LAPORAN RESMI ELEKTROKIMIA PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA II

(1)

LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA II

Materi : ELEKTROKIMIA

Oleh :

1. Badar Ilham Anggawijaya NIM : 21030114120032 2. Christine Indira Rinai Pangesti NIM : 21030114120049 3. Surya Pandu Putra NIM : 21030114120125

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

(2)

ELEKTROKIMIA

Laboratorium Dasar Teknik Kimia II

iii HALAMAN PENGESAHAN

Laporan resmi Praktikum Dasar Teknik Kimia II yang berjudul Elektrokimia yang disusun oleh:

Kelompok : III / Kamis Pagi

Anggota : 1. Badar Ilham Anggawijaya NIM : 21030114120032 2. Christine Indira Rinai Pangesti NIM : 21030114120049 3. Surya Pandu Putra NIM : 21030114120125

Telah disahkan pada:

Hari :

Tanggal : Juni 2015

Semarang, Juni 2015 Asisten Pengampu,

Angga Muhammad Kurnia NIM 21030112130126

(3)

ELEKTROKIMIA

iv KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan kuasa-Nya, sehingga dapat menyelesaikan laporan resmi Praktikum Dasar Teknik Kimia II ini dengan lancar dan sesuai dengan harapan.

Laporan Resmi Praktikum Dasar Teknik Kimia II ini dibuat untuk memenuhi tugas Praktikum Dasar Teknik Kimia II. Kami mengucapan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia-Nya Laporan ini bisa selesai dengan baik dan tepat waktu

2. Ibu Ir. C. Sri Budiyati, M.T. selaku dosen pembimbing Praktikum Dasar Teknik Kimia II

3. Koordinator asisten laboratorium PDTK II Wahyu Arga Utama

4. Angga M. Kurnia sebagai Asisten Pengampu Laporan Praktikum Elektrokimia kami

5. Orang tua atas dukungan baik moral maupun materil

Sehingga tugas laporan resmi ini dapat terselesaikan dengan baik dan sesuai harapan. Kepada teman-teman yang telah membantu baik dalam segi waktu maupun motivasi apapun, kami mengucapkan terima kasih.

Tidak ada gading yang tak retak. Begitu pula dengan laporan resmi kami. Oleh karena itu, kami masih membutuhkan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan resmi kami.

Semarang, 27 Mei 2015

(4)

ELEKTROKIMIA

v INTISARI

Elektrolisis adalah proses peruraian elektrolit yang disebabkan oleh adanya arus listrik searah. Sedangkan elektrokimia mempelajari reaksi-reaksi disertai perpindahan elektron. Pada proses ini energi kimia diubah menjadi energi listrik atau sebaliknya. Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Tujuan dalam percobaan ini adalah menentukan berat Cu yang menempel pada katoda. Setelah proses elektrolisis, menentukan kadar Cu2+ dalam larutan sisa elektrolisis dengan menggunakan titrasi iodimetri, menentukan pengaruh arus listrik terhadap konversi massa dan volume, serta menentukan pengaruh beda anoda dan katoda terhadap konversi massa dan volume.

Bahan yang digunakan adalah CuSO4.5H2O, KI, Na2SO4, amilum. Alat

yang digunakan adalah perangkat titrasi iodometri. Metode yang digunakan adalah elektrokimia dengan metode iodometri dengan CuSO4.5H2O dan amilum

sebagai indikator.

Berdasarkan praktikum yang kami lakukan, hubungan antara konversi massa dengan variasi arus berbanding lurus namun berbanding terbalik dengan konversi volume dan variasi waktu. Begitu pula hubungan konversi massa dengan variasi anoda yang berbanding lurus, dan konversi volume berbanding terbalik dengan variasi anoda. Hubungan konversi massa berbanding lurus dengan variasi katoda, dan konversi voume berbanding terbalik dengan variasi katoda.

(5)

ELEKTROKIMIA

vi SUMMARY

Electrolysis is the process of electrolyte decomposition caused by electric current. While studying electrochemical reactions are accompanied by the transfer of electrons. In this process the chemical energy is converted into electrical energy or vice versa. Electrochemical are generally divided into two groups, namely galvanic cells and electrolysis cells. The goal in this trial is to determine the weight attached to the Cu cathode. After electrolysis process, determine the levels of residual Cu2+ in solution using the titration iodimetri electrolysis, and determine the effect of the conversion of mass and volume in the different electric current, and determine the effect of different anode and cathode on the conversion of mass and volume.

Materials used are CuSO4.5H2O, KI, Na2SO4, starch. The tools are

used iodometric titration. The method is used electrochemical with iodometric method with CuSO4.5H2O and amylum as an indicator.

Based on practical work, the relation between the mass conversion with electrical current is directly proportional but inversely proportiona with volume conversion and time variation. Similarly, relations between the mass conversion with different anode is directly proportional variation, and inversely proportional with volume conversion. Relation between mass conversion with variation of cathode is directly proportional and insentive proportional with volume conversion.

(6)

ELEKTROKIMIA

vii DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

INTISARI...v

SUMMARY ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan Percobaan ... 1

I.3 Manfaat Percobaan ... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 2

II.1 Pegertian Elektrokimia ... 2

II.2 Reaksi pada Proses Elektrolisis ... 2

II.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi proses Elektrokimia ... 3

II.4 Deret Volta ... 4

II.5Aplikasi Proses Elektrokimia... 4

II.6 Pembuatan Elektrokimia ... 5

BAB III METODE PRAKTIKUM ... 6

III.1 Bahan dan Alat yang Digunakan... 6

III.2 Gambar Rangkaian Alat ... 6

III.3 Prosedur Percobaan ... 7

III.4 Analisa Hasil ... 8

III.5 Cara Perhitungan...8

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN ... 10

IV.1 Hasil Percobaan ... 10

IV.1.1. Variabel 1 ( K : Cu A : Cu 60 mA) ... 10

IV.1.2 Variabel 2 ( K : Cu A : Cu 80 mA) ... 10

(7)

ELEKTROKIMIA

viii

IV.1.4 Variabel 4 ( K : C A : Cu 80 mA) ... 11

IV.2 Pembahasan... 11

IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik Terhadap Konversi Massa ... 11

IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik Terhadap Konversi Volume ... 12

IV.2.3 Pengaruh Beda Anoda TerhadapKonversi Massa ... 12

IV.2.4 Pengaruh Beda Anoda Terhadap Konversi Volume ... 12

IV.2.5 Pengaruh Beda Katoda Terhadap Konversi Massa ... 13

IV.2.6 Pengaruh Beda Katoda Terhadap Konversi Volume ... 14

IV.2.7 Pengaruh Waktu Elektrolisa Terhadap Konversi Massa dan Konversi Volume ... 15 BAB V PENUTUP ... 16 V.1 Kesimpulan ... 16 V.2 Saran ... 16 DAFTAR PUSTAKA ... 17 LAMPIRAN

Data Hasil Praktikum ... A-1 Lembar Perhitungan ... B-1 Lembar Perhitungan Grafik... C-1 Lembar Perhitungan Reagen ... D-1 Lembar Kuantitas Reagen ... E-1 Referensi ... F-1 LEMBAR ASISTENSI

(8)

ELEKTROKIMIA

ix DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Percobaan Variabel 1 ... 9

Tabel 4.4 Hasil Percobaan Variabel 4 ... 10 Tabel A.1 Data hasil praktikum variabel 1 ... A-1 Tabel A.2 Data hasil praktikum variabel 2 ... A-1 Tabel A.3 Data hasil praktikum variabel 3 ... A-1 Tabel A.4 Data hasil praktikum variabel 4 ... A-2 Tabel C.1 Perhitungan grafik variabel 1 ... C-1 Tabel C.2 Perhitungan grafik variabel 2 ... C-1 Tabel C.3 Perhitungan grafik variabel 3 ... C-1 Tabel C.4 Perhitungan grafik variabel 4 ... C-2 Tabel C.5 Perhitungan grafik variabel 5 ... C-2 Tabel C.6 Perhitungan grafik variabel 6 ... C-3 Tabel C.7 Perhitungan grafik variabel 7 ... C-3 Tabel C.8 Perhitungan grafik variabel 8 ... C-4 Tabel C.9 Perhitungan grafik variabel 9 ... C-5 Tabel C.10 Perhitungan grafik variabel 10 ... C-5 Tabel C.11 Perhitungan grafik variabel 11 ... C-6 Tabel C.12 Perhitungan grafik variabel 12 ... C-6

(9)

ELEKTROKIMIA

x DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Deret Volta ... ..4

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Elektrolisis ... ..6

Gambar 3.2 Rangkaian Alat Titrasi ... ....7

Gambar 4.1 Hubungan Arus Listrik Terhadap Xm...11

Gambar 4.2 Hubungan Arus Listrik Terhadap Xv...12

Gambar 4.3 Hubungan Anoda Terhadap Xm...12

Gambar 4.4 Hubungan Beda Anoda Terhadap Xv...13

Gambar 4.5 Hubungan Beda Katoda Terhadap Xm...14

(10)

ELEKTROKIMIA

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Elektrokimia memiliki banyak kegunaan yang penting untuk kehidupan sehari-hari. Diantaranya membuat senyawa lain, seperti unsur logam, halogen, gas hidrogen, dan gas oksigen. Contohnya pada elektrolisa larutan NaCl. Cara itu untuk mengetahui konsentrasi ion logam dalam larutan. Kegunaan lainnya yaitu melapisi permukaan suatu logam dengan logam yang lain.

Mahasiswa teknik kimia harus memahami teori yang berkaitan dengan proses elektrolisis. Banyak aplikasi elektrolisis seperti elektroplating, elektrorefining, dan juga elektrowinning. Oleh karena itu, mahasiswa teknik kimia perlu melakukan percobaan elektrolisis, seperti menentukan berat Cu yang menempel pada katoda setelah proses elektrolisis.

1.2. Tujuan Percobaan

1. Menentukan berat Cu yang menempel pada katoda setelah proses elektrolisis dengan pengaruh variabel besar arus listrik, beda anoda, dan beda katoda

2. Menentukan kadar Cu2+ dalam larutan sisa elektrolisis dengan menggunakan metode titrasi iodometri.

1.3. Manfaat Percobaan

1. Mahasiswa mampu menentukan berat Cu yang menempel pada katoda setelah proses elektrolisis dengan pengaruh beda variabel besar arus listrik, beda anoda , dan beda katoda.

2. Mahasiswa mampu menentukan kadar Cu2+ dalam larutan sisa elektrolisis dengan menggunakan metode titrasi iodometri.

(11)

ELEKTROKIMIA

2 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA II.1. Pengertian Elektrokimia

Elektrokimia mempelajari reaksi-reaksi yang disertai perpindahan elektron. Pada proses ini energi kimia diubah menjadi energi listrik atau sebaliknya. Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Sel Galvani (sel Volta) merupakan sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi listrik yang disebabkan oleh terjadinya reaksi redoks yang spontan. Sedangkan elektrolisa adalah proses peruraian suatu elektrolit yang disebabkan oleh adanya arus listrik searah. Dalam percobaan ini digunakan larutan CuSO4.5H2O sebagai elektrolitnya. Pada larutan CuSO4.5H2O tidak terbentuk endapan tembaga sulfit sehingga proses ini menunjukan proses pengolahan yang bersih, sederhana dan sangat baik untuk mengambil kembali tembaga yang mempunyai kemurnian tinggi yaitu sekitar 99%.

Pada sel elektrolisa terjadi proses pelucutan ion-ion bermuatan. Selama proses berlangsung, arus listrik mengalir melalui elektrolit, memberikan energi yang cukup untuk menjalankan reaksi oksidasi dan reduksi. Ion-ion yang bermuatan bergerak, setelah arus listrik mengalir dalam elektrolit. Ion positif bergerak ke elektroda negatif (katoda) dan ion negatif bergerak ke elektroda positif (anoda). Saat ion-ion bermuatan saling bersinggungan dengan elektroda akan terjadi reaksi elektrokimia. Pada elektroda positif, ion negatif melepaskan elektron dan teroksidasi. Pada elektroda negatif, ion positif menangkap elektron dan tereduksi.

II.2. Reaksi pada proses Elektrolisis

Reaksi reaksi pada proses elektrolisis merupakan reaksi reversibel dan merupakan reaksi redoks. Pada katoda berlangsung reaksi reduksi dan pada anoda berlangsung reaksi oksidasi. Pada percobaan ini, sebagai katoda digunakan batang tembaga dan sebagai anoda digunakan grafit. Elektrolitnya adalah larutan CuSO4.5H2O.

(12)

ELEKTROKIMIA

3 Reaksi yang terjadi:

CuSO4 ↔ Cu2+ + SO42- (1) 2H2O ↔ 2H+ + 2OH- (2) Anoda 2OH- ↔ H2O + ½ O2 +2e- (3)

Katoda Cu2+ + 2e- ↔ Cu (4)

CuSO4 +H2O ↔ Cu + 2H+ + SO42- + ½ O2 (5)

Berdasarkan persamaan reaksi diatas, pada larutan akan tinggal asam sulfat, pada anoda akan terbentuk gas O2 dan logam Cu akan menempel pada katoda.

Untuk analisa larutan sisa elektrokimia digunakan metode titrasi iodometri. Metode ini dilakukan untuk mengetahui kadar Cu2+ yang masih tersisa dalam larutan.

Reaksi :

2 Cu2+ + 4I- → 2 CuI +I2 (6) I2 + S2O32- → 2 I- + S4O62- (7)

I2 + I- → I3- (8)

Amilum (A) + I3- → AI3- (Biru) (9)

II.3. Faktor - faktor yang mempengaruhi proses elektrokimia

 Arus listrik

Semakin besar arus listrik maka elektrokimia akan berlangsung lebih cepat karena proses penghantaran ion-ion dalam larutan ke katoda lebih cepat.

 Konsentrasi larutan

Konsentrasi larutan akan mempengaruhi jumlah ion-ion yang terdapat dalam larutan, sehingga konsentrasi yang semakin tinggi akan mempercepat proses elektrokimia.

(13)

ELEKTROKIMIA

4

 Suhu

Semakin tinggi suhu menyebabkan konduktivitas larutan semakin besar sehingga dapat mempercepat hantaran arus listrik dari anoda menuju katoda sehingga akan mempercepat proses elektrokimia.

 Waktu

Semakin lama waktu untuk melakukan proses elektrokimia maka semakin banyak pula kation yang akan tereduksi dan menempel pada katoda.

II.4. Deret Volta

Susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektroda standarnya disebut deret elektrokimia atau deret volta.

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H) Cu Ag Hg Pt Au Mudah mengalami oksidasi (Reduktor) Mudah mengalami reduksi (oksidator)

Gambar 2.1 Deret Volta

Semakin ke kiri sifat reduktor semakin kuat artinya logam mampu mereduksi ion-ion di sebelah kanannya tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion di sebelah kirinya dan logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron).

II.5. Aplikasi Proses Elektrokimia

 Elektroplating

Yaitu proses pelapisan suatu logam dengan logam lain dengan cara elektrolisis Prinsipnya:

1. Katoda sebagai logam yang dilapisi 2. Anoda sebagai logam pelapis

3. Menggunakan elektrolit garam dari logam anoda Contohnya :

- Pelapisan Tembaga-Nikel-Khrom

 Elektrorefining

Yaitu cara mendapatkan logam dengan kemurnian yang tinggi dari bijih logam dengan kemurnian yang sudah cukup tinggi.

(14)

ELEKTROKIMIA

5

 Elektrowinning

Yaitu untuk mendapatkan logam dengan kemurnian yang tinggi dari logam yang kadarnya rendah.

II.6 Pembuatan Elektrokmia

Elektrokimia digunakan untuk menyalakan generator. Kebanyakan senyawa anorganik lebih beracun daripada senyawa organic. Unsur organik terkadang bisa berada di beberapa sampel yang berbeda. Contohnya As bisa berada di air, udara, senyawa biologi seperti darah dan urin. Untuk memisahkan senyawa-senyawa tersebut dilakukan dengan mengklasifikasikan sesuai jenisnya dan dipisahkan dengan metode masing-masing. Contohnya untuk As dapat dipisahkan dari senyawa lain dengan Vapor Generation (VG) dan berpasangan dengan Absorption Spectrometry (AAS). VG dan AAS memiliki ketepatan dan ketelitian yang cukup dalam meneliti As. Cara yang paling tepat untuk menganalisis pembuatan elektrokimia dari AsH3 adalah dengan Electrochemical

Hydride Generation (EcHG) (Caiminagua, 2015).

II.7 Electrochemical Hydride Generation (EcHG)

Metode EcHG ini digunakan untuk pembuatan hidrida. EcHG telah dijadikan sebagai alternatif cara kimia. EcHG terdiri dari reduksi elemen dalam permukaan katoda dalam sel elektrolit diikuti dengan reaksi dari elemen logam dengan hidrogen yang dihasilkan dalam sel atau masuk dalam media reaksi. Berdasarkan katodanya, EcHG dikelompokan menjadi 2, pertama sesuai absorpsi hydrogen yang tinggi dan sel volta yang tinggi. Katoda dengan tegangan tinggi dapat mengurangi berbagai hidrida yang membentuk elemen. Hidrogen dengan tegangan tinggi lebih rentan untuk gangguan tetapi lebih efisien dan lebih fleksibel dalam hal pembentukan hidrida. Sayangnya, beberapa dari katoda ini menunjukan mekanik rendah oleh karena itu harus diganti secara berkala (Caiminagua, 2015).

(15)

ELEKTROKIMIA

6 BAB III

METODE PRAKTIKUM

III. 1. Bahan dan Alat yang Digunakan 3.1.1. Bahan 1. CuSO4.5H2O 0,4 N 2. KI 12 % w 3. Na2S2O3 0,15 N 4. Amilum Secukupnya 5. Aquadest Secukupnya 3.1.2. Alat: 1. Tangki elektrokimia 2. Batang tembaga 3. Grafit 4. Voltmeter/ Amperemeter 5. Adaptor 6. Magnetic stirrer

III. 2. Gambar Rangkaian Alat

Gambar 3.1. Rangkaian Alat Elektrolisis Keterangan: 1. Tangki elektrolisis

2. Katoda (batang tembaga) 3. Anoda (grafit)

(16)

ELEKTROKIMIA

7 Gambar Rangkaian Alat Titrasi

Gambar 3.2. Rangkaian Alat Titrasi

Data Yang Diperlukan

1. Konsentrasi larutan CuSO4.5H2O

2. Volume titran Na2S2O3 sebelum dan sesudah proses elektrolisa 3. Berat katoda sebelum dan sesudah proses elektrolisa

III.3. Prosedur Percobaan

1. Isi tangki elektrolisis dengan 500 ml larutan CuSO4.5H2O

2. Letakkan katoda dan anoda pada tangki dengan posisi yang permanen. Hubungkan anoda dengan kutub positif dan katoda dengan kutub negatif penyearah arus

3. Alirkan arus bertegangan rendah (60mA dan 80 mA) dan jalankan pengadukan dengan perlahan-lahan

4. Ketika mencapai waktu yang telah ditentukan (0,3,9,12 menit) hentikan pengadukan dan arus listrik, ambil katoda. Selanjutnya cuci katoda, keringkan dan timbang. Analisa cairan sisa elektrolisa dengan metode titrasi iodometri untuk mengetahui kandungan Cu2+ yang masih tersisa

Keterangan :

1. Klem 2. Statif 3. Buret 4. Erlenmeyer

(17)

ELEKTROKIMIA

8 III.4. Analisa Hasil

Ambil 5 ml cairan sisa hasil elektrolisis, masukkan dalam erlenmeyer dan selanjutnya tambahkan 3 ml larutan KI 10% berat. Tutup mulut labu erlenmeyer dengan gelas arloji kecil dan biarkan selama 5 menit di tempat yang gelap agar reaksi berlangsung dengan sempurna. Selanjutnya cuci tutup gelas arloji dengan aquadest dan masukkan air cucian dalam erlenmeyer, kemudian titrasi larutan tersebut dengan larutan Na2S2O3 sampai warna larutan berubah menjadi kuning. Selanjutnya tambahkan 3 tetes indikator amilum ke dalam campuran dan dititrasi lagi dengan Na2S2O3 sampai warna biru tepat hilang (putih susu) .

III.5. Cara Perhitungan

1. X1 = 𝑀−𝑀0

𝑀𝐶𝑢 ...(1)

Keterangan :

X1 = konversi massa

M = berat katoda setelah proses elektrolisa M0 = berat katoda sebelum proses elektrolisa MCu = berat tembaga dalam cairan mula mula 2. X2 = V0.N−V.N 𝑉0.𝑁 = 𝑉0−𝑉 𝑉0 ...(2) Keterangan : X2 = konversi volume

V0 = volume larutan Na2S2O3 sebelum dielektrolisis V = volume larutan Na2S2O3 setelah dielektrolisis N = normalitas larutan Na2S2O3

(18)

ELEKTROKIMIA

9 BAB IV

HASIL PRAKTIKUM DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Percobaan

IV.1.1 Variabel 1 ( K : Cu A : Cu 60 mA)

Tabel 4.1 Hasil Percobaan Variabel 1 t (menit) W (gr) V_{1 (mL)} V_{2 (mL)} Vtotal (mL)

0 6,144 11,4 9,2 20,6 3 6,146 8,3 13,1 21,4

9 6,147 9,7 17 26,7

12 6,149 10,8 15,8 25,8

IV.1.2 Variabel 2 ( K : Cu A : Cu 80 mA)

Tabel 4.2 Hasil Percobaan Variabel 2 T (menit) W (gr) V₁(ml) V₂(ml) Vtotal (ml)

0 6,141 10,8 15,8 20,6

3 6,143 9,3 10 19,3

9 6,146 8,1 16,6 24,9 12 6,148 8,1 16,3 24,4

IV.1.3 Variabel 3 ( K : Cu A : Fe 80 mA)

Tabel 4.3 Hasil Percobaan Variabel 3 T (menit) W (gr) V1 (ml) V2 (ml) Vtotal (ml)

0 6,139 8 16,3 24,3

3 6,141 7,9 19,2 23

9 6,144 10,3 13,6 23,9 12 6,148 5,5 10,8 16,3

(19)

ELEKTROKIMIA

10 IV.1.4 Variabel 4 ( K : C A : Cu 80 mA)

Tabel 4.4 Hasil Percobaan Variabel 4 T (menit) W (gr) V1 (ml) V2 (ml) Vtotal (ml) 0 0,382 5,5 10,8 16,3 3 0,382 7,3 12,2 19,5 9 0,382 8,5 6,7 15,2 12 0,382 8,7 11,7 20,4 IV.2 Pembahasan

IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik Terhadap Konversi Massa

Gambar 4.1 Hubungan arus listrik terhadap Xm

Dapat diamati dari Gambar 4.1 bahwa kuat arus listrik berpengaruh pada konversi massa. Pada praktikum didapat masssa Cu pada arus 80 mA lebih besar dari arus 60 mA. Semakin besar arus massa semakin besar ion Cu yang menempel pada katoda.

Faktor yang mempengaruhi ialah gerakan ion terlarut akan semakin besar (akibat tumbukan) pada arus yang semakin besar. Hal ini sesuai dengan praktikum, dimana massa Cu pada arus 80 mA lebih besar daripada 60 mA karena ion Cu2+ lebih cepat bergerak dan lebih cepat menempel pada katoda sesuai dengan hukum Faraday (Farid,2012).

w = Z x I x t...(3) ket: w : berat endapan

z: BE / 96500 I : kuat arus t : waktu y = 0.4047x R² = 0.9198 y = 0.455x R² = 0.9961 -0.10.4 0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.4 3.9 4.4 4.9 5.4 5.9 0 3 6 9 12 15 18 21 60 mA 80 mA Linear (60 mA) Linear (60 mA) Linear (80 mA)

(20)

ELEKTROKIMIA

11 IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik Terhadap Konversi Volume

Gambar 4.2 Hubungan arus listrik terhadap Xv

Gambar 4.2 menunjukan bahwa kuat arus listrik akan berpengaruh pada konversi massa. pada arus yang semakin besar maka konversi volkume semakin kecil. pada arus 80 mA dibutuhkan lebih sedikit volume titran daripada arus 60 mA.

Hal ini disebabkan karena semakin besar arus listrik yang digunakan, maka pergerakan elektron dalam larutan semakin besar (Wiryawan, 2009). Sehingga ion Cu2+ akan lebih cepat menempel pada katoda dan kadar Cu2+ pada larutan akan berkurang pula, sehingga volume titran unturk menetralkan Cu2+ akan lebih sedikit.

IV. 2.3 Pengaruh Beda Anoda TerhadapKonversi Massa

Gambar 4.3 Hubungan anoda terhadap Xm

Gambar 4.3 menunjukan pengaruh beda anoda pada konversi massa. Dapat dilihat bahwa anoda Fe akan menghasilkan endapan Cu yang lebih besar daripada anoda Cu.

y = 0.2421x R² = 0.8278 y = -0.1027x R² = -0.476 -3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -0.50 0.51 1.52 2.53 3.54 0 3 6 9 12 15 60 mA 80 mA Linear (60 mA) Linear (80 mA) y = 0.5867x R² = 0.9576 y = 0.455x R² = 0.9961 -0.10.4 0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.4 3.9 4.4 4.9 5.4 5.9 0 3 6 9 12 15 A : Fe A : Cu Linear (A : Fe) Linear (A : Cu)

(21)

ELEKTROKIMIA

12 Hasil tersebut disebabkan oleh karena harga sel potensial Fe lebih besar dari Cu. Pengambilan logam dari campurannya dengan metode elektrokimia dapat dilakukan pada optimal meliputi penaruh potensial sel dari anoda-katoda terpasang (Havis, 2006). Hal ini menyatakan bahwa semakin besar nilai potensial sel maka semakin efektif reaksi elektrolisis yang terjadi. Nilai besar potensial sel dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Nerst (Haris,

2006) :

𝑡_𝑠𝑒𝑙 = 𝑡_𝑠𝑒𝑙−0,059

2 ∙ log (

𝑃𝑜∙0,5∙𝑎𝐻+

𝑎_𝐶𝑢2+ )...(4)

IV.2.4 Pengaruh Beda Anoda Terhadap Konversi Volume

Gambar 4.4 Hubungan beda anoda pada Xv

Gambar 4.4 menunjukan konversi volume pada anoda Fe lebih besar daripada anoda Cu. Hal ini menunjukan beda anoda akan berpengaruh pada hasil elektrolisis.

Jumlah volume titran yang dibutuhkan pada anoda Fe lebih besar karena elektrolisis dengan menggunakan Fe berjalan lebih efektif karena harga potensial sel Fe. Sesuai dengan pembahasan IV.2.3 harga potensial dapat dihitung dengan persamaan Nerst. y = -0.0089x R² = -0.06 y = -0.1027x R² = -0.476 -3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -0.50 0.51 1.52 2.53 3.54 0 3 6 9 12 15 A : Fe A : Cu Linear (A : Fe) Linear (A : Cu)

(22)

ELEKTROKIMIA

13 IV.2.5 Pengaruh Beda Katoda Terhadap Konversi Massa

Gambar 4.5 Hubungan beda katoda terhadap Xm

Pada gambar 4.5 menunjukan pengaruh beda katoda terhadap konversi massa. Pada gambar 4.5 dapat dilihat bahwa konversi massa pada katoda Cu meningkat seiring dengan bertambahnya dan konversi massa pada katoda C bernilai 0 seiring bertambahnya waktu.

Hal ini disebabkan karena elektroda C ialah elektroda inert yang tidak ikut bereaksi. Selain itu sisa anion pada larutan ion SO42-, anion tersebut memiliki potensial oksidasi lebih negatif dari air dan bilangan oksidasi atom pusatnya sudah/hampir maksimum. Maka air yang akan dioksidasi menurut reaksi

2H2O 4H+ + O2 + 4e

sehingga tidak ada ion Cu2+ yang bisa direduksi oleh katoda (Wiharti,2013). IV.2.6 Pengaruh Beda Katoda Terhadap Konversi Volume

Gambar 4.6 Hubungan beda katoda pada Xv y = 0 R² = #N/A y = 0.455x R² = 0.9961 -0.10.4 0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.4 3.9 4.4 4.9 5.4 5.9 0 3 6 9 12 15 K : C K: Cu Linear (K : C) Linear (K: Cu) y = 0.126x R² = 0.052 y = -0.1027x R² = -0.476 -3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -0.50 0.51 1.52 2.53 3.54 0 3 6 9 12 15 K : C K : Cu Linear (K : C) Linear (K : Cu)

(23)

ELEKTROKIMIA

14 Pada gambar 4.6 menunjukan katoda C membutuhkan lebih banyak zatv titran daripada katoda Cu. Katoda Cu menunjukan kebutuhan volume titran yang lebih sedikit karena ion Cu2+ telah direduksi sebelumnya pada katoda. Sedangkan pada katoda C tidak ada reduksi ion Cu2+.

Hal ini sesuai dengan pembahasan IV.2.5 dimana ion Cu2+ yang tereduksi, sehingga kadar Cu2+ pada larutan tidak berkurang. Sedangkan pada katoda Cu ada reaksi reuksi ion Cu2+ sehingga volume zat titran lebih sedikit dibutuhkan.

IV.2.7 Pengaruh Waktu Elektrolisa Terhadap Konversi Massa dan Konversi Volume

Waktu elektrolisa berpengaruh pada nilai Xm dan Xv. Semakin lama waktu, maka semakin tinggi nilai Xm dan Xv. Pada kondisi arus listri konstan besar Cu yang menempel pada katoda akan semakin banyak seiring berjalannya waktu. Hal ini sesuai dengan persamaan (Farid, 2012):

w = Z x I x t...(3) ket: w : berat endapan

z: BE / 96500 I : kuat arus t : waktu

dimana waktu berbanding lurus terhadap konversi massa. Pada waktu yang semakin lama maka Cu yang menempel pada katoda akan semakin banyak. Sehingga kadar Cu2+ pada larutan elektrolit akan semakin sedikit sehingga volume yang dibutuhkan untuk menetralkan Cu2+ semakin berkurang. Maka volume titran berbanding terbalik dengan konversi volume.

(24)

ELEKTROKIMIA

15 BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

1. Hubungan konversi massa dengan variasi arus berbanding lurus dengan waktu

2. Hubungan konversi volume dengan variasi arus berbanding terbalik dengan waktu

3. Hubungan konversi massa terhadap variasi anoda berbanding lurus dengan waktu

4. Hubungan konversi volume terhadap variabel anoda Fe dan Cu berbanding terbalik dengan waktu

5. Hubungan konversi volume terhadap beda katoda C dan Cu berbanding lurus terhadap waktu

6. Hubungan konversi volume terhadap variabel katoda C dan Cu berbanding terbalik dengan waktu

7. Waktu elektrolisis berbanding lurus dengan Xm dan Xv, karena t berbanding lurus dengan massa (m)

V.2 Saran

1. Menambah metode praktikum dengan variasi konsentrasi larutan untuk mengetahui pengaruh Xm dan Xv pada beda konsentrasi

2. Menambah metode raktium degan variasi pH larutan untuk mene\getahui pengaruh Xm dan Xv pada beda pH

(25)

ELEKTROKIMIA

16 DAFTAR PUSTAKA

Badger, W.Z. dan Bachero, J.F. ”Introduction to chemical Engineering”. International student edition, Mc Graw Hill Book Co.

Farid, Ahmad.2012.”Proses Elektrolisis Untuk Pengambilan Seng dari Limbah

Pada Industri Galvanis”.Semarang. tidak diterbitkan.

Haris,Abdul.2006.“Pengaruh Bahan Elektrode pada Pengambilan Cu dan Cd

Secara Elektrokimia”.Semarang, tidak diterbitkan.

Daniels, F.1961. “Experimental Physical Chemistry”,6thed., Mc Graw Hill book. Kogakusha.Tokyo.

Wiharti.2013.”Aplikasi Metode Elektrolisis Menggunakan Elektroda Platina,

Tembaga, dan Karbon untuk Penurunan Kadar Cr dalam Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit di Desa Sitimulyo, Piyungan, Bantul, Yogyakarta”.Yogyakarta, tidak diterbitkan

Wiryawan, Dody.2013.“Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Produksi Brown’s Gas Pada Elektroliser”.Malang, tidak diterbitkan.

(26)

A-1

DATA HASIL PRAKTIKUM

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA II JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO

MATERI : ELEKTROKIMIA

I. BAHAN DAN ALAT Bahan 1. CuSO4.5H2O 0,4 N 2. KI 12 % w 3. Na2S2O3 0,15 N 4. Amilum 5. Aquadest Alat: 1. Tangki elektrokimia 2. Batang tembaga 3. Grafit 4. Voltmeter/ Amperemeter 5. Adaptor 6. Magntic Stirrer

II. CARA KERJA

1. Isi tangki elektrolisis dengan 500 ml larutan CuSO4.5H2O

2. Letakkan katoda dan anoda pada tangki dengan posisi yang permanen. Hubungkan anoda dengan kutub positif dan katoda dengan kutub negatif penyearah arus

3. Alirkan arus bertegangan rendah (besar arus bisa divariasi) dan jalankan pengadukan dengan perlahan-lahan

4. Ketika mencapai waktu yang telah ditentukan (waktu elektrolisa bisa divariasi) hentikan pengadukan dan arus listrik, ambil katoda. Selanjutnya cuci katoda, keringkan dan timbang. Analisa cairan sisa

(27)

A-2 elektrolisa dengan metode titrasi iodometri untuk mengetahui kandungan Cu2+ yang masih tersisa

Keterangan

Variabel berubah : arus listrik, waktu elektrolisis, konsentrasi.

Analisa Hasil

Ambil 5 ml cairan sisa hasil elektrolisis, masukkan dalam erlenmeyer dan selanjutnya tambahkan 3 ml larutan KI 10% berat. Tutup mulut labu erlenmeyer dengan gelas arloji kecil dan biarkan selama 5 menit di tempat yang gelap agar reaksi berlangsung dengan sempurna. Selanjutnya cuci tutup gelas arloji dengan aquadest dan masukkan air cucian dalam erlenmeyer, kemudian titrasi larutan tersebut dengan larutan Na2S2O3 sampai warna larutan berubah menjadi kuning. Selanjutnya tambahkan 3 tetes indikator amilum ke dalam campuran dan dititrasi lagi dengan Na2S2O3 sampai warna biru tepat hilang (putih susu) .

Cara Perhitungan 1. X1 = 𝑀−𝑀0 𝑀𝐶𝑢 ...(1) Keterangan : X1 = konversi massa

M = berat katoda setelah proses elektrolisa M0 = berat katoda sebelum proses elektrolisa MCu = berat tembaga dalam cairan mula mula 2. X2 = V0.N−V.N 𝑉0.𝑁 = 𝑉0−𝑉 𝑉0 ...(2) Keterangan : X2 = konversi volume

(28)

A-3 V = volume larutan Na2S2O3 setelah dielektrolisis

N = normalitas larutan Na2S2O3

III. HASIL PRAKTIKUM

a. Variabel 1 ( K : Cu A : Cu 60 mA)

Tabel A.1 Data hasil praktikum variabel 1 t (menit) W (gr) V_{1 (mL)} V_{2 (mL)} Vtota (mL)l 0 6,144 11,4 9,2 20,6 3 6,146 8,3 13,1 21,4 9 6,147 9,7 17 26,7 12 6,149 10,8 15,8 25,8 b. Variabel 2 ( K : Cu A : Cu 80 mA)

Tabel A.2 Data hasil praktikum variabel 2 T (menit) W (gr) V1 (ml) V2 (ml) Vtotal (ml) 0 6,141 10,8 15,8 20,6 3 6,143 9,3 10 19,3 9 6,146 8,1 16,6 24,9 12 6,148 8,1 16,3 24,4 c. Variabel 3 ( K : Cu A : Fe 80 mA)

Tabel A.3 Data hasil praktikum variabel 3 T (menit) W (gr) V₁(ml) V₂(ml) Vtotal (ml)

0 6,139 8 16,3 24,3

3 6,141 7,9 19,2 23

9 6,144 10,3 13,6 23,9 12 6,148 5,5 10,8 16,3

(29)

A-4 d. Variabel 4 ( K : C A : Cu 80 mA)

Tabel A.1 Data hasil praktikum variabel 1 T (menit) W (gr) V1 (ml) V2 (ml) Vtotal (ml) 0 0,382 5,5 10,8 16,3 3 0,382 7,3 12,2 19,5 9 0,382 8,5 6,7 15,2 12 0,382 8,7 11,7 20,4 MENGETAHUI PRAKTIKAN ASISTEN

Badar I.A Christine I. Surya P. ANGGA M. KURNIA

(30)

(31)

(32)

(33)

B-1 LEMBAR PERHITUNGAN PRAKTIKUM

A. Hubungan kuat arus terhadap Xm dan Xv 1. Variabel 1 (60 mA) (𝑉. 𝑁)𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = (𝑉. 𝑁)𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 5 𝑥 𝑁 = 20,6 𝑥 0,15 𝑁 = 0,618 𝑁 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 1000 𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 0,618 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂𝑥 1000 𝑥 2 249,5 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂₄∙ 5𝐻₂𝑂 = 38,54775 𝑔𝑟𝑎𝑚 Massa Cu 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 𝑀𝑟 𝐶𝑢 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂₄∙ 5𝐻₂𝑂 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐿𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 63,5 249,5 𝑥 38,54775 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 9,81075 𝑔𝑟𝑎𝑚  Konversi Massa (Xm) 𝑋𝑚 = 𝑚 − 𝑚0 𝑚_𝐶𝑢  0 menit 𝑋𝑚 = 6,144 − 6,144 9,81075 𝑋𝑚 = 0

(34)

B-2  3 menit 𝑋𝑚 = 6,146 − 6,144 9,81075 𝑋𝑚 = 2,038 𝑥 10−4  9 menit 𝑋𝑚 = 6,147 − 6,144 9,81075 𝑋𝑚 = 3,05 𝑥 10−4  12 menit 𝑋𝑚 = 6,149 − 6,144 9,81075 𝑋𝑚 = 5,096 𝑥 10−4  Konversi Volume 𝑋𝑣 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉0  0 menit 𝑋𝑣 = 20,6 − 20,6 20,6 𝑋𝑣 = 0  3 menit 𝑋𝑣 = 21,05 − 20,6 20,6 𝑋𝑣 = 0,021  9 menit 𝑋𝑣 = 26,7 − 20,6 20,6 𝑋𝑣 = 0,296

(35)

B-3  12 menit 𝑋𝑣 = 25,8 − 20,6 20,6 𝑋𝑣 = 0,251 2. Variabel 2 (80 mA) (𝑉. 𝑁)𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = (𝑉. 𝑁)𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 5 𝑥 𝑁 = 26,6 𝑥 0,15 𝑁 = 0,798 𝑁 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 1000 𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 0,798 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂𝑥 1000 𝑥 2 249,5 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = 49,775 𝑔𝑟𝑎𝑚 Massa Cu 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 𝑀𝑟 𝐶𝑢 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐿𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 63,5 249,5 𝑥 49,775 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 12,668 𝑔𝑟𝑎𝑚  Konversi Massa (Xm) 𝑋𝑚 = 𝑚 − 𝑚0 𝑚𝐶𝑢

(36)

B-4  0 menit 𝑋𝑚 = 6,141 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 0  3 menit 𝑋𝑚 = 6,143 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 1,57 𝑥 10−4  9 menit 𝑋𝑚 = 6,146 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 3,94 𝑥 10−4  12 menit 𝑋𝑚 = 6,148 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 5,525 𝑥 10−4  Konversi Volume 𝑋𝑣 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉₀  0 menit 𝑋𝑣 = 26,62 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = 0  3 menit 𝑋𝑣 = 19,3 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,274

(37)

B-5  9 menit 𝑋𝑣 = 24,9 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,0646  12 menit 𝑋𝑣 = 26,62 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,0833

B. Hubungan beda Anoda terhadap Xm dan Xv 1. Variabel 1 (Anoda : Cu)

(𝑉. 𝑁)𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = (𝑉. 𝑁)𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 5 𝑥 𝑁 = 26,6 𝑥 0,15 𝑁 = 0,798 𝑁 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 1000 𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 0,798 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂𝑥 1000 𝑥 2 249,5 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = 49,775 𝑔𝑟𝑎𝑚 Massa Cu 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 𝑀𝑟 𝐶𝑢 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐿𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 63,5 249,5 𝑥 49,775 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 12,668 𝑔𝑟𝑎𝑚

(38)

B-6  Konversi Massa (Xm) 𝑋𝑚 = 𝑚 − 𝑚0 𝑚_𝐶𝑢  0 menit 𝑋𝑚 = 6,141 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 0  3 menit 𝑋𝑚 = 6,143 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 1,57 𝑥 10−4  9 menit 𝑋𝑚 = 6,146 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 3,94 𝑥 10−4  12 menit 𝑋𝑚 = 6,148 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 5,525 𝑥 10−4  Konversi Volume 𝑋𝑣 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉₀  0 menit 𝑋𝑣 = 26,62 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = 0

(39)

B-7  3 menit 𝑋𝑣 = 19,3 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,274  9 menit 𝑋𝑣 = 24,9 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,0646  12 menit 𝑋𝑣 = 26,62 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,0833 2. Variabel 2 (Anoda : Fe)

(𝑉. 𝑁)𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = (𝑉. 𝑁)𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 5 𝑥 𝑁 = 24,3 𝑥 0,15 𝑁 = 0,729 𝑁 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 1000 𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 0,729 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂𝑥 1000 𝑥 2 249,5 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂₄∙ 5𝐻₂𝑂 = 45,471 𝑔𝑟𝑎𝑚 Massa Cu 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 𝑀𝑟 𝐶𝑢 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂₄∙ 5𝐻₂𝑂 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐿𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 63,5 249,5 𝑥 45,471 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 11,572 𝑔𝑟𝑎𝑚

(40)

B-8  Konversi Massa (Xm) 𝑋𝑚 = 𝑚 − 𝑚0 𝑚_𝐶𝑢  0 menit 𝑋𝑚 = 6,139 − 6,139 11,572 𝑋𝑚 = 0  3 menit 𝑋𝑚 = 6,141 − 6,139 11,572 𝑋𝑚 = 1,72 𝑥 10−4  9 menit 𝑋𝑚 = 6,144 − 6,139 11,572 𝑋𝑚 = 4,32 𝑥 10−4  12 menit 𝑋𝑚 = 6,148 − 6,139 11,572 𝑋𝑚 = 7,77 𝑥 10−4  Konversi Volume 𝑋𝑣 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉₀  0 menit 𝑋𝑣 = 24,3 − 24,3 24,3 𝑋𝑣 = 0

(41)

B-9  3 menit 𝑋𝑣 = 27 − 24,3 24,3 𝑋𝑣 = 0,111  9 menit 𝑋𝑣 = 23,9 − 24,3 24,3 𝑋𝑣 = −0,016  12 menit 𝑋𝑣 = 24,3 − 24,3 24,3 𝑋𝑣 = −0,329

C. Hubungan beda Katoda terhadap Xm dan Xv 1. Variabel 1 (Katoda : Cu)

(𝑉. 𝑁)𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = (𝑉. 𝑁)𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 5 𝑥 𝑁 = 26,6 𝑥 0,15 𝑁 = 0,798 𝑁 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 1000 𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 0,798 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂𝑥 1000 𝑥 2 249,5 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = 49,775 𝑔𝑟𝑎𝑚

(42)

B-10 Massa Cu 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 𝑀𝑟 𝐶𝑢 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂₄∙ 5𝐻₂𝑂 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐿𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 63,5 249,5 𝑥 49,775 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 12,668 𝑔𝑟𝑎𝑚  Konversi Massa (Xm) 𝑋𝑚 = 𝑚 − 𝑚0 𝑚𝐶𝑢  0 menit 𝑋𝑚 = 6,141 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 0  3 menit 𝑋𝑚 = 6,143 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 1,57 𝑥 10−4  9 menit 𝑋𝑚 = 6,146 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 3,94 𝑥 10−4  12 menit 𝑋𝑚 = 6,148 − 6,141 12,668 𝑋𝑚 = 5,525 𝑥 10−4

(43)

B-11  Konversi Volume 𝑋𝑣 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉0  0 menit 𝑋𝑣 = 26,62 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = 0  3 menit 𝑋𝑣 = 19,3 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,274  9 menit 𝑋𝑣 = 24,9 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,0646  12 menit 𝑋𝑣 = 26,62 − 26,62 26,62 𝑋𝑣 = −0,0833 2. Variabel 2 (Katoda : C) (𝑉. 𝑁)𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = (𝑉. 𝑁)𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 5 𝑥 𝑁 = 16,3 𝑥 0,15 𝑁 = 0,489 𝑁 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 𝑥 1000 𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 0,489 = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂𝑥 1000 𝑥 2 249,5 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙ 5𝐻2𝑂 = 30,501 𝑔𝑟𝑎𝑚

(44)

B-12 Massa Cu 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 𝑀𝑟 𝐶𝑢 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂₄∙ 5𝐻₂𝑂 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐿𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 63,5 249,5 𝑥 30,501 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 = 7,762 𝑔𝑟𝑎𝑚  Konversi Massa (Xm) 𝑋𝑚 = 𝑚 − 𝑚0 𝑚𝐶𝑢  0 menit 𝑋𝑚 = 0,382 − 0,382 7,762 𝑋𝑚 = 0  3 menit 𝑋𝑚 = 0,382 − 0,382 7,762 𝑋𝑚 = 0  9 menit 𝑋𝑚 = 0,382 − 0,382 7,762 𝑋𝑚 = 0  12 menit 𝑋𝑚 = 0,382 − 0,382 7,762 𝑋𝑚 = 0

(45)

B-13  Konversi Volume 𝑋𝑣 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉0  0 menit 𝑋𝑣 = 16,3 − 16,3 16,3 𝑋𝑣 = 0  3 menit 𝑋𝑣 = 19,15 − 16,3 16,3 𝑋𝑣 = 0,184  9 menit 𝑋𝑣 = 15,2 − 16,3 16,3 𝑋𝑣 = −0,067  12 menit 𝑋𝑣 = 20,4 − 16,3 16,3 𝑋𝑣 = 0,251

(46)

(47)

C-1 LEMBAR PERHITUNGAN GRAFIK

A. Fraksi Massa

1. Variabel 1 ( K : Cu A : Cu 60 mA 200 rpm ) Tabel C.1 Perhitungan grafik variabel 1

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 2,038 𝑥 10−4 9 6,114 𝑥 10−4 9 3,05 𝑥 10−4 81 27,45 𝑥 10−4 12 5,096 𝑥 10−4 144 61,152 𝑥 10−4 m = = 0,455 c = = 0,00081 y = 0,455x + 0,00081 2. Variabel 2 ( K : Cu A : Cu 80 mA 200 rpm ) Tabel C.2 Perhitungan grafik variabel 2

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 1,57 𝑥 10−4 9 4,71 𝑥 10−4 9 3,94 𝑥 10−4 81 35,46 𝑥 10−4 12 5,525 𝑥 10−4 144 66,3 𝑥 10−4 m = = 0,407 c = = 0,00023 y = 0,407x + 0,00023

(48)

C-2 3. Variabel 3 ( K : Cu A : Cu 80 mA 200 rpm )

Tabel C.3 Perhitungan grafik variabel 3

t (x) X_V (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 0,021 9 0,063 9 0,296 81 2.664 12 0,251 144 3,012 m = = -0,1927 c = = -1,09 y = 0,1927x - 1,09 4. Variabel 4 ( K : Cu A : Cu 60 mA 200 rpm ) Tabel C.4 Perhitungan grafik variabel 4

t (x) X_V (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 −0,274 9 −0,822 9 −0,0646 81 −0,5814 12 -0,0833 144 −0,279 m = = 0,2421 c = = -0,0034 y = 0,2421x – 0,0034

(49)

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 1,57 𝑥 10−4 9 4,71 𝑥 10−4 9 3,94 𝑥 10−4 81 35,46 𝑥 10−4 12 5,525 𝑥 10−4 144 66,3 𝑥 10−4 m = = 0,407 c = = 0,00023 y = 0,407x + 0,00023 6. Variabel 6 ( K : Cu A : Fe 80 mA 200 rpm ) Tabel C.6 Perhitungan grafik variabel 6

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 1,72 𝑥 10−4 9 5,16 𝑥 10−4 9 4,32 𝑥 10−4 81 38,88 𝑥 10−4 12 7,77 𝑥 10−4 144 93,24 𝑥 10−4 m = = 0,5867 c = = 0,00088 y = 0,5867x + 0,00088

(50)

t (x) X_V (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 0,021 9 0,063 9 0,296 81 2.664 12 0,251 144 3,012 m = = -0,1927 c = = -1,09 y = 0,1927x - 1,09 8. Variabel 8 ( K : Cu A : Fe 80 mA 200 rpm ) Tabel C.8 Perhitungan grafik variabel 8

t (x) X_V (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 0,021 9 0,063 9 0,296 81 2.664 12 0,251 144 3,012 m = = -0,0089 c = = -0,0023 y = -0,0089x – 0,0023

(51)

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 1,57 𝑥 10−4 9 4,71 𝑥 10−4 9 3,94 𝑥 10−4 81 35,46 𝑥 10−4 12 5,525 𝑥 10−4 144 66,3 𝑥 10−4 m = = 0,407 c = = 0,00023 y = 0,407x + 0,00023 10. Variabel 10 ( K : C A : Cu 80 mA 200 rpm ) Tabel C.10 Perhitungan grafik variabel 10

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 0 9 0 9 0 81 0 12 0 144 0 m = = 0 c = = 0 y = 0

(52)

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 1,57 𝑥 10−4 9 4,71 𝑥 10−4 9 3,94 𝑥 10−4 81 35,46 𝑥 10−4 12 5,525 𝑥 10−4 144 66,3 𝑥 10−4 m = = 0,407 c = = 0,00023 y = 0,407x + 0,00023 12. Variabel 12 ( K : C A : Cu 80 mA 200 rpm ) Tabel C.12 Perhitungan grafik variabel 12

t (x) X_M (y) x2 x.y 0 0 0 0 3 0,184 9 0,552 9 −0,067 81 −0,603 12 0,251 144 3,012 m = = 0,126 c = = 0,00046 y = 0,126x + 0,00046

(53)

(54)

(55)

D-1 LEMBAR PERHITUNGAN REAGEN

1. CuSO4.5H2O; 0,4 N; 500 mL 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑥 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑥 1000 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 0,4 𝑥 249,5 𝑥 500 2 𝑥 1000 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 24,95 𝑔𝑟𝑎𝑚 2. Na2S2O3.5H2O; 0,15 N; 250 Ml 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑥 𝑀𝑟 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑥 1000 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 0,15 𝑥 248 𝑥 250 2 𝑥 1000 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 4,65 𝑔𝑟𝑎𝑚

3. KI; 12% w; pKI = 3,13; ρ H2O = 1 gr/mL 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒_𝐾𝐼+ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒_{𝐴𝑞𝑢𝑎𝑑𝑒𝑠𝑡} 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 0,12 𝑤 3,13 + 0,88 𝑤 1 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 0,918 𝑤 𝑤 = 54,47 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑤𝐾𝐼 = 12% 𝑥 𝑤 𝑤𝐾𝐼 = 12% 𝑥 54,47 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑤𝐾𝐼 = 6,536 𝑔𝑟𝑎𝑚

(56)

(57)

E-1 LEMBAR KUANTITAS REAGEN

LABBORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA II JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO

PRAKTIKUM KE : 5

MATERI : ELEKTROKIMIA

HARI/TANGGAL : 9 April 2015

KELOMPOK : 3 KAMIS PAGI

NAMA : 1. BADAR ILHAM ANGGAWIJAYA

2. CHRISTINE INDIRA R.P.

3. SURYA PANDU PUTRA

ASISTEN : ANGGA MUHAMMAD KURNIA

KUANTITAS REAGEN

NO JENIS REAGEN KUANTITAS

1. CuSO₄.5H₂O 0,4 N 500 mL 2. KI 12% W 50 mL 3. Na₂S₂O₃ 0,15 N 250 mL 4. Amilum Secukupnya 5. Aquadest Secukupnya TUGAS TAMBAHAN:

 Resume Jurnal Internasional Elsevier dimasukan di BAB II

CATATAN: SEMARANG, 9 April 2015

K : Cu A:Cu; 60 mA ; 200 rpm ASISTEN K : Cu A:Cu; 80 mA; 200 rpm K : Cu A:Fe; 80 mA; 200 rpm K : C A:Cu; 80 mA; 200 rpm Waktu : (0,3,9,12) menit

Angga Muhammad Kurnia NIM.21030112130126

(58)

(59)

F-1 PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP PRODUKSI BROWN’S

GAS PADA ELEKTROLISER

Dody Wiryawan; Denny Widhiyanuriyawan; Nurkholis Hamidi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia E-mail: [email protected]

ABSTRACT

Currently, demand of petroleum in the world is increasingly from day to day. Consuming petroleum continuously will gradually dwindling the petroleum availability. Therefore, alternative energy is needed to replace the use of petroleum. One of alternative energy that can replace petroleum is Brown's Gas (HHO gas) obtained from water electrolysis process. The process of water electrolysis using DC power source with electrical current variations of 2A, 4A, 6A and 8A using wet cell electrolyzer. The solution used is pure distilled water, pure drinking water and pure distilled water mixed with Sodium Bicarbonate (NaHCO₃) with a mass fraction of 0.99%, 1.15%, 1.31%, 1.48% and 1.64%. Obtained research data shows that the highest gas production on use of electric current 8A using distilled water mixed with a solution of NaHCO₃ 1,31% is 0.00171 l / s. Highest efficiency obtained on use of electric current 6A using distilled water mixed with a solution of NaHCO₃ 1,31% is 40.13%.

Kata kunci: Brown’s Gas, petroleum, electrolyzer, electrical current, pure distilled

water, sodium bicarbonate. PENDAHULUAN

Kebutuhan akan minyak bumi di dunia ini semakin hari semakin meningkat. Menurut Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) (2008), ketersediaan potensi sumber daya minyak bumi berkisar 56,6 miliar barrel sedangkan cadangan yang telah tereksplorasi sekitar 8,4 miliar barrel dan sementara yang telah diolah sudah mencapai 348 juta barrel. Minyak bumi yang dieksplorasi dan dikonsumsi setiap hari lambat laun akan habis, sedangkan proses terbentuknya minyak bumi memakan waktu jutaan tahun. Dengan adanya permasalahan tersebut, sudah seharusnya pemanfaatan bahan bakar alternatif yang baru dan ramah lingkungan dengan memanfaatkan ketersediaan sumber daya alam yang ada di bumi ini diterapkan.

Salah satu sumber daya alam

yang melimpah dan dapat dimanfaatkan di bumi ini adalah air. Air dapat

(60)

F-2

dijadikan sebagai bahan bakar alternatif. Air dapat diubah menjadi salah satu bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dengan mengubahnya menjadi bentuk gas melalui proses elektrolisis.

Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Proses elektrolisa memisahkan molekul air menjadi gas hidrogen dan oksigen salah satunya adalah dengan cara mengalirkan arus listrik ke elektroda ke tempat larutan elektrolit yaitu campuran air yang sudah ditambahankan katalis berada. Reaksi elektrolisis tergolong reaksi redoks tidak spontan, reaksi itu dapat berlangsung karena pengaruh energi listrik. Pada elektrolisis yang menghasilkan H₂ dan O₂, mulai timbulnya kedua gas ini setelah penggunaan tegangan lebih besar dari 1,7 Volt.

(61)

F-3

Elektrolisis air merupakan proses untuk menghasilkan gas H₂ dan O₂ murni dengan pemanfaatan energi listrik pada sistem. Molekul air dipecah menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirnya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Faktor-Faktor yang memperngaruhi elektrolisis air :

1. Kualitas Elektrolit 2. Suhu

3. Tekanan

4. Resistansi Elektrolit 5. Material dari elektroda 6. Material pemisah

Gas yang dihasilkan dari proses elektrolisis air disebut gas HHO atau

oxyhydrogen atau disebut juga Brown’s

Gas. Brown (1974), dalam

penelitiannya melakukan elektrolisa air murni sehingga menghasilkan gas HHO yang dinamakan dan dipatenkan dengan nama Brown’s Gas. Untuk memproduksi Brown’s Gas digunakan elektroliser untuk memecah molekul-molekul air menjadi gas. Elektroliser terdiri atas katoda dan anoda. Reaksi yang terjadi pada elektroda pada proses elektrolisis adalah :

Katoda :2H2O(l)+2e

-→2OH-(aq)+H2(g) Anoda : 2H2O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e

-Gambar 1. Proses pembentukan

Brown’s Gas pada elektroliser

Pada penelitian ini, peneliti menggunakan larutan aquades murni, AMDK murni dan campuran antara aquades dengan katalisator NaHCO₃ dan memvariasikan arus listrik hingga dicapainya produksi gas yang terbesar dengan penggunaan daya listrik yang relatif rendah agar tercapainya efisiensi

(62)

F-4

Air Minum Dalam Kemasan (AMDK) merupakan air yang telah diolah dengan perlakuan khusus dan dikemas dalam botol atau kemasan lain dan memenuhi persyaratan air minum. AMDK yang terdapat di pasaran di dalamnya terkandung mineral-mineral tertentu. Mineral-mineral tersebut dapat dijadikan katalisator dalam larutan.

Katalisator merupakan suatu zat yang ditambahkan ke dalam sistem yang akan direaksikan untuk mempercepat reaksi di dalamnya. Pada proses elektrolisis dibutuhkan suatu elektrolit yang dijadikan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi pertukaran ion-ion di dalamnya. Umumnya kenaikan konsentrasi katalisator mempengaruhi kecepatan reaksi dari proses elektrolisis. Semakin besar konsentrasi katalis maka akan mempercepat reaksi dan katalisator menurunkan tenaga aktivasi hingga kecepatan reaksi lebih besar.

Kemampuan suatu katalis dalam mempercepat laju reaksi dipengaruhi oleh berbagai macam faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan suatu katalis antara lain adalah sifat fisika dan kimia katalis, kondisi operasi seperti temperatur, tekanan, laju alir, waktu kontak, jenis umpan yang digunakan, dan jenis padatan pendukung yang digunakan.

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Semakin besar arus listrik yang digunakan, maka pergerakan elektron-elektron dalam larutan akan semakin cepat sehingga proses pemecahan molekul air akan semakin cepat dan produksi Brown’s gas meningkat.

Pada penelitian ini, menggunakan rumus hukum ohm untuk menghitung besarnya tegangan dan hambatan yang terjadi pada proses

(63)

F-5

elektrolisis. Rumus tersebut ditunjukkan pada persamaan berikut :

V = I.R

Rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik yang digunakan adalah sebagai berikut :

P = V.I

Efisiensi dari suatu elektroliser dapat dihitung dengan persamaan berikut, yaitu :

ηHHO = 100%

Produksi dari Brown’s Gas dapat dilihat dari volume alir gas tiap menit yang dihasilkan dari elektroliser. Oleh karena itu, dalam studi eksperimental ini dapat diteliti seberapa besar pengaruh produksi Brown’s Gas pada elektroliser Wet Cell dengan memvariasikan besaran arus listrik. METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimental. Objek penelitian yang diamati adalah pengaruh variasi arus listrik terhadap produksi

Brown’s Gas. Pengaruh yang diamati

adalah debit (Q), temperatur (T), tegangan (V), daya (P) dan efisiensi (η). Penelitian dilakukan di Laboratorium Surya Fakultas Teknik Universitas Brawijaya pada bulan Juni. Instalasi utama penelitian yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Instalasi Penelitian

Pada awal penelitian, dipersiapkan terlebih dahulu instalasi penelitian utama seperti pada gambar 2 dan stopwatch untuk menghitung waktu

tiap menitnya pada proses pengambilan data. Selanjutnya mempersiapkan

(64)

F-6 larutan yang akan di elektrolisis yaitu

aquades murni, AMDK murni dan campuran antara aquades dengan NaHCO₃. Setelah itu menimbang massa

yang digunakan yang ditentukan dengan fraksi massa. Fraksi massa NaHCO₃ yang digunakan adalah sebesar 0.99%, 1.15%, 1.31%, 1.48% dan 1.64%. Lalu, larutan yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam elektroliser.

Elektroliser yang digunakan pada penelitian ini adalah berjenis wet

cell dengan jumlah elektroda 6 buah

pasang yang terdiri dari anoda dan katoda. Elektroda yang digunakan berbahan stainless Steel 304L. Bentuk elektroliser wet cell yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3. Elektroliser Wet Cell

Pada penelitian ini

menggunakan variasi arus listrik sebesar 2A, 4A, 6A dan 8A. Arus listrik diatur dengan menggunakan regulator DC yang bersumber dari arus listrik AC. Pengambilan data dilakukan pada tiap variasi arus listrik yang digunakan disetiap fraksi massa NaHCO₃ yang digunakan. Gas yang dihasilkan dari elektroliser dialirkan menuju gelas ukur dan diatur dengan menggunakan katup. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan menggunakan stopwatch.

(65)

F-7 HASIL DAN PEMBAHASAN

1,8E-3 50 Volum e A lir Ga s ( l/s ) 1,6E-3 1,4E-3 Tem pe ratu r (C) 40 1,2E-3 30 1,0E-3 8,0E-4 ₂₀ 6,0E-4 4,0E-4 ₁₀ 2,0E-4 0,0E+0 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10

Arus (A) Arus (A)

a. d. 1,8E-3 45 (l /s ) 1,6E-3 40 1,4E-3 35 Efi si en si ( % ) V ol um e A lir G as 1,2E-3 30 1,0E-3 25 8,0E-4 20 6,0E-4 15 4,0E-4 10 2,0E-4 5 0,0E+0 0 0 100 200 300 400 0 2 4 6 8 10

Daya (Watt) Arus (A)

b. e. 50 _{Aquades +NaHCO} 3 40 0.99% (V) 1.15% 30 Tega ng an _1.31% 20 _1.48% 10 1.64% 0 AMDK Murni 0 2 4 6 8 10 _{Aquades Murni} Arus (A) c.

Gambar 4. : a. Hubungan arus terhadap volume alir gas b. Hubungan daya terhadap volume alir gas c. Hubungan arus terhadap tegangan

(66)

F-8

(67)

F-9

Arus listrik memiliki peranan penting dalam peningkatan produktivitas Browns Gas dari suatu proses elektrolisis berupa volume alir gas. Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu.

Pada gambar 4.a hubungan arus terhadap volume alir gas terlihat bahwa semakin besar arus yang digunakan maka volume alir gas akan semakin meningkat. Semakin besar penggunaan fraksi massa katalis NaHCO₃ yang digunakan terlihat bahwa volume alir gas juga semakin besar seiring bertambahya arus. Namun, pada fraksi massa NaHCO₃ 1.48% hingga 1.64% mengalami penurunan produktivitas gas dikarenakan larutan mencapai keadaan jenuhnya.

Pada keadaan jenuh ini, pergerakan ion menjadi sulit sehingga daya hantar menjadi lebih rendah. Pada penggunaan larutan aquades murni, volume alir gas yang dihasilkan dengan penambahan besaran arus tidak terlalu besar dibandingkan dengan penggunaan larutan lainnya. Hal tersebut dikarenakan hambatan pada larutan besar sehingga kemampuan larutan untuk dihantarkan arus listrik rendah yang ditunjukkan pada gambar hubungan larutan terhadap hambatan.

Penggunaan AMDK (Air Minum Dalam Kemasan) sebagai larutan menghasilkan produktivitas gas berupa volume alir gas yang besar. Hal ini dikarenakan AMDK memiliki bermacam-macam kandungan yang dapat menjadi elektrolit di dalamnya untuk mempercepat laju reaksi pemecahan molekul air. Oleh karena itu, AMDK menghasilkan produktivitas

Brown’s Gas yang cukup besar dengan

pertambahan arus listrik dikarenakan air mineral memiliki banyak kandungan mineral di dalamnya yang akan bertugas

untuk menghantarkan arus listrik dengan cepat.

Secara umum, terlihat pada gambar 4.b hubungan daya terhadap volume alir gas bahwa volume alir

Brown’s Gas bertambah seiring dengan

bertambahnya daya listrik yang dikonsumsi. Hal ini terjadi karena semakin besarnya daya yang dikonsumsi seiring pertambahan besaran arus listrik yang digunakan juga semakin besar seiring pertambahannya besaran tegangan yang terlihat pada gambar 4.c hubungan arus terhadap tegangan. Daya listrik yang digunakan dalam sembarang bagian dalam rangkaian DC sama dengan perkalian antara arus yang mengalir dengan voltase rangkaian.

Gambar 4.b hubungan daya terhadap volume alir gas menunjukkan bahwa penggunaan katalis menurunkan konsumsi daya yang digunakan. Hal ini ditunjukkan pada penggunaan aquades murni sebagai larutan. Konsumsi daya yang digunakan untuk mengelektrolisis lebih besar dibandingkan dengan penggunaan larutan lainnya. Hal ini dikarenakan aquades murni tidak memiliki ion-ion yang membantu proses untuk memepercepat reaksi pemecahan molekul-molekul air sehingga hambatan dalam larutan aquades relatif besar. Hambatan yang besar akan membutuhkan tegangan yang relatif besar seiring bertambahnya besaran arus sehingga konsumsi daya menjadi besar.

Penurunan konsumsi daya katalis ditunjukkan pada penggunaan aquades ditambahkan katalis NaHCO₃ dan larutan AMDK murni. AMDK murni memiliki banyak kandungan mineral di dalamnya yang akan bertugas untuk menghantarkan arus listrik dengan cepat sehingga hambatan dalam larutan relatif lebih rendah dibandingkan dengan aquades murni dan menyebabkan konsumsi daya menjadi lebih rendah.

(68)

F-10

Volume alir Brown’s Gas terbesar dihasilkan pada penggunaan aquades ditambahkan katalis NaHCO₃ 1.31% sebagai larutan dikarenakan aquades ditambahkan katalis NaHCO₃ 1.31% memiliki banyak anion dan kation yang terkandung di dalamnya yang akan bertugas untuk menghantarkan arus listrik dengan cepat. Konsumsi daya yang digunakan juga rendah dikarenakan hambatan yang terdapat dalam larutan rendah sehingga dengan tegangan yang relatif kecil menghasilkan arus yang besar.

Namun, pada penggunaan larutan aquades ditambahkan katalis NaHCO₃ 1.48% pada konsumsi daya yang relatif sama menghasilkan volume alir gas yang lebih rendah dikarenakan larutan sudah mencapai keadaan jenuhnya sehingga menyebabkan anion dan kation sulit bergerak dan menyebabkan daya hantar untuk memecah molekul air menjadi rendah.

Pada gambar 4.d hubungan arus terhadap temperatur menunjukkan semakin besar arus yang digunakan, maka temperatur larutan didalam elektroliser akan meningkat. Temperatur terbesar terjadi pada penggunaan aquades murni sebagai larutan. Hal ini dikarenakan aquades murni memiliki hambatan yang besar yang ditunjukkan pada gambar 5 hubungan larutan terhadap hambatan sehingga konsumsi daya yang digunakan besar seiring bertambahnya besaran arus. Konsumsi daya yang besar mengakibatkan energi untuk memecah molekul-molekul air menjadi gas berubah menjadi panas yang menyebabkan larutan dalam elektroliser meningkat temperaturnya.

Penggunaan AMDK murni juga mengalami peningkatan temperatur pada proses elektrolisis. Namun peningkatan temperatur tidak sebesar dengan penggunaan aquades murni sebagai larutan. Hal ini dikarenakan

(69)

F-11

larutan yang kecil sehingga konsumsi daya yang digunakan lebih rendah dibandingkan dengan konsumsi daya untuk mengelektrolisis larutan aquades murni. Dengan konsumsi daya yang lebih rendah, maka energi untuk memecah molekul air menjadi gas lebih optimal sehingga energi tidak sepenuhnya berubah menjadi panas.

Pada penggunaan larutan aquades dengan penambahan katalis NaHCO₃ pada berbagai macam fraksi massa menghasilkan temperatur larutan terendah. Temperatur larutan yang dihasilkan relatif sama dan peningkatannya tidak signifikan dibandingkan dengan penggunaan larutan aquades murni dan AMDK murni. Hal ini dikarenakan dengan penambahan katalis akan menurunkan hambatan dalam larutan yang akan dielektrolisis sehingga konsumsi daya yang digunakan rendah seiring pertambahan arus. Konsumsi daya yang rendah akan menyebabkan energi untuk memecah molekul-molekul air tidak sepenuhnya terbuang menjadi panas.

Arus listrik yang digunakan mempengaruhi efisiensi yang dihasilkan pada elektroliser Wet Cell tersebut. Hal ini ditunjukkan pada gambar hubungan arus terhadap efisiensi. Penggunaan berbagai macam larutan menunjukkan perbedaan efisiensi yang dihasilkan. Semakin besar arus yang digunakan maka konsumsi daya yang digunakan juga semakin besar. Penurunan efisiensi disebabkan oleh kenaikan energi listrik yang digunakan yang perbandingannya lebih besar dibandingkan dengan energi

Brown’s Gas yang dihasilkan pada

proses elektrolisis.

Pada gambar 4.e hubungan arus terhadap efisiensi terlihat bahwa efisiensi tertinggi pada penggunaan larutan aquades ditambahkan katalis NaHCO3 1.31% pada arus 6A. Hal ini dikarenakan perbandingan antara energi Brown’s Gas yang dihasilkan pada proses elektrolisis