Dalam industri pembuat sepeda motor, alat elektroplating ini digunakan untuk melapisi logam nikel8krom pada knalpot, pelek roda, kick starter, stir, reflektor lampu, pedal porseling &persenalan(, pedal rem dan lain sebagainya. $enggunaan yang lebih luas adalah untuk melapisi alat-alat seperti kunci pas, kunci sok, kunci ring, kunci busi, kunci inggris, dan lain-lain. &# Pengolahan Limbah Elektrolating =imbah yang akan dihasilkan pada proses ini sebenarnya ada dua macam senyawa atau 0at, yaitu 0at organik dan 0at inorganik selain juga sisa dari cairan proses elektroplating ini. Cairan sisa hasil proses ini mungkin bisa dicegah masuk ke saluran umum dengan cara menampung sisa prosesnya, tapi pada proses pencucian bahan hasil proses elektroplating kita tidak bisa menghindarkan cairan ini untuk masuk ke saluran pembuangan. *ebelum cairan ini masuk ke saluran umum sebaiknya cairan ini diolah terlebih dahulu dalam penampungan khusus. Cara pengolahannya bisa dilakukan secara bertahap.
$enghilangan Kontaminan ?norganik@. *etelah bahan pengotor anorganik ini diolah baru selanjutnya pengolahan bahan buangan organik yang terbawa dalam saluran buangan. Contoh bahan organik yang terbawa adalah, grease, oli, dan bahan pembersih seperti sabun. Cara pengolahan buangan bahan organik diuraikan di bagian >$enghilangan Kontaminan rganik@. 1. Penghilangan Kontaminan Inorganik Di pengolahan baja, besi adalah kontaminan yang biasa dan dengan filtrasi konstan yang baik. Aesi biasanya mengakibatkan beberapa masalah. $erawatan p tinggi dalam tangki tambahan dengan kelembaban karbonat nikel tersebar dengan agitasi yang baik digunakan untuk menghilangkan konsentrasi yang berlebihan dari besi, serta
aluminium, kromium tri)alen, atau ion fosfat. $enambahan sekitar 5,2 sampai 4 ml hidrogen peroksida 53 dengan perawatan p tinggi menghilangkan semua besi sebagai ferric hydroBide, disediakan minimal ! jam pengadukan yang digunakan dan suhu bak disimpan sekitar 65 62C. Juga karbon dioksida bere)olusi dari penggunaan nikel karbonat dihilangkan dengan pengadukan dan pemanasan. $ada pengolahan tembaga, kuningan atau pengecoran seng, kontaminan tembaga dan seng paling baik dihilangkan oleh purifikasi dengan densitas rendah, lebih baik secara terus menerus. *eng, tembaga, dan timah semua dapat dihilangkan pada saat yang sama dengan mengelektrolisis sekitar 5,! %8dm!. *emakin cepat agitasi, semakin tinggi kerapatan arus yang dapat digunakan untuk menghilangkan kotoran logam. $ada pengolahan krom, chromic acid harus dirubah menjadi ion chrom ber)alensi tiga &tri)alent chrom(, yang tidak mudah larut dalam air. Untuk mereduksi chromic acid digunakan sodium metabisulfite. Chromic acid &Cr 6"( yang tadinya berwarna kuning akan berubah menjadi warna hijau &Cr "( dan dengan diberi soda api &+a ( akan terbentuk chrome hidroksida yang tidak larut dalam air, sehingga dapat mudah dipisahkan dengan air. Untuk mempercepat pemisahan digunakan larutan tawas sebagai koagulant. Untuk menambah waktu pengendapan dibutuhkan bak pengendapan dengan design seperti pada gambar di bawah ini.
Untuk mengurangi jumlah limbah sebaiknya dibuatkan sistem pembilasan yang baik, sehingga jumlah bahan kimia yang dibutuhkan untuk pengolahan limbah juga ikut berkurang. $ada pengolahan nikel, dapat melakukan elektrolisis dengan elektrokoagulator, pengendapan limbah dalam bentuk flok, penyaringan limbah dengan pasir, lalu dianalaisa dengan UE E?* &ultra)iolet sinar tampak(. 2. Penghilangan Kontaminan Organik Kontaminan organik dapat diakibatkan oleh pemilihan pelapis tangki yang tidak benar, pelapis rak, selang filter, karet patch, oleh kontaminasi udara dari serat debu tebal, atau semprotan minyak atau tetesan dari loose welding scale, dari metode pembersihan inferior, dan oleh kerusakan pada anoda atau katoda agen penambahan kelas ??. Jika bak terlalu terkontaminasi dengan bahan organik, metode terbaik adalah dengan adsorpsi pada karbon aktif dalam tangki tambahan, setelah mengoreksi sejauh mungkin sumber-sumber kontaminasi organik. $enambahan hidrogen peroksida seperti telah dijelaskan sebelumnya, dan agitasi bak selama beberapa jam dengan 4 sampai g 8 = karbon aktif, akan membantu purifikasi. *etelah pengendapan dengan bantuan filter dan pengujian sampel dari larutan yang diolah di laboratorium sesuai kondisi plat, jika disetujui larutan disaring kembali ke dalam tangki plating. $enggunaan sejumlah kecil karbon aktif dalam filter, seperti ! sampai g8455 = larutan dan menambahkan jumlah yang sama untuk filter sekali atau dua kali seminggu merupakan metode yang baik untuk menghindari atau meminimalkan biaya perawatan bak, semibright , atau bak plating nikel. $engecekan harus dilakukan secara berkala untuk memastikan bahwa agen pembasah atau brighteners lainnya tidak terlalu diserap. 'O(OS)
*ecara umum defenisi dari korosi adalah perusakan material secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. *elain itu korosi juga di definisikan sebagai degradasi material &logam dan paduannya( akibat reaksi kimia dengan lingkungan. Contoh perusakan kimia adalah pengkaratan yang terjadi akibat gas pada temperature tinggi, sedangkan reaksi elektrokimia dapat di lihat pada sel gal)anik. %dapun syarat terjadinya korosi adalah 9
%danya katoda %danya anoda %danya elektrolit %danya penghubung elektroda
$ada reaksi di atas dapat kita lihat dimana Cu bertindak sebagai katoda mengalami pertambahan massa dengan melekatnya electron pada Cu. *edangkan #n bertindak sebagai anoda, dimana terjadinya pengurangan massa #n yang di tandai dengan lepasnya electron dari #n. $eristiwa pelepasan dan penerimaan elektron ini harus mempunyai lingkungan, dimana yang menjadi lingkungan adalah %sam *ulfat. Jika ada dua buah unsur yang di celupkan dalam larutan elektrolit yang di hubungkan dengan sumber arus maka yang akan mengalami korosi adalah material yang lebih anodik. Untuk mengetahui unsur yang lebih anodik dan lebih katodik dapat kita lihat pada deret Eolta. Aerikut deret Eolta 9 ' * +a * a * -n * Al * .n * Fe * Sn * Pb * H * +u * Hg * Ag * Pt * Au %nodik Katodik *elain contoh reaksi sebelumnya kita juga dapat lihat peristiwa korosi lainnya yaitu pada peristiwa perkaratan &korosi( logam /e mengalami oksidasi dan oksigen &udara( mengalami reduksi. Fumus kimia dari karat besi adalah /e! . B ! dan berwarna coklat-merah. $ada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anoda, dimana besi mengalami oksidasi. /e&s( -----G /e!"&aH( "!e 'I"5,E !&g( " !!&l( "e ----G 'I"5,5E ?on besi &??( yg terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi &???( yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi /e ! . B!. Aerdasarkan sifatnya korosi terbagi atas 9 4. Korosi %ktif Ciri-ciri dari korosi aktif ini antara lain 9 7udah melepaskan ion 7udah menempel di tangan Contoh 9 $aku yang berkarat !. Korosi $asif Ciri-ciri dari korosi pasif ini antara lain 9 *ulit melepaskan ion *ulit menempel di tangan Contoh 9 Korosi pada %= • •
• •
Jenis/%enis 'orosi 4. Uniform or general attack corrosion &korosi seragam( Korosi seragam adalah korosi yang terjadi pada permukaan material akibat bereaksi dengan oksigen Aiasanya korosi seragam ini terjadi pada material yang memiliki ukuran butir yang halus dan homogenitas yang tinggi. Cara pengendalian dari korosi seragam adalah 9 • Dengan melakukan pelapisan dengan cat atau dengan material yang lebih anodik. • 7elakukan inhibitas dan cathodic protection.
!. Rithing Corossion &Korosi *umuran atau kawah( Korosi sumuran adalah korosi yang terjadi akibat cacat pada permukaan material seperti celah atau lubang kecil. $ada daerah cacat ini akan lebih anodik dibandingkan permukaan material sehingga korosi akan menuju bagian dalam material. Cara pengendalian korosi sumuran adalah 9 indari permukaan logam dari cacat goresan. $erhalus permukaan material. indari )ariasi yang sedikit pada komposisi material. . Crevice Corrosion &korosi celah( Korosi celah adalah korosi yang di temukan pada daerah berkonsentrasi rendah atau korosi yang terjadi pada celah yan terbentuk akibat pendempetan material. $ada celah, kadar oksigen lebih rendah dari lingkungannya sehingga elektron akan berpindah pada kadar oksigen yang tinggi sehingga terjadi korosi. Korosi celah sering terjadi pada sambungan paku. Cara pengendalian korosi celah 9 indari pemakaian sambungan paku keling atau baut, gunakan sambungan las. unakan gasket non absorbing. Usahakan menghindari daerah dengan aliran udara. . Intergranular Corrosion &korosi batas butir( Korosi batas butir adalah korosi yang terjadi pada atau di sepanjang batas butir dan batas butir bersifat anodik dan bagian tegah butir bersifat katodik. Korosi ini terjadi akibat presipitasi dari pengotor seperti khromium di batas butir, yang menyebabkan batas butir menjadi rentan terhadap serangan korosi. Dimana presipitat krom karbida terbentuk karena karbon meningkat yang ada di sekitarnya, sehingga krom disekitarnya akan berkurang dan terjadi korosi. $roses terbentuknya presipitat karbon karbida disebut sentisiasi.
•
• •
• • • • •
• • •
6. Errosion Corrosion &korosi erosi( Korosi erosi adalah korosi yang di sebabkan oleh erosi yang mengikis lapisan pelindung material , 0at erosi itu dapat berupa fluida yang mengandung material abrasive. Korosi tipe ini sering di temui pada pipa-pipa minyak. /aktor-faktor yang mempengaruhi korosi ini antara lain 9
$ersentase ketidaksamaan, material yang lebih anodik %rea permukaan %nodik dan Katodik
• •
1. Selectif Corrosion *electif corrosion adalah korosi yang menyerang unsur di dalam logam akibat perbedaan potensial unsur utamanya. Korosi ini di sebabkan karena komposisi yang tidak merata pada material. Korosi ini biasa terjadi pada pipa-pipa besi cor. Cara pengendalian selective korosi 9 7enghindari komposisi yang berbeda dari material penyusun. . Korosi al)anik Korosi gal)anik adalah korosi yang terjadi pada dua logam yang berbeda jenis jika di hubungkan. Korosi ini juga terjadi karena pasangan elektrikal pada dua logam atau paduan logam yang memiliki perbedaan komposisi. =ogam yang lebih anodik akan terkorosi sementara logam lainnya yang lebih katodik akan terlindungi. $osisi logam pada deret )olta akan menentukan apakan suatu logam lebih anodik atau katodik $engendalian korosi gal)anic adalah 9 indari pemakaian ! jenis logam yang berbeda $ergunakan logam yang lebih anodik dengan rasio yang lebih besar dibanding logam katodik =apisi pada pertemuan dua logam yang berbeda jenis unakan logam ketiga yang lebih anodik •
• • • •
7etoda-metoda yang di lakukan dalam pengendalian korosi adalah 9 7enekan terjadinya reaksi kimia atau elektrokimianya seperti reaksi anoda dan katoda 7engisolasi logam dari lingkungannya 7engurangi ion hydrogen di dalam lingkungan yang di kenal dengan mineralisasi 7engurangi oksigen yang larut dalam air 7encegah kontak dari dua material yang tidak sejenis 7emilih logam-logam yang memiliki unsure-unsur yang berdekatan 7encegah celah atau menutup celah 7engadakan proteksi katodik,dengan menempelkan anoda umpan. • • • • • • • •
MENGONTROL KOROSI
Untuk dapat berlangsungnya proses korosi, maka harus ada reaksi anoda dan katoda, sehingga untuk mencegah korosi, salah satu reaksi tersebut harus dicegah. Cara yang paling efektif adalah menghentikan kedua proses reaksi dengan melapisi obyek menggunakan cat atau lapisan pelindung lainnya.Cara mencegah korosi terbaik adalah memberikan muatan negatif pada logam, sehingga membuat reaksi 7 7!" " !e- sulit terjadi. 0#2#1 Pelaisan logam akti# *alah satu cara pemberian muatan negatif adalah pelapisan dengan logam yang lebih aktif. Cara ini merupakan cara umum untuk melindungi besi dari korosi, yaitu dengan melapisinya menggunakan lapisan tipis seng &gambar 41a(. $roses ini dikenal sebagai proses galvanisasi. $elapis seng menjadi lebih reaktif dibanding besi, sehingga cenderung mengalami korosi lebih dulu. $elarutan pelapis aktif ini meninggalkan elektron yang terkonsentrasi dalam besi, membuatnya menjadi katoda sehingga mencegahnya menjadi terlarut. $engaruh pelapisan besi dengan logam yang kurang aktif memberikan efek kebalikannya. Contoh besi dilapisi timah &gambar 41b(. 'lektron mengalir dari besi
ke timah, membuat besi lebih anodik, sehingga timah secara aktif mempromosikorosibesi.
0#2#2 Perlindungan katodik Cara lain mencegah korosi lo gamL adalah menghubungkannya dengan sumber arus langsung dari luar. Untuk struktur yang lebih kecil seperti perahu dan alat penghangat air &water heater ( arus disuplai oleh anoda yang terbuat dari alumnium atau seng. Untuk struktur yang lebih besar seperti pipa air, digunakan photovoltaic power supply.
Alikasi Persamaan ernst
M I Mo " F< ln N sedangkan M I -n/'sel juga Mo I -n/'osel sehingga -n/'sel I -n/'osel " F< ln N 'sel I 'osel &F<8n/( ln N *aat N O 4 sehingga PreaktanQ G PprodukQ maka 'sel G 'osel *aat N I 4 sehingga PreaktanQ I PprodukQ maka 'sel I 'osel *aat N G 4 sehingga PreaktanQ O PprodukQ maka 'sel O 'osel Jika kita memasukkan nilai F dan < pada !; 'sel I 'osel &5,52;! E8n( log N &pada !2oC( Di sekitar katode terdapat ion positif +(aq) dari asam reaksinya : 2+(a ) + 2e- R 2( )
Umumnya logam golongan I– III A : 22!(l) + 2e- R 2( ) +
Logam selain golongan I–III A : Ln+(a ) + ne- R L(s)
Anode ter"uat dari : 'rat *latina ar"on$ %aka disekitar anode terda at ion ne atif
#lektroda dengan logam yang lain$ %aka pada anode akan ter&adi reaksi oksidasi : L(s) R Ln+(aq) + ne-
!- dari suatu "asa : !-(aq) 1 !2(g) + 22!(g) +
Anion dari ion ,alida ( . /l- 0r- I-) :
3isa asam oksi (4!n5-) yang tidak teroksidasi se,ingga 26 se"agai pelarut yang teroksidasi :
F3EL +ELL
uel cell adalah alat kon)ersi energi elektrokimia yang akan mengubah hidrogen dan oksigen menjadi air, secara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas dalam prosesnya. fuel cell merupakan suatu bentuk teknologi sederhana seperti baterai yang dapat diisi bahan bakar untuk mendapatkan energinya kembali, dalam hal ini yang menjadi bahan bakar adalah oksigen dan hidrogen. =ayaknya sebuah baterai, segala jenis fuel cell memiliki elektroda positif dan negatif atau disebut juga katoda dan anoda. Feaksi kimia yang menghasilkan listrik terjadi pada elektroda. *elain elektroda, satu unit fuel cell terdapat elektrolit yang akan membawa muatan-muatan listrik dari satu elektroda ke elektroda lain, serta katalis yang akan mempercepat reaksi di elektroda. Umumnya yang membedakan jenis-jenis fuel cell adalah material elektrolit yang digunakan. %rus listrik serta panas yang dihasilkan setiap jenis fuel cell merupakan produk samping reaksi kimia yang terjadi di katoda dan anoda. Karena energi yang diproduksi fuel cell merupakan reaksi kimia pembentukan air, alat kon)ersi energi elektrokimia ini tidak akan menghasilkan efek samping yang berbahaya bagi lingkungan seperti alat kon)ersi energi kon)ensional &misalnya proses pembakaran pada mesin mobil(. *edangkan dari segi efisiensi energi, penerapan fuel cell pada baterai portable seperti pada handphone atau laptop akan sepuluh kali tahan lebih lama dibandingkan dengan baterai litium. Dan untuk mengisi kembali energi akan lebih cepat karena energi yang digunakan bukan listrik, tetapi bahan bakar berbentuk cair atau gas. Cara kerja suatu unit fuel cell dapat diilustrasikan dengan jenis $'7/C &proton eBchange membrane fuel cell (. Jenis ini adalah jenis fuel cell yang menggunakan reaksi kimia paling sederhana. $'7/C memiliki empat elemen dasar seperti kebanyakan jenis fuel cell .
$ertama, anoda sebagai kutub negatif fuel cell . %noda merupakan elektroda yang akan mengalirkan elektron yang lepas dari molekul hidrogen sehingga elektron tersebut dapat digunakan di luar sirkuit. $ada materialnya terdapat saluran-saluran agar gas hidrogen dapat menyebar ke seluruh permukaan katalis. Kedua, katoda sebagai kutub elektroda positif fuel cell yang juga memiliki saluran yang akan menyebarkan oksigen ke seluruh permukaan katalis. Katoda juga berperan dalam mengalirkan elektron dari luar sirkuit ke dalam sirkuit sehingga elektron-elektron tersebut dapat bergabung dengan ion hidrogen dan oksigen untuk membentuk air. Ketiga, elektrolit. Sang digunakan dalam $'7/C adalah membran pertukaran proton &proton eBchange membrane8$'7(. 7aterial ini berbentuk seperti plastik pembungkus yang hanya dapat mengalirkan ion bermuatan positif. *edangkan elektron yang bermuatan negaif tidak akan melalui membran ini. Dengan kata lain, membran ini akan menahan elektron. Keempat, katalis yang digunakan untuk memfasilitasi reaksi oksigen dan hidrogen. Katalis umumnya terbuat dari lembaran kertas karbon yang diberi selapis tipis bubuk platina. $ermukaan katalis selalu berpori dan kasar sehingga seluruh area permukaan platina dapat dicapai hidrogen dan oksigen. =apisan platina katalis berbatasan langsung dengan membran penukar ion positif, $'7. $ada ilustrasi cara kerja $'7/C, diperlihatkan gas hidrogen yang memiliki tekanan tertentu memasuki fuel cell di kutub anoda. as hidrogen ini akan bereaksi dengan katalis dengan dorongan dari tekanan. Ketika molekul ! kontak dengan platinum pada katalis, molekul akan terpisah menjadi dua ion " dan dua elektron &e-(. 'lektron akan mengalir melalui anoda, elektron-elektron ini akan membuat jalur di luar sirkuit fuel cell dan melakukan kerja listrik, kemudian mengalir kembali ke kutub katoda pada fuel cell . Di sisi lain, pada kutub katoda fuel cell , gas oksigen &!( didorong gaya tekan kemudian bereaksi dengan katalis membentuk dua atom oksigen. *etiap atom oksigen ini memiliki muatan negatif yang sangat besar. 7uatan negatif ini akan menarik dua ion " keluar dari membran $'7, lalu ion-ion ini bergabung dengan satu atom oksigen dan elektron-elektron dari luar sirkuit untuk membentuk molekul air & ! "#(. $ada satu unit fuel cell terjadi reaksi kimia yang terjadi di anoda dan katoda. Feaksi yang terjadi pada anoda adalah ! ! --G " " e-. *ementara reaksi yang terjadi pada katoda adalah ! " " " e- --G ! !. *ehingga keseluruhan reaksi pada fuel cell adalah !! " ! --G ! !. asil samping reaksi kimia ini adalah aliran elektron yang menghasilkan arus listrik serta energi panas dari reaksi. *atu unit fuel cell ini menghasilkan energi kurang lebih 5,1 )olt. Karena itu untuk memenuhi energi satu baterai handphone atau menggerakkan turbin gas dan mesin mobil, dibutuhkan berlapis-lapis unit fuel cell dikumpulkan menjadi satu unit besar yang disebut sebagai fuel cell stack. Sumber Hidrogen
idrogen adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 123 dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. *enyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana 2(. idrogen merupakan molekul yang sangat reaktif. Keberadaan hidrogen dibumi lebih banyak membentuk senyawa dengan unsur lainnya. Contohnya metana &C(, air &!(, dan sebagainya.
idrogen secara industri dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar fosil. +amun, hasil dari pembakaran bahan bakar mencemari lingkungan. 7etana menjadi reaktan dengan proses steam reforming menghasilkan C!, C, !*, hidrogen, dan energi. Karbon monoksida inilah yang menjadi limbah sehingga perlu handling yang baik. $roduksi hidrogen dapat dijadikan sebagai bahan bakar, bahan baku proses industri kimia, dan sumber energi listrik uel Cell . +amun untuk mendapat hidrogen tersebut dengan cara yang tergolong sulit dan mahal, antara lain dengan cara produksi hidrokarbon, gasifikasi, biomassa, biologis, dan hidrokarbon 6(. al ini menjadi permasalahan penerapan AA karena harga hidrogen mahal. Kekurangan dari AA ini, antara lain 9 produksi, perawatan alat, dan pengaturan jumlah pemakai kendaraan. Untuk menggunakan AA secara massal perlu produksi dalam skala besar. Aiaya produksi, distribusi, dan konsumsi harus diatur dengan baik. $erawatan alat penghasil energi juga menjadi kendala. $ereaksian hidrogen dengan oksigen bukan hanya air saja yang dihasilkan, sinar UE menjadi produk sampingnya. Fesiko ledakan sangat rentan dalam penggunaannya. $ara peneliti terus mencari cara meminimalisasi ledakan tersebut. *elain itu, pengaturan jumlah pemakai kendaraan menjadi hal penting dalam penerapan penggunaan AA. 7asalah kemacetan tidak lepas dari penggunaan kendaraan yang banyak. 7aka dari itu, perlu tindakan dari pemerintah yang baik sehingga penerapan penggunaan AA tidak memberi dampak negatif bagi masyarakat.
'O(OS) PAA BAA 'APAL
$ada dasarnya semua baja tidak stabil dan cenderung bereaksi dengan lingkungannya, dengan membentuk senyawa oksida atau karbonat yang bersifat stabil. Kecenderungan baja untuk melepaskan elektron pada saat terjadi proses reaksi elektro-kimia dalam membentuk korosi, menunjukkan sifat keaktifan dari baja yang bersangkutan.
'lektrolit9 larutan yang dapat menghantarkan listrik, larutan asam dan Katoda 9 merupakan baja yang tidak terkorosi %noda 9 baja yang terkorosi
Kemudian reaksi katodik dan anodik pada proses korosi besi dapat ditulis sebagai berikut P2Q9 /e&padat( /e""&ion( " !e-&elektron( &4( $ada katoda, !"&ion hidrogen( " !e- ! &gas( &!( !" " T ! &gas( " !e- ! &( ! " !! " e- -&ion hidroksil( &( Kemudian ion hidroksil &-( yang dihasilkan oleh reaksi katodik dapat mengakibatkan kerusakan cat yang diakibatkan oleh adanya serangan alkali.
ambar menggambarkan proses korosi, ketika ion besi &/e""( dilepaskan melalui reaksi anodik yang berinteraksi dengan ion hidroksil dan dihasilkan oleh reaksi katodik membentuk /e&(! di dekat perbatasan daerah anodik dan katodik. *elanjutnya hadirnya oksigen &!( mempercepat pembentukan /e&(. Sang pada akhirnya akan membentuk karat &/e!(. Sistem dan lapisan pelindung cat ?stilah cat meliputi sejumlah sistem pelapisan berbeda yang dirancang untuk keperluan yang berbeda pula. Cat merupakan suatu larutan berpigmen dalam air, minyak, maupun pelarut organik lainnya, yang digunakan untuk melapisi permukaan benda-benda yang terbuat dari kayu maupun baja dengan maksud memberi perlindungan permukaan maupun memperindah penampilan. Cat selalu mengandung pigmen dan juga resin &polimer(. $ada dasarnya cat dapat dikelompokan sebagai P1-QL a. 5ahana &vehicle(, terdiri dari pelarut dan resin cat, yaitu 0at cair yang menjadikan cat memiliki fluiditas dan bila mengering atau menguap meninggalkan selaput kering yang padat &dry film(. b. Pigmen yang tersuspensikan dalam wahana. $igmen mengendalikan laju korosi atau laju difusi reaktan-reaktan pada selaput kering &dry film(. c. Aditi yang mempercepat proses pengeringan atau memungkinkan lapisan cat kering lebih tahan terhadap lingkungan kerjanya. Kemudian wahana akan menjadi kering melalui salah satu proses berikut 9 $enguapan unsur pelarut dalam wahana. $erubahan kimia, terutama oksidasi terhadap unsur cair dalam wahana, misalnya minyak cat. Cat mengering mulai dari permukaannya dan diulaskan atau disemprotkan selapis demi selapis hingga mencapai ketebalan yang dikehendaki. $olimerisasi, yaitu reaksi kimia antara wahana dan agen pengering &curing agent ( yang dicampurkan ke dalam cat tepat sebelum digunakan. %gen pengering itu disebut cat kemasan ganda. Dalam hal ini, cat mengering diseluruh lapisan secara bersamaan, jadi dapat diulaskan atau disemprotkan membentuk lapisan tebal sekaligus. %pabila cat sudah dicampurkan dengan agen pengering, cat tersebut harus digunakan, sebab bila tidak demikian maka cat akan menjadi rusak. Ketika cat telah mengering, sisa bagian wahana yang padat bertindak sebagai pengikat & binder (. Aagian ini menahan pigmen di posisi masing-masing, mengikat lapisan itu ke permukaan dan menjadi penghalang yang membatasi masuknya air, oksigen, dan ion-ion agresif ke permukaan baja. /ungsi pigmen ada dua yaitu mengendalikan proses korosi pada permukaan baja dalam lapisan primer yang pertama dan pigmen-pigmen yang lembam menambah panjang lintasan difusi yang harus ditempuh oleh oksigen dan butir-butir air yang mencoba menembus selaput sehingga menunda dimulainya proses korosi serta memperlambat laju reaksinya.
+ontoh Soal6 Aerapa daya listrik yang dibutuhkan untuk menghasilkan 4 metrik ton &4555 kg( klorin dari brin dalam satu hari, anggap sel dioperasikan pada !,5 )olt dan efisiensinya dianggap 4553 $enyelesaian9
7ol Cl! yang dihasilkan I &456 g(8&15 g mol -4( I 455 mol Cl! 7uatan /araday I &! /8mol( B &455 mol( I !655 / 7uatan dalam coulomb I &;6255 c8/( B &!655 /( I !,16 B 45 ; c Durasi elektrolisis I &655 s8h( B &! h( I 655 s %rus &laju deli)eri( I &!,16 B 45 ; amp-sec( " &655 sec( I !55 amps Daya &)olt-amps( I &!,5 )( B &!55 amps( I 6,6 kw 'nergi dalam kwh I &6,6 kw( B &! h( I 4225 kwh 'nergi dalam joule I &4225 kwh( B &,6 7j8kwh( I 225 7j &ingat9 4 w I 4 J8s, 4 kwh I ,6 7j(
