Praktikum Kimia Sel Volta,Elektrolisis,Penyepuhan Logam dan Korosi
Kelompok 3
TUJUAN
1. Sel Volta
Untuk menguji dan menentukan potensial sel pada buah buahan.
2. Elektrolisis
Untuk mempelajari perubahan yang terjadi pada reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dan larutan tembaga ( Cu ).
3. Penyepuhan Logam
Untuk mengetahui proses elektrolisis yang terjadi pada penyepuhan logam tembaga dan logam besi.
4. Korosi
Untuk mengetahui faktor yang mempengaruhi korosi pada besi dan menguji perkaratan pada paku yang telah di beri cairan yang berbeda.
LANDASAN TEORI
1. Sel Volta
Sel volta atau sel galvani merupakan sebuah sel elektrokimia di mana energi kimia dari reaksi redoks spontan diubah kedalam energi listrik. Prinsip kerjanya pada saat menghasilkan arus listrik adalah aliran transfer elektron dari reaksi oksidasi di anode menuju reaksi reduksi di katode melalui rangkaian luar.
Notasi dipakai untuk menggambarkan suatu rangkaian sel dan reaksi redoks yang berlangsung pada prosesnya. Volta telah tersusun atas setengah sel di antara logam seng – ion seng dan setengah sel antar logam tembaga-ion tembaga. Sel tersebut bisa dinyatakan dalam notasi yang ditulis dengan bentuk:
Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)
Secara umum, tersusun dari beberapa bagian sebagai berikut:
- Anode adalah elektrode sebuah tempat terjadinya suatu reaksi oksidasi.
- Katode adalah elektrode sebuah tempat terjadinya proses reaksi reduksi.
- Elektrolit adalah zat yang bisa menghantarkan listrik.
- Rangkaian luar adalah sebuah kawat konduktor yang menghubungkan anode pada katode.
- Jembatan garam adalah suatu rangkaian dalam yang terdiri dari sebuah larutan garam. Jembatan garam inilah yang membuat adanya aliran ion-ion dari setengah sel anode ke setengah sel katode, begitu pun sebaliknya sehingga terbentuk kedalam rangkaian listrik tertutup.
2. Elektrolisis
Elektrolisis adalah penguraian suatu elektrolit oleh arus listrik. Pada sel elektrolisis. Reaksi kimia akan terjadi jika arus listrik dialirkan melalui larutan elektrolit, yaitu energi listrik (arus listrik) diubah menjadi energi kimia (reaksi redoks). Tiga ciri utama, yaitu:
· Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion-ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga elektron dapat mengalir melalui larutan.
· Ada sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus listrik searah (DC).
· Ada 2 elektroda dalam sel elektrolisis.
Elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut Katoda, sedangkan elektoda yang mengalirkan elektron kembali ke sumber arus listrik luar disebut Anoda. Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi yang elektrodanya negatif (-) dan Anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi yang elektrodenya positif (+).
3. Korosi
Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.
Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi.
Fe(s) <--> Fe2+(aq) + 2e
Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.
O2(g) + 4H+(aq) + 4e <--> 2H2O(l)
atau
O2(g) + 2H2O(l) + 4e <--> 4OH-(aq)
Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.
Faktor faktor penyebab korosi:
1. Air dan kelembaban udara
Dilihat dari reaksi yang terjadi pada proses korosi, air merupakan salah satu faktor penting untuk berlangsungnya korosi. Udara lembab yang banyak mengandung uap air akan mempercepat berlangsungnya proses korosi.
2. Elektrolit
Elektrolit (asam atau garam) merupakan media yang baik untuk terjadinya transfer muatan. Hal ini mengakibatkan elektron lebih mudah untuk diikat oleh oksigen di udara. Air hujan banyak mengandung asam, sedangkan air laut banyak mengandung garam. Oleh karena itu air hujan dan air laut merupakan penyebab korosi yang utama.
3. Permukaan logam yang tidak rata
Permukaan logam yang tidak rata memudahkan terjadinya kutub-kutub muatan, yang akhirnya akan berperan sebagai anode dan katode. Permukaan logam yang licin dan bersih akan menyebabkan korosi sulit terjadi, sebab kutub-kutub yang akan bertindak sebagai anode dan katode sulit terbentuk.
4. Terbentuknya sel elektrokimia
Jika dua logam yang berbeda potensial bersinggungan pada lingkungan berair atau lembab, dapat terbentuk sel elektrokimia secara langsung. Logam yang potensialnya lebih rendah akan segera melepaskan elektron ketika bersentuhan dengan logam yang potensialnya lebih tinggi, serta akan mengalami oksidasi oleh oksigen dari udara. Hal tersebut mengakibatkan korosi lebih cepat terjadi pada logam yang potensialnya rendah, sedangkan logam yang potensialnya tinggi justru lebih awet. Sebagai contoh, paku keling yang terbuat dari tembaga untuk menyambung besi akan menyebabkan besi di sekitar paku keling tersebut berkarat lebih cepat.
Penyepuhan atau nama lainya Electroplating merupakan salah satu teknik untuk melapisi suatu logam dengan logam lain melalui proses elektrolisis dengan tujuan untuk menghasilkan logam yang memiliki kualitas lebih baik. Contohnya tembaga sering dilapisi dengan emas atau perak agar tampak lebih berharga. Demikian juga logam besi yang mudah terkorosi sehingga sering dilapisi dengan logam lain yang tahan karat, misalnya dengan nikel atau krom.
Proses penyepuhan dilakukan melalui mekanisme berikut. Pertama sejumlah garam darilogam penyepuh dilarutkan ke dalam air sampai dihasilkan suatu larutan jenuh dari garam logam penyepuh. Kemudian logam penyepuh ditempatkan sebagai anoda sedangkan logam yang akan disepuh ditempatkan sebagai katoda. Setelah itu, arus listrik DC dialirkan ke rangkaian tersebut sehingga terjadilah proses elektrolisis, yang mana di anoda terjadi proses oksidasi dari logam penyepuh sehingga menyebabkan logam-logam penyepuh terionisasi membentuk ion-ion. Kemudian di katoda terjadi proses reduksi ion-ion logam penyepuh sehingga ion-ion logam penyepuh membentuk logam dan melapisi logam yang disepuh.
Agar kita lebih mudah memahaminya, mari kita contohkan dengan proses penyepuhan logam besi dengan logam perak. Logam besi ditempatkan sebagai katoda dan logam perak ditempatkan sebagai anoda, keduanya dicelupkan ke dalam larutan AgNO3. Di katoda akan terjadi proses reduksi ion-ion Ag+ membentuk logam perak yang menempel pada permukaan besi, sementara di anoda logam perak akan terionisasi membentuk ion-ion Ag+.
selain digunakan dalam proses penyepuhan, elektrolisis juga sering digunakan dalam pemurnian beberapa logam. Misalnya, tembaga sebagai bahan penghantar listrik harus murni, yang dimurnikan dengan cara elektrolisis. Lempeng tembaga yang akan dimurnikan ditempatkan sebagai anoda dan logam tembaga murni ditempatkan sebagai katoda, keduanya dicelupkan ke dalam larutan CuSO4. Selama elektrolisis, ion tembaga dari tembaga tak murni akan bergerak menuju ke tembaga murni sehingga akan meninggalkan pengotor-pengotor dari logam tembaga tak murni seperti emas, perak dan platina yang membentuk endapan di dasar sel. Sedangkan pengotor dari logam yang reaktif akan tetap berada sebagai ion dalam larutan elektrolit. Setelah beberapa hari dalam proses elektrolisis, tembaga murni sebagai katoda menjadi lebih besar dan dikeluarkan dari sel elektrolisis.
Alat dan Bahan
1. Sel Volta
· 2 buah ( mangga dan nanas )
· Paku
· Lempengan tembaga
· Lempengan seng
· Penjepit buaya yang di rangkai dengan kabel
· Multimeter
2. Elektrolisis
· Gelas kimia
· Larutan tembaga
· Seng
· Baterai
· Penjepit buaya yang di rangkai dengan kabel
3. Penyepuhan logam
· Penjepit buaya yang dirangkai dengan kabel
· Uang logam 500
· Uang logam 1000
· Baterai 9v (2 buah)
· Larutan CuSO4
4. Korosi
· Paku 6 buah (ukuran 5 sampai 6 cm)
· Amplas
· Gelas plastik 6 buah
· Air biasa
· Air yang telah di didihkan
· Air yang di tambahkan 1 sdm garam
· Air yang di tambahkan 1 sdm cuka
Prosedur Kerja
1. Sel Volta
· Siapkan buah mangga, lalu tancapkan lempengan seng dan lempengan tembaga
· Jepit kedua lempengan dengan rangkaian penjepit buaya
· Hubungkan penjepit buaya ke multimeter dengan lempengan seng pada kutub positif dan lempengan tembaga pada kutub positif
· Arahkan batas ukur multimeter pada 2,5 DCV lalu catat hasil pengukuran
· Lepaskan lempengan tembaga lalu ganti lempengan tembaga dengan paku besi
· Jepit kedua lempengan dengan rangkaian penjepit buaya
· Hubungkan rangkaian penjepit buaya ke multimeter dengan paku besi pada kutub negatif dan lempengan tembaga pada kutub positif
· Arahkan batas ukur multimeter ke 2,5 DCV lalu catatlah hasil pengukuran
· Lakukan langkah yang sama pada buah nanas
2. Elektrolisis
· Menyiapkan alat dan bahan
· Menyusun sesuai dengan petunjuk yang di arahkan oleh guru
· Mengisi gelas kimia dengan larutan ZnSO4
· Menyambungkan rangkaian penjepit buaya ke baterai sesuai dengan anoda dan katodanya
· Mencatat hasil pengamatan
3. Penyepuhan Logam
· Siapkan alat dan bahan
· Timbang berat awal koin
· Jepit koin dengan penjepit buaya
· Lalu hubungkan ke baterai
· Masukan uang koin ke dalam cairan perak tembaga
· Diamkan sekitar 2 menit
· Keluarkan koin dari dalam larutan dan keringkan menggunakan tisu
· Timbang kembali uang koin dan catat perubahan masaa yang terjadi
4. Korosi
· Masukan paku ke dalam gelas 1 dan biarkan terbuka
· Masukan paku ke dalam gelas 2 lalu tambahkan air biasa dalam keadaan tertutup
· Masukan paku ke dalam gelas 3 lalu tambahkan air yang sudah di didihkan dalam keadaan tertutup
· Masukan paku ke dalam gelas 4 lalu tambahkan air yang sudah di tambahkan garam dalam keadaan tertutup
· Masukan paku ke dalam gelas 5 lalu tambahkan air yang sudah dilarutkan dengan cuka makan dalam keadaan tertutup
· Masukan paku ke dalam gelas 6 lalu tambahkan minyak sayur dalam keadaan terbuka
· Amati perubahan paku selama 4 hari berturut turut
· Catatlah hasil pengamatan
Data Pengamatan
1.
Sel Volta
No
|
Buah
|
Katoda
|
Anoda
|
E Sel
|
1.
|
Mangga
|
Cu
|
Zn
|
0,7
|
2.
|
Mangga
|
Cu
|
Fe
|
0,45
|
3.
|
Nanas
|
Cu
|
Zn
|
0,6
|
4.
|
Nanas
|
Cu
|
Fe
|
0,25
|
2.
Elektrolisis
Cairan
|
Perubahan
|
Perubahan
Warna
|
Anoda
|
Terdapat
Banyak Gelembung
|
Cairan
berubah menjadi keruh
|
Katoda
|
Gelembung
sedikit
|
Cairan
berubah menjadi warna ungu
|
3. Penyepuhan Logam
No
|
Anoda
|
Katoda
|
Berat
Sebelum
|
Berat
Sesudah
|
1.
|
Koin
1000
|
Koin
500
|
4.50
|
4.52
|
4. Korosi
No
|
Tabung
|
Hari
ke-1
|
Hari
ke-2
|
Hari
ke-3
|
Hari
ke-4
|
1.
|
A
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2.
|
B
|
+
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
C
|
+
|
++
|
++
|
++
|
4.
|
D
|
++
|
++
|
++
|
++
|
5.
|
E
|
++
|
++
|
+++
|
+++
|
6.
|
F
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Data Pengamatan
1.
Sel Volta
No
|
Buah
|
Katoda
|
Anoda
|
E Sel
|
1.
|
Mangga
|
Cu
|
Zn
|
0,7
|
2.
|
Mangga
|
Cu
|
Fe
|
0,45
|
3.
|
Nanas
|
Cu
|
Zn
|
0,6
|
4.
|
Nanas
|
Cu
|
Fe
|
0,25
|
2.
Elektrolisis
Cairan
|
Perubahan
|
Perubahan
Warna
|
Anoda
|
Terdapat
Banyak Gelembung
|
Cairan
berubah menjadi keruh
|
Katoda
|
Gelembung
sedikit
|
Cairan
berubah menjadi warna ungu
|
3. Penyepuhan Logam
No
|
Anoda
|
Katoda
|
Berat
Sebelum
|
Berat
Sesudah
|
1.
|
Koin
1000
|
Koin
500
|
4.50
|
4.52
|
4. Korosi
No
|
Tabung
|
Hari
ke-1
|
Hari
ke-2
|
Hari
ke-3
|
Hari
ke-4
|
1.
|
A
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2.
|
B
|
+
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
C
|
+
|
++
|
++
|
++
|
4.
|
D
|
++
|
++
|
++
|
++
|
5.
|
E
|
++
|
++
|
+++
|
+++
|
6.
|
F
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Pembahasan
1. Sel Volta
Sel
volta adalah penataan bahan kimia dan penghantar listrik yang
memberikan aliran electron lewat rangkaian luar dari suatu zat kimia yang
teroksidasi ke zat kimia yang direduksi.
Elektrolisis merupakan proses kimia yang
mengubah energi listrik menjadi
energi kimia. Elektrolisis adalah
proses penguraian suatu senyawan dengan pengaliran arus listrik searah
(DC). Penyepuhan Logam adalah
proses produksi benda-benda yang terbuat dari logam yang dilapisi (disalut)
dengan suatu lapisan tipis logam lain. Korosi adalah proses
degradasi/deteorisasi/perusakan material yang terjadi disebabkan oleh
lingkungan sekelilingnya.
a. Sel
Volta
Buah Jambu :1.Katoda: Cu
E
sel = 0,45
Anoda : Zn
2. Katoda: Cu
E sel = 0,55
Anoda : Fe
Buah Belimbing :1.Katoda: Cu
E
sel = 0,6
Anoda: Zn
2.Katoda: Cu
E
sel = 0,7
Anoda: Fe
2. Elektrolisis
Pada reaksi elektrolisis larutan
ZnSO4,elektroda karbon yang disambungkan dengan capit buaya pada kutub negatif
baterai adalah katoda sedangkan untuk kutub positif adalah anoda,didapatkan
hasil pada batang karbon katoda tidak
bergelembung dan terbentuk lapisan putih pada batang karbonnya
Katoda(-) : Zn2+ + 2e- →
Zn
Lalu pada anoda batang karbon nya
bergelembung
Anoda(+) : 2H2O → 4H+ +
O2 + 4e-
Reaksi keseluruhan : 2Zn2+ + 2H2O → 2Zn
+ O2 + 4H+
3. Penyepuhan Logam
Logam yang ingin di sepuh, berfungsi sebagai katoda dan logam penyepuh berfungsi sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan harus mengandung spesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh.
Pada proses elektrolisis, lempeng perak di anoda akan teroksidasi dan larut dalam ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan di endapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. Metode ini relative mudah dan tidak memerlukan biaya yang mahal, sehingga banyak digunakan pada industry pearbot rumah tangga dan peralatan dapur.
Reaksi:
Katoda: 2H2O + 2e menjadi H2 + OH
Anoda : Cu menjadi Cu2+ +2e
Reaksi Sel : Cu + 2H2O menjadi Cu2+ + H2 + 2OH
4. Korosi
Pada tabung A dari hari ke-1 sampai hari ke-4 tidak
mengalami perkaratan sama sekali, pada tabung B dari hari ke-1 sampai hari ke-4
menghasilkan banyak karat, pada tabung C di hari ke-1 agak berkarat sedangkan
dari hari ke-2 sampai hari ke-4 banyak berkarat, pada tabung D di hari ke-1 dan
2 sedikit berkarat dan di hari ke-3 sampai 4 agak berkarat, pada tabung E hari
ke-1 tidak berkarat, hari ke-2 agak berkarat dan di hari ke-3 sampai ke-4
banyak berkarat dan pada tabung F di hari ke-1 dan 2 tidak berkarat, hari ke-3
dan 4 sedikit berkarat.
Air yang sudah di didihkan menyebabkan paku
mengalami korosi. Hal tersebut dikarenakan penyebab terjadinya korosi adalah
air dan oksigen. Larutan garam menyebabkan paku mengalami korosi, itu karena
larutan bereaksi dengan besi sehingga menyebabkan penguapan dan menyebabkan
korosi. Pada larutan cuka paku mengalami korosi karena konsentrasi asam pada cuka
Kesimpulan
Dari percobaan yang telah di lakukan, pada sel volta tidak ada lampu LED yang menyala, hal ini dikarenakan kurangnya potensial listrik yang ada pada buah buahan. Hal tersebut dapat diatasi dengan membuat rangkaian parallel buah buahan dan di hubungkan pada lampu LED.
Sedangkan pada elektrolisis,reaksi yang terjadi di elektroda negative adalah reduksi(katoda) dan di elektroda positif adalah oksidasi(anoda). Dengan mengalirkan arus listrik dalam suatu larutan elektrolit maka akan diperoleh reaksi redoks dalam sel elektrolisis.
Pada penyepuhan logam, logam yang dilapisi dijadikan katoda dan yang di sepuhkan dijadikan anoda. Kedua elektroda di celupkan pada larutan garam penyepuhnya. Tujuan dari penyepuhan logam ini adalah untuk melindungi dari korosi atau memperindah tampilan.
Pada percobaan korosi, dapat disimpulkan bahwa korosi dapat terjadi karena beberapa factor yaitu, tingakat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan zat pengotor, kontak dengan logam lain, serta keadaan logam besi itu sendiri.
Saran
1. Pengamatan dan perhitungan angka pada multimeter selayaknya dilakukan dengan teliti.
2. Jangan sampai terbalik dalam menyambungkan katoda ke kutub positif multimeter dan anoda ke kutub negatif multimeter. Apabila terbalik maka jarum akan menunjukkan arah sebaliknya.
3. Elektrolisis tidak terlalu sulit hingga bisa di coba sendiri di rumah dengan bahan yang sederhana.
Referensi
Lampiran
