Penyepuhan Logam Ipa1 Bella,Hafitz,Reynald,Rindang

8/13/2019 Penyepuhan Logam Ipa1 Bella,Hafitz,Reynald,Rindang

1/10

1

I. JUDUL PRAKTIKUMPraktikum Penyepuhan Logam

II.TUJUAN PRAKTIKUMUntuk mengetahui proses penyepuhan pada tembaga

III. DASAR TEORISel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan

reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita.

Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel

elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari. Baterai aki yang sedang diisi kembali

(recharge) mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan

kimia yang diinginkan. Air, H2O, dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalam

sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :2 H2O(l)> 2 H2(g) + O2(g)

Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel

elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti

dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin

dielektrolisis, ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke

dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektroda yang

digunakan umumnya merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan

Emas (Au). Elektroda berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi.

Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan reaksi oksidasi berlangsung

di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katoda (sebab memerlukan

elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anoda.

Akibatnya, katoda bermuatan negatif dan menarik kation-kation yang

akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anoda bermuatan positif dan

menarik anion-anion yang akanteroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan

elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di anoda.

Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis

larutan. Pada proseselektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion


2/10

2

pasti teroksidasi di anoda. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis

lelehan garam NaCl (yang dikenal dengan istilah sel Downs) :

Katoda (-) : 2 Na+(l) + 2 e-> 2 Na(s) (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(l) Cl2(g) + 2 e-.. (2)

Reaksi sel : 2 Na+(l) + 2 Cl-(l)> 2 Na(s)+ Cl2(g) ... [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam natrium di

katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda. Bagaimana halnya jika lelehan garam

NaCl diganti dengan larutan garam NaCl? Apakah proses yang terjadi masih sama?

Untuk mempelajari reaksi elektrolisis larutan garam NaCl, kita mengingat

kembali Deret Volta (Elektrokimia I : Penyetaraan Reaksi Redoks dan Sel Volta).

Pada katoda, terjadi persaingan antara air dengan ion Na+. Berdasarkan Tabel

Potensial Standar Reduksi, air memiliki Ered yang lebih besar dibandingkan ion Na+.

Ini berarti, air lebih mudahtereduksi dibandingkan ion Na+. Oleh sebab itu, spesi yang

bereaksi di katoda adalah air. Sementara, berdasarkan Tabel Potensial Standar

Reduksi, nilai Ered ion Cl-dan air hampir sama. Oleh karena oksidasi air memerlukan

potensial tambahan (overvoltage), maka oksidasi ion Cl- lebih mudah dibandingkan

oksidasi air. Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di anoda adalah ion Cl -. Dengan

demikian, reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai

berikut :Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e

-> H2(g) + 2 OH-(aq) ... (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(aq)> Cl2(g) + 2 e-.. (2)

Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl-(aq)> H2(g)+ Cl2(g) + 2OH

-(aq) . [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan ion

OH- (basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Terbentuknya ion OH-pada

katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah

muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). Dengan demikian, terlihat

bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis

larutan.

Selanjutnya kita mencoba mempelajari elektrolisis larutan Na2SO4. Pada katoda,

terjadi persaingan antara air dan ion Na+. Berdasarakan nilai Ered, maka air yang

akan tereduksi di katoda. Di lain sisi, terjadi persaingan antara ion SO42-dengan air

di anoda. Oleh karena bilangan oksidasi S pada SO4-2telah mencapai keadaan

maksimumnya, yaitu +6, maka spesi SO42- tidak dapat mengalami oksidasi.


3/10

3

Akibatnya, spesi air yang akan teroksidasi di anoda. Reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut :

Katoda (-) : 4 H2O(l) + 4 e-> 2 H2(g) + 4 OH

-(aq) . (1)

Anoda (+) : 2 H2O(l)> O2(g) + 4 H+

(aq) + 4 e-..(2)

Reaksi sel : 6 H2O(l)> 2 H2(g)+O2(g)+4H+(aq) +4OH-(aq).. [(1) + (2)]

6 H2O(l)> 2 H2(g)+ O2(g) + 4 H2O(l) . ..[(1) + (2)]

2 H2O(l)> 2 H2(g)+ O2(g) .. [(1) + (2)]

Dengan demikian, baik ion Na+ maupun SO42-, tidak bereaksi. Yang terjadi justru

adalah peristiwa elektrolisis air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Hal yang serupa

juga ditemukan pada proses elektrolisis larutan Mg(NO3)2 dan K2SO4.

Bagaimana halnya jika elektrolisis lelehan maupun larutan menggunakan

elektroda yang tidak inert, seperti Ni, Fe, dan Zn? Ternyata, elektroda yang tidak

inert hanya dapat bereaksi di anoda, sehingga produk yang dihasilkan di anoda adalah

ion elektroda yang larut (sebab logam yang tidak inert mudah teroksidasi).

Sementara, jenis elektroda tidak mempengaruhi produk yang dihasilkan di katoda.

Sebagai contoh, berikut adalah proses elektrolisis larutan garam NaCl dengan

menggunakan elektroda Cu :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e-> H2(g) + 2 OH

-(aq) .. (1)

Anoda (+) : Cu(s)> Cu2+

(aq) + 2 e-

... (2)Reaksi sel : Cu(s)+ 2H2O(l)> Cu

2+(aq) + H2(g) + 2OH

-(aq) .. [(1) + (2)]

Dari pembahasan di atas, kita dapat menarik beberapa kesimpulan yang berkaitan

dengan reaksi elektrolisis :

1. Baik elektrolisis lelehan maupun larutan, elektroda inert tidak akan bereaksi;elektroda tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda

2. Pada elektrolisis lelehan, kation pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksidi anoda

3. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion alkali, alkali tanah, ionaluminium, maupun ion mangan (II), maka air yang mengalami reduksi di katoda

4. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion sulfat, nitrat, dan ion sisaasam oksi, maka air yang mengalami oksidasi di anoda

Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut penyepuhan.

Dalam prosespenyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan (diendapkan sebagai

lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis.


4/10

4

Baterai umumnya digunakan sebagai sumber listrik selama

proses penyepuhan berlangsung. Logam yang ingin disepuh berfungsi

sebagai katoda dan lempeng perak (logam pelapis) yang merupakan logam penyepuh

berfungsi sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan harus mengandung spesi

ion logam yang sama dengan logam penyepuh (dalam hal ini, ion perak). Pada proses

elektrolisis, lempeng perak di anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion

perak tersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan

katoda. Metode ini relatif mudah dan tanpa biaya yang mahal, sehingga banyak

digunakan pada industri perabot rumah tangga dan peralatan dapur.

Setelah kita mempelajari aspek kualitatif reaksi elektrolisis, kini kita akan

melanjutkan dengan aspek kuantitatif sel elektrolisis. Seperti yang telah disebutkan di

awal, tujuan utama elektrolisis adalah untuk mengendapkan logam dan

mengumpulkan gas dari larutan yang dielektrolisis. Kita dapat menentukan kuantitas

produk yang terbentuk melalui konsep mol dan stoikiometri.

Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis adalah

Faraday (F). Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron.

Satu Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday

equivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui, setiapsatu mol partikel mengandung 6,02 x 1023partikel. Sementara setiap elektron

mengemban muatan sebesar 1,6 x 10-19 C. Dengan demikian :

1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 x 1023partikel elektron x 1,6 x 10-19 C/partikel

elektron 1 Faraday = 96320 C (sering dibulatkan menjadi 96500 C untuk

mempermudah perhitungan)

Hubungan antara Faraday dan Coulomb dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Faraday = Coulomb / 96500

Coulomb = Faraday x 96500

Coulomb adalah satuan muatan listrik. Coulomb dapat diperoleh melalui perkalian

arus listrik (Ampere) dengan waktu (detik). Persamaan yang menunjukkan hubungan

Coulomb, Ampere, dan detik adalah sebagai berikut :

Coulomb = Ampere x Detik

Q = I x t


5/10

5

Dengan demikian, hubungan antara Faraday, Ampere, dan detik adalah sebagai

berikut :

Faraday = (Ampere x Detik) / 96500

Faraday = (I x t) / 96500

Dengan mengetahui besarnya Faraday pada reaksi elektrolisis, maka mol elektron

yang dibutuhkan pada reaksi elektrolisis dapat ditentukan. Selanjutnya, dengan

memanfaatkan koefisien reaksi pada masing-masing setengah reaksi di katoda dan

anoda, kuantitas produk elektrolisis dapat ditemukan.

IV. PELAKSANAAN PRAKTIKUMHari,tanggal : Rabu, 16 Oktober 2013

Waktu : 06.45 - 08.15 WIB

Tempat : Laboratorium Kimia SMAN 1 BOJONEGORO

V.ALAT DAN BAHAN1. Tembaga2. Paku 1 buah (7 cm)3. Baterai 9 V4. Kabel5. Gelas Ukur 50 ml

VI. CARA KERJA1. Menimbang massa paku dan tembaga2. Menyusun baterai dengan kabel secara seri3. Menghubungkanpakudengankutub (-) padabateraidantembagadengankutub (+)

baterai

4. Mengisi gelas ukur dengan larutan CuSO450 ml5. Menuang larutan CuSO450 ml pada gelas kimia6. Mencelupkan kedua elektroda pada larutan CuSO4selama 5 menit7. Amati perubahan pada katoda dan anodanya8. Menimbang kembali massa paku dan tembaga

6. Gelas Kimia

7. Neraca

8. Stopwatch

9. Larutan CuSO4


6/10

6

VII. HASIL PENGAMATAN

Massa Percobaan I

Paku (besi) awal 5,66 gram

Tembaga awal 0,45 gram

Paku (besi) akhir 5,69 gram

Tembaga akhir 0,42 gram

Keterangan :

- Waktu percobaan 15 menit- Terbentuk endapan Cu di dasar gelas kimia (tembaga bukannya menempel di

paku besi)

Perubahan yang terjadi: katoda berubah menjadi warna kuning (karena terbentuk

endapan Cu yang menempel pada katoda) dan terdapat gelembung gas.

VIII.ANALISIS DATA DAN PEMBAHASANElektrolit: Larutan CuSO40,1 M 50 mL

Percobaan dilakukan selama 5 menit (300 s)

Elektroplating/penyepuhan logam besi oleh logam tembaga dengan menggunakan

prinsip penyepuhan yaitu:

- Logam yang akan dilapisi yaitu besi diletakkan pada katoda

- Logam pelapis yaitu tembaga diletakkan di anoda

Pada katoda terjadi penegendapan tembaga. Warna besi menjadi merah bata,

sedangkan anoda tembaga larut sehingga logam tembaga berkurang dan warna

menjadi hitam. Reaksi yang terjadi adalah :

Katoda (Fe) : Cu2++ 2e- Cu(s)

Anoda (Cu) : Cu(s) Cu2++ 2e-

Reaksi Sel :Cu(s) Cu(s)

(Anode) (katode)


7/10

7

Percobaan :

Massa tembaga yang dihasilkan = 0,45-0,42= 0,03gram

Karena percobaan kami telah sesuai dengan teori, maka kami melakukan percobaan

hanya satu kali

Massa rata-rata tembaga yang dihasilkan 0,03gram

Kuat arus yang digunakan dapat dicari menggunakan hukum Faraday I dan II

G = k i t

G =

ME

G =

0,03 =

,

i = 9.87 A

IX.KESIMPULANDi dalam elektrolisis energi listrik diubah menjadi energi kimia. Dan pada proses

penyepuhan, massa zat yang mengendap berbanding lurus terhadap kuat arus yang

digunakan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan elektrolisis :

1. Elektrolisis yang digunakan2. Kemurnian elektrolit3. Elektroda yang digunakan4. Waktu5. Sumber arus yang digunakan

X.SARAN1. Dalam melakukan praktikum, harus dengan ketelitian2. Dalam melakukan praktikum, harus dengan kehati-hatian3. Sebelum melakukan praktikum, perlu dilakukan pemahaman prosedur

praktikum agar hasil yang didapatkan sesuai dengan prosedur.

4. Dalam menghitung waktu selama elektrolisis terjadi, lebih baik menggunakanstopwatch agar lebih akurat


8/10

8

DAFTAR PUSTAKA

Purba, Michael. 2007. Kimia 3A Untuk SMA Kelas XII Semester 1. Jakarta.Erlangga

http://afiedz-hafiedz.blogspot.com/2011/08/penyepuhan.html

http://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-elektrolisis/

http://deslia.blogspot.com/2010/01/penyepuhan-besi.html

http://anakholifatulzumroh.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-kimia.html

http://myd-luz.blogspot.com/2010_12_01_archive.html


9/10

9

LAMPIRAN

Gambar saat menimbang Tembaga dan Paku

Gambar 1 Rangkaian elektrolisis

(larutan CuSO4 dengan tembaga

dan besi)

Gambar 2 Rangkaian elektrolisis

(terlihat gelembung pada paku

(katode))


10/10

10

Gambar 3 Hasil Percobaan

Documents

Penyepuhan Logam Ipa1 Bella,Hafitz,Reynald,Rindang