laporan praktikum pelapisan logam - va
Post on 23-Oct-2015
427 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LABORATORIUM
KIMIA FISIKA
Percobaan : PELAPISAN LOGAM Kelompok : V A
Nama : 1. Eriska Wahyu Kusuma NRP. 2313 030 099 2. Faiz Riskullah NRP. 2313 030 027 3. Irine Ayundia NRP. 2313 030 057 4. Mulya Nugraha NRP. 2313 030 001 5. Nurul Qiftiyah NRP. 2313 030 067
Tanggal Percobaan : 16 Desember 2013
Tanggal Penyerahan : 23 Desember 2013
Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, S.T, M.T.
Asisten Laboratorium : -
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2013
i
ABSTRAK
Tujuan melakukan percobaan ini adalah untuk mengetahui pelapisan logam besi (Fe) dengan pelapis berupa logam tembaga (Cu) dan mengetahui reaski redoks yang terjadi dengan menggunakan metode electroplating. Pelapisan logam merupakan salah teknik perlindungan
terhadap logam dari pengaruh luar yang dapat merusak serta mengurangi ketahanan logam. Prosedur percobaan pelapisan logam yaitu pertama menyiapkan alat dan bahan yang
dibutuhkan, kemudian membersihkan logam besi dengan cara mencelupkan logam besi dalam
larutan HCl pekat. Setelah itu menimbang logam besi satu per satu dengan menggunakan neraca kemudian mencatatnya sebagai berat awal (Wo). Lalu dilanjutkan dengan percobaan pertama yaitu dengan menggunakan variabel waktu sebesar 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit,
27 menit, 31 menit dan 35 menit dengan variabel terikatnya adalah kuat arus 300 mA. Untuk percobaan kedua menggunakan variabel waktu yaitu sebesar 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit,
23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit dengan variabel terikatnya adalah kuat arus 500 mA. Setelah melalui proses electroplating, lalu menimbang berat masing- masing logam besi. Kemudian mencatatnya dalam sebagai berat akhir (Wt). Setelah itu menetukan berapa
pertambahan berat yang dialami oleh besi (W). Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa kondisi optimum
pelapisan logam besi terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 31dan 35 sebesar 13,5 gram, sedangkan kondisi minimum terjadi pada penggunaan arus listrik 300 mA yakni pada menit ke 7
sebesar 10 gram. Untuk pertambahan berat logam pada kondisi optimum terjadi pada arus 300 mA pada menit ke 31 dan 35 sebesar 2 gram, sedangkan pertambahan logam kondisi minimum terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 7 dan 11 sebesar 0,5 gram. Hal ini sesuai dengan teori
yang menyebutkan bahwa semakin lama proses electroplating yang dilakukan pada besi maka semakin banyak pula pelapisan yang terbentuk.
Kata Kunci : Electroplating, CuSO4, dan Pertambahan berat logam besi
ii
DAFTAR ISI
ABSTRAKS ........................................................................................................ i
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ iv
DAFTAR GRAFIK .............................................................................................. v
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1
I.2 Rumusan Masalah .................................................................................. I-2
I.3 Tujuan Percobaan .................................................................................. I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori ........................................................................................... II-1
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 Variabel Percobaan ............................................................................. III-1
III.2 Bahan yang Digunakan ........................................................................ III-1
III.3 Alat yang Digunakan ........................................................................... III-1
III.4 Prosedur Percobaan ............................................................................. III-1
III.5 Diagram Alir Percobaan ....................................................................... III-2
III.6 Gambar Alat Percobaan ....................................................................... III-3
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Percobaan .................................................................................. IV-1
IV.2 Pembahasan ......................................................................................... IV-2
BAB V KESIMPULAN ....................................................................................... V-1
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... v
DAFTAR NOTASI ............................................................................................... vi
APPENDIKS ........................................................................................................ vii
LAMPIRAN
- Laporan Sementara
- Fotocopy Literatur
- Lembar Revisi
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.I.1 Anoda, Katoda, dan Elektrolit........................................................... III-4
Gambar II.1.2 Skema Proses Electroplating.............................................................. III-4
Gambar III.6.1 Gambar Alat Percobaan..................................................................... III-4
iv
DAFTAR TABEL
Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Pelapisan Logam Dengan
Menggunakan Arus Listrik 300 mA ...................................................... IV-I
Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan Pelapisan Logam Dengan
Menggunakan Arus Listrik 500 mA ...................................................... IV-I
v
DAFTAR GRAFIK
Grafik IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel Waktu
Terhadap Pertambahan Berat Logam .................................................... IV-4
Grafik IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel Waktu
Terhadap Pertambahan Berat Logam .................................................... IV-5
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Saat ini banyak industri maju yang mayoritas semua hal menerapkan ilmu yang
berhubungan dengan kimia ataupun fisika. Baik dalam penggunaan alat maupun bahan
untuk menghasilkan produk. Dari kasus tersebut, terbukti bahwa ilmu kimia fisika
mempunyai peran yang penting dalam kehidupan sehari hari. Dalam dunia industri sering
kali muncul masalah-masalah yang berkaitan dengan proses produksi. Salah satunya
adalah rusaknya alat atau barang hasil produksi yang terbuat dari logam. Hal tersebut
disebabkan karena logam mengalami korosi. Untuk menyelesaikan masalah tersebut,
dalam ilmu kimia fisika akan dipelajari bagaimana cara melindungi logam agar tidak
mengalami korosi. Yaitu dengan cara pelapisan logam.
Pelapisan logam adalah suatu proses melindungi logam agar tidak mengalami
korosi. Selain itu, pelapisan logam juga untuk menambah keindahan pada suatu logam.
Salah satu cara pelapisan logam adalah dengan cara melapisi suatu logam dengan logam
lain yang lebih tidak mulia ( E° reduksinya lebih kecil). Hal tersebut dapat dilakukan
melalui proses elektrolisis. Proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih tidak
mulia disebut proses penyepuhan. Dengan kata lain, penyepuhan adalah proses merubah
energi listrik menjadi energi kimia. Proses ini melibatkan 2 jenis elektroda (logam-logam
yang dihubungkan dengan sumber listrik) dan elektrolit (cairan tempat logam logam
dicelupkan). Dengan melakukan proses tersebut, maka salah satu logam yang lebih
mudah teroksidasi akan melapisi logam yang lebih mulia. Dengan melukakan proses
penyepuhan logam tersebut, maka dapat mencegah logam agar tidak mengalami korosi.
Sehingga penggunaan alat-alat logam di industri akan lebih aman dan tidak cepat
mengalami kerusakan.
Dalam industri logam, kualitas dan harga dari suatu logam ditentukan dari proses
pembuatan logam tersebut. Misalnya dalam industri penyepuhan untuk menigkatkan
kualitas suatu logam perlu dipadukan dengan logam lain untuk mendapatkan suatu logam
yang bermutu. Salah satu contohnya adalah pelapisan. Pada laporan ini akan dibahas
lebih khusus mengenai pelapisan logam ST 37 dengan Cu, Ni dan Cr. Untuk melapisi
besi dengan Cu, Ni dan Cr perlu diperhatikan beberapa hal, antara lain:
I-2
BAB I Pendahuluan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
a. Logam besi memiliki tingkat keaktifan yang lebih tinggi dibandingkan Cu, Ni dan
Cr.
b. Cu, Ni dan Cr adalah salah satu elemen dalam pembuatan baja yang ditambahkan
untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan dan ketahanan terhadap aus dan
perubahan lingkungan. Dalam percobaan ini, kami melapisi logam besi dengan
menggunakan logam tembaga sebagai pelindung dari besi (Fe).
I.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari percobaan ini yaitu :
1. Bagaimana cara melapisi logam besi dengan menggunakan logam pelapis tembaga?
2. Bagaimana reaksi redoks yang terjadi pada elektroda?
I.2 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan yang dilakukan yaitu :
1. Untuk mengetahui cara melapisi logam besi dengan menggunakan logam pelapis
tembaga.
2. Mengamati reaksi redoks pada elektroda.
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori
Pengertian Pelapisan Logam (Electroplating)
Pelapisan secara listrik electroplating adalah elektro deposisi pelapisan
(coating) logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan
permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda dari pada logam basisnya tersebut
(Anton J. H dan Tomijiro K. 1995 : 25), sedangkan pengertian electroplating yang lain
adalah suatu proses pengerjaan permukaan material baik logam maupun bukan logam
dan upaya meningkatkan sifat-sifat material tersebut (Saleh, A. Arsianto, 1995 : 3).
Sifat-sifat yang akan ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut :
a. Daya tahan korosi (corrosion resistence)
b. Tampak rupa (appearance)
c. Daya tahan gores atau aus (abrasion resistence)
d. Harga atau nilai (value)
e. Mampu solder (solderability)
f. Karet pengikat (bonding of rubber)
g. Daya kontak listrik (electrcal contact resistence)
h. Mampu pantul atau bias cahaya (reflectivity)
i. Penyebaran rintangan (diffusion barrier)
j. Mampu sikat kawat (wive bondability)
k. Daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistence)
Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating dikategorikan
sebagai proses pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating
dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus
listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke
material yang hendak dilapisi. Pelapisan logam dapat berupa lapis seng (zink),
galvanis, perak, emas, brass, tembaga, nikel dan krom. Penggunaan lapisan tersebut
disesuaikan dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan
utama dari pelapisan tersebut selain anoda yang digunakan, adalah larutan
elektrolisisnya. Proses electroplating mengubah sifat fisik, mekanik, dan sifat
teknologi suatu material. Salah satu contoh perubahan fisik ketika material dilapis
dengan nikel adalah bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta
II-2
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
bertambahnya kapasitas konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, terjadi
perubahan kekuatan tarik maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami
pelapisan dibandingkan sebelumnya (Gautama, 2009).
Karena itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk
meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, melindungi logam dari korosi,
dan memperindah tampilan (decorative) (Gautama, 2009).
Macam-Macam Pelapisan Logam
Berdasarkan Fontana (1987 : 301-312) macam-macam pelapisan logam ada dua
yaitu :
a) Pelapisan Anorganik dan Logam.
Pada umumnya pelapisan tipis dari logam dan materi anorganik dapat
menyediakan sebuah kendala yang sering terjadi antara logam dengan
lingkungannya. Hal utama dari pelapisan adalah (terlepas dari pengorbanan logam
pelapis seperti zinc) untuk menyelesaikan sebuah kendala secara efektif. Pelapisan
logam diaplikasikan dalam pengendapan logam menggunakan arus listrik (electro
deposition), penyalutan (cladding), penceluban panas (hot dipping), dan
pengendapan logam dengan uap (vapor deposition). Material anorganik
diaplikasikan atau dibentuk oleh pembakaran, difusi atau pengkonversi reaksi
kimia. Penyemprotan (spraying) biasanya dibentuk dari pembakaran pada suhu
yang tinggi. Pelapisan logam biasanya menunjukkan beberapa kemampuan
pembentukan, padahal material anorganik mempunyai sifat yang rapuh. Dari dua
kasus di atas harus diatasi. Pengeroposan atau pengerusakan lainnya pada logam
bisa disebabkan dari pengerusakan pada bagian dasar logam yang dipercepat karena
dampak dari dua atau lebih logam lainnya. beberapa contoh dari pelapisan logam
yaitu pelapisan logam pada bumper mobil dan hiasan, alat-alat rumah tangga,
pelapisan kaleng dengan timah. Sementara macam-macam dari pelapisan anorganik
dan logam ini meliputi :
Pelapisan Logam (Electrodeposition)
Electrodeposition disebut juga electroplapting. Electroplating adalah
pelapisan logam dengan cara pengendapan logam lainnya ke logam seabagai
pelapis logam tersebut dengan menggunakan aliran arus listrik. Proses ini
dikenal juga dengan istilah elektrolisis. Beberapa faktor yang mempengaruhi
II-3
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
pengendapan logam pada electroplating yaitu suhu, aliran arus listrik, waktu
dan kadar dari palarut yang digunakan pada electroplating. Beberapa faktor
yang dapat mempengaruhi pelapisan logam tersebut dapat diatur untuk
mengahsilkan pelapisan logam yang tebal, tipis, lunak atau tajam. Pada
pelapisan yang keras digunakan untuk mencegah erosi korosi. Pada pelapisan
dapat digunakan logam tunggal, beberapa campuran logam atau beberapa
komposisi aloy, misalnya campuran pada pelapisan bemper mobil, mempunyai
sebuah lapisan utama berupa tembaga pada permukaannya, kapisan nickel pada
bagian tengahnya dan pada bagian atasnya terlapisi logam krom yang tipis.
Seng, nikel, timah dan kadmium pada pelapisan logam diatas untuk
mendapatkan hasil pelapisan yang kuat. Pelapis berupa emas, perak dan platina
adalah sering digunakan. Pada umumnya dari beberapa logam bisa
diaplikasikan dengan electroplating atau pelapisan logam dengan menggunaka
sumber arus listrik.
Pengalasan (Flame Spraying)
Proses ini dikenal juga dengan istilah metallizing, dimana bijih logam dipanasi
dengan apai atau dijadikan bubuk kemudian diluruhkan dengan api sehingga
logam berubah menjadi cairan logam (liquid) dan disemprotkan pada
permukaan logam yang akan dilapisi.
Penyalutan (Cladding)
Proses ini melibatkan sebuah sebuah lapisan permukaan dari beberapa lembar
logam yang biasanya diletakkan oleh penggelinding pada dua lembar logam
yang diletakkan secara bersama-sama pada benda yang akan dilapisi.
Pecelupan (Hot Dipping)
Pencelupan dengan cairan logam panas diaplikasikan kepada logam yang
dicelupkan pada penampungan yang berisi leburan logam yang teridiri dari
berbagai campuran leburan logam lainnya, misal seng, timah, timah hitam dan
aluminium. Hot Dipping merupakan salah satu metode pelapisan logam yang
paling tua dan pelapisan seng adalah salah satu contohnya.
II-4
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Pengendapan dengan metode uap (Vapor Deposition)
Proses ini dilakukan pada ruangan hampa dengan uap temperatur tinggi.
Pelapis logam diupakan oleh pemanas elektrik dan pelapis logam akan
diendapkan pada bagian yang akan dialpisi, metode pelapisan mengahbiskan
biaya yang lebuh mahal daripada metode pelapisan logam yang lainnya. contoh
dari pelapisan jenis ini biasanya digunakan pada pelapisan bagian dari
kerangka roket.
Penyebaran (Diffusion)
Pelapisan dengan metode penyebaran melibatkan pemanasan pada bentukan
alloy yang kemudian dipanasakan dan disebarkan dari satu alloy ke permukaan
logam lainnya yang akan dilapisi.
Reaksi Kimia (Chemical Conversion)
Pelapisan logam melalui reaksi kimia dilakukan untuk menghindari dari
perkaratan “corroding” pada sebuah permukaan logam.
Modifikasi Permukaan (Surface Modification)
Perlakuaan pada permukaan logam untuk pelapisan logam membutuhkan
energi langsung guna meningkatkan daya tahan logam tersebut. misalnya saja
ingin melapisi logam dengan alloy atau chrom sehingga tahan karat.
Penanaman Ion (Ion Implantation)
Pengaplikasian penanaman ion pada permukaan logam untuk memodifikasi
permukaan logam agar tahan karat.
(Fontana, 1987).
b) Pelapisan Organik
Pelapisan jenis ini melibatkan beberapa subtrat alami dan lingkungan.
pengecatan (paints), pernis (varnishes), pemberian pernis (lacquers) dan pelapisan
yang sejenis untuk melindungi logam dan pencegahan terhadap korosi. Permukaan
pada bagian luar yang dilapisi sering kita jumpai, tapi pelapisan pada bagian dalam
sering juga kita gunakan. Salah satu jenis pelapisan organik yang sering digunakan
yaitu pengecatan. Proses pengecatan dapat mencegah prose korosi (Fontana, 1987).
.
II-5
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Prinsip Dasar Pelapisan Logam
Kita mengenal istilah anoda, katoda, larutan elektrolit. Ketiga istilah tersebut
digunakan seluruh literatur yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya
logam, yaitu :
Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus
listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak. Anoda
yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik saja, sedangkan anoda
yang larut berfungsi selain penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku pelapis.
Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan
dengan kutub negatif dari sumber arus listrik.
Elektrolit berupa larutan yang molekulnya dapat larut dalam air dan terurai
menjadi partikel-partikel yang bermuatan positf atau negatif.
Karena electroplating adalah suatu proses yang menghasilkan lapisan tipis
logam di atas permukaan logam lainnya dengan cara elektrolisis, maka perlu kita
ketahui skema proses electroplating tersebut (Gautama, 2009).
Skema Proses Electroplating
Perpindahan ion logam dengan bantuan arus listrik melalui larutan elektrolit
sehinnga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion logam
diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam
elektrolit. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda.
Gambar II.1.1 Anoda, Katoda, dan Elektrolit
II-6
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-
ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat
permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak
seperti lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion
untuk menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh
reaski-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap
electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam kondisi
equilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom kemudian akan
menempatkan diri pada permukaan katoda dengan mula-mula menyesuaikan
mengikuti susunan atom dari material katoda (Gautama, 2009).
Reaksi Oksidasi Reduksi
Terdapat sejumlah reaksi dalam mana keadaan oksidasi berubah yang disertai
dengan pertukaran elektron antara pereaksi. Ini disebut reaksi oksidasi-reduksi atau
dengan kata pendek yaitu reaksi redoks.
Dari sejarahnya istilah oksidasi diterapkan untuk proses-proses dimana oksigen
diambil oleh suatu zat. Maka reduksi dianggap sebagai proses dimana oksigen diambil
Gambar II.1.2 Skema Proses Electroplating
Pada Katoda
Pembentukan lapisan Nikel
Ni2+
(aq) + 2e- →Ni (s)
Pembentukan gas Hidrogen
2H+ (aq) + 2e
- →H2 (g)
Reduksi oksigen terlarut
½ O2 (g) + 2H + →H2O (l)
Pada Anoda
Pembentukan gas oksigen
H2O (l) →4H + (aq) + O2 (g) + 4e
-
Oksidasi gas Hidrogen
H2 (g) →2H+
(aq) + 2e-
II-7
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
dari dalam suatu zat. Kemudian penangkapan hidrogen juga disebut reduksi, sehingga
kehilangan hidrogen harus disebut oksidasi. Sekali lagi reaksi-reaksi lain dimana baik
oksigen maupun hidrogen tidak ambil bagian belum dapat dikelompokkan sebagai
oksidasi atau reduksi sebelum definisi oksidasi dan reduksi yang paling umum, yang
didasarkan pada pelepasan dan pengambilan elektron, disusun orang. Sebelum
mencoba mendefinisikan dengan lebih cermat apa arti istilah-istilah itu.
a) Reaksi antara ion besi(III) dan timah(II) menuju terbentuknyabesi(II) dan timah(IV)
:
2Fe3+
+ Sn2+
2Fe2+
+ Sn4+
Jika reaksi ini dijalankan dengan hadirnya asam klorida, hilangnya warna kuning
(ciri khas Fe3+
) dapat diamati dengan mudah. Dalam reaksi ini Fe3+
direduksi
menjadi Fe2+
dan Sn2+
dioksidasi menjadi Sn4+
. Sebenarnya apa yang terjadi adalah
bahwa Sn2+
memberikan elektron-elektron kepada Fe3+
jadi terjadilah serah terima
(transfer) elektron.
b) Sepotong besi (paku misalnya) dibenamkan dalam larutan tembaga sulfat (CuSO4),
paku ini akan tersulut logam tembaga yang merah, sementara itu dapatlah
dibuktikan adanya besi(II) dalam larutan. Reaksi yang berlangsung adalah
Fe + Cu2+
Fe2+
+ Cu
Dalam hal ini menyumbangkan elektron-elektron kepada ion tembaga(II). Fe
teroksidasi menjadi Fe2+
dan Cu2+
tereduksi menjadi Cu.
Melihat contoh-contoh ini dapat ditarik beberapa kesimpulan umum dan dapatlah
didefinisikan oksidasi dan reduksi dengan cara berikut :
(i) Oksidasi adalah suatu proses yang mengakibatkan hilangnya satu elektron
atau lebih dari dalam zat (atom, ion atau molekul). Bila suatu unsur
dioksidasi, keadaan oksidasinya berubah ke harga yang lebih positif. Suatu
zat pengoksidasi adalah zat yang memperoleh elektron, dan dalam proses itu
zat itu direduksi. Definisi ini sangat umum, karena itu berlaku juga untuk
proses dalam zat padat, lelehan maupun gas.
(ii) Reduksi sebaliknya adalah suatu proses yang mengakibatkan diperolehnya
satu elektron atau lebih oleh zat (atom, ion, atau molekul). Bila suatu unsur
direduksi, keadaan oksidasi berubah menjadi lebih negatif (kurang positif).
Jadi suatu zat pereduksi adalah zat yang kehilangan elektron, dalam proses itu
II-8
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
zat ini dioksidasi. Definisi reduksi ini juga sangat umum dan berlaku juga
untuk proses dalam zat padat, lelehan maupun gas.
(Vogel, 1985).
Pengertian Elektrokimia
Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia.
Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan
banyaknya elektron yang dimiliki. Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua
kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis (wikipedia.org).
Sel Elektrolisis
Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi
redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah
elektrolisis lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel
Daniell jika diterapkan beda potensial listrik dari luar yang besarnya melebihi notasi
sel memberikan informasi yang lengkap dari sel galvani. Informasi tersebut potensial
sel Daniell (Dailami, 2010).
Notasi Sel dan Reaksi Sel
Meliputi jenis elektroda, jenis elektrolit yang kontak dengan elektroda tersebut
termasuk konsentrasi ion-ionnya, anoda dan katodanya serta pereaksi dan hasil reaksi
setiap setengah-sel. Setengah sel anoda dituliskan terlebih dahulu, diikuti dengan
setengah sel katoda. Satu garis vertikal menggambarkan batas fasa. Garis vertikal
putus-putus sering digunakan untuk menyatakan batas antara dua cairan yang misibel.
Dua spesi yang ada dalam fasa yang sama dipisahkan dengan tanda koma. Garis
vertikal rangkap dua digunakan untuk menyatakan adanya jembatan garam. Untuk
larutan, konsentrasinya dinyatakan di dalam tanda kurung setelah penulisan rumus
kimianya. Sebagai contoh:
Zn(s)Zn2+
(1,00 m) Cu2+
(1,00 m) Cu(s)
Zn(s)Zn2+
(1,00 m) Cu2+
(1,00 m) Cu(s)
PtFe2+
, Fe3+ H
+H2Pt
Karena yang dituliskan terlebih dulu (elektroda sebelah kiri) dalam notasi tersebut
adalah anoda, maka reaksi yang terjadi pada elektroda sebelah kiri adalah oksidasi dan
elektroda yang ditulis berikutnya (elektroda kanan) adalah katoda maka reaksi yang
terjadi pada elektroda kanan adalah reaksi reduksi. Untuk sel dengan notasi :
II-9
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Zn(s)Zn2+
(1,00 m) Cu2+
(1,00 m) Cu(s) reaksinya adalah:
Zn(s) Zn2+
(aq) + 2e- (reaksi oksidasi)
Cu2+
(aq) + 2e- Cu(s) + (reaksi reduksi)
Zn(s) + Cu2+
(aq) Zn2+
(aq) + Cu(s) (reaksi keseluruhan)
(Dailami, 2010).
Elektroda
Elektroda merupakan kutub atau lempeng pada suatu sel elektrolitik ketika arus
listrik memasuki atau meninggalkan sel. Elektroda dimana proses reduksi berlangsung
disebut sebagai katoda yang merupakan kutub negatif (penarik elektron), sedangkan
elektron dimana proses oksidasi berlandsung disebut anoda yang merupakan kutub
positif (pelepas elektron). Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-
elektron dari atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion bersangkutan.
Berbagai anoda dipergunakan pada electroplating. Ada anoda inert, ada anoda aktif
(terkorosi). Anoda dapat merupakan logam murni, dapat pula sebagai alloy. Katoda
biasanya tidak mengalami korosi, walaupun mungkin menderita kerusakan dalam
kondisi-kondisi tertentu. Dalam larutan, ion-ion positif bergerak ke katoda dan ion-ion
negatif bergerak ke anoda. Adapun logam yang biasa digunakan sebagai elektroda
adalah logam yang tidak larut dalam larutan elektrolit yang digunakan sebagai pelapis
(Dailami, 2010).
Jenis-Jenis Elektroda Reversible
Kereversibelan pada elektroda dapat diperoleh jika pada elektroda terdapat
semua pereaksi dan hasil reaksi dari setengah-reaksi elektroda. Contoh elektroda
reversibel adalah logam Zn yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung Zn2+
(misalnya dari larutan ZnSO4). Ketika elektron keluar dari elektroda ini, setengah
reaksi yang terjadi adalah :
Zn(s) Zn2+
(aq) + 2e-
dan sebaliknya jika elektron masuk ke dalam elektroda ini terjadi reaksi yang
sebaliknya:
Zn2+
(aq) + 2e- Zn(s)
II-10
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Tetapi jika elektroda Zn tersebut dicelupkan ke dalam larutan KCl, tidak dapat
terbentuk elektroda yang reversibel karena saat ada elektron keluar dari elektroda
ini terjadi setengah-reaksi :
Zn(s) Zn2+
(aq) + 2e-
akan tetapi saat ada elektron yang masuk ke dalam elektroda ini, yang terjadi
adalah setengah-reaksi :
2H2O + 2e- H2 + 2OH
-
dan bukan reaksi :
Zn2+
(aq) + 2e- Zn(s)
karena larutan yang digunakan tidak mengandung Zn2+
. Jadi dalam hal ini
kereversibelan memerlukan adanya Zn2+
yang cukup dalam larutan di sekitar
elektroda Zn (Vogel, 1985).
Elektroda Logam-Ion Logam
Pada elektroda ini logam L ada dalam kesetimbangan dengan larutan yang
mengandung ion Lz+
. Setengah reaksinya ditulis:
Lz+
+ ze- L
Contoh dari elektroda ini diantaranya Cu2+Cu; Zn
2+Zn, Ag
+Ag,
Pb2+Pb. Logam-logam yang dapat mengalami reaksi lain dari reaksi setengah-sel
yang diharapkan) tidak dapat digunakan. Jadi logam-logam yang dapat bereaksi
dengan pelarut tidak dapat digunakan. Logam-logam golongan IA dan IIA seperti
Na dan Ca dapat bereaksi dengan air, oleh karena itu tidak dapat digunakan. Seng
dapat bereaksi dengan larutan yang bersifat asam. Logam-logam tertentu perlu
diaerasi dengan N2 atau He untuk mencegah oksidasi logam dengan oksigen yang
larut (kimiaunipa.blogspot.com).
Elektroda Amalgam
Amalgam adalah larutan dari logam dengan cairan Hg. Pada elektroda ini
amalgam dari logam L berkesetimbangan dengan larutan yang mengandung ion
Lz+
, dengan reaksi :
Lz+
+ ze- L (Hg)
II-11
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Dalam hal ini raksanya sama sekali tidak terlibat dalam reaksi elektroda. Logam
aktif seperti Na, K, Ca dan sebagainya biasa digunakan dalam elektroda amalgam
(kimiaunipa.blogspot.com).
Elektroda Logam-Garamnya yang Tak Larut
Pada elektrtoda ini logam L kontak dengan garamnya yang sangat sukar
larut (L+X-) dan dengan larutannya yang jenuh dengan garam tersebut serta
mengandung garam yang larut (atau asam) yang mengandung Xz-. Contoh dari
elektroda ini adalah elektroda perak-perak klorida, elektroda kalomel, dan
elektroda timbal-timbal sulfat (Dailami, 2010).
Elektroda Gas
Pada elektroda gas, gas berkesetimbangan dengan ionnya dalam larutan.
Contoh dari elektroda ini adalah elektroda hidrogen dan elektroda klor (Dailami,
2010).
Elektroda Redoks
Sebetulnya semua elektroda melibatkan setengah-reaksi oksidasi – reduksi. Tapi
istilah untuk elektroda redoks biasanya hanya digunakan untuk elektroda yang
setengah-reaksi redoksnya melibatkan dua spesi yang ada dalam larutan yang sama.
Contoh dari elektroda ini adalah Pt yang dicelupkan ke dalam larutan yang
mengandung ion-ion Fe2+
dan Fe3+
dengan setengah-reaksi :
Fe3+
+ e- Fe
2+
Notasi setengah-selnya adalah PtFe3+
, Fe2+
yang gambarnya tampak seperti di
bawah. Contoh lainnya adalah PtMnO4-, Mn
2+.
(Dailami, 2010).
Gambar II.1.3. Elektrode Redoks
II-12
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Hukum-Hukum Faraday Tentang Elektrolisis
Konsep hukum faraday yang digunakan dalam elektrolisis yaitu :
1. Massa suatu zat yang dibebaskan atau diendapkan pada suatu elektrode
sebanding dengan muatan listrik (yaitu banyaknya coulumb) yang melalui
eletrolit.
2. Massa berbagai zat yang dibebaskan atau diendapkan oleh kuantitas listrik yang
sama (yaitu banyaknya coulumb yang sama) sebanding dengan bobot ekuivalen
zat-zat itu.
(L. Rosenberg, 1985).
Kedua hukum ini, yang ditemukan secara empiri oleh faraday lebih dari
setengah abad sebelum penemuan elektron, dapat dikatakan merupakan
konsekuensi sederhana daripada sifat-sifat listrik zat. Dalam setiap peristiwa
elektrolisis terjadi reduksi pada katode untuk mengambil elektron yang mengalir ke
elektrode itu dan oksidasi yang terjadi pada anode, yang memberikan elektron yang
meninggalkan sel elektrolitik itupada elektroda ini. Berdasarkan asas
kesinambungan arus, pembuangan elektron pada katode harus persis sama dengan
elektron yang ditambahkan pada anode. Berdasarkan definisi daripada bobot
ekuivalen dalam reaksi oksidasi-reduksi, banyaknya gram ekuivalen reaksi
elektrode harus sebandingdengan banyaknya muatan yang diangkut ke dalam atau
ke luar sel elektrolitik itu, dan harus sama dengan banyaknya mol elektron yang
diangkut ke dalam rangkaian listrik itu. Tetapan faraday (F) sama dengan muatan
satu mol elektron :
F = 1,602 x10-19
C/elektron) (6,022x1023
elektron/mol) = 9,65x104 C/mol
(L. Rosenberg, 1985).
Voltase, Tahanan dan Hataran
Aliran antara kutub positif dan negatif dari sumber arus lansung dilengkapi
dengan suatu alat elektrolit, maka sejumlah arus listrik yang akan lewat sangat
bergantung pada dua faktor, yaitu :
Gaya gerak listrik (ggl) atau dinamakan electro motif force (e. m. f. ) atau
voltase yang digunakan pada baterai atau sumber arus ion sebagai sumber arus
yang melalui elektrolit.
II-13
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Tahanan listrik dari elektrolit yang berbanding terbalik dengan arus yang lewat.
Jika tahanan diperbesar maka kuat arus yang ditimbulkan makin kecil, begitulah
sebaliknya. Untuk memulai suatu elektrolisa harus melampaui GGL balik galvanik
atau potensial penguraian Ed. Harga ini dinyatakan dengan Ed= EAnoda - EKatoda dapat
dengan mudah dihitung. Persamaan untuk menentukan potensial yang diperlukan
sebagai berikut :
Edigunakan = Ed + iR + Ekatoda + Eanoda
Dengan Ed = Eanoda - Ekatoda adalah potensial penguraian menurut Nernst.
Faktor ini berbanding terbalik dengan tahanan, dimana jika daya hantarnya
bertambah maka arus yang lewat besar.
Berdasarkan Hukum Ohm:
I = V/R
Dimana, I = Arus (Ampere)
E = e.m.f (volt)
R = Tahanan (Ohm)
Berdasarkan penemuan dari Michael Faraday pada tahun 1883 yang dikenal
sebagai hukum Faraday, menetapkan hubungan listik dan kimia dari elektrolit atau
reaksi elektrokimia. Kedua hukum tersebut adalah:
a) Berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektrolisis adalah sebanding
dengan jumlah arus listrik yang melalui larutan.
b) Untuk sejumlah arus yang lewat selama elektrolisis, berat logam yang
diendapkan sebanding dengan berat ekivalennya. Berdasarkan kedua hukum
tersebut diatas diperoleh:
W =
Dimana, W = Berat endapan (gram)
I = Kuat Arus (ampere)
T = Waktu pelapisan (detik)
A = Berat atom (garam/mol)
Z = Valensi
F = Konstanta Faraday (96500 Coloumb)
(Dailami, 2010).
A . i . t
Z . 96500
II-14
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Faktor Yang Mempengaruhi Lapisan
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses electroplating antara lain
adalah: (1) potensial dan arus yang diberikan, (2) suhu, (3) kerapatan arus, (4)
konsentrasi ion, (5) waktu. Harga potensial mempengaruhi jalannya proses
electroplating. Setiap logam mempunyai harga potensial tertentu untuk terjadinya
reduksi di katoda. Besarnya potensial yang diberikan berpengaruh pula pada arus
yang mengalir ke dalam larutan. Suhu sangat penting untuk menyeleksi tepat
tidaknya jalan reaksi dan melindungi pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan
oleh beberapa faktor misalnya jarak antara anoda dan katoda serta arus yang
digunakan. Kerapatan arus yang baik adalah arus yang tinggi pada saat arus yang
diperlukan masuk. Berapapun nilai kerapatan arus akan mempengaruhi proses dan
waktu untuk ketebalan lapisan tertentu. Konsentrasi merupakan faktor yang
mempengaruhi struktur deposit. Naiknya konsentrasi logam akan meningkatkan
aktivitas anion yang membantu mobilitas ion. Waktu merupakan faktor yang
mempengaruhi banyaknya logam yang mengendap di katoda. Secara umum
semakin banyak waktu yang digunakan untuk proses electroplating semakin tebal
lapisan pada katoda (Dailami, 2010).
Logam Dasar
Digunakan untuk pembuatan elektroda (katoda) atau benda kerja harus
berbentuk batang yang mempunyai penampang melintang bulat atau persegi
(berbentuk pelat). Logam dasar harus bebas dari lemak dan kotoran-kotoran
oksida yang dapat mempengaruhi pelekatan lapisan dan dapat menimbulkan
korosi (Dailami, 2010).
Rapat Arus
Pada proses ini jumlah logam yang terdeposisi pada katoda atau yang
lenyap dari anoda. Rapat arus yang timbul dapat mempercepat terjadinya
pengendapan namun hasilnya kasar.di samping itu rapat arus yang tinggi dapat
menyebabkan pelarutan kembali pada lapisan yang terbentuk. Rapat arus yang
rendah menyebabkan pelepaan ion lambat sehingga membutuhkan waktu yang
relatif lama (Dailami, 2010).
II-15
BAB II Tinjauan Pustaka
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Konsentrasi Larutan Elektrolit
Pada larutan yang konsentrasinya rendah, proses pelapisan berlangsung
lama dan kemungkinan tidak terjadilapisan. Sebaliknya pada larutan yang
konsentrasinya tinggi, akan menghasilkan lapisan yang melekat kuat tatapi
kemungkinan lapisan yang terjadi kasar (Dailami, 2010).
pH Larutan
Larutan yang bersifat netral atau mendekati netral mudah menjadi
larutan yang bersifat basa dipermukaan katoda, sehingga lapisan yang
terbentuk akan tercampur dengan lapisan garam basa atau hidroksida. pH yang
terlalu rendah memudahkan terjadinya reaksi pembentukan gas hidrogen dan
melarutnya kembali lapisan yang terjadi. Nilai potensial (E) untuk elektroda
hidrogen bergantung pada konsentrasi ion hidrogenny (Dailami, 2010).
III-1
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 Variabel Percobaan
Variabel kuat arus antara lain 300 mA dan 500 mA.
Variabel waktu antara lain 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit,
31 menit dan 35 menit.
III.2 Alat Percobaan
II.2.1. Alat
1. Amperemeter
2. Beaker glass
3. Kabel
4. Neraca
5. Penjepit
6. Stopwatch
II.2.2. Bahan
1. Larutan CuSO4
2. Larutan HCl pekat
3. Logam Fe
4. Logam Cu
III.3 Prosedur Percobaan
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Membersihkan logam pelapis dan yang dilapisi dengan HCl pekat
3. Menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan
4. Memasang logam yang akan dilapisi dikatoda (-) dan yang akan melapisi di anoda
(+)
5. Mencelupkan kedua logam ke dalam larutan elektrolit pelapis yaitu CuSO4 selama
variabel waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit
dan 35 menit.
6. Mengeringkan logam-logam tersebut
7. Menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan
III-2
BAB III Metodologi Percobaan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
8. Mengulangi langkah a sampai f untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan
500 mA)
III.4. Diagram Alir Percobaan
9.
MULAI
Menyiapkan alat dan bahan
Membersihkan logam pelapis dan yang dilapisi dengan HCl pekat
Menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan
Memasang logam yang akan dilapisi dikatoda (-) dan yang akan melapisi di anoda (+)
Mencelupkan kedua logam ke dalam larutan elektrolit pelapis yaitu CuSO4 selama variabel
waktu 7 waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit.
.
Mengeringkan logam-logam tersebut
Menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan
Mengulangi langkah a sampai f untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan 500 mA)
SELESAI
III-3
BAB III Metodologi Percobaan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
III.5. Gambar Alat Percobaan
`
Amperemeter
Beaker Glass
Kabel dan Penjepit
Neraca
Stopwatch
Gambar III.5.1. Gambar Alat Percobaan
IV-1
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Tabel Hasil Percobaan
1. Percobaan Pertama
Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik
300 mA
No Waktu
(menit)
W0
(gram)
W1
(gram)
W
(gram)
Kuat
Arus
(mA)
1 7 9 10 1 160
2 11 9 10,5 1,5 150
3 15 9 10,5 1,5 160
4 19 9 10,5 1,5 150
5 23 9 10,5 1,5 160
6 27 9 10,5 1,5 150
7 31 9 11 2 150
8 35 9 11 2 150
2. Percobaan Kedua
Tabel IV.2.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik
500 mA
No Waktu
(menit)
W0
(gram)
W1
(gram) W (gram)
Kuat
Arus
(mA)
1 7 12 12,5 0,5 220
2 11 12 12,5 0,5 220
IV-2
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
3 15 12 13 1 220
4 19 12 13 1 260
5 23 12 13 1 250
6 27 12 13 1 240
7 31 12 13,5 1,5 240
8 35 12 13,5 1,5 250
IV.2 Pembahasan
Pada proses percobaan pelapisan logam bertujuan untuk mengetahui pengaruh
waktu, arus listrik dan konsentrasi larutan yang digunakan dalam proses pelapisan
logam dan mengetahui reaksi redoks yang terjadi pada pelapisan logam dengan
elektrolit CuSO4. Pelapisan logam dikenal juga dengan istilah electroplating.
Menurut Gautama (2009), electroplating dapat diartikan sebagai proses pelapisan
logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna
memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapisi.
Pada percobaan pelapisan logam dengan katode Cu, anoda Fe dan larutan
CuSO4 menggunakan variabel waktu dan arus listrik. Arus listrik yang digunakan
yaitu 300 mA dan 500 mA. Sedangkan variabel waktu yang digunakan yaitu 7 menit,
11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit. Selain itu
digunakan pula larutan electroplating berupa CuSO4 dengan konsentrasi pekat dan
konsentrasi rendah 0,45 N. Prosedur pada percobaan pelapisan logam, yaitu
membersihkan logam yang dilapisi berupa logam besi dengan HCl pekat.
Pembersihan logam tersebut bertujuan untuk menghilangkan kotoran pada logam
yang dilapisi (logam besi) agar tidak mempengaruhi pada saat menimbang
pertambahan berat logam yang terbentuk. Kemudian menimbang logam yang akan
dilapisi sebagai berat sebelum percobaan. Berat logam sebelum percobaan untuk
variabel kuat arus 300 mA sebesar 9 gram sedangkan berat logam sebelum
percobaan untuk variabel kuat arus 500 mA sebesar 12 gram. Kemudian memasang
logam besi yang akan dilapisi dikatoda (-) dan logam tembaga yang akan melapisi di
IV-3
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
anoda (+). Setelah itu, mencelupkan kedua logam kedalam larutan elektrolit pelapis
selama variabel waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31
menit dan 35 menit. Selanjutnya mengeringkan logam-logam tersebut dan
menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan.
Mengulangi langkah-langkah tersebut untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA
dan 500 mA).
Pada percobaan pelapisan logam atau electroplating menggunakan prinsip
elektrokimia dimana anode pada kutub positif dan katode pada kutub negatif.
Berdasarkan Robert A (188:1983), anode adalah elektroda yang mengalami oksidasi
dan dan elektron diberikan kepada elektroda sedangkan katode adalah elektroda yang
mengalami reduksi dan elektron diikat oleh pereaksi dalam larutan. Pada pelapisan
logam terjadi reaksi kimia dengan bantuan arus listrik. Dari pelapisan logam besi
dengan tembaga maka reaksi pelapisan tmebaga pada besi yaitu Cu(s)Cu2+
Cu2+Cu(s). Besi akan dilapisi tembaga , maka sebagai katodenya adalah besi dan
anodenya adalah tembaga serta CuSO4 sebagai elektrolitnya. Berikut reaksi redoks
yang terjadi pada pelapisan logam dengan menggunakan elektrolit CuSO4 adalah:
Cu(s) Cu2+
(aq) + 2e- (reaksi oksidasi)
Cu2+
(aq) + 2e- Cu(s) + (reaksi reduksi)
Cu(s) + Cu2+
(aq) Cu2+
(aq) + Cu(s) (reaksi keseluruhan)
Dari reaksi diatas maka dapat terlihat bahwa elektron valensi yang terlibat dalam
reaksi tersebut adalah 2e. Ion Cu2+
bergerak ke katode dengan mengambil elektron
dan menjadi logam tembaga yang menempel pada besi katode. Reaksi pada katode
terjadi reaksi reduksi :
Cu2+
(aq) + 2e- Cu(s)
Ion SO42-
bergerak ke anode memberikan elektrondan bereaksi dengan tembaga
anode. Berikut reaksi pada anode yaitu terjadi oksidasi :
Cu(s) Cu2+
(aq) + 2e-
Kemudian lama-kelamaan tembaga pada anode akan berkurang dan besi di katode
akan dilapisi oleh tembaga. Bila proses ini terus seamkin lama berlangsung, maka
pelapisannya seamkin tebal.
IV-4
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Selis
ih B
era
t (
W)
Waktu (menit)
IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel Waktu Terhadap
Penambahan Berat Logam
Beberapa faktor yang mempengaruhi pengendapan logam pada electroplating
yaitu suhu, aliran arus listrik, waktu dan kadar dari pelarut yang digunakan pada
electroplating. Dalam percobaan ini, arus listik dan waktu palapisan diamati untuk
mengetahui seberapa besar pengaruhnya dalam electroplating dan membandingkan
dengan teori yang ada berdasarkan hukum faraday. Berdasarkan data yang
diperoleh pada tabel IV.2.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan
arus listrik 500 mA didapatkan hasil bahwa pada variabel waktu sebesar 7 menit
dan 11 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 0,5 gram. Untuk variabel
waktu 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam
sebesar 1 gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi
pertambahan berat logam yaitu 1,5 gram. Berikut grafik pertambahan berat logam
besi :
Pada grafik IV.2.1 terlihat bahwa setiap variabel waktu yang berbeda yaitu
pada saat waktu (t) 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan
berat logam yang sama sebesar 1 gram, artinya berapapun waktu yang digunakan
dalam percobaan hanya akan menghasilkan ∆W sebesar 1 g. Dari data tersebut
terlihat ketidakakuratan dalam hasil penimbangan logam pada semua variabel
Grafik IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel
Waktu Terhadap Pertambahan Berat Logam
Terhadap Pertambahan Berat
IV-5
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
waktu (t) dimana hasil penimbangan logam yang telah terlapisi Cu menunjukkan
hasil yang sama, berarti variabel waktu tidak berpengaruh. Hal ini terjadi karena
logam sudah terlapisi secara sempurna, yang berarti semua elektron Fe sudah
berhubungan dengan Cu sehingga lapisan tembaga yang hendak melapisi logam
sudah tidak bisa melekat lagi, terbukti saat larutan elektrolitnya (CuSO4) dilihat
terdapat lapisan tembaga yang ikut larut dalam larutan sehingga, warna larutan
tampak lebih kusam. Selain itu, timbangan analit yang digunakan kurang teliti
sehingga mempengaruhi hasil percobaan. Penggunaan arus listrik 500 mA yang
mengakibatkan proses pelapisan berlangsung lebih cepat daripada penggunaan
arus listrik sebesar 300 mA. Hal ini ditandai pada saat t = 6 menit saja seluruh
logam sudah terlapisi secara sempurna. Hal ini berbeda pada penggunaan arus 300
mA dengan t = 6 menit hanya sebagian saja yang sudah terlapisi. Selain itu, pada
penggunaan arus 300 mA, Cu yang melapisi logam lebih cerah dan melekat kuat
pada logam dan tidak terlihat terjadi penebalan seiring dengan pertambahan waktu
yang diujikan.
IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel Waktu Terhadap
Penambahan Berat Logam
Berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel IV.1.1. Hasil Percobaan
pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik 300 mA didapatkan hasil
bahwa pada variabel waktu 7 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1
gram. Untuk variabel waktu 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit
terjadi pertambahan berat logam sebesar 1,5 gram, sedangkan pada variabel waktu
31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan berat logam yaitu 2 gram. Seperti yang
telah dijelaskan sebelumnya lapisan Cu pada logam itu kasar dan mudah
mengelupas, sehingga pada saat menimbang banyak lapisan yang lengket di alat
penimbangnya. Namun tidak bisa dipungkiri bahwa semakin lama waktu yang
digunakan untuk proses pelapisan logam semakin besar pula penambahan berat
logam yang telah terlapisi. Hal ini terbukti pada t = 31 dan t = 35 yang memiliki
pertambahan logam yang semakin meningkat. Sehingga diperoleh grafik sebagai
berikut.
IV-6
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Dari grafik IV.2.2 dapat diketahui bahwa variabel waktu berpengaruh
terhadap ∆W yang dihasilkan karena jika waktu bertambah maka ∆W juga
bertambah. Pada grafik diatas terlihat bahwa pada saat 7 menit terjadi
pertambahan berat logam sebesar 1 gram. Untuk variabel waktu 11 menit, 15
menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1,5
gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan
berat logam yaitu 2 gram. Hal itu telah sesuai dengan literature yang menyatakan
bahwa semakin lama waktu yang digunakan untuk proses pelapisan logam
semakin besar pula penambahan berat logam yang telah terlapisi. Dari hasil
percobaan dapat diketahui bahwa pada percobaan pelapisan logam Fe selama t =
31 dan 35 menit merupakan variabel waktu yang mengalami pertambahan berat
logam paling besar yakni ∆W = 2 g. Hal ini membuktikan bahwa semakin besar
arus listrik dan semakin lama waktu yang digunakan dalam pelapisan logam,
maka harga ∆W semakin bertambah. Hal ini sesuai dengan Hukum Faraday yaitu
. Berdasarkan hukum faraday yaitu berat (W) sebanding dengan
arus listrik yang digunakan pada electroplating, artinya semakin besar arus listrik
dan lama waktu yang digunakan pada electroplating, maka berat logam yang
dihasilkan semakin besar.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Selis
ih B
era
t (
W)
Waktu (menit)
Grafik IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel
Waktu Terhadap Pertambahan Berat Logam
Terhadap Pertambahan Berat
IV-7
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Berdasarkan penemuan dari Michael Faraday pada tahun 1883 yang dikenal
sebagai hukum Faraday, menetapkan hubungan listik dan kimia dari elektrolit
atau reaksi elektrokimia. Kedua hukum tersebut adalah:
a) Berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektrolisis adalah
sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui larutan.
b) Untuk sejumlah arus yang lewat selama elektrolisis, berat logam yang
diendapkan sebanding dengan berat ekuivalennya. Berdasarkan kedua hukum
tersebut diatas diperoleh:
W =
(kimiaunipa.blogspot.com).
Berdsarakan hukum faraday, maka Faktor-faktor yang mempengaruhi proses
pelapisan logam atau electroplating antara lain adalah: (1) potensial dan arus yang
diberikan, (2) suhu, (3) kerapatan arus, (4) konsentrasi ion, (5) waktu. Harga
potensial mempengaruhi jalannya proses electroplating. Setiap logam mempunyai
harga potensial tertentu untuk terjadinya reduksi di katoda. Besarnya potensial
yang diberikan berpengaruh pula pada arus yang mengalir ke dalam larutan. Suhu
sangat penting untuk menyeleksi tepat tidaknya jalan reaksi dan melindungi
pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa faktor misalnya jarak
antara anoda dan katoda serta arus yang digunakan. Kerapatan arus yang baik
adalah arus yang tinggi pada saat arus yang diperlukan masuk. Berapapun nilai
kerapatan arus akan mempengaruhi proses dan waktu untuk ketebalan lapisan
tertentu. Konsentrasi merupakan faktor yang mempengaruhi struktur deposit.
Naiknya konsentrasi logam akan meningkatkan aktivitas anion yang membantu
mobilitas ion. Waktu merupakan faktor yang mempengaruhi banyaknya logam
yang mengendap di katoda. Secara umum semakin banyak waktu yang digunakan
untuk proses electroplating semakin tebal lapisan pada katoda
(kimiaunipa.blogspot.com).
Pelapisan logam diaplikasikan dalam pengendapan logam
menggunakan arus listrik (electro deposition), penyalutan (cladding), penceluban
A . i . t Z . 96500
IV-8
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
panas (hot dipping), dan pengendapan logam dengan uap (vapor deposition)
(Fontana, 1987).
V-1
BAB V
KESIMPULAN
Dari percobaan pelapisan logam dengan variabel waktu dan arus listrik berbeda,
dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada peristiwa electroplating terjadi reaksi redoks yaitu Cu(s)Cu2+ Cu
2+Cu(s).
2. Kondisi optimum pelapisan logam besi terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 31dan
35 sebesar 13,5 gram, sedangkan kondisi minimum terjadi pada penggunaan arus
listrik 300 mA yakni pada menit ke 7 sebesar 10 gram.
3. Pertambahan berat logam pada kondisi optimum terjadi pada arus 300 mA pada menit
ke 31 dan 35 sebesar 2 gram, sedangkan pertambahan logam kondisi minimum terjadi
pada arus 500 mA pada menit ke 7 dan 11 sebesar 0,5 gram.
4. Semakin pekat konsentrasi larutan CuSO4 yang digunakan dalam proses
electroplating, maka semakin cepat proses terlapisnya besi yang oleh tembaga.
v
DAFTAR PUSTAKA
Abrianto Akuan. 2009. Dasar-dasar elektroplating.
Fontana, M. G. (1987). Corrosion Engineering. Singapura: McGraw Hilll Book Company.
Gautama. (2009).
Ir.L.Setiono. (1985). Vogel. Jakarta: PT. Kalman Media Pusaka.
Jerome L. Rosenberg, P. (1985). Kimia Dasar. In Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.
Repository USU. 2009. Pelapisan Logam.
Unipa. 2010. Laporan Elektrokimia.
Wikipedia. 2011. Pengertian Elektrokimia.
vi
DAFTAR NOTASI
No Simbol Satuan Keterangan
1. WO Gram Berat awal
2. Wt Gram Berat akhir
3. N Normalitas Normalitas
4. V1 Liter Volume Awal
5. V2 Liter Volume Akhir
6. M1 Molaritas Molaritas Awal
7. M2 Molaritas Molaritas Akhir
8. n Mol Mol
9. m Gram Massa
10 BM Gram / mol Berat Molekul
viii
APPENDIKS
Perhitungan selisih berat dengan variabel arus tetap 300 mA
1. W0 = 9 gram
Wt = 10 gram
∆W = 10 gram – 9 gram
= 1 gram
2. W0 = 9 gram
Wt = 10,5 gram
∆W = 10,5 – 9 gram
= 1,5 gram
3. W0 = 9 gram
Wt = 10,5 gram
∆W = 10,5 – 9 gram
= 1,5 gram
4. W0 = 9 gram
Wt = 10,5 gram
∆W = 10,5 – 9 gram
= 1,5 gram
5. W0 = 9 gram
Wt = 10,5 gram
∆W = 10,5 – 9 gram
= 1,5 gram
6. W0 = 9 gram
Wt = 10,5 gram
∆W = 10,5 – 9 gram
= 1,5 gram
7. W0 = 9 gram
Wt = 11 gram
∆W = 11 – 9 gram
= 2 gram
viii
8. W0 = 9 gram
Wt = 11 gram
∆W = 11 – 9 gram
= 2 gram
Perhitungan selisih berat dengan variabel arus tetap 500 mA
1. W0 = 12 gram
Wt = 12,5 gram
∆W = 12,5 gram – 12 gram
= 0,5 gram
2. W0 = 12 gram
Wt = 12,5 gram
∆W = 12,5 – 12 gram
= 0,5 gram
3. W0 = 12 gram
Wt = 13 gram
∆W = 13 gram - 12 gram
= 1 gram
4. W0 = 12 gram
Wt = 13 gram
∆W = 13 – 12 gram
= 1 gram
5. W0 = 12 gram
Wt = 13 gram
∆W = 13 – 12 gram
= 1 gram
6. W0 = 12 gram
Wt = 13 gram
∆W = 13 – 12 gram
= 1 gram
7. W0 = 12 gram
Wt = 13,5 gram
∆W = 13,5 gram – 12 gram
= 1,5 gram
viii
8. W0 = 12 gram
Wt = 13,5 gram
∆W = 13,5 gram – 12 gram
= 1,5 gram
top related