METODE PELEPASAN KARAT MENGGUNAKAN LARUTAN BAKING SODA DAN

Download komponen berkarat dengan larutan baking soda 100gr dan air 4000ml lebih bersih ...... Senyawa ini disebut juga baking soda (soda kue), Sodi...
0 downloads 411 Views 3MB Size
Download PDF
Love PNG Images
METODE PELEPASAN KARAT MENGGUNAKAN LARUTAN BAKING SODA DAN BAKING POWDER SECARA ELEKTROLISIS

TUGAS AKHIR KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BAGUS CHAHYO GUMILANG 140309233691

PROGRAM STUDI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN 2017 i

LEMBAR PENGESAHAN

Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan Baking Soda Dan Baking Powder Secara Elektrolisis Disusun Oleh : BAGUS CHAHYO GUMILANG NIM : 140309233691

Pembimbing I

Pembimbing II

Zulkifli, S.T., M.T. NIP. 198508282014041003

Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. NIDN. 0017058103

Penguji I

Penguji II

Ida Bagus Dharmawan, S.T., M.SI. NIP. 197412312007011181

Hery Cahyadi, S.T. NRP. 80110034

Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Program Studi Alat Berat

Zulkifli, S.T., M.T. NIP. 198508282014041003

ii

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini

:

Nama

: Bagus Chahyo Gumilang

Tempat/Tgl lahir

: Samarinda, 30 Agustus 1996

NIM

: 140309233691

Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul ―METODE PELEPASAN KARAT MENGGUNAKAN LARUTAN BAKING SODA DAN BAKING POWDER SECARA ELEKTROLISIS‖ adalah bukan merupakan hasil karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam kutipan yang kami sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya apabila pernyataan ini tidak benar maka kami bersedia mendapatkan sanksi akademis.

Balikpapan, 31 Agustus 2017 Mahasiswa,

Bagus Chahyo Gumilang NIM : 140309237791

iii

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademis Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama

: Bagus Chahyo Gumilang

NIM

: 140309233691

Judul Tugas Akhir

: Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan Baking Soda dan Baking Powder Secara Elektrolisis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan hak kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan, mengalih media, atau format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Dibuat di

: Balikpapan

Pada tanggal : 31 Agustus 2017 Yang menyatakan

Bagus Chahyo Gumilang NIM : 140309237791

iv

Karya ilmiah ini kupersembahkan kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta Wijiadi dan Anik Supriati Kakak tercinta Chandra Adi Priawan Dan seluruh keluarga yang kusayangi Serta dosen pembimbing 1dan dosen pembimbing 2 Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. dan Zulkifli, S.T., M.T. Para sahabat seperjuangan, 3TM 2 dan 3TM 1 Politeknik Negeri Balikpapan angkatan 2014/17 Seluruh dosen beserta staff-staff Politeknik Negri Balikpapan Khususnya dosen dan staff Jurusan Teknik Mesin Alat Berat

v

ABSTRACT Along with the development of technology, especially in the field of industry make the existing manual equipment has been replaced with a more efficient, complex, and can work automatically. One example of a method that can replace manual equipment is the method of electrolysis rust removal, because this method is guaranteed cleanliness of rust or impurities present in components made of iron. In this research will be made a method of rust release using baking soda and baking powder by electrolysis. This method of rust removal cleanses the rust present in the iron so that a component made of iron is not damaged by the carcass, the working system of this tool is like the process of iron oxidation of the electrochemical process which begins with the transfer of electrons from iron to oxygen, the release of this rust requires another iron to become an sacrificed anode. Iron is a reducing agent while oxygen is an oxidant, the rate of rust release is affected by the electrolyte solution and the applied electric current voltage. In this research, the test is done using baking soda solution and baking powder solution. Where the solution is comparable from the test results due to differences in the content of each of these solutions. The results show that the test on rusted components with baking soda solution 100gr and 4000ml water is cleaner than baking powder 100gr and water 4000ml which still leaves rust stains in the duration of each 1 hour test.

Keyword: Rust, Electrochemical, Iron, Baking soda, Baking powder

vi

ABSTRAK Seiring dengan perkembangannya teknologi khususnya pada bidang industri membuat peralatan-peralatan manual yang ada kini telah tergantikan dengan yang lebih efesien, kompleks, dan bisa bekerja secara otomatis. Salah satu contoh metode yang bisa menggantikan peralatan-peralatan manual adalah metode pelepasan karat secara elektrolisis, karena metode ini terjamin kebersihannya dari karat ataupun kotoran-kotoran yang ada di komponen yang terbuat dari besi. Pada penelitian ini akan dibuat suatu metode pelepasan karat menggunakan larutan baking soda dan baking powder secara elektrolisis. Metode pelepasan karat ini membersihkan karat yang ada pada besi agar suatu komponen yang terbuat dari besi tidak rusak oleh pengkaratan tersebut, sistem kerja alat ini adalah seperti proses terjadinya pengkaratan besi dari proses elektrokimia yang di awali dengan transfer elektron dari besi untuk oksigen, akan tetapi metode pelepasan karat ini membutuhkan besi lain untuk menjadi anoda yang dikorbankan. Besi adalah zat pereduksi sedangkan oksigen adalah pengoksidasi, laju pelepasan karat di pengaruhi oleh larutan elektrolit dan tegangan arus listrik yang di berikan. Pada penelitian ini dilakukan pengujian menggunakan larutan baking soda dan larutan baking powder. Dimana larutan tersebut mengalami komparasi dari hasil pengujian dikarenakan perbedaan kandungan dari masing-masing larutan tersebut. Hasil menunjukkan bahwa pengujian pada komponen berkarat dengan larutan baking soda 100gr dan air 4000ml lebih bersih hasilnya dari pada dengan baking powder 100gr dan air 4000ml yang masih menyisakan noda karat dalam durasi masing-masing pengujian 1jam. Keyword: Karat, Elektrokimia, Besi, Baking soda, Baking powder

vii

KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada ALLAH SWT Yang Maha Kuasa, yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, yang telah memberikan taufik dan hidayah-Nya, serta berkah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul ―METODE PELEPASAN KARAT MENGGUNAKAN LARUTAN BAKING SODA DAN BAKING POWDER SECARA ELEKTROLISIS‖ sesuai dengan waktu yang ditetapkan dan dapat selesai dengan baik. Shalawat serta salam selalu tercurah kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW yang selalu menuntun umatnya kepada jalan yang benar dan di ridhoi oleh Allah SWT. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan dari Politeknik Negeri Balikpapan sebagai Diploma III pada jurusan Teknik Mesin Alat Berat program Studi Alat Berat. Di dalam penyusunan tugas akhir ini, bukan tanpa kendala dan kesulitan yang dihadapi oleh penulis, tapi berkat dukungan dan bantuan dari berbagai semua pihak tugas akhir ini

dapat diselesaikan dengan baik,. Penulis

menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ramli, SE., M.M sebagai Direktur Politeknik Negeri Balikpapan. 2. Bapak Zulkifli, S.T., M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Alat Berat serta wali dosen dan pembimbing II. 3. Bapak Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. sebagai pembimbing I. 4. Seluruh staf dan karyawan jurusan Teknik Mesin Alat Berat Politeknik Negeri Balikpapan dan rekan-rakan atas diskusi dan konsultasi yang di berikan. 5. Ayahanda, Ibunda, dan sanak saudara yang telah memberikan dorongan baik moril maupun material serta do’a. 6. Seluruh sahabat angkatan 2014 Teknik Mesin Alat Berat yang telah banyak membantu selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.

viii

7. Semua pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu, yang telah memberikan bantuan secara langsung maupun tidak langsung dalam penyusunan tugas akhir ini hingga selasai. Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi pihak-pihak yang membacanya, Terimakasih.

Balikpapan, 31 Agustus 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL...................................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... ii SURAT PERNYATAAN......................................................................................... iii SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN... ..........................................................iv LEMBAR PERSEMBAHAN .. ................................................................................. v ABSTRACT .. ...........................................................................................................vi ABSTRAK .. ........................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ........................................................................................... viii DAFTAR ISI .............................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... ....... xiii DAFTAR TABEL ................... ...............................................................................xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah.................................................................................................. 2 1.4 Tujuan Penulisan .................................................................................................. 2 1.5 Manfaat Penulisan ................................................................................................ 2 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 4 2.1 Korosi ................................................................................................................... 4 2.2.1 Anoda ........................................................................................................ 4 2.2.2 Katoda ....................................................................................................... 5 2.2.3 Elektrolit ................................................................................................... 5 2.2.4 Anoda dan Katoda terhubung ................................................................... 5

x

2.3 Bakteri Penyebab Karat........................................................................................ 6 2.3.1 Bakteri Reduksi Sulfat .............................................................................. 6 2.3.2 Bakteri Oksidasi Sulfur-Sulfida ................................................................. 6 2.3.3 Bakteri Besi Mangan Oksida ..................................................................... 6 2.4 Elektrolisis ........................................................................................................... 7 2.4.1 Hukum I Faraday ....................................................................................... 7 2.4.2 Hukum II Faraday ...................................................................................... 8 2.5 Jenis Elektrolisis .................................................................................................. 8 2.5.1 Wet Cell ..................................................................................................... 8 2.5.2 Dry Cell ...................................................................................................... 9 2.6 Elektrolit............................................................................................................... 9 2.6.1 Elektrolit Kuat .......................................................................................... 11 2.6.2 Elektrolit Lemah ...................................................................................... 12 2.6.3 Non-Elektrolit ......................................................................................... 12 2.6.4 Baking Soda dan Baking Powder .......................................................... . 13 2.7 Elektroda ........................................................................................................... 15 2.7.1 Elektroda Order Pertama ......................................................................... 16 2.7.2 Elektroda Order Kedua ............................................................................ 16 2.7.3 Elektroda Order Ketiga ............................................................................ 16 2.7.4 Elektroda Inert ........................................................................................ 17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Jenis Penelitian .................................................................................................. 18 3.2 Tempat Dan Waktu Penelitian ......................................................................... 18 3.3 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................................. 18 3.4 Proses Pembuatan Perlengkapan Alat Elektrolisis .............................................. 19

xi

3.5 Prosedur Penelitian ............................................................................................ 21 3.6 Langkah Kerja ................................................................................................... 22 3.7 Alur Penelitian .................................................................................................. 23 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Prinsip Kerja Elektrolisis .................................................................................. 24 4.2 Hasil Penelitian .................................................................................................. 24 4.2.1 Pengujian Menggunakan Baking Soda 100gr ......................................... 24 4.2.2 Pengujian Menggunakan Baking Powder 100gr ..................................... 26 4.3 Pembahasan ....................................................................................................... 27 4.3.1 Pengamatan Reaksi ................................................................................. 28 4.3.2 Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Soda ........................................ 29 4.3.3 Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Powder .................................... 30 4.3.4 Faktor Mempengaruhi Elektrolisis .......................................................... 31 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 32 5.2 Saran .................................................................................................................. 32 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 33 LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1.

Sel korosi basah sederhana

5

Gambar 2.2

Sel Elektrolisis

8

Gambar 2.3

Reaksi Anoda dan Katoda

16

Gambar 3.1

Design alat elektrolisis

20

Gambar 3.2

Alat Elektrolisis

21

Gambar 4.1

Komponen berkarat

24

Gambar 4.2

Proses pelepasan karat menggunakan larutan baking soda

25

Gambar 4.3

Hasil anoda menggunakan baking soda

25

Gambar 4.4

Hasil komponen menggunakan baking soda

26

Gambar 4.5

komponen berkarat

26

Gambar 4.6

Proses pelepasan karat menggunakan baking powder

26

Gambar 4.7

Hasil anoda menggunakan baking powder

27

Gambar 4.8

Hasil komponen menggunakan baking powder

27

xiii

DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 2.1

Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda

10

Tabel 2.2

Jenis dari Elektrolit

12

Tabel 3.1

Variasi pencampuran air dengan baking soda dan

Tabel 4.3

baking powder

21

Hasil pengujian metode pelepasan karat secara elektrolisis

28

xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pengkaratan merupakan peristiwa perusakan atau degradasi material logam akibat bereaksi secara kimia dengan lingkungan. Pengkaratan menjadi salah satu aspek pertimbangan penting dalam pemilihan material pabrikasi, karena karat dapat menyebabkan kerugian. Logam banyak dipergunakan oleh manusia, karna mempunyai sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh unsur lain seperti sifat kuat, liat, keras, mengkilap, penghantar listrik dan penghantar panas yang baik juga logam mempunyai titik cair yang cukup tinggi. Seperti komponen-komponen alat berat seperti baut yang terbuat dari logam baja banyak dipergunakan pada alat berat. Akan tetapi seiring berjalannya waktu, baut yang terbuat dari logam baja tersebut mengalami pengkaratan yang disebabkan oleh reaksi kimia. Didunia industry pertambangan masalah pengkaratan telah mendapat perhatian yang serius, contoh saat mekanik melakukan disassembly pada komponen-komponen alat berat banyak terdapat baut dan komponen yang berkarat sehingga harus dilakukan perawatan baut dan komponen sebelum dilakukan assembly kembali. Kebanyakan mekanik melakukan

perawatan

baut

yang

berkarat

dengan

cara

membersihkan

menggunakan solar sambil disikat menggunakan sikat kawat, cara itu pun menguras tenaga dan membutuhkan waktu yang cukup lama dengan membersihkan karat pada baut dan komponen satu-persatu. Dengan melihat kerugian akibat pengkaratan yang terjadi mendorong manusia untuk mencari berbagai cara agar dapat menghilangkan karat pada baut dengan waktu yang efesien, Maka dimana perlu untuk ―Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan Baking Soda dan Baking Powder Secara Elektrolisis‖. Agar memudahkan pekerjaan dan tidak membutuhkan waktu yang cukup lama.

1

2

1.2

Rumusan Masalah Sehubungan dengan judul di atas dapat dirumuskan masalah sebagai

berikut: 1.

Bagaimana cara kerja metode pelepasan karat secara elektrolisis?

2.

Bagaimana perbandingan hasil larutan baking soda dengan larutan baking powder menggunakan arus DC?

1.3

Batasan Masalah Dari parameter yang dapat menentukan keberhasilan percobaan pada alat

pelepas karat, maka perlu dilakukan pembatasan masalah yaitu: 1.

Bahan yang diuji berupa komponen besi berkarat

2.

Larutan elektrolisis menggunakan baking soda dan baking powder

3.

Hanya menggunakan baterai aki 12Volt.

1.4

Tujuan Penulisan Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah:

1.

Dapat mengetahui cara kerja metode pelepasan karat secara elektrolisis.

2.

Dapat mengetahui bagaimana perbandingan hasil larutan baking soda dengan larutan baking powder menggunakan arus DC.

1.5

Manfaat Penulisan Adapun manfaat dari kegiatan Tugas Akhir adalah sebagai berikut: (a). Bagi Mahasiswa

1.

Mengaplikasikan ilmu yang diperoleh selama masa perkuliahan.

2.

Memperdalam dan meningkatkan kualitas, keterampilan dan kreatifitas pribadi praktikan.

3.

Agar mahasiswa dapat membuat alat yang tepat guna.

3

(b). Bagi Politeknik Negeri Balikpapan Jurusan Teknik Mesin Alat Berat 1.

Sebagai bahan masukan untuk mengevaluasi sampai sejauh mana kurikulum yang telah diterapkan sesuai dengan tenaga kerja yang terampil dibidangnya.

2.

Sebagai pandangan akademik terhadap suatu standar kesuksesan yang dicapai oleh mahasiswanya yang diwujudkan kedalam bentuk visual.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA dan LANDASAN TEORI

2.1

Tinjauan Pustaka Alfred Arthur Grahame Chapman (1949), melakukan penelitian tentang

metode elektrolitik untuk menghilangkan karat. Penemuan ini berhubungan dengan proses dan komposisi untuk merawat barang-barang untuk menghilangkan karat dan endapan lainnya dari logam. Penemuan ini terutama berhubungan dengan proses dan komposisi untuk menghilangkan karat dari logam besi dan lapisan permukaan, seperti endapan karbon, semen, cat, enamel, dan bahan lainnya dari permukaan logam besi, tembaga, timbal dan paduannya. Ivar H. Lee (1926) melakukan penelitian tentang membersihkan logam dengan metode elektrolisis. Penemuan ini berhubungan dengan metode pembersihan permukaan barang besi atau baja, khususnya pada metode barang yang harus dibersihkan di tempatkan dalam elektrolit yang dilarutkan melalui listrik.

2.2

Karat Karat atau korosi merupakan penurunan kualitas yang disebabkan oleh

reaksi kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam . Korosi berdasarkan proses elektro-kimia (electrochemical process) terdiri dari 4 komponen utama yaitu:

2.2.1

Anode (Anoda) Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari atom-

atom logam netral untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Ion-ion ini mungkin tetap tinggal dalam larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut. Reaksi pada anoda dapat dituliskan dengan persamaan : M MZ+ + ze- ............................................... (2.1) Dengan z adalah valensi logam dan umumnya z = 1, 2, atau 3 (Trethewey)

4

5

2.2.2

Cathode (Katoda) Katoda biasanya tidak mengalami korosi, walaupun mungkin menderita

kerusakan dalam kondisi-kondisi tertentu. Reaksi yang terjadi pada katoda berupa reaksi reduksi. Reaksi pada katoda tergantung pada pH larutan yang bersangkutan, seperti : (Trethewey) 1). pH < 7 : H+ + e- H ( atom ) 2H H2 ( gas ) 2). pH ≥ 7 :2H2O+O2+4e- 4OH

2.2.3

Elektrolit Elektrolit adalah larutan yang mempunyai sifat menghantarkan listrik.

Elektrolit dapat berupa larutan asam, basa dan larutan garam. Larutan elektrolit mempunyai peranan penting dalam korosi logam karena larutan ini dapat menjadikan kontak listrik antara anoda dan katoda. (Trethewey)

2.2.4

Anoda dan Katoda harus terhubung Secara elektris Antara anoda dan katoda harus ada hubungan listrik agar

arus dalam sel korosi dapat mengalir. Hubungan secara fisik tidak diperlukan jika anoda dan katoda merupakan bagian dari logam yang sama. (Trethewey)

Proses tersebut dapat dilihat dalam bentuk sel korosi basah sederhana pada gambar 2.1 berikut :

Gambar 2.1. Sel korosi basah sederhana Sumber: (Trethewey, 1991).

6

2.3

Bakteri Penyebab Karat Fenomena karat yang terjadi dapat disebabkan adanya keberadaan dari

bakteri. Jenis-jenis bakteri yang berkembang yaitu:

2.3.1

Bakteri reduksi sulfat Bakteri ini merupakan bakteri jenis anaerob membutuhkan lingkungan

bebas oksigen atau lingkungan reduksi, bakteri ini bersirkulasi di dalam air aerasi termasuk larutan klorin dan oksidiser lainnya, hingga mencapai kondisi ideal untuk mendukung metabolisme. Bakteri ini tumbuh pada oksigen rendah. Bakteri ini tumbuh pada daerah-daerah kanal, pelabuhan, daerah air tenang tergantung pada lingkungannya. Bakteri ini mereduksi sulfat menjadi sulfit, biasanya terlihat dari meningkatnya kadar H2S atau Besi sulfida.Tidak adanya sulfat, beberapa turunan dapat berfungsi sebagai fermenter menggunakan campuran organik seperti pyruvnate untuk memproduksi asetat, hidrogen dan CO2, banyak bakteri jenis ini berisi enzim hidrogenase yang mengkonsumsi hidrogen. (Trethewey)

2.3.2

Bakteri oksidasi sulfur-sulfida Bakteri jenis ini merupakan bakteri aerob yang mendapatkan energi dari

oksidasi sulfit atau sulfur. Bebarapa tipe bakteri aerob dapat teroksidasi sulfur menjadi asam sulfurik dan nilai pH menjadi 1. bakteriThiobaccilus umumnya ditemukan di deposit mineral dan menyebabkan drainase tambang menjadi asam. (Trethewey)

2.3.3

Bakteri besi mangan oksida Bakteri memperoleh energi dari osidasi Fe2+ Fe3+ dimana deposit

berhubungan dengan bakteri korosi. Bakteri ini hampir selalu ditemukan di Tubercle (gundukan Hemispherikal berlainan ) di atas lubang pit pada permukaan baja. Umumnya oksidaser besi ditemukan di lingkungan dengan filamen yang panjang. (Trethewey)

7

2.4

Elektrolisis Elektrolisis adalah metode pemecahan molukel–molukel air menjadi

atom–atom penyusunnya (hidrogen dan oksigen) dengan menggunakan arus listrik yang melewati 2 kutub elektroda. Pada elektrolisis, sebuah sumber listrik dihubungkan dengan dua elektroda atau 2 plat yang diletakkan di dalam suatu larutan. Setelah proses dijalankan, maka air akan terpisah menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen akan terkumpul di katoda (elektroda negatif) dan oksigen akan terkumpul pada anoda (elektroda positif). Gas hidrogen yang dihasilkan jumlahnya dua kali lipat dari gas oksigen yang dihasilkan dan keduanya proporsional dengan total energi listrik yang dialirkan melalui air. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut : Anoda (oksidasi) : 2H2O 4H+(aq) + O2(aq) + 4e E° = -1,23 V Katoda (reduksi) : 2H+ + 2eH2(g) E° = 0 V 2H2O(l) O2 + 2H2 E° = -1,23 V; ΔH =285,83 kJ/mol Energi listrik yang diperlukan untuk elektrolisis adalah 285,83 kJ/mol H2 produk. Energi dalam jumlah yang cukup besar ini digunakan untuk mengatasi berbagai hambatan (energi aktivasi, resistansi listrik, resistansi transport dan resistansi reaksi kimia). Tanpa kelebihan energi, elektrolisis dari air murni akan Berdasarkan hasil eksperimennya, Michael Faraday menemukan beberapa kaidah perhitungan elektrolisis yang dikenal dengan hukum Faraday. (Sadiku)

2.4.1

Hukum I Faraday Jumlah zat yang dihasilkan elektroda sebanding dengan arus listrik yang

mengalir pada sel elektrolisis. ―Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, dengan jumlah mol zat yang berubah dielektroda adalah konstan tidak tergantung jenis zat‖. Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 1 mol logam monovalen adalah 96485 C (Coulomb) tidak bergantung pada jenis logamnnya. (Sadiku)

8

2.4.2

Hukum II Faraday Jumlah zat-zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda oleh

sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut. Arus listrik suatu faraday (1f) didefinisikan sebagai jumlah arus listrik yang terdiri dari 1 mol electron. (Sadiku) Secara aljabar hukum Faraday I dapat diformulasikan sebagai berikut: w = (e i t)/F

.............................................. (2.2)

w = massa zat, gram e = massa ekuivalen atau (M/valensi) i = kuat arus, ampere t = waktu, detik F = tetapan Faraday = 96.500 coulumb

Gambar 2.2 Sel Elektrolisis (Sumber : http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/07/prinsip-cara-kerja-sel-elektrolisis.html)

2.5

Jenis Elektrolisis Elektrolisis dibedakan menjadi 2 tipe berdasarkan reaktor yang digunakan

yaitu elektrolisis tipe kering (dry cell) dan tipe basah (wet cell).

2.5.1

Wet Cell Sel elektrolisis tipe basah merupakan reaktor elektrolisis dimana semua

elektrodanya terendam cairan elektrolit di dalam sebuah bejana air. Pada tipe wet cell membutuhkan energi listrik yang lebih besar dikarenakan semua area luasan

9

elektroda platnya terendam air untuk proses elektrolisis menghasilkan gas HHO. (Viktor)

2.5.2

Dry Cell Sel elektrolisis tipe kering merupakan reaktor sel elektrolisis dimana

sebagian elektrodanya tidak terendam dan elektrolit hanya mengisi celah–celah antara elektroda itu sendiri. Luasan lingkaran pada plat elektroda yang terendam air adalah area terjadinya elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO, sedangkan bagian luasan yang lainnya tidak terendam air dan plat dalam kondisi kering. Luasan yang terelektrolisis sekitar 60% dan cukup dibatasi dengan o-ring pada setiap plat yang digunakan. Selain itu pada setiap plat terdapat lubang yang digunakan sebagai saluran gas HHO yang berada di bagian atas dan di bawah. (Viktor)

2.6

Elektrolit Elektrolisis air tidak dapat mengkonversi 100% energi listrik menjadi

energi kimia pada hidrogen. Proses ini membutuhkan energi yang jauh lebih besar untuk mengaktifkan air agar dapat terionisasi. Jumlah energi yang diperlukan ini tidak sebanding dengan jumlah hidrogen yang dihasilkan. Dengan menggunakan metode elektrolisis biasa hanya sekitar 4% produksi hidrogen yang dihasilkan dari air murni sehingga perlu menggunakan larutan elektrolit untuk mempercepat proses elektrolisis. Elektrolit adalah suatu zat terlarut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik. Umumnya, air adalah pelarut (solven) yang baik untuk senyawa ion dan mempunyai sifat menghantarkan arus listrik. Contohnya apabila elektroda bereaksi dengan air murni, bola lampu tidak akan menyala karena air tersebut merupakan konduktor listrik yang sangat jelek. Apabila suatu senyawa ion yang larut seperti NaCl ditambahkan pada air, maka solutnya akan larut sehingga bola lampu mulai menyala dengan terang. Bila larutan elektrolit dialiri arus listrik, ion-ion dalam larutan akan bergerak menuju electrode dengan muatan yang berlawanan, melalui cara ini arus listrik akan mengalir dan ion bertindak sebagai penghantar, sehingga dapat

10

menghantarkan arus listrik. Senyawa seperti NaCl yang membuat larutan menjadi konduktor listrik. Proses oksidasi dan reduksi sebagai reaksi pelepasan dan penangkapan oleh suatu zat. Oksidasi adalah proses pelepasan elektron dari suatu zat sedangkan reduksi adalah proses penangkapan electron oleh suatu zat. Kekuatan suatu elektrolit ditandai dengan suatu besaran yang disebut derajat ionisasi (α) Elektrolit kuat memiliki harga α = 1, sebab semua zat yang dilarutkan terurai menjadi ion Elektrolit lemah memiliki harga α<1, sebab hanya sebagian yang terurai menjadi ion. (Viktor)

Tabel 2.1 Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda (sumber:Viktor.,”Electrolysis of Water Prosesses and Applications Handbook”,Chief Engineer and Siemens and Halske. Co Limited, Viena, 1904) Kopel (oks/red)

Li+/Li K+/K Ca2+/Ca Na+/Na Mg2+/Mg Al3+/Al Zn2+/Zn Fe2+/Fe PbSO4/Pb CO2+/Co Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb D+/D2 H+/H2 Sn4+/Sn2+ Cu2+/Cu I2/IO2/H2O2 Fe3+/Fe2+ Hg2 2+/Hg Ag+/Ag NO3 -/N2O4 NO3 -/NO Br2/Br O2/H2O Cr2O7 2-/Cr3+

Reaksi katoda (reduksi)

Li+ + e- D Li K+ + e- D K Ca2+ + 2e- D Ca Na+ + e- D Na Mg2+ + 2e- D Mg Al3+ + 3e- D Al Zn2+ + 2e- D Zn Fe2+ + 2e- D Fe PbSO4 + 2e- D Pb + 2SO4 CO2+ + 2e- D Co Ni2+ + 2e- D Ni Sn2+ + 2e- D Sn Pb2+ + 2e- D Pb 2D+ + 2e- D D2 2H+ + 2e- D H2 Sn4+ + 2e- D Sn2+ Cu2+ + 2e- D Cu I2 + 2e- D 2IO2 + 2H+ + 2e- D H2O2 Fe3+ + e- D Fe2+ Hg2 2+ + 2e- D 2Hg Ag+ + e- D Ag 2NO3 - + 4H+ + 2e- D N2O4 + 2H2O NO3 -+ 4H+ + 3e- D NO + 2H2O Br2 + 2e- D 2Br O2 + 4H+ + 4e- D 2H2O Cr2O7 2- + 14H+ + 6e- D

E°, Potensial reduksi, volt (elektroda hidrogen standar = 0) -3,04 -2,92 -2,87 -2,71 -2,37 -1,66 -0,76 -0,44 -0,36 -0,28 -0,25 -0,14 -0,13 -0,003 0,000 +0,15 +0,34 +0,54 +0,68 +0,77 +0,79 +0,80 +0,80 +0,96 +1,07 +1,23 +1,33

11

Cl2/ClPbO2/Pb2+ Au3+/Au MnO4 -/Mn2+ HClO/CO2 PbO2/PbSO4 H2O2/H2O F2/F

2Cr3+ + 7H2O Cl2 + 2e- D 2ClPbO2 + 4H+ + 2e- D Pb2+ + H2O Au3+ + 3e- D Au MnO4 - + 8H+ + 5e- D Mn2+ + 4H2O 2HClO + 2H+ + 2e- D Cl2 + 2H2O PbO2 + SO4 2- + 4H+ + 2eD PbSO4 + 2H2O H2O2 + 2H+ + 2e- D 2H2O F2 + 2e- D 2F

+1,36 +1,46 +1,50 +1,51 +1,63 +1,68 +1,78 +2,87

Elektrolit terbagi menjadi 3 macam jenis yaitu: 2.6.1

Elektrolit Kuat Beberapa elektrolit seperti kalium klorida, natrium hidroksida, natrium

nitrat terionisasi sempurna menjadi ion-ionnya dalam larutan. Elektrolit yang terioniasi sempurna disebut dengan elektrolit kuat. Dengan kata lain, elektrolit kuat terionisasi 100%. Reaksi disosiasi elektrolit kuat ditulis dengan tanda anak panah tunggal ke kanan. Secara umum basa kuat seperti kalium hidroksida dan garam dan asam kuat seperti asam sulfat, asam nitrat, asam klorida adalah elektrolit kuat. Sebagai contoh: Reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai berikut : NaCl ——> Na+ + Cl – Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e– ——> H2(g) + 2 OH–(aq)………………Eo= -0,83 Anoda (+) : 2 Cl–(aq) ——> Cl2(g) + 2 e– ……………..…………… Eo= +1,36 Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl–(aq) ——> H2(g) + Cl2(g) + 2 OH–(aq) . Eo= -2,19 Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan ion OH- (basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Terbentuknya ion OH– pada katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). Dengan demikian, terlihat bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis larutan. (Viktor)

12

2.6.2

Elektrolit Lemah Elektrolit lemah adalah senyawa yang terdisosiasi sebagian dalam air.

Pada larutan elektrolit lemah, ion-ion akan membentuk kesetimbangan dengan molekul yang tak terdisosiasi.Karena hanya sebagian yang terdisosiasi, maka jumlah ion pada volume tertentu larutan akan sama pada perubahan konsentrasi yang besar. Persamaan kimia ionisasi elektrolit lemah digunakan tanda panah ganda (⇌). (Viktor)

2.6.3

Non-elektrolit Non-elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan listrik

karena tidak adanya ion. Biasanya senyawa non elektrolit adalah senyawa kovalen polar dan non polar yang mana terlarut dalam air sebagai molekul, bukan ion. Senyawa kovalen mempunyai ikatan kovalenantara atom yang berikatan, dengan demikian tidak dapat terionisasi pada larutan dan hanya membentuk molekul. Sebagai contoh, gula dan alkohol dapat larut dalam air, tetapi hanya sebagai molekulnya saja. Karakter elektrolit yang baik dalam elektrolisis lebih ditekankan pada mudah menghantarkan arus listrik serta karakter korosi yang dimilikinya. Dengan tujuan untuk meningkatkan konduktivitas larutan, elektrolit yang terdiri dari ion – ion dengan mobilitas tinggi secara umum digunakan di elektrolizer. Pada umumnya proses elektrolisis yang dilakukan untuk menghasilkan gas oksigen dan gas hidrogen menggunakan larutan alkali. Larutan alkali yang umum digunakan adalah larutan NaOH dan KOH. Larutan tersebut merupakan elektrolit kuat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.Secara teoritis, pemberian potensial energi lebih dari 5V akan menghasilkan gas oksigen, gas hidrogen dan logam kalium. (Viktor)

Tabel 2.2 Jenis dari Elektrolit (Submer : http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolit 2015)

Jenis Larutan

Sifat dan Pengamatan Lain

Contoh Senyawa

Reaksi Ionisasi

13

Elektrolit Kuat

Elektolit Lemah

- Terionisasi

NaCl

NaCl —> Na+ +

sempurna

NaOH

Cl-

- Menghantarkan

H2SO4

NaOH —> Na+ +

arus listrik

HCl

OH-

- Lampu menyala

KCl

H2SO4 —> H+ +

terang

SO42-

- Terdapat

HCl —> H+ + Cl-

gelembung gas

KCl —> K+ + Cl-

- Terionisasi

CH3COOH

CH3COOH –>

sebagian

N4OH

H+ + CH3COOH-

- Menghantarkan

HCN

HCN –> H+ +

arus listrik

Al(OH)3

CN-

- Lampu menyala

Al(OH)3 –> Al3+

redup

+ OH-

- Terdapat gelembung gas Non Elektrolit

- Tidak terionisasi

C6H12O6

C6H12O6

- Tidak

C12H22O11

C12H22O11

menghantarkan

CO(NH2)2

CO(NH2)2

arus listrik

C2H5OH

C2H5OH

- Lampu tidak menyala - Tidak terdapat gelembung gas

2.6.4

Baking Soda dan Baking Powder

a. Baking soda Natrium bikarbonat adalah senyawa kimia dengan rumus NaHCO3. Dalam penyebutannya kerap disingkat menjadi bicnat. Senyawa ini termasuk kelompok garam dan telah digunakan sejak lama.

14

Senyawa ini disebut juga baking soda (soda kue), Sodium bikarbonat, natrium hidrogen karbonat, dan lain-lain. Senyawa ini merupakan kristal yang sering terdapat dalam bentuk serbuk. Natrium bikarbonat larut dalam air. Senyawa ini digunakan dalam roti atau kue karena bereaksi dengan bahan lain membentuk gas karbon dioksida, yang menyebabkan roti "mengembang". Senyawa ini juga digunakan sebagai obat antasid (penyakit maag atau tukak lambung). Karena bersifat alkaloid (basa), senyawa ini juga digunakan sebagai obat penetral asam bagi penderita asidosis tubulus renalis (ATR) atau rhenal tubular acidosis (RTA). Selain itu, natrium bikarbonat juga dapat dimanfaatkan untuk menurunkan kadar asam urat. NaHCO3 umumnya diproduksi melalui proses Solvay, yang memerlukan reaksi natrium klorida, amonia, dan karbon dioksida dalam air. NaHCO3 diproduksi sebanyak 100 000 ton/tahun (2001). Soda kue juga diproduksi secara komesial dari soda abu (diperoleh melalui penambangan bijih trona, yang dilarutkan dalam air lalu direaksikan dengan karbon dioksida. Lalu NaHCO3 mengendap sesuai persamaan berikut Na2CO3 + CO2 + H2O → 2 NaHCO3 b. Baking powder Salah satu bahan tambahan yang cukup sering digunakan saat membuat kue adalah baking powder. Baking powder yang berupa bubuk berwarna putih terang ini adalah campuran dari baking soda (soda kue/sodium bikarbonat) dengan cream of tartar dan zat pati. Seringkali orang keliru antara baking soda dengan baking powder. Sepintas nampak sama, bahkan dari segi penggunaan pun keduanya bisa saling menggantikan. Namun, ada beberapa hal yang harus diperhatikan saat ingin menggantikan baking soda dengan baking powder atau sebaliknya. Dari segi rasa, baking powder memiliki rasa yang netral, tidak pahit. Tak seperti baking soda rasanya cenderung pahit jika tidak ada bahan kue yang mengandung asam bersamanya. Ada dua jenis baking powder, yakni baking powder single acting dan baking powder double acting. Untuk baking powder single acting, bahan ini teraktifasi langsung ketika ada kelembaban pada saat proses pengadonan. Jadi harus segera

15

dipanggang. Sedangkan baking powder double acting teraktifasi dua kali, yakni saat proses pencampuran adonan dan saat dipanggang. (Holleman, A. F.)

2.7

Elektroda Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan

bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit atau vakum). Ungkapan kata ini diciptakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara). Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, yaitu anion (ion negatif) ditarik oleh anoda sehingga jumlah elektronnya berkurang atau bilangan oksidasinya bertambah. (Viktor) Jika elektroda inert (Pt, C, dan Au), ada 3 macam reaksi: 1. Jika anionnya sisa asam oksi (misalnya NO3-, SO42-), maka reaksinya 2H2O → 4H+ + O2 + 4 e 2. Jika anionnya OH-, maka reaksinya 4 OH- → 2H2O + O2 + 4 e 3. Jika anionnya berupa halida (F-, Cl-, Br-), maka reaksinya adalah2 X(halida) → X (halida)2 + 2 e Pada katoda terjadi reaksi reduksi, yaitu kation (ion positif) ditarik oleh katoda dan menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya berkurang. 1. Jika kation merupakan logam golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), IIA (Be, Mg, Cr, Sr, Ba, Ra), Al, dan Mn, maka reaksi yang terjadi adalah 2 H20 + 2 e → H2 + 2 OH2. Jika kationnya berupa H+, maka reaksinya 2H+ + 2 e → H2 3. Jika kation berupa logam lain, maka reaksinya (nama logam)x+ + xe → (nama logam)

16

Gambar 2.3 Reaksi Anoda dan Katoda (Sumber : https://restukarmela.wordpress.com/category/video-dan-gambar)

Jenis-jenis elektroda terbagi menjadi empat bagian diantaranya : 2.7.1

Elektroda order pertama Pada elektroda ini ion analit berpartisipasi langsung dengan logamnya

dalam suatu reaksi paruh yang dapat dibalik. Beberapa logam seperti Ag, Hg, Cu, dan Pb dapat bertindak sebagai elektroda indikator bila bersentuhan dengan ion mereka. Ag+ + e-Ag Eo = +0.80 V Pada reaksi sebelumnya, potensial sel berubah ubah menurut besarnya aktivitas ion perak (Ag+). Sesuai dengan persamaan. (Viktor)

2.7.2

Elektroda order kedua Ion-ion dalam larutan tidak bertukar elektron dengan elektroda logam

secara langsung, melainkan konsentrasi ion logam yang bertukar elektron dengan permukaan logam. Elektroda ini bekerja sebagai elektroda refrensi tetapi memberikan respon ketika suatu elektroda indikator berubah nilai ax-nya (misalkan KCl jenuh berarti x=Cl). (Viktor)

2.7.3

Elektroda Order Ketiga Elektroda jenis ini dipergunakan sebagai elektroda indicator dalam titrasi-

titrasi EDTA potensiometrik dari 29 ion logam. Elektrodanya sendiri berupa suatu tetesesan atau genangan kecil raksa dalam suatu cangkir pada ujung tabung-J dengan suatu kawat sirkuit luar. (Viktor)

17

2.7.4

Elektroda Inert Elektroda Inert merupakan elektroda yang tidak masuk ke dalam reaksi.

Contohnya adalah platina (Pt), emas (Aurum/Au), dan karbon (C). Elektroda ini 0bekerja baik sebagai elektroda indicator. Fungsi logam Pt adalah membangkitkan kecendrungan sistem tersebut dalam mengambil atau melepaskan elektron, sedangkan logam itu tidak ikut secara nyata dalam reaksi redoks. (Viktor)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Jenis Penelitian Penelitian ini menggunakan jenis penelitian experiment, karena metode

pelepasan karat menggunakan larutan baking soda dan baking powder secara elektrolisis ini belum pernah ada pada tempat yang di tentukan.

3.2

Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Workshop Teknik Mesin Alat Berat Politeknik

Negeri Balikpapan, Jl. Soekarno-Hatta Km 8 pada bulan April-juli 2017.

3.3

Alat dan Bahan Penelitian Penelitian ini membutuhkan peralatan dan bahan sebagai berikut:

a).

Alat Alat-alat yang digunakan yaitu sebagai berikut:

1.

Alat elektrolisis Berfungsi untuk melakukan uji coba pelepasaan karat

2.

Gerinda potong Berfungsi untuk memotong bahan yang akan digunakan

3.

Las Berfungsi untuk menyambungkan bahan yang akan digunakan

4.

Baterai (Aki) 12Volt Berfungsi untuk sumber arus listrik

5.

Gelas Beaker 2000ml Berfungsi untuk menakar air untuk penelitian

6.

Timbangan digital Berfungsi untuk menimbang larutan baking soda dan baking powder untuk penelitian

7.

Timer Berfungsi untuk mengatur waktu yang ditentukan untuk penelitian

18

19

b).

Bahan Bahan-bahan yang digunakan yaitu sebagai berikut:

1.

Besi berkarat Sebagai komponen yang akan dihilangkan karatnya

2.

Bakhing soda dan bakhing powder Sebagai larutan untuk penelitian

3.

Besi bundar diameter 10mm Sebagai bahan untuk anoda yang dikorbankan

4.

Besi siku Sebagai bahan untuk stand baterai

5.

Besi Plat Sebagai bahan penyangga alat

5.

Kabel serabut Sebagai penyalur aliran listrik untuk penelitian

6.

Wadah Sebagai tempat jalannya proses elektrolisis

7.

Air Sebagai bahan untuk berlangsungnya proses elektrolisis

8.

Penjepit buaya Sebagai penghubung terminal baterai ke anoda dan katoda

3.4

Proses Pembuatan Perlengkapan Alat Elektrolisis

1.

Tahapan pembuatan perlengkapan alat electroplating yaitu: Menyiapkan beberapa wadah yang akan digunakan sebagai wadah pembersihan, wadah pembilasan dan wadah untuk melakukan pelepasan karat.

2.

Menyiapkan rak dan kawat pengait, untuk dijadikan sebagai tempat peletakkan spesimen/benda uji (Katoda) dan peletakkan besi yang akan dikorbankan (Anoda).

3.

Membuat rak sebagai tempat peletakkan baterai aki. Dengan memotong besi siku dengan ukuran yang sesuai menggunakan gerinda potong. Lalu mengelas besi siku sesuai rancangan. Selanjutnya bor bagian bawah siku sebagai tempat peletakkan roda trolley.

20

4.

Menyiapkan kabel positif dan negatif yang telah di sambung dengan penjepit buaya.

5.

Hubungkan kabel pada kutub positif dari sumber listrik pada Anoda.

6.

Hubungkan kabel pada kutub negatif dari sumber listrik pada Katoda.

Design dan gambar alat elektrolisis yang akan digunakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.

Gambar 3.1 Design alat elektrolisis (Documentasi,2017)

(A)

(B)

21

(C)

(D) Gambar 3.2 Alat Elektrolisis (Documentasi,2017)

Keterangan: (A) = Perakitan kawat, sebagai tempat pengaitan komponen (katoda) dan besi yang akan dikorbankan (Anoda) saat proses elektrolisis. (B) = Alat elektrolisis tampak depan. (C) = Alat elektrolisis tampak belakang. (D) = Stand baterai, untuk memudahkan pemindahan baterai ketika akan dilakukan pengisian daya. 3.5

Prosedur Penelitian Penelitian yang penulis ini lakukan akan membahas cara pelepasan karat

dengan larutan elektrolisis serta untuk mengetahui cara yang tepat untuk melakukan pencampuran air dengan bahan bakhing soda dan bakhing powder. Dimana terdapat 2 sampel pencampuran yang di gunakan untuk melakukan penelitian ini seperti yang di lakukan pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Variasi pencampuran air dengan baking soda dan baking powder Bahan

Rumus kimia

Bakhing soda

NaHCO3

Bakhing powder

NaHCO3 dan NaH2P2O7

jumlah

Air

Waktu

100 gram

4000 ml

60 Menit

22

3.6

Langkah Kerja Metode pelepasan karat yang dibuat dengan menggunakan larutan

elektrolisis yaitu dengan menghubungan baterai ke elektroda. Arus listrik dan larutan berperan penting untuk jalannya keberhasilan dari metode ini. Untuk melakukan proses pelepasan karat dapat dilakukan dengan langkah kerja sebagai berikut: 1.

Isi wadah dengan air, Lakukan penakaran air yang sudah ditentukan menggunakan gelas beaker

2000ml.

2.

Letakkan besi yang akan dikorbankan ke dalam wadah.

3.

Campurkan dengan larutan bakhing soda atau bakhing powder sesuai takaran yang sudah di ukur dengan timbangan digital, lalu diaduk.

4.

Masukkan komponen berkarat yang akan dihilangkan karatnya.

5.

Hubungkan alat dengan battery 12Volt. Kutub positif di hubungkan ke besi yang akan dikorbankan (anoda) dan kutub negatif di komponen yang akan dihilangkan karatnya.

6.

Tunggu beberapa jam sesuai waktu yang ditentukan untuk melakukan proses pelepasan karat.

23

3.7

Alur Penelitian

START

Studi Literatur

Mengidentifikasi Masalah

Menemukan Masalah

Menentukan Solusi penyelesaian

Solusi penyelesaian Selesai ?

NO

Yes

Melakukan Uji Coba

Yes

Analisis Data

Hasil Sesuai?

Kesimpulan

NO

Selesai

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Prinsip Kerja Elektrolisis Pada prinsipnya elektrolisis adalah metode pemecahan molukel–molukel

air

menjadi

atom–atom

penyusunnya

(hidrogen

dan

oksigen)

dengan

menggunakan arus listrik yang melewati 2 kutub elektroda. Pada elektrolisis, sebuah sumber listrik dihubungkan dengan dua elektroda atau 2 plat yang diletakkan di dalam suatu larutan. Setelah proses dijalankan, maka air akan terpisah menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen akan terkumpul di katoda (elektroda negatif) dan oksigen akan terkumpul pada anoda (elektroda positif). Gas hidrogen yang dihasilkan jumlahnya dua kali lipat dari gas oksigen yang dihasilkan dan keduanya proporsional dengan total energi listrik yang dialirkan melalui air.

4.2

Hasil Penelitian Pada proses ini pegujian yang di lakukan ada beberapa tahapan sebagai

berikut:

4.2.1

Pengujian Menggunakan Larutan Baking Soda 100gr

1. Komponen yang akan dihilangkan karatnya Proses pelepasan karat menggunakan larutan baking soda 100gr di campurkan ke dalam wadah berisi air yang sudah ditakar 4000ml.

Gambar 4.1 Komponen berkarat (Documentasi,2017)

24

25

2. Proses terjadinya pelepasan karat dilakukan selama 1 jam Proses terjadinya pelepasan karat dimana gas hidrogen mengangkat karat pada komponen yang di uji sehingga air berubah bewarna coklat pada permukaan seperti tampak pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Proses pelepasan karat menggunakan baking soda (Documentasi,2017)

3. Hasil penelitian terlihat karat yang menempel di anoda Terlihat hasil penelitian di anoda yang dikorbankan banyak terdapat karat yang menempel seperti tampak pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Hasil anoda menggunakan baking soda (Documentasi,2017) 4. Berikut ini adalah hasil dari penelitian menggunakan larutan baking soda Hasil pengujian bahan yang telah dilakukan sudah bersih dari karat seperti tampak pada gambar 4.4.

26

Gambar 4.4 Hasil komponen menggunakan baking soda (Documentasi,2017)

4.2.2

Pengujian Menggunakan Baking Powder 100gr

1. Komponen yang akan dihilangkan karatnya Proses pelepasan karat menggunakan larutan baking powder 100gr di campurkan ke dalam wadah berisi air yang sudah ditakar 4000ml.

Gambar 4.5 komponen berkarat (Documentasi,2017) 2. Proses terjadinya pelepasan karat dilakukan selama 1 jam Proses terjadinya pelepasan karat dimana gas hidrogen mengangkat karat pada komponen yang di uji sehingga terlihat permukaan air terlihat karat menempel pada anoda seperti tampak pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Proses pelepasan karat menggunakan baking powder (Documentasi,2017)

27

3. Hasil pengujian terlihat karat yang menempel di anoda Terlihat hasil pengujian anoda yang dikorbankan terlihat sedikit karat yang menempel seperti tampak pada gambar 4.7.

Gambar 4.7 Hasil anoda menggunakan baking powder (Documentasi,2017) 4. Hasil pengujian menggunakan larutan baking powder Hasil pengujian bahan yang telah dilakukan masih terlihat noda karat seperti tampak pada gambar 4.8.

Gambar 4.8 Hasil komponen menggunakan baking powder (Documentasi,2017)

4.3

Pembahasan Berdasarkan gambar 4.4 dan 4.8 didapatkan hasil pengujian metode

pelepasan karat terlihat komparasi pada komponen yang di bersihkan karatnya, larutan baking soda (NaHCO3) 100gr dengan air 4000ml lebih bersih menyeluruh dari pada larutan baking powder (NaHCO3+Na2H2P2O7) 100gr dengan air 4000ml masih meninggalkan noda noda karat. Berikut hasil penelitian pada tabel 4.1.

28

Tabel 4.1 hasil pengujian metode pelepasan karat secara elektrolisis Hasil pengamatan durasi 1 jam Bahan

Rumus kimia

Bakhing soda

NaHCO3

Bakhing powder

NaHCO3 dan NaH2P2O 7

4.3.1

jumlah

100 gram

Baterai aki

12V 150Ah

Gelembung gas

Warna air

Hasil

Coklat bening

Bersih

Putih keruh

Masih terlihat noda karat

Ada

Pengamatan Reaksi Pada percobaan ini dilakukan elektrolisis larutan baking soda dan baking

powder dengan elektroda besi Fe. Larutan natrium bikarbonat merupakan larutan elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik. Karena larutan natrium biakarbonat merupakan senyawa ion yang bila dilarutkan dengan air akan terurai menjadi ion-ion positif dan ion negatif yaitu Na+ dan Na-. Dalam reaksi elektrolisis yang tidak akan terjadi secara spontan, maka energi listrik perlu digunakan untuk menghasilkan suatu perubahan kimia, cara yang digunakan yakni menghubungkan elektrode dengan sumber dari energi luar, energi ini bisa didapat dari power supply atau sumber arus searah. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katoda karena memerlukan elektron dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anoda, akibatnya anoda bermuatan negatif dan menarik kationkation yang akan tereduksi. Sebaliknya, katoda bermuatan positif dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Pada metode elektrolisis ini digunakan elektroda besi Fe pada anoda dan katoda. Elektroda besi Fe bersifat tak inert, tak inert yaitu ikut bereaksi. Sehingga spesi yang memungkinkan bereaksi di katoda adalah Na+ dan H2O, sedangkan spesi yang mungkin bereaksi di anoda adalah Na- dan H2O. Pada percobaan ini spesi yang terjadi di anode adalah Na- dan spesi yang terjadi di katode adalah H2O. Hasil pengamatan menunjukkan perubahan bahwa komponen yang dihilangkan karatnya (katoda) terlihat bersih dari semula komponen mengalami

29

karatan dan pada besi yang dikorbankan (anoda) terdapat endapan. Hal tersebut menunjukkan pada katoda terjadi reduksi 3O2 yang melepaskan karat pada komponen dan pada anoda terjadi oksidasi 2 Fe3+ + 6e- yang menghasilkan gas oksigen (O2). Sebagaimana reaksinya: 3O2-

Katoda (-) : 3O2 + 6eAnoda (+) : 2Fe3+ + 6e-

2Fe

Pada gambar 4.4 dan 4.8 maka persamaan reaksinya terbagi menjadi dua, yaitu reaksi di katoda dan reaksi di anoda. Katoda : 1. Terjadi reaksi reduksi (penurunan bilangan oksidasi). 2. Ion yang ditarik ke katoda bermuatan (+) atau kation. Anoda : 1. Terjadi reaksi oksidasi (kenaikan bilangan oksidasi) 2. ion yang ditarik ke anoda bermuatan negatif (-) atau anion.

4.3.2

Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Soda Pada pengujian pelepasan karat menggunakan larutan baking soda

(NaHCO3)

pada katoda besi berkarat atau Fe2O3 mengalami reduksi yaitu

terjadinya penurunan bilangan oksidasi dimana terjadi proses pelepasan oksigen yang direaksikan dengan gas hidrogen, sehingga reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut:

Katoda (reduksi) Fe2O3(s) + 3H2(g)

2Fe(s) + 3H2O(g)

Sedangkan pada elektroda anoda terjadi proses oksidasi yaitu peningkatan bilangan oksidasi dimana terjadi pengikatan oksigen pada elektroda anoda, reaksi pada anoda sebagai berikut:

Anoda (oksidasi) 3O2 + 6e-

3O2-

30

Reaksi kimia penyeimbangan, reaksi air menggunakan larutan NaHCO3 sebagai berikut: Katoda (reduksi) : 2H2O (l) + 2eAnoda (oksidasi) : 4OH- (cair)

H2 (gas) + 2OH- (cair) O2 (gas) + 2H 2O (aq) + 4e-

Sehingga dapat ditulis untuk keseluruhan reaksi pemecahan H2 dan O2 : 2H 2O (aq)

2H2 (gas) + O2 (gas)

Dari persamaan reaksi kimia yang terjadi jumlah volume H2 gas besarnya atau volumenya adalah 2 kali lebih banyak dari jumlah volume O2 gas. Pada proses elektrolisis larutan elektrolit akan dihasilkan zat-zat hasil reaksi yang bergantung pada harga potensial reduksi ion-ion yang ada dalam larutan dan elektroda yang digunakan.

Berikut reaksi elektrolisis larutan NaHCO3 dalam air : Katoda : 2H 2O (l) Anoda : [2H 2O (l)+ 2 2H 2O (l)

4H+ (aq) + O2 (g) + 4e+ 2OH- (aq) + H2(g)] x 2 2H2(g) + O2(g)

Pada elektrolisis larutan yang mengandung ion ion-ion golongan 1A (Na+), ion tersebut tidak tereduksi pada katoda tetapi air yang mengalami reduksi karena potensial reduksi air lebih besar dari potensial reduksi ion natrium. 4.3.3

Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Powder Proses pelepasan karat pada larutan baking powder tidak beda jauh dengan

menggunakan baking soda hanya saja pada larutan baking powder terdapat senyawa lain yaitu NaHCO3+NaH2P2O7 dimana terdapat senyawa asam pada larutan baking powder. Berikut reaksi kimia yang terjadi pada proses elektrolisis larutan baking powder :

Katoda (reduksi) Fe2O3(s) + 3H2(g)

2Fe(s) + 3H2O(g)

31

Sedangkan pada elektroda anoda terjadi proses oksidasi yaitu peningkatan bilangan oksidasi dimana terjadi pengikatan oksigen pada elektroda anoda, reaksi pada anoda sebagai berikut:

Anoda (oksidasi) 3O2 + 6eReaksi

3O2-

kimia

penyeimbangan,

reaksi

air

menggunakan

larutan

NaHCO3+NaH2P2O7 sebagai berikut: Katoda (reduksi) : 2H2O (l) + 2eAnoda (oksidasi) : 4OH- (cair)

H2 (gas) + 2OH- (cair) O2 (gas) + 2H 2O (aq) + 4e-

Sehingga dapat ditulis untuk keseluruhan reaksi pemecahan H2 dan O2 : 2H 2O (aq)

4.3.4

2H2 (gas) + O2 (gas)

Faktor Mempengaruhi Elektrolisis Faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis tersebut pada larutan

baking soda dan baking powder yaitu perbedaan pada senyawa ion yang terurai didalamnya pada saat elektrolisis, Seperti yang terlihat pada gambar 4.3dan 4.7 air pada hasil pengujian yang dilakukan terlihat perbedaan pada baking soda air berubah menjadi coklat dan pada baking powder berbuah menjadi putih yang menandakan peran dari kedua larutan tersebut sangat mempengaruhi. Terlihat juga pada anoda yang dikorbankan pada larutan baking soda terdapat banyak endapan karat yang menempel karena proses reduksi dan pada larutan baking powder hanya endapan bubuk baking powder yang menempel pada anoda seperti yang terlihat pada gambar 4.2 dan 4.6.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan Berdasarkan hasil data analisa uji coba yang telah dilakukan pada

penelitian Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan Baking soda dan Baking Powder Secara Elektrolisis, maka dari hasil metode tersebut dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1.

Hasil menunjukkan bahwa cara kerja metode pelepasan karat yaitu terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi pada saat elektrolisis.

2.

Hasil menunjukkan bahwa larutan baking soda lebih baik dalam melepas karat dibandingkan dengan baking powder dikarenakan perbedaan ion yang terurai didalamnya pada saat elektrolisis.

5.2

Saran Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya ditambahkan beberapa hal yang

dapat meningkatkan kinerja metode pelepasan karat tersebut, antara lain: 1.

Mencoba melakukan penelitian menggunakan larutan lain.

2.

Sebaiknya gunakan baterai charger untuk menjaga aliran listrik agar tetap stabil.

32

DAFTAR PUSTAKA Alfred Arthur Grahame Chapman, 1949, ―Electrolytic Method To Remove Rust‖, London, England.

Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. Ivar H. Lee, 013 Detroit, Michigan,1926, ―ASSIGNOR TO THE STUDEBAKER CORPORATION”, of south bend, Indiana.

Sadiku, M. N. O., 2007, ―elements of electromagnetics” (fourth ed). New york (USA). Trethewey, K. R. &Chamberlain, J., 1991, ―Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasa” , PT. GramediaPustakaUtama, Jakarta.

Viktor.,”Electrolysis of Water Prosesses and Applications Handbook”,Chief Engineer and Siemens and Halske. Co Limited, Viena, 1904.

33