Upload
randy-surya-kusumah
View
28
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
LABORATORIUM INSTRUMENTASI ANALITIK
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013
Praktikum Satuan Proses 1
MODUL : Pembuatan Gas Chlorine
PEMBIMBING : Ir. Emmanuela Maria W., MT
Oleh :
Kelompok : VIII
Nama : 1. Panji GalihY NIM: 121411056
: 2. Randy Surya K NIM: 121411057
3. Sandra Sopian NIM: 121411058
Kelas : 1B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
Praktikum : 16 April 2013Penyerahan : 23 April 2013
(Laporan)
I. PENDAHULUAN
I.1 Tujuan Percobaan
1. Mempelajari pembuatan gas chlorine dengan proses elektrolisis.
2. Mengidentifikasi produksi gas chlorine yang didapatkan.
3. Membandingkan produksi gas chlorine dalam waktu tertentu.
II. DASAR TEORI
Produksi gas chlorine perlu dikembangkan mengingat kebutuhan saat ini semakin
bertambah, terlebih kebutuhan air bersih semakin sulit, sedang kebutuhan semakin bertambah
sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk. Jumlah air tanah yang dimanfaatkan sebagai
air kebutuhan sehari-hari juga terus bertambah karena ketersediaan air PAM yang disediakan
pemerintah juga masih sangat terbatas. Kondisi tersebut perlu dipikirkan karena tidak semua
air tanah berkualitas baik, terlebih didapatkan bahwa gas chlorine dapat mengoksidasi logam
Fe dan Mn.
Salah satu cara yang dapat dimanfaatkan adalah proses pembuatan secara elektrolisis
meggunakan larutan NaCl, karena terkandung ion-ion klorida dalam komposisinya.
Elektrokimia adalah hubungan antara energi listrik dan energi kimia, dengan reaksi
yang terjadi adalah reaksi redoks (reaksi reduksi-oksidasi). Berdasarkan reaksi tersebut dapat
dilakukan proses elektrolisis untuk memproduksi bahan kimia, salah satu diantaranya adalah
gas chlorine.
Elektrolisis menggunakan air murni saja tidak dapat dilakukan, karena air murni tidak
dapat menghantarkan listrik, tetapi dengan penambahan asam, basa atau garam yang
dilarutkan didalamnya, maka larutan tersebut dapat menghantarkan listrik, dan akan
mengalami perubahan kimia. Larutan asam atau basa tersebut merupakan elektrolit yang
dapat meneruskan arus listrik dan merupakan konduktor yang baik. Salah satu bahan kimia
yang dapat digunakan sebagai elektrolit adalah larutan NaCl.
Reaksi yang terjadi:
Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 ē ↔ H2(g) + 2 OH-(aq)
Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ↔ Cl2(g) + 2 ē
2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) ↔ H2(g) + 2 OH-
(aq) + Cl2(g)
Selain pembentukan gas chlorine, dalam anoda juga terbentuk gas oksigen, reaksi
terjdi sebagai berikut:
Katoda (-) : 4 H2O + 4 ē ↔ 2 H2 + 4 OH-
Anoda (+) : 2 H2O ↔ 4 H+ + O2 + 4 ē
6 H2O ↔ 2 H2 + O2 + 4 OH- + 4 H+
Produk gas chlorine yang terjadi ditangkap oleh larutan kalium iodida. Adanya gas
Cl2 ditunjukkan dengan perubahan warna yang terjadi pada larutan KI. Adanya gas oksigen
yang merupakan produk samping akan naik ke atas dan mendorong larutan kalium iodida ke
bawah. Pada katoda dihasilkan gas H2 dan larutan bersifat basa, yang dapat diidentifikasi
dengan penambahan indikator pp, berubah menjadi warna merah. Penentuan konsentrasi
dilakukan dengan titrasi asam basa menggunakan larutan HCl.
III. ALAT DAN BAHAN
III.1 Alat dan Bahan yang Digunakan
No. Alat Bahan
1. Reaktor Elektrolisis NaCl teknis/garam dapur
2. Scrubber/Alat Penangkap Gas Chlorine Kalium Iodida (KI) 2%
3. Rectifier/Sumber arus HCl 0,02 N
4. Peralatan titrasi Indikator phenolpthalin
5. Peralatan gelas Aquadest
III.2 Prosedur Percobaan dan Rangkaian Peralatan
Analisis Gas Chlorine
1. Ambilan 25 ml larutan di katoda, dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer,
tambahkan indikator pp, kemudian dititrasi menggunakan larutan HCl 0,02 N
untuk mengetahui konsentrasi NaOH yang terbentuk.
2. Ambil 10 ml larutan KI, dimasukkan ke dalam scrubber sebagai penampung,
tambahkan 5 ml amilum dan amati perubahan warna yang terjadi.
3. Apabila gas chlorine yang terbentuk ditangkap dengan aquadest, maka gas
chlorine yang terbentuk akan bereaksi dengan aquadest membentuk air chlor
tambahkan siklohexane/TCE yang akan membentuk 2 lapisan.
III.3 Diagram Alir Pembuatan Gas Chlorine
NaCl
Aquadest
Analisis:
- Vol. Gas Cl2
- Kuat Arus- Analisis Gas Cl2
Pembuatan Larutan NaCl jenuh
Reaktor Elektrolisis diisi Larutan NaCl jenuh
Reaktor Elektrolisis dirangkai dengan scrubber berisi lar. KI
(pendeteksi gas Cl2 )
Pencatatan kenaikan volume larutan KI
Reaktor Elektrolisis terhubung pada sumber arus (rectifier)
III.4 Tabel Data Percobaan
Persiapan
NaCl (gram) Aquadest (vol) Konsentrasi NaCl (N) Volume (ml)
31,07 gram 100 ml 5,42 100 ml
Konsentrasi NaCl
N =grMr
×1000
ml×a
N = 31,7 gr
58,5gr
mol
×1000
100 ml×1
N = 5,42 N
Tegangan (V) = 10 mV
Pembentukan Gas Chlorine
No. Waktu (t)
(menit)
Vol gas chlorine (Cl2)
(ml)
Ketinggian Scrubber
(cm)
1. 10 3,0 3,29
2. 20 4,6 3,39
3. 30 5,3 3,43
4. 40 6,7 3,52
5. 50 7,5 3,57
*tinggi awal scrubber (KI) = 3,1 cm (50 ml)
Perhitungan tinggi scrubber
50 ml = 3,1 cm
3,0 ml= 0,19 cm,
maka tinggi scrubber pada t=10 menit adalah 3,1 cm + 0,19 cm = 3,29 cm
IV. PEMBAHASAN
Pembahasan oleh Randy Surya Kusumah (121411057)
Praktikum kali ini bertujuan untuk membuat gas Klorin (Cl2), gas klorin sering dimanfaatkan sebagai desinfektan untuk menjaga kualitas air tanah karena dapat mengoksidasi ion-ion logam seperti Fe, dan Mn. Pada praktikum kali ini gas klorin dibuat dengan cara elektrolisis dari larutan NaCl. Larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan NaCl yang jenuh, karena larutan NaCl mengandung unsur klorin dan dibuat jenuh karena pada konsentrasi yang jenuh ion-ion Cl- yang terbentuk lebih banyak sehingga diharapkan lebih banyak gas klorin (Cl2) yang diproduksi.
Pada elektrolisis diberikan aliran listrik searah, dengan menggunakan elektroda dari karbon (grafit) karena grafit memiliki sifat konduktivitas listrik yang tinggi dan tidak ikut bereaksi saat proses elektrolisis.
Pada proses elektrolisis, katoda bertindak sebagai oksidator dan merupakan kutub negatif. Di katoda terjadi proses reduksi dan terbentuk gas Hidrogen (H2) yang bisa dilihat dari gelembung-gelembung gas yang terbentuk sedangkan anoda bertindak sebagai reduktor dan merupakan kutub positif. Di Anoda terjadi proses oksidasi dan terbentuk gas Cl2. Reaksi yang terjadi adalah:
NaCl Na+ + Cl-
Katoda : 2H2O (l) + 2e- H2 (g) + 2OH- (aq)
Anoda : 2Cl- (aq) Cl2 (g) + 2e-
2H2O (l) + 2Cl- (aq) H2 (g) + 2OH- (aq) + Cl2 (g)
Namun dalam Anoda juga terbentuk gas Oksigen (O2), reaksi yang terjadi adalah:
NaCl Na+ + Cl-
Katoda : 4H2O + 4e- 2H2 + 4OH-
Anoda : 2H2O 4H+ + O2 + 4e-
6H2O 2H2 + 4OH- + 4H+ + O2
Gas klorin yang didapat dari proses elektrolisis akan ditangkap di dalam scrubber yang berisi larutan KI, scrubber yang tersedia sebanyak 2 buah diharapkan jika gas klorin yang tidak tertangkap di scrubber 1 bisa ditangkap di scrubber 2. Pemakaian larutan KI dalam
scrubber bertujuan agar dapat diketahui apakah di dalam scrubber terdapat gas klorin atau tidak. Jika sudah ada, gas klorin akan bereaksi dengan larutan KI tadi membentuk KCl dan kemudian melepaskan gas I2 yang akan diikuti dengan perubahan warna larutan menjadi warna kuning. Reaksi yang terjadi dalam scrubber adalah:
KI + Cl2 KCl + I2
Pada praktikum ini praktikan melakukan percobaan sebanyak dua kali, karena pada
percobaan pertama praktikan mendapati bahwa elektrolyser yang digunakan sudah tidak
berfungsi dengan baik sehingga arus dari rectifier tidak mengalir sehingga proses elektrolisis
tidak berjalan sempurna. Hal ini ditandai dengan gas H2 yang dihasilkan sedikit begitupun
juga gas klorin yang tidak terbentuk. Pada percobaan kedua praktikan mengganti elektrolyser
sehingga proses elektolisis dapat berjalan dengan baik. Hal ini ditandai dengan terbentuknya
gas H2 di katoda yang cukup banyak dan adanya kenaikan volume di scrubber. Namun, pada
scrubber belum terjadi perubahan warna larutan menjadi warna kuning. Hal ini diakibatkan
karena gas klorin yang masuk hanya sedikit sehingga tidak terjadi perubahan warna. Pada
menit ke-10 pertama volume Cl₂ yang terbentuk adalah 3,0 ml , menit ke-20 adalah 4,6 ml,
menit ke-30 adalah 5,3 ml, menit ke-40 adalah 6,7 ml dan menit ke-50 adalah 7,5 ml . Untuk
lebih meyakinkan ada atau tidaknya gas Cl yang tertangkap di scrubber s₂ elanjutnya
dilakukan analisa gas Cl₂. Analisa yang dilakukan adalah larutan di anoda diambil beberapa
mili yang kemudian ditambah larutan KI. Apabila dihasilkan Cl sedikit dan₂ I₂ yang kecil
maka factor yang mempengaruhi adalah konsentrasi NaCl, waktu dan elektroda yang
digunakan, namun apabila dihasilkan I₂ yang banyak dan Cl yang sedikit ₂ maka factor
yang mempengaruhinya adalah kandungan pengotor. Perubahan warna yang terjadi setelah
ditambahkan KI adalah warna kuning dan perubahan warna yang terjadi setelah penambahan
amylum adalah warna biru tua. Hal ini menunjukkan bahwa pada anoda sudah terbentuk gas
Cl2 yang otomatis di scrubber pun sudah terdapat gas Cl2 mekipun hanya sedikit. Hal ini bisa
disebabkan karena factor yang disebutkan sebelumnya. Pada analisis NaOH yang terbentuk
di katoda dilakukan dengan penambahan indicator pp dan menitrasinya dengan HCl 0,02 N,
namun warna ungu yang terlihat setelah penambahan beberapa tetes indicator pp kembali ke
warna semula (bening) sehingga proses titrasi tidak dapat dilakukan dan setelah itu praktikan
melakukan pengukuran pH menggunakan kertas lakmus ternyata perubahan warna yang
terjadi pada kertas lakmus yaitu hijau muda, hal ini membuktikan bahwa pHnya basa namun
konsentrasi NaOH yang terbentuk kecil. Hal ini dapat membuktikan bahwa di katoda sudah
terbentuk NaOH menurut reaksi:
Katoda : 2H₂O + 2é -> H₂ + 2OH¯
Anoda : 2Cl¯ -> Cl₂ + 2é
Reaksi : 2H₂O + 2Cl¯ -> H₂ + Cl₂ + 2OH¯
Dapat disimpulkan bahwa pembentukan Cl₂ dipengaruhi oleh konsentrasi NaCl, semakin
besar konsentrasi NaCl maka perubahan produk Cl₂ semakin besar pula. Factor lainnya
adalah waktu, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses analisis maka jumlah
produk Cl₂ yang dihasilkan juga semakin banyak.
V. SIMPULAN
1. Di anoda dihasilkan gas Cl2 dan di katoda dihasilkan H2 dan NaOH
Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 ē ↔ H2(g) + 2 OH-(aq)
Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ↔ Cl2(g) + 2 ē
2H2O(l) + 2 Cl-(aq) ↔ H2(g) + 2 OH-
(aq) + Cl2(g)
2. Konsentrasi NaCl mempengeruhi pembentukan gas Cl₂, semakin besar
konsentrasi NaCl maka semakin besar pula perubahan produk Cl₂.
3. Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses analisis maka jumlah
produk Cl₂ yang dihasilkan juga semakin banyak.
No. Waktu (t)
(menit)
Vol gas chlorine (Cl2)
(ml)
Ketinggian Scrubber
(cm)
1. 10 2,4 0,15
2. 20 5,0 0,30
3. 30 5,6 0,40
4. 40 7,8 0,50
5. 50 8,0 0,60
4. Faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis adalah konsentrasi larutan
elektrolit (NaCl), waktu proses, elektroda dan pengotor,
DAFTAR PUSTAKA
Abdel-Aal, H K., dan Hussein, I. A., Sultan, S. M. 1993. Parametric Study for Saline
water Electroklysis: Part II-Chlorine Evolution, Selectivity and Determination,
International Journal Hydrogen Energy 18 (7), Hal 545-551.
Huang, Yu-R, Hung, Yen-C, Hsu Shun, Huang Yao-W, and Wang, Deng-F. 2008.
Applicartion of Electrolyzed Water in the Food Indusrty, Journal of Food Control.
Jakarta: PT Kalman Media.
Jeffrey, G. H., basset, J. Mendham, J., Denney, R. C. 1989. Vogels’s Textbook of
Quantitave Chemical Analysis. New York: John Wiey & Sons.
Shevla, G. 1990. Vogel Buku Teks Anlisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro.
Jakarta: PT Kalman Media.