5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Analisis Kualitatif

Analisis Kualitatif merupakan metode analisis kimia yang digunakan

untuk mengenali atau mengidentifikasi suatu unsur atau senyawa kimia (anion

atau kation) yang terdapat dalam sebuah sampel berdasarkan sifat kimia dan

fisika

Demikianlah air dapat diuraikan menjadi gas hidrogen dan oksigen, garam

dapur menjadi logam natrium dan gas klor, gula menjadi karbon, hidrogen dan

oksigen dan sebagainya. Tetapi kita tidak dapat selanjutnya menguraikan

hidrogen, oksigen, karbon, natrium dan klor itu menjadi wujud lebih sederhana

nya.(Firmansyah, 2011).

Analisis kualitatif berdasarkan sifat kimia melibatkan beberapa reaksi

dimana hukum kesetimbangan massa sangat berguna untuk menentukan ke arah

mana reaksi berjalan. Contoh : Reaksi redoks, reaksi asam-basa, kompleks, dan

reaksi pengendapan. Sedangkan analisis berdasarkan sifat fisikanya dapat diamati

langsung secara organoleptis, seperti bau, warna, terbentuknya gelembung gas

atau pun endapan yang merupakan informasi awal yang berguna untuk analisis

selanjutnya.( Latifah, 2012)

2.2. Unsur dan Penggolongannya

Unsur adalah wujud zat terkecil yang tidak dapat diuraikan lagi secara

kimiawi menjadi wujud yang lebih sederhana. Senyawa adalah zat yang terbentuk

dari gabungan kimiawi dari dua unsur atau lebih.

Universitas Sumatera Utara

6

lagi. Kalau diusahakan juga maka rusaklah kesatuan zat tersebut.(Sulaiman,

1987).

Berdasarkan sifat kimia dan sifat fisisnya unsur-unsur dapat digolongkan

atas dua golongan yaitu golongan metal atau logam dan golongan non metal atau

non logam. Dari 92 unsur yang terdapat di alam, 70 buah termasuk logam dan 22

buah nonlogam. Semua gas adalah nonlogam, 1 dari zat cair adalah logam, yaitu

air raksa (Hg), dan 1 lagi adalah nonlogam yaitu brom (Br). Dari 79 unsur yang

berupa zat padat hanya 10 buah yang termasuk non logam. Pembagian lengkapnya

adalah seperti Tabel 2.1 berikut :

Tabel 2.1 : Pembagian jumlah unsur

Keadaan Unsur Logam Nonlogam

Padat 69 10

Cair 1 1

Gas - 11

Jumlah 70 22

Untuk mempermudah dalam mengenali unsur-unsur yang dimaksud, maka

berikut ini adalah Tabel 2.2, yaitu tabel yang menyajikan nama unsur secara

periodik :

Universitas Sumatera Utara

7

Ta

bel 2

.2 : P

eriod

ik un

sur

Universitas Sumatera Utara

8

2.2.1. Unsur Logam dan Nonlogam

Logam dan nonlogamadalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat

seperti Tabel 2.3 dan Tabel 2.4, yaitu tabel yang menjelaskan perbedaan sifat

unsur logam dan nonlogam dalam sudut pandang fisika dan kimia:

Tabel 2.3 : Sifat fisika unsur logam dan nonlogam

Nonlogam Logam Tidak mengilap Mengilap Pada suhu kamar dapat berwujud padat, cair, dan gas

Pada suhu kamar umumnya berwujud padat

Sulit dibentuk dan rapuh Mudah ditempa dan dibentuk Bukan penghantar panas dan listrik yang baik

Penghantar panas dan listrik yang baik

Tabel 2.4 : Sifat kimia unsur logam dan nonlogam

Nonlogam Logam Kecenderungan suatu atom untuk menerima elektron atau menjadi bermuatan negatif (membentuk anion).

Kecenderungan suatu atom untuk melepas elektron atau menjadi bermuatan positif (membentuk kation)

Keelektronegatifan yang besar Keelektronegatifan yang kecil Energi ionisasinya kecil Energi ionisasinya besar Tidak reaktif Reaktif (mudah bereaksi)

2.3. Jenis-jenis Senyawa

2.3.1. Oksida

Senyawa antara suatu unsur dengan oksigen disebut oksida. Senyawa

antara unsur nonlogam dengan oksigen disebut oksida nonlogam atau oksida

asam, sedang senyawa antara unsur logam dengan oksigen disebut oksida logam

atau oksida basa.

Universitas Sumatera Utara

9

Disebut oksida asam karena dengan air oksida itu akan membentuk asam,

dan disebut oksida basa karena dengan air oksida itu akan membentuk basa.

Beberapa contoh oksida asam yang penting :

N2O5 P2O3 B2O3 Cl2O5

N2O3 P2O5 As2O3 Cl2O7

SO2 CO2 Cl2O3 I2O5

Oksida basa yang penting ialah oksida-oksida logam alkali dan lokam

alkali tanah. Contohnya :

K2O CaO FeO ZnO

N2O BaO Fe2O3 SnO

LI2O MgO Al2O3 SnO

SO

2

2.3.2. Asam dan Basa

Oksida asam dengan air akan membentuk asam, sedang oksida basa

dengan air akan membentuk basa. Disebut asam karena zat-zat ini berasa asam di

lidah dan disebut basa karena rasanya yang seperti sabun (basis).

Contoh beberapa asam :

2 + H2O H2SO3

SO

= asam sulfit

3 + H2O H2SO4

P

= asam sulfat

2O3 + 3H2O 2H3PO3

P

= asam fosfit

2O5 + 3H2O 2H3PO4

N

= asam fosfat

2O3 + H2O 2HNO2

Disamping terbentuk dari oksida asam + air, adapula beberapa asam yang

terbentuk dari hidrogen dengan unsur bukan logam tertentu yaitu unsur-unsur

= asam nitrit

Universitas Sumatera Utara

10

golongan halogen ditambah dengan sulfur. Jadi kita kenal asam-asam HCl, HBr,

HI, HF (disebut asam-asam halogenida) dan H2S.

Selain itu masih ada golongan asam organik yang cara penulisan rumus

molekulnya maupun cara pemberian namanya agak berbeda dari senyawa

anorganik. Contohnya :

Asam asetat (asam cuka) CH3COOH

Asam oksalat COOH.COOH atau H2C2O4

Asam sitrat C6H8O7 atau

CH2(COOH).COH(COOH).CH2(COOH)

Jika dari suatu asam dihilangkan H-nya maka gugus yang tinggal disebut

gugus sisa asam. Gugus atau radikal tidak dapat berdiri sendiri sebagai zat, tapi

harus terikat atau berada di dalam zat lain. Karena H bermuatan positif maka

gugusan sisa asam bermuatan negatif. Jumlah muatan negatifnya sama dengan

jumlah H yang dihilangkan.

Valensi atau kebasaan suatu asam adalah sama dengan jumlah H yang ada

pada asam tersebut (kecuali asam organik yang valensinya bergantung pada

jumlah gugus karboksilat – COOH pada asam bersangkutan). Demikianlah kita

dapatkan HCl, HNO3, CH3COOH adalah asam-asam valensi 1 : H2S, H2CO3,

H2SO4 adalah asam-asam valensi 2 : H3PO4, H3BO3

Dari sekian banyak asam-asam hanya beberapa daripadanya yang benar-

benar terdapat sebagai zat sebenarnya (berupa zat padat, atau zat zair atau gas)

misalnya HCl, H

adalah asam-asam valensi 3.

2S, HNO3, H2SO4, H3PO4 dan lain-lain. Sisanya adalah asam-

Universitas Sumatera Utara

11

asam yang hanya terdapat dalam larutan dan umumnya tidak stabil, dan hanya

stabil di alam jika berikatan dengan logam dalam bentuk garam-garam.

Sebagaimana asam, maka basa yang bervalensi lebih dari 1 bisa

mengalami beberapa tingkatan ketika melepaskan gugus hidroksilnya (OH)

contoh :

Ca (OH)2 bila melepaskan hanya 1 OH akan menjadi Ca (OH)+ yang

disebut gugus kalsium hidroksi yang bermuatan positif dan

berlaku sebagai logam valensi 1.

Al (OH)3 bila melepaskan hanya 1 OH akan menjadi Al (OH)2+ yang

disebut gugus Aluminium dihidroksi atau aluminium basa

primer dan kalau melepaskan 2 gugus OH akan menjadi Al

(OH)++ yang disebut gugus aluminium hidroksi atau

aluminium basa sekunder, berlaku sebagai logam valensi 2.

Beberapa basa yang penting adalah :

KOH = kalium hidroksida

NaOH = natrium hidroksida

Ca (OH)2 = kalsium hidroksida

Ba (OH)2 = barium hidroksida

NH4OH = amonium hidroksida

Al (OH)3 = aluminium hidroksida

Fe (OH)2 = ferro hidroksida

Fe (OH)3 = ferri hidroksida

Universitas Sumatera Utara

12

Untuk lebih mempermudah dalam memahami apa itu asam dan basa maka

berikut ini adalah Tabel 2.5, yang menerangkan definisi asam dan basa menurut

beberapa ahli :

Tabel 2.5 : Teori asam dan basa menurut para peneliti

Teori Asam Basa Netralisasi

Arrhenius Zat yang menghasilkan ion H+

Zat yang menghasilkan ion OHdalam larutan - Hdalam larutan

++ OH-→ H2O

Bronsted Donor proton Akseptor proton Transfer proton dari donor ke akseptor

Lewis Akseptor pasangan elektron

Donor pasangan elektron

Pembentukan ikatan kovalen koordinat

Berikut adalah daftar nama-nama asam – basa kuat dan lemah :

Asam Kuat :

1. Asam klorida (HCl)

2. Asam nitrat (HNO3)

3. Asam sulfat (H2SO4)

4. Asam bromida (HBr)

5. Asam iodida (HI)

6. Asam klorat (HClO3)

7. Asam perklorat (HClO4

Asam lemah :

)

1. Asam format (HCOOH)

2. Asam asetat (CH3

3. Asam karbonat (H

COOH)

2CO3

4. Asam sitrat (C

)

6H8O7)

5. Asam plumbat (H2PbO3)

6. Asam plumbit (H2PbO4

7. Asam benzoat (C

)

6H5

Basa kuat :

1. Litium hidroksida (LiOH)

2. Natrium hidroksida (NaOH)

3. Kalium hidroksida (KOH)

4. Kalsium hidroksida (Ca(OH)

COOH)

2)

5. Rubidium hidroksida (RbOH)

6. Stronsium hidroksida (Sr(OH)2)

7. Sesium hidroksida (CsOH)

Universitas Sumatera Utara

13

Basa lemah :

1. Amonium hidroksida (NH4OH)

2. Aluminium hidroksida (Al(OH)3)

3. Besi (III) hidroksida (Fe(OH)3)

4. Besi (II) hidroksida (Fe(OH)2

5. Seng hidroksida (Zn(OH)

)

2

6. Emas (I) hidroksida (Au(OH))

)

7. Emas (III) hidroksida (Au(OH)3

8. Timbal (II) hidroksida (Pb(OH)

)

2

9. Mangan hidroksida (Mn(OH)

)

2

1) Senyawa itu terurai menjadi molekul-molekul yang tidak bermuatan listrik

atau netral.

)

2.4. Garam

Sebenarnya pada waktu menguraikan tentang tingkatan-tingkatan

penguraian asam dan basa fasal yang lalu itu kita telah menyerempet masalah

ionisasi. Ionisasi adalah peristiwa terurainya molekul atas ion-ion , yaitu partikel-

partikel yang bermuatan listrik. Peruraian itu biasanya terjadi di dalam suatu alat

pelarut, umumnya air.

Jika suatu senyawa dilarutkan dalam air, ada dua kemungkinan yang dapat

terjadi :

2) Senyawa itu terurai menjadi molekul-molekul yang bermuatan listrik atau

ion.

Hanya sedikit senyawa kimia yang termasuk dalam golongan pertama, dan

senyawa kimia yang termasuk dalam golongan pertama, dan senyawa-senyawa

seperti ini dinamakan senyawa atau zat nonelektrolit, misalnya gula, urea,

glukosa, fruktosa dan beberapa senyawa organik sejenis. Disebut zat nonelektrik

karena larutannya dalam air tidak dapat menhantarkan arus listrik. Sebaliknya,

hampir semua zat anorganik yang dapat larut dalam air termasuk dalam golongan

Universitas Sumatera Utara

14

kedua yang dinamakan zat atau senyawa elektrolit karena larutannya dalam air

dapat menghantarkan arus listrik disebabkan terurainya zat tersebut atas ion-ion

yang bermuatan listrik.

Karena ada 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif maka

pastilah hanya ada 2 macam ion yaitu : ion yang bermuatan listrik positif yang

disebut kation dan ion yang bermuatan listrik negatif yang disebut anion. Jadi

dalam peristiwa ionisasi, dari suatu senyawa yang mulanya netral akan diperoleh

kation yng bermuatan positif dan ion yang bermuatan negatif dalam larutan.

Asam-asam terurai atas kation H+

HCl H

dan anion sisa asam :

+ + Cl

H

-

2SO4 2H+ + SO4

H

2-

3PO4 3H+ + PO43-

Basa akan terurai atas kation logam dan anion hidroksil (OH-

KOH K

) :

+ + OH

Ba (OH)

-

2 Ba2+ + 2OH

Cr (OH)

-

3 Cr3+ + 3OH

K

-

Jika hal di atas sudah dapat dimengerti maka mudah pula difahami arti dari

definisi berikut :

Garam adalah gabungan antara kation logam dan anion sisa asam.

+ + Cl-

Na

KCl = kalium klorida

+ + Cl-

Al

NaCl = natrium klorida

3+ + 3CH3COO- Al(CH3OOO)3

2Na

= aluminium asetat

+ + SO42- Na2SO4

Pb

= natrium sulfat

4+ + 3CH3COOH- Pb (CH3OOO)3 = timbal asetat

Universitas Sumatera Utara

15

Garam-garam seperti di atas yang tidak mengandung H atau OH lagi

disebut garam normal atau garam biasa. Garam yang masih mengandung H

disebut garam asam, sedangkan garam yang masih mengandung OH disebut

garam basa.

Terbentuknya garam asam atau garam basa dari ion-ionnya itupun seperti

halnya pada garam normal juga. Perhatikanlah contoh-contoh berikut ini :

Na+ + HCO3- NaHCO3

Mg

= natrium hidrokarbonat

2+ + 2H2PO4- Mg(H2PO4)2

2 Ca(OH)

= magnesium dihidrofosfat

+ + SO42- [Ca(OH)]2SO4

3 Al (OH)

= kalsium hidroksi sulfat

2+ + PO4

3- [Al (OH)2]3PO4 = aluminium dihidroksi fosfat

Seperti dapat dilihat pada contoh-contoh di atas, memberi nama garam

tidak sulit jika cara memberi nama asam dan basa serta gugus sisanya sudah

dimengerti. Tetapi kadangkala kita mengalami kesulitan menentukan valensi atau

bilangan oksidasi dari unsur utama, lebih-lebih bila senyawa yang kita hadapi

baru kali itu kita kenal. Dalam hal ini maka valensi atau bilangan oksidasi unsur

dimaksud dapat kita cari dengan mengingat bahwa jumlah semua muataan negatif

harus sama dengan jumlah muatan positif.

Contoh : KNO3 : K = 1+, O3 = 3 x 2- = 6- , berarti valensi N = 5

Atau bilangan oksidasi N = 5+

KMnO4 : K = 1+ , O4 = 8- , berarti Mn = 7+

NH4CNS : NH4 = 1+ , C = 4+ , N = 3- , berarti S = 2-

Universitas Sumatera Utara

16

Untuk mempermudah dalam penentuan bilangan oksidasi dari unsur-unsur

yang penting maka, berikut adalah Tabel 2.6 yang menjelaskan masing-masing

harga bilangan oksidasinya :

Tabel 2.6 : Harga bilangan oksidasi

Unsur Simbol Bilangan Oksidasi

Hidrogen H +1 Oksigen O -2 Nitrogen N +3, +5 Karbon C +4 Sulfur S +4, +6 Fosfor P +3, +5 Klor Cl -1 Fluor F -1 Brom Br -1 Yod I -1

Silikon Si +4 Boron B +3 Arsen As +3, +5 Timbal Pb +2, +4 Krom Cr +3, +6 Timah Sn +2, +4

Strontium Sr +2 Uranium U +2

Aluminium Al +3 Kalsium Ca +2

Magnesium Mg +2 Barium Ba +2 Kalium K +1 Natrium Na +1 Litium Li +1

Tembaga Cu +1, +2 Perak Ag +1 Raksa Hg +1, +2 Besi Fe +2, +3 Seng Zn +2

Kobalt Co +3 Nikel Ni +2

Mangan Mn +4, +7

Universitas Sumatera Utara

17

2.5. Garam Kompleks dan Garam Rangkap

Disamping garam normal, garam asam dan garam basa, masih ada

kemungkinan terbentuknya garam yang susunannya lebih rumit dan disebut garam

kompleks atau garam rangkap.

Garam kompleks adalah garam yang terdiri dari 1 logam dan 2 sisa asam, atau

2 logam dan 1 sisa asam, atau garam biasa yang mengandung gugus tambahan bukan

ion. Gugus tambahan bukan ion misalnya gugus NH3 yang disebut gugus amin dan

gugus H2O yang disebut gugus hidro.

Contoh garam kompleks :

K4Fe (CN)6 = kalium ferrosianida

Ag (NH3)2Cl = perak diamin klorida

KAlSO4 = kalium aluminium sulfat

MgNH4PO4 = magnesium amonium fosfat

Disamping garam kompleks, beberapa ahli membedakan pula garam yang

terbentuk oleh 2 garam normal atau garam yang mengandung air kristal. Garam

seperti ini dinamakan garam rangkap. Beberapa contoh garam rangkap adalah :

K2SO4.Al2SO4, dengan atau tanpa air kristal

CaCO3.MgCO3.2H2

Jika suatu larutan dari garam dalam air atau dalam alat pelarut lain diuapkan

maka akhirnya tinggallah garam yang pada umumnya mengikat 1 atau beberapa

molekul air kristal. Demikian juga kebanyakan garam yang dijumpai di alam sebagai

O

Garam rangkap adalah bentuk yang paling banyak terdapat pada mineral atau

batuan yang dijumpai di alam. Sebagian ahli menganggap bahwa garam garam

rangkap bukanlah bentuk garam yang khusus sebab garam rangkap itu pada dasarnya

adalah garam normal juga tapi dalam bentuk terikat sebagai kristal.

Universitas Sumatera Utara

18

mineral adalah garam yang berair kristal. Jika dipanaskan terus maka air kristal dari

suatu garam akan terlepas pula. Garam-garam yang berair kristal pada umumnya

mempunyai bentuk geometris yang beraturan, sedangkan garam tanpa air kristal

mempunyai bentuk tak beraturan (amorf). Sifat-sifat garam alami atau mineral ini

dipelajari di dalam ilmu-ilmu mineralogi, kristalogi dan petrografi (ilmu batuan).

2.6. Reaksi-reaksi Penggaraman

Penggaraman adalah reaksi-reaksi yang dapat membentuk garam. Ada reaksi

penggaraman yang dikenal, yang akan kita bahas secara singkat berikut ini adalah

yang umum dijumpai :

I Asam + Basa Garam + Air

2HCl + NaOH NaCl + H2

H

O

2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2

II Oksida Asam + Basa Garam + Air

O

SO3 + Ca (OH)2 CaSO4 + H2

N2O5 + 2NaOH 2NaNO

O

3 + H2

III Oksida Basa + Asam Garam + Air

O

Ag2O + 2HNO3 2AgNO2 + H2

Fe

O

2O3 + 2H2CO3 Fe2(CO3)3 + H2

O

Universitas Sumatera Utara

19

IV Oksida Asam + Oksida Basa Garam

SO3 + BaO BaSO4

N2O5 + Cu2O 2CuNO

V Logam + Asam Garam + H

3

2

Reaksi ini hanya berlaku untuk logam-logam disebelah kiri H dalam deret

tegangan logam atau deret volta selain itu asamnya haruslah yang tidak

mengoksidasi dan berada dalam larutan yang encer.

Logamnya : K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, dan Pb.

Logam yang tidak dapat bereaksi dengan asam adalah : Cu, Hg, Ag, Pt, dan Au.

Asam yang dapat memenuhi syarat adalah semua asam, kecuali HNO3, HNO2,

HClO3, HClO4, H2Cr2O7, dan HMnO4

Contoh : Mg + 2HCl (encer) MgCl

.

2 + H

Pb + H

2

2SO4 (encer) PbSO4 + H

Mn + H

2

Jika logam itu mempunyai banyak valensi (polivalen) maka garam yang terbentuk

adalah garam dengan valensi terendah yang stabil.

2SO4 MnSO4

VI Garam + Asam Bersangkutan Garam Asam

(valensi 2, bukan valensi 4 atau 7)

(NH4)2SO4 + H2SO4 2NH4HSO

Ca

4

3(PO4)2 + H3PO4 3CaHPO

4

Garam asam dapat juga terbentuk dari reaksi asam dengan basa jika jumlah

asam berlebihan sedangkan basanya terbatas :

Universitas Sumatera Utara

20

Ba(OH)2 + 2H2CO3 Ba(HCO3)2 + 2H2

Al (OH)

O

3 + 3H3PO4 Al(H2PO4)3 + 3H2

VII Garam + Basa Bersangkutan Garam Basa

O

MgSO4 + Mg(OH)2 [Mg (OH)]2SO

AlCl3 + 2Al(OH)3 3Al(OH)

4

2

2Ca(OH)

Cl

Seperti halnya pada garam asam, maka garam basapun dapat pula terbentuk jika

dalam reaksi asam dengan basa terjadi kelebihan basa sedangkan jumlah asam

terbatas.

2 + H2SO4 [Ca(OH)]2SO4 + H2

VIII Garam asam + Basa Bersangkutan Garam + Air

O

Na2HPO4 + NaOH Na3PO4 + H2

Mg(HCO

O

3)2 + Mg(OH)2 2MgCO3 + 2H2

IX Garam Basa + Asam Bersangkutan Garam + Air

O

Pb(OH)Cl + HCl PbCl2 + H2

Al(OH)Cl

O

2 + HCl AlCl3 + H2

X Garam AB + Asam HC Garam AC + Asam HB

O

2NaCH3COO + H2SO4 Na2SO4 + 2HCH3

Na

COO

2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2CO3 H2O

CO2

Universitas Sumatera Utara

21

Reaksi penggaraman X ini hanya berlaku jika memenuhi salah satu syarat yang

disebutkan berikut ini :

Syarat garam : harus larut dalam air. Jika tidak larut dalam air maka garam

itu harus berasal dari asam lemah, dan garam seperti ini

hanya dapat bereaksi dengan asam kuat.

Syarat asam : 1) Jika garam AB berasal dari asam lemah, maka reaksi

hanya terjadi dengan asam kuat. Reaksi dengan asam lemah

hanya terjadi jika salah satu hasil reaksi mengendap atau

terurai.

2) Jika garam AB berasal dari asam kuat maka reaksi dengan

asam kuat hanya dapat terjadi jika salah satu hasil reaksi

mengendap atau terurai. Reaksi dengan asam lemah hanya

terjadi antara H2S dengan garam-garam dari Ag, Hg, Cu, Pb,

Sn, As, dan Sb.

XI. Garam AB + Basa COH Garam CB + Basa AOH

CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO

Hg(NO

4

3)2 + 2KOH 2KNO3 + Hg(OH)

XII Garam AB + Basa CD Garam AD + Garam CB

2

Na2SO4 + BaCl2 2NaCl + BaSO

AgNO

4

3 + KI AgI + KNO

3

Universitas Sumatera Utara

22

2.6.1. Natrium Klorida (NaCl)

Dalam ilmu kimia, garam adalah senyawa ionik yang terdiri dari ion positif

(kation) dan ion negatif (anion), sehingga membentuk senyawa netral (tanpa

bermuatan). Garam terbentuk dari hasil reaksi asam dan basa. Kation garam dapat

dianggap berasal dari suatu basa, sedangkan anionnya berasal dari suatu asam. Jadi,

setiap garam mempunyai komponen basa (kation) dan asam (anion). Perhatikanlah

contoh berikut.

Contoh:

Natrium klorida (NaCI) terdiri dari kation Na+ yang dapat dianggap berasal dari

NaOH, dan anion Cl- yang berasal dari HCl di dalam air, NaCl terdapat sebagai ion-

ion yang terpisah. Berikut persamaan reaksinya :

NaCl(aq) Na+(aq) + C1-

1. Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa kuat (misalnya NaCl,

K

(aq)

Ada banyak macam-macam garam. Garam yang terhidrolisa dan membentuk

ion hidroksida ketika dilarutkan dalam air maka dinamakan garam basa. Garam yang

terhidrolisa dan membentuk ion hidronium di air disebut sebagai garam asam. Garam

netral adalah garam yang bukan garam asam maupun garam basa.

Ada empat jenis garam, yaitu :

2SO4

2. Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa lemah (misalnya

NH

dan lain-lain) tidak mengalami hidrolisis. Untuk jenis garam yang

demikian nilai pH = 7 (bersifat netral)

4Cl, AgNO3 dan lain-lain) hanya kationnya yang terhidrolisis (mengalami

hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH < 7 (bersifat asam)

Universitas Sumatera Utara

23

3. Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa kuat (misalnya

CH3

4. Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa lemah (misalnya

CH

COOK, NaCN dan lain-lain) hanya anionnya yang terhidrolisis (mengalami

hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH > 7 (bersifat basa)

3COONH4, Al2S3 dan lain-lain) mengalami hidrolisis total (sempurna).

Untuk jenis garam yang demikian nilai pH-nya tergantung harga Ka den Kb

Larutan garam dalam air (misalnya natrium klorida dalam air) merupakan

larutan elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Cairan dalam

tubuh makhluk hidup mengandung larutan garam, misalnya sitoplasma dan darah.

Tapi, karena cairan dalam tubuh ini juga mengandung banyak ion-ion lainnya, maka

tidak akan membentuk garam setelah airnya diuapkan. Berikut Gambar 2.1, bentuk

fisik garam (NaCl) :

.

Gambar 2.1: Garam dapur (NaCl)

Universitas Sumatera Utara

24

Berikut ini adalah Tabel 2.7, yang menerangkan sifat NaCl :

Tabel 2.7: Sifat NaCl Sifat

Rumus molekul NaCl

Massa molar 58.44 g/mol

Densitas 2.16 g/cm3

Titik lebur 801 °C (1074 K)

Kelarutan dalam air 35.9 g/100 mL (25 °C)

Titik didih 1465 °C (1738 K)

Zat elektrolit kuat adalah zat yang terurai sempurna dan mengalirkan listrik

secara sempurna. Suatu molekul atau senyawa ionik dapat menghantarkan listrik

disebabkan karena kemampuan untuk mengalirkan elektron. Karena elektron yang

bergerak itulah yang disebut listrik. Salah satu faktor penyebab NaCl memiliki

kemampuan mengalirkan elektron adalah karena dapatnya terionisasi di dalam air.

Tapi yang perlu diingat adalah NaCl tidak bersifat elektrolit kuat didalam

semua pelarut. NaCl hanya dapat menjadi elektrolit jika dilarutkan ke dalam senyawa

polar, seperti air. Jika NaCl dimasukkan ke dalam senyawa nonpolar seperti bensin,

maka NaCl tidak akan dapat larut sehingga tidak dapat mengalirkan elektron lagi

(bukan elektrolit). Jadi dapat disimpulkan bahwa NaCl hanya dapat menjadi elektrolit

pada senyawa polar.

2.7. Reaksi Ionisasi

Jenis dan konsentrasi (kepekatan) suatu larutan dapat mempengaruhi daya

hantar listrik. Untuk menunjukkan kekuatan elektrolit digunakan derajat ionisasi yaitu

Universitas Sumatera Utara

25

jumlah ion bebas yang dihasilkan oleh suatu larutan. Makin besar harga derajat

ionisasi, makin kuat elektrolit tersebut.Derajat ionisasi (α) didapat dari perbandingan

antara jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan. Makin besar

harga α maka makin kuat sifat elektrolit larutan tersebut. Kekuatan ionisasi suatu

larutan diukur dengan derajat ionisasi dan dapat disederhanakan dalam persamaan

dibawah ini:

Untuk larutan elektrolit besarnya harga 0 < α< 1, untuk larutan non-elektrolit

maka nilai α = 0.

Dengan ukuran derajat ionisasi untuk larutan elektrolit memiliki jarak yang

cukup besar, sehingga diperlukan pembatasan larutan elektrolit dan dibuat istilah

larutan elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah. Untuk elektrolit kuat harga α = 1,

sedangkan elektrolit lemah harga derajat ionisasinya, 0 < α < 1. Untuk mempermudah

kekuatan elektrolit skala derajat ionisasi pada Gambar 2.2 dibawah ini :

Gambar 2.2: Skala derajat ionisasi untuk larutan elektrolit

Universitas Sumatera Utara

26

Banyak atau sedikitnya molekul zat yang terionisasi dinyatakan dalam derajat

ionisasi. Derajat ionisasi (α) merupakan perbandingan banyaknya molekul zat yang

terurai dengan banyaknya molekul zat mula-mula:

Derajat Ionisasi (α ) = 𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽 ℎ 𝑀𝑀𝑀𝑀𝐽𝐽 𝑧𝑧𝐽𝐽𝑧𝑧 𝑦𝑦𝐽𝐽𝑦𝑦𝑦𝑦 𝑧𝑧𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑀𝑀𝑦𝑦𝑡𝑡𝑡𝑡𝐽𝐽𝑡𝑡𝑡𝑡𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽 ℎ 𝐽𝐽𝑀𝑀𝐽𝐽 𝑧𝑧𝐽𝐽𝑧𝑧 𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽 −𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽

...............................................(2-1) Asam kuat seperti HCl sebagian besar atau seluruh molekul HCl terurai menjadi ion

H+ dan ion Cl-

HCl H

:

+ + Cl

NaCl

-

Maka derajat ionisasi (α) HCl = 1

2.7.1. Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat

Larutan yang dapat menyalakan lampu terang dan menghasilkan gelembung

gas banyak disebut larutan elektrolit kuat. Contoh: larutan garam.

Dalam proses ionisasinya, elektrolit kuat menghasilkan banyak ion maka

derajat ionisasi = 1 (terurai sempurna), pada persamaan reaksi ionisasi larutan

elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.

Perlu diketahui pula elektrolit kuat ada beberapa dari asam dan basa.

Contoh :

(aq) Na+(aq) + Cl-

KI

(aq)

(aq) K+(aq) + I-

(aq)

Universitas Sumatera Utara

27

2.7.2. Reaksi Ionisasi Elektrolit Lemah

Larutan yang dapat menyalakan lampu redup ataupun tidak menyala, tetapi

menghasilkan gelembung gas pada elektrodanya disebut larutan elekrtolit lemah.

Untuk larutan elektrolit lemah memiliki daya hantar lemah dan derajat ionisasi kecil,

karena sedikit larutan yang terurai (terionisasi). Makin sedikit yang terionisasi, makin

lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai

dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya tidak semua molekul terurai (ionisasi

tidak sempurna)

Contoh:

CH3COOH(aq) CHCOO-(aq) + H+

NH

(aq)

4OH(aq) NH4+

(aq) + OH-

Menurut Linus Pauling definisi elektronegatifitas adalah sebagai kekuatan atau

kemampuan atom menarik elektron-elektronnya dalam dirinya sendiri dalam suatu

molekul. Definisi ini menunjukkan bahwa elektronegativitas bukanlah merupakan

suatu sifat yang berhubungan dengan atom secara terisolasi melainkan atom dalam

senyawanya. Namun demikian, ukuran elektronegativitas dapat diturunkan untuk tiap-

tiap atom.Keelektronegatifan secara umum, dalam satu periode, dari kiri ke kanan

semakin bertambah dan dalam satu golongan, dari atas ke bawah keelektronegatifan

semakin berkurang.

(aq)

2.8. Elektronegativitas dan Energi Ionisasi

Universitas Sumatera Utara

28

Hal ini dapat dimengerti karena dalam satu periode, dari kiri ke kanan,

muatan inti atom semakin bertambah yang mengakibatkan gaya tarik antara inti

atom dengan elektron terluar juga semakin bertambah. Fenomena ini

menyebabkan jari-jari atom semakin kecil, energi ionisasi semakin besar, afinitas

elektron makin besar dan makin negatif dan akibatnya kecenderungan untuk

menarik elektron semakin besar. Berikut Gambar 2.3, yang menunjukkan nilai

keelektronegatifan unsur :

Gambar 2.3 : Nilai keelektronegatifan unsur

Energi minimum (terendah) yang dibutuhkan untuk dapat melepaskan

elektron atom netral dalam wujud gas pada kulit terluar dan terikat paling lemah

disebut energi ionisasi. Nomor atom dan jari-jari atom mempengaruhi besarnya

energi ionisasi. Semakin besar jari-jari atom maka gaya tarik antara inti dengan

elektron pada kulit terluar semakin lemah. Hal ini berarti elektron pada kulit

terluar semakin mudah lepas dan energi yang dibutuhkan untuk melepaskan

elektron tersebut semakin kecil. Akibatnya, dalam satu golongan, energi ionisasi

semakin kecil dari atas ke bawah. Sedagkan dalam satu periode, energi ionisasi

semakin besar dari kiri ke kanan. Hal ini disebabkan dari kiri ke kanan muatan inti

Universitas Sumatera Utara

29

semakin besar yang mengakibatkan gaya tarik antara inti dengan elektron terluar

semakin besar sehingga dibutuhkan energi yang besar pula untuk melepaskan

elektron pada kulit terluar.

2.9. Senyawa Kompleks

Senyawa kompleks atau sering disebut dengan kompleks koordinasi

adalah senyawa yang mengandung atom atau ion (biasanya logam) yang

dikelilingi oleh molekul atau anion biasanya disebut dengan ligan atau agen

pengompleks yang berwujud endapan putih.

Ligan adalah molekul netral atau anion yang berikatan dengan atom pusat

dengan ikatan kovalen koordinasi. Syarat ligan adalah harus memiliki pasangan

elektron bebas yang dapat digunakan untuk berikatan kovalen koordinasi.

2.10. Teori Dasar pH

pH atau derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman

atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan atau benda. pH normal memiliki

nilai 7 sementara bila nilai pH > 7 menunjukkan zat tersebut memiliki sifat basa

sedangkan nilai pH < 7 menunjukkan keasaman. pH = 0 menunjukkan derajat

keasaman yang tinggi, dan pH = 14 menunjukkan derajat kebasaan tertinggi.

Umumnya indikator sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang

berubah menjadi merah bila keasamannya tinggi dan biru bila keasamannya

rendah.

Selain menggunakan kertas lakmus, indikator asam basa dapat diukur

dengan pH meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit/konduktivitas suatu

Universitas Sumatera Utara

30

larutan. Sistem pengukuran pH mempunyai tiga bagian yaitu elektroda

pengukuran pH, elektroda referensi dan alat pengukur impedansi tinggi. Istilah

pH berasal dari “p”, lambang matematika dari negatif logaritma, dan “H”,

lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Defenisi yang formal tentang pH adalah

negatif logaritma dari aktivitas ion Hidrogen (pH = -log [H+

Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial

elektrokimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas

(membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat di luar

elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari

gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif

kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia

dari ion hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan elektroda

]). pH adalah

singkatan dari power of Hidrogen.

2.10.1. Dasar Pengukuran Derajat Keasaman

Asam dan basa adalah besaran yang sering digunakan untuk pengolahan

sesuatu zat, baik di industri maupun kehidupan sehari-hari. Pada industri kimia,

keasaman merupakan variabel yang menentukan, mulai dari pengolahan bahan

baku, menentukan kualitas produksi yang diharapkan sampai pengendalian limbah

industri agar dapat mencegah pencemaran pada lingkungan. Pada bidang

pertanian, keasaman pada waktu mengelola tanah pertanian perlu diketahui. Untuk

mengetahui dasar pengukuran derajat keasaman akan diuraikan dahulu pengertian

derajat keasaman itu sendiri.

Universitas Sumatera Utara

31

pembanding. Sebagai catatan alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya

mengukur tegangan.

Molekul-molekul suatu zat yang dalam larutannya dapat menghantarkan

arus listrik disebut elektrolit. Ion-ion negatif bergerak menuju ke anode, oleh

karena itu ion negatif disebut anion. Ion positif bergerak menuju katode, oleh

karena itu ion positif disebut kation. Suatu larutan elektrolit, molekulnya terurai

menjadi ion-ion. Air murni tergolong elektrolit lemah. Sebagaian molekulnya

terurai menjadi ion H- dan OH+.

1 ion H+ dan 1 ion OH- berasal dari penguraian 1 molekul H2O. Dengan

demikian, konsentrasi ion H+ sama dengan konsentrasi ion OH-. Larutan air

seperti itu dinamakan dengan larutan netral.

Larutan yang mengandung ion H+ berkonsentrasi lebih besar dari

konsentrasi OH- dan disebut larutan asam, sedangkan larutan yang mengandung

konsentrasi ion H+ lebih kecil dari konsentrasi ion OH- disebut larutan basa.

Larutan asam dapat menerima elektron bebas, sedangkan basa dapat memberikan

elektron bebas.

Banyaknya larutan yang terurai menjadi ion dinamakan derajat ionisasi.

Besarnya berkisar antara 0 sampai 1. Suatu elektrolit yang derajat ionisasinya

besar, mendekati 0 dinamakan elektrolit lemah. Ionisasi mempunyai tetapan

kesetimbangan (K). Misal untuk air, kesetimbangannya dapat dihitung dengan

rumus:

Universitas Sumatera Utara

32

𝐾𝐾 = (𝐻𝐻+)+(𝑂𝑂𝐻𝐻−)(𝐻𝐻2𝑂𝑂)

..............................................................................................(2-2)

Karena konsentrasi H2O relatif besar, maka persamaan ini dapat ditulis

menjadi :

K (H2O) = (H+).(OH-)........................................................................................(2-3)

Dalam air murni dengan suhu 25oC, konsentrasi H+ = 10-7 mol/liter,

sedangkan hasil kali konsentrasi H+ dengan OH- = 10-14. Konsentrasi H+ =

konsentrasi OH- = 10-7

𝐸𝐸 = 𝐸𝐸0 + 2.3 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑦𝑦𝑛𝑛

𝐽𝐽𝑀𝑀𝑦𝑦 𝐻𝐻+𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝑡𝑡𝐻𝐻−𝑑𝑑𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽

...................................................................................(2-4)

Dimana :

E = Perbedaan potensial yang terukur

E

.

Hubungan antara potensial dengan aktifitas ion hidrogen dinyatakan

dengan rumus Nerst :

0 = Konstanta elektrode pada suhu 25oC

R = Konstanta gas

T = Suhu mutlak oK

n = Muatan ion

F = Angka Faraday sebagai konstanta

H+ = Aktifitas Hidrogen

Universitas Sumatera Utara

33

2.11. Hubungan Tingkat Keasaman dengan pH

HCl (aq) + H2O (l) H3O+(aq) + Cl-

(aq).......................................................(2-5) O,1 M O,1 M

pH = - log [H3O+] = -log 0,1 = 1.......................................................................(2-6)

Nilai pH merupakan eksponen negatif dari konsentrasi ion hidronium.

Sebagai contoh, larutan basa kuat dengan konsentrasi ion hidronium 10-11 M

mempunyai pH 11. Larutan asam kuat dengan pH 1 mempunyai konsentrasi ion

hidronium 10-1 M. Hal ini dikarenakan asam atau basa terionisasi sempurna, maka

konsentrasi ion H+ setara dengan konsentrasi asamnya.

Berdasarkan uraian di atas, karena pH dan konsentrasi ion H+ dihubungkan

dengan tanda negatif, maka kedua besaran itu berbanding terbalik, artinya makin

besar konsentrasi ion H+ (makin asam larutan) maka makin kecil nilai pH, dan

sebaliknya. Selanjutnya, karena dasar logaritma adalah 10 maka larutan yang nilai

pH-nya berbeda sebesar n dan mempunyai perbedaan konsentrasi ion H+

Sebagai contoh, larutan dengan pH 4 dan larutan dengan pH 3 keduanya

bersifat asam, karena mempunyai pH kurang dari 7. Larutan dengan pH 3

mempunyai konsentrasi H

sebesar

10 n. Bila pH berkurang, konsentrasi ion hidronium akan meningkat, dan

konsentrasi ion hidroksida berkurang. Pada setiap unit penurunan pH sama

dengan peningkatan faktor 10 untuk konsentrasi ion hidronium.

3O+ 10 kali lebih besar dari pada larutan dengan pH 4,

sehingga perubahan kecil dalam pH dapat membuat perubahan besar dalam

konsentrasi ion hidronium. Bila pH meningkat di atas 7, konsentrasi ion

Universitas Sumatera Utara

34

hidroksida akan meningkat, dan konsentrasi ion hidronium akan berkurang.

Dalam larutan netral, konsentrasi ion hidroksida dan ion hidronium adalah sama.

2.12. Filtrasi Jeruk Nipis

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan

melewatkannya pada medium penyaringan, yang diatasnya padatan akan

terendapkan. Sedangkan ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat

maupun cair dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat

mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya.

Ekstraksi padat cair atau leaching adalah transfer difusi komponen terlarut dari

padatan inert ke dalam pelarutnya. Proses ini merupakan proses yang bersifat fisik

karena komponen terlarut kemudian dikembalikan lagi ke keadaan semula tanpa

mengalami perubahan kimiawi. Ekstraksi dari bahan padat dapat dilakukan jika

bahan yang diinginkan dapat larut dalam solven pengekstraksi. Ekstraksi

berkelanjutan diperlukan apabila padatan hanya sedikit larut dalam pelarut.

Namun sering juga digunakan pada padatan yang larut karena efektivitasnya.

(Lucas, Howard J, David Pressman. Principles and Practice in Organic

Chemistry)

2.13.Baterai

Baterai merupakan sel elektrokimia atau sel Volta yang dapat mengubah

energi kimia menjadi energi listrik. Baterai berdasarkan jenis larutan elektrolitnya

digolongkan sebagai baterai basah contohnya accumulator (aki) dan baterai

kering contohnya batu baterai.(Latipah,2012)

Universitas Sumatera Utara

35

Aki basah banyak digunakan oleh mobil dan motor. Salah satu ciri dari aki

jenis ini adalah adanya lubang-lubang tempat pengisian air aki. Keunggulan

dari aki basah yakni harganya terjangkau, sedangkan kelemahannya adalah

tingkat penguapannya tinggi. Oleh karena itu kendaraan yang menggunakan

jenis aki basah harus rutin memeriksa ketinggian permukaan air aki. Air suling

dapat digunakan untuk menambah cairan pada aki. Kondisi permukaan air yang

berada di bawah garis lower serta salah menuangkan cairan ketika

menambah cairan aki (seperti air sumur, air ledeng) membuat aki cepat rusak.

Baterai yang digunakan pada sepeda motor bebek biasanya mempunyai

tegangan 12 volt dan arus 5 Ah. Pada kondisi normal (sistem pengisian

kendaraan normal) tidak ada penguapan karena gas yang timbul diserap oleh

platnegatif, apabila kondisi sistem pengisian tidak normal dan sering terjadi

over charging akan ada penguapan dan akan mengakibatkan baterai jadi

rusak. Pada kondisi normal umur baterai bisa mencapai 2 – 3 tahun dengan

catatan pemakaian beban listrik tidak berlebih dan setiap hari minimal ada

pengisian, karena baterai bisa droptegangan apabila tidak ada pengisian berhari-

hari.(Supena, 2009)

Gambar 2.4: Aki basah merk Vios

Universitas Sumatera Utara

36

Dikenal dua jenis elemen yang merupakan sumber arus searah (DC) dari

proses kimiawi, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer yakni

elemen kering dan elemen sekunder yakni elemen basah. Reaksi kimia pada

elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif

(katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika

muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan

memerlukan penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat

dari sisi ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen

primer adalah batu baterai (dry cells).(Golberg, 2010)

Allesandro Volta, seorang ilmuwan fisika mengetahui, gaya gerak listrik

(ggl) dapat dibangkitkan dua logam yang berbeda dan dipisahkan larutan

elektrolit. Volta mendapatkan pasangan logam tembaga (Cu) dan seng (Zn) dapat

membangkitkan ggl yang lebih besar dibandingkan pasangan logam lainnya

(kelak disebut elemen Volta). Hal ini menjadi prinsip dasar bagi pembuatan

dan penggunaan elemen sekunder. Elemen sekunder harus diberi muatan

terlebih dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus

listrik melaluinya (secara umum dikenal dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi,

tidak seperti elemen primer, elemen sekunder dapat dimuati kembali berulang

kali. Elemen sekunder ini lebih dikenal dengan aki. Dalam sebuah aki

berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (bolak-balik) dengan efisiensi

yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel yaitu di dalam

aki, saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik

(discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik

menjadi tenaga kimia (charging).(Supena, 2009)

Universitas Sumatera Utara

37

Jenis aki yang umum digunakan adalah accumulator timbal (Pb). Secara

fisik aki ini terdiri dari dua kumpulan pelat yang dimasukkan pada larutan asam

sulfat encer (H2SO4). Larutan elektrolit itu ditempatkan pada wadah atau bejana

aki yang terbuat dari bahan ebonit atau gelas. Kedua belah pelat terbuat dari

timbal (Pb), dan ketika pertama kali dimuati maka akan terbentuk lapisan timbal

dioksida (PbO2) pada pelat positif. Letak pelat positif dan negatif sangat

berdekatan tetapi dibuat untuk tidak saling menyentuh dengan adanya lapisan

pemisah yang berfungsi sebagai isolator (bahan penyekat). Proses kimia yang

terjadi pada aki dapat dibagi menjadi dua bagian penting, yaitu selama digunakan

dan dimuati kembali atau 'disetrum'.(Golberg, 2010)

2.13.1. Reaksi Kimia pada Baterai

Pada saat aki digunakan, tiap molekul asam sulfat (H2SO4) pecah menjadi

dua ion hidrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang bermuatan

negatif (SO4-). Tiap ion SO4 yang berada dekat lempeng Pb akan bersatu dengan

satu atom timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4) sambil melepaskan

dua elektron. Sedang sepasang ion hidrogen tadi akan ditarik lempeng timbal

dioksida (PbO2), mengambil dua elektron dan bersatu dengan satu atom

oksigen membentuk molekul air (H2O). Dari proses ini terjadi proses reaksi

Redoks (reduksi dan oksidasi) yaitu pengambilan elektron dari timbal dioksida

(sehingga menjadi positif) dan memberikan elektron itu pada timbal murni

(sehingga menjadi negatif), yang mengakibatkan adanya beda potensial listrik di

antara dua kutub tersebut. Proses tersebut terjadi secara simultan, reaksi secara

kimianya dinyatakan sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

38

PbO2 + Pb + 2H2SO4 -----> 2PbSO4 + 2H2O

Di atas ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat adalah selama penggunaan

(discharging). Keadaan ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan elektrolit

karena asamnya menjadi lemah (encer), sehingga tegangan antara kutub sangat

lemah untuk pemakaian praktis. Sementara proses kimia selama pengisian aki

(charging) terjadi setelah aki melemah (tidak dapat memasok arus listrik pada saat

kendaraan hendak dihidupkan).(Supena,2009)

Kondisi aki dapat dikembalikan pada keadaan semula dengan memberikan

arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi saat discharging.

Pada proses ini, tiap molekul air terurai dan tiap pasang ion hidrogen yang dekat

dengan lempeng negatif bersatu dengan ion SO4 pada lempeng negatif

membentuk molekul asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas bersatu

dengan tiap atomPb pada lempeng positif membentuk PbO2. Berikut adalah reaksi

kimia yang terjadi pada saat pencharging-an:(Adityawan, 2010)

2PbSO4 + 2H2O ----> PbO2 + Pb + 2H2SO

Besar ggl yang dihasilkan satu sel aki adalah 2 Volt. Sebuah aki mobil

terdiri dari enam buah aki yang disusun secara seri, sehingga ggl totalnya adalah

12 Volt. Accumulator mencatu arus untuk menyalakan mesin (motor dan mobil

dengan menghidupkan dinamo stater) dan komponen listrik lain dalam mobil.

Pada saat mobil berjalan aki dimuati (diisi) kembali sebuah dinamo (disebut

4

2.14. Aki Kendaraan

Universitas Sumatera Utara

39

dinamo jalan) yang dijalankan dari putaran mesin mobil atau motor.(

Jayashantha,2012)

Pada aki kendaraan bermotor arus yang terdapat didalamnya

dinamakan dengan kapasitas aki yang disebut Ampere-Hour/AH (Ampere-jam).

Contohnya untuk aki dengan kapasitas arus 45 AH, maka aki tersebut dapat

mencatu arus 45 Ampere selama 1 jam atau 1 Ampere selama 45 jam.(Marti,

1997)

2.15. Buah Jeruk Nipis

Jeruk nipis merupakan salah satu jenis citrus geruk. Jeruk nipis termasuk

jenis tumbuhan ferdu yang banyak memiliki dahan dan ranting.(Sarwono B, 2005)

Klasifikasi jeruk nipis yaitu sebagai berikut :

- Kingdom : Plantae

- Divisio : Magnuliophyta

- Kelas : Magnolippsida

- Ordo : Sapindales

- Famili : Rutaceae

- Genus : Citrus

- Spesies : C. Aurantifolia

Jeruk nipis mempunyai rasa pahit, asam, dan sedikit dingin. Tanaman ini

umumnya menyukai tempat-tempat yang dapat memperoleh sinar matahari

langung. Berikut Gambar 2.5, yaitu bentuk fisik buah jeruk nipis :

Universitas Sumatera Utara

40

Gambar 2.5: Buah jeruk nipis

2.15.1. Kandungan dan Manfaat Jeruk Nipis

Dalam jeruk nipis terdapat banyak sekali kandungan kimia. Unsur-unsur

kimia tersebut adalah:

- Asam sitrat : 8 %

- Asam amino (triptozan, lisin)

- Minyak Atsiri

- Damar

- Glikosida

- Asam sitrun

- Lemak : 0.1 g

- Kalsium : 40 mg

- Fosfor : 22 mg

- Besi : 0.6 mg

- Belerang

- Vit B1 : 0.04 mg

- Vit C : 27 mg

- Protein : 0.8 gr

- Air : 86 gr

Universitas Sumatera Utara

41

Jeruk nipis adalah salah satu contoh asam, kata asam berasal dari bahasa

latin “acidum” atau “acid” dalam bahasa inggris. Asam merupakan larutan

elektrolit yang dalam air terurai menghasilkan ion positif dan ion negatif. Menurut

Arrhenius, asam adalah zat yang melepaskan ion hidrogen (H+) di dalam air

(Syukri, 1999: 387). Zat yang bersifat asam contohnya asam klorida (HCl) dan

asam asetat (HBr), asam sitrat (C6H8O7). Asam klorida yang dilarutkan ke dalam

air akan terurai menjadi ion hidrogen dan ion klorida sesuai persamaan reaksi

berikut.

HCl(l) -----> H+(aq) + Cl-

• Mempunyai rasa asam dan bersifat korosif.

(aq)

Sifat-sifat asam:

• Dapat mengubah warna kertas lakmus biru menjadi kertas lakmus merah.

• Menghantarkan arus listrik

• Bereaksi dengan logam

Dibawah ini adalah Tabel 2.8, yaitu tabel yang memperlihatkan jenis-

jenis asam yang terdapat dari berbagai sumber :

Tabel 2.8 : Jenis asam

Jenis asam Kuat / lemah Terdapat pada

Asam askorbat Lemah Buah-buahan

Asam karbonat Lemah Minuman berkarbonat

Asam sitrat Lemah Jeruk

Asam etanoat Lemah Cuka

Asam laktat Lemah Susu basi

Universitas Sumatera Utara

42

Asam klorida Kuat Lambung

Asam nitrat Kuat Pupuk

Asam fosfat Kuat Cat anti karat

Asam sulfat Kuat Aki

Asam formiat Lemah Semut

Selain kandungan kimia tersebut, jeruk nipis juga memiliki manfaat yang

berguna bagi manusia.

Manfaatnya adalah sebagai berikut :

- Menghilangkan sumbatan vital energi

- Mengobati batuk dan peluru dahak

- Mengobati peluru kancing (diuretik)

- Mengobati peluru keringat

- Membantu proses pencernaan

- Mengurangi kerutan pada wajah

- Disentri

- Dan sesak napas (Sarwono B, 2005)

2.15.2. Asam Sitrat pada Jeruk Nipis

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun

dan buah tumbuhan jenis Citrus (jeruk-jerukan). (Sarwono B, 2005)

Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain

digunakan sebagai penambah rasa masam padamakanan dan minuman

ringan.Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun

Universitas Sumatera Utara

43

ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada

jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut).

Rumus kimia asam sitrat adalah C6H8O7 (strukturnya ditunjukkan pada

Tabel 2.9 di bawah). Struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-

hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat.

Tabel 2.9: Sifat asam sitrat

Nama Asam sitrat

Rumus kimia

C6H8O7, atau:

CH2(COOH)•COH(COOH)•CH2(COOH)

Bobot rumus 192,13 u Nama lain Asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat

Sifat perubahan fase

Titik lebur 426 K (153 °C) Temperatur penguraian termal

448 K (175 °C)

Sifat asam-basa

pKa1 3,15 pKa 4,77 2 pKa 6,40 3

Sifat padatan

ΔfH0 -1543,8 kJ/mol

S0 252,1 J/(mol·K)

Cp 226,5 J/(mol·K) Densitas 1,665 ×103 kg/m3

Universitas Sumatera Utara

44

2.15.3. Sifat Fisis dan Kimia Asam Sitrat

Sifat–sifat fisis asam sitrat dirangkum pada Tabel 2.9di

atas.Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat

melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion

sitrat.(Sarwono B, 2005).

Sitrat sangat baik digunakan dalam larutan

penyangga untukmengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan

banyak ion logam membentuk garam sitrat. Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-

ion logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan

penghilang kesadahan air.

Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk serbuk kristal berwarna

putih. Serbuk kristal tersebut dapat berupa bentukanhydrous (bebas air), atau

bentuk monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap molekul asam

sitrat. Bentukanhydrous asam sitrat mengkristal dalam air panas, sedangkan

bentuk monohidrat didapatkan dari kristalisasi asam sitrat dalam air dingin.

Bentuk monohidrat tersebut dapat diubah menjadi bentuk anhydrous dengan

pemanasan di atas 74 °C.

Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainnya. Jika

dipanaskan di atas 175 °C, asam sitrat terurai dengan melepaskan karbon

dioksida dan air. (Sulaiman, 1987).

2.16. Baterai Jeruk Nipis sebagai Sel Volta

Sel Volta merupakan jenis sel elektrokimia yang dapat menghasilkan

energi listrik dari reaksi redoks yang berlangsung spontan. Baterai jeruk nipis

Universitas Sumatera Utara

45

merupakan sel Volta, karena kandungan kimia yang terdapat dalam jeruk nipis

dapat berubah menjadi energi listrik. Hal itu ditentukan oleh anoda dan katoda

dalam jeruk tersebut. Anoda yang berupa uang logam ditancapkan pada pangkal

jeruk nipis. Sedangkan katoda yang berupa lempengan seng ditancapkan pada

bagian bawah jeruk tersebut.

Selain itu untuk menghubungkan anoda dan katoda dari jeruk nipis yang

satu dengan yang lain digunakan kabel yang telah dililitkan pada penjepit kertas.

Lakukan hal tersebut dengan ke enam jeruk lainnya.Sehingga setelah semuanya

tersambung akan didapat anoda dan katoda di ujung jeruk pertama dan terakhir.

Kemudian anoda dan katoda tersebut disambungkan pada kaki-kaki LED,

sehingga LED menyala.Hal ini terjadi karena adanya larutan elektrolit yang

terkandung dalam air asam jeruk nipis tersebut. (Latipah, 2012)

Persamaan reaksinya yaitu sebagai berikut :

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

Persamaan setengah sel dan diagram sel :

Zn Zn2+ + 2e-

Cu2+ + 2e-Cu

Universitas Sumatera Utara

46

2.17. Na-EDTA

EDTA adalah kependekan dari Ethylene Diamin Tetra Acetic. EDTA

berupa senyawa kompleks kelat dengan rumus molekul :

“ (HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)2

Gambar 2.6: Struktur EDTA

Ikatan pada EDTA, yaitu ikatan N yang bersifat basa mengikat ion H+ dari

ikatan karboksil yang bersifat asam. Jadi dalam bentuk Ianitan pada EDTA ini

terjadi reaksi intra molekuler (maksudnya dalam molekul itu sendiri), maka rumus

senyawa tersebut disebut "zwitter ion". EDTA dijual dalam bentuk garam

natriumnya, yang jauh lebih mudah larut daripada bentuk asamnya. Berikut

Gambar 2.7, yaitu bentuk fisik Na-EDTA :

“

Merupakan suatu senyawa asam amino yang secara luas dipergunakan

untuk mengikat ion logam - logam bervalensi dua dan tiga. EDTA merupakan

senyawa yang mudah larut dalamair, serta dapat diperoleh dalam keadaan murni.

Tetapi dalam penggunaannya, karena adanya sejumlah tidak tertentu dalam air,

sebaiknya distandardisasi terlebih dahulu. Berikut Gambar 2.6. yaitu struktur

EDTA :

Universitas Sumatera Utara

47

Gambar 2.7: Bentuk fisik Na-EDTA

2.18. Sel Surya

Photovoltaic adalah proses/metode sederhana dalam memanfaatkan energi

matahari. Divais photovoltaic(solar cell) dapat mengubah energi sinar matahari

menjadi energi listrik, dengan tanpa bising, polusi, kuat, handal dan tahan lama.

Energi listrik yang dihasilkan tersebut dapat langsung digunakan, atau disimpan

terlebih dahulu dalam sistem penyimpanan energi seperti baterai, untuk kemudian

dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan sehari hari. Hubungan antara modul dan

baterai perlu diperhatikan, karena output dari modul berubah ubah, sehingga arus

dan tegangan yang dihasilkan tidak konstan, dan perlu diketahui bahwa

karakteristik dari tegangan dan arus kerja modul tergantung pada tingkat intensitas

radiasi dan suhu.(Rauschenbach, 1980)

Solar cell adalah divais yang dapat mengubah energi matahari menjadi

energi listrik. Jadi secara langsung arus dan tegangan yang dihasilkan oleh solar

cell bergantung pada penyinaran matahari. Pada solar cell ini dibutuhkan material

yang dapat menangkap matahari, dan energi tersebut digunakan untuk

memberikan energi keelektron agar dapat berpindah melewati band gapnya kepita

konduksi, dan kemudian dapat berpindah kerangkaian luar. Melalui proses

Universitas Sumatera Utara

48

tersebutlah arus listrik dapat mengalir dari solar cell. Umumnya divais dari solar

cell ini menggunakan prinsip PN junction.(Green,1982)

Sel surya terbuat dari bahan yang mudah pecah dan berkarat jika terkena

air. Karena itu sel ini dibuat dalam bentuk panel-panel ukuran tertentu yang

dilapisi plastik atau kaca bening yang kedap air. Panel ini dikenal sebagai panel

surya. Ada beberapa jenis panel surya yang dijual dipasaran :

Jenis pertama, yaitu jenis yang terbaik dan yang terbanyak digunakan

masyarakat saat ini, adalah jenis monokristalin. Panel ini memiliki tingkat

efisiensi antara 12 sampai 14%.

Gambar 2.8: Panel solar cell monokristalin

Jenis kedua adalah jenis polikristalin atau multi kristalin, yang terbuat dari

kristal silikon dengan tingkat efisiensi antara 10 sampai12%.

Gambar 2.9 :Solar cellmulti kristalin

Universitas Sumatera Utara

49

Jenis ketiga adalah silikon jenisamorphous, yang berbentuk film tipis.

Efisiensinya sekitar4-6%. Panel surya jenis ini banyakdipakai di mainan anak-

anak, jam dan kalkulator.

Gambar 2.10: Solar cell amorphous

Jenis keempat adalah panel surya yang terbuat dari GaAs (Gallium

Arsenide) yang lebih efisien pada temperatur tinggi.

Gambar 2.11: Solar cell gallium arsenide

Listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung digunakan atau

disimpan lebih dahulu ke dalam baterai kering. Arus listrik yang dihasilkan adalah

listrik dengan arus searah (DC) sebesar 3,5 A. Besar tegangan yang dihasilkan

adalah 0,4 - 0,5V. Kita dapat mendesain rangkaian panel-panel surya, secara seri

atau paralel, untuk memperoleh output tegangan dan arus yang diinginkan. Untuk

Universitas Sumatera Utara

50

memperoleh arus bolak balik (AC) diperlukan alat tambahan yang disebut

inverter. (Adityawan, Eki. 2010).

Perhitungan Teknis :

Daya yang dihasilkan oleh panel surya maksimum diukur dengan besaran

Wattpeak(Wp), yang konversinya terhadap Watthour (Wh) tergantung intensitas

cahaya matahariyang mengenai permukaan panel. Selanjutnya daya yang

dikeluarkan oleh panel surya adalah daya panel dikalikan lama

penyinaran.Misalnya sebuah panel surya berkapasitas 50 Wpdisinari matahari

dengan intensitas maksimum selama 8 jam maka daya yang dihasilkan adalah 50

kali 8 Wh atau400 Wh. Daya sebanyak ini dapat digunakan untuk menyalakan 4

buah lampu 25 Watt selama 4 jam atau sebuah televisi hitam putih 40 Watt selama

10 jam.Di Indonesia, daya (Wh) yang dihasilkan perhari biasanya sekitar 3-5

kali daya panel maksimum (Wp), 3 kali untuk cuaca mendung, dan 5 kali

untuk kondisi panas terik. Misalnya untuk sebuah panel surya berdaya maksimum

50 Wp, daya yang dihasilkan pada cuaca mendung perhari adalah 3 kali 50 Wp

atau 150 Wp, dan pada cuaca cerah adalah 5 kali 50 Wp atau 250 Wp.(Zeng, L,

2009)

Panel-panel surya dapat disusun secara seri atau paralel. Rangkaian paralel

digunakan pada panel-panel dengan tegangan output yang sama untuk

memperoleh penjumlahan arus keluaran. Tegangan yang lebih tinggi diperoleh

dengan merangkai panel-panel dengan arus keluaran yang sama secara seri.

Misalnya untuk memperoleh keluaran sebesar 12 Volt dan arus 12 A, kita dapat

merangkai 4 buah panel masing-masing dengan keluaran 12 Volt dan 3 A

Universitas Sumatera Utara

51

secaraparalel.Sementara kalau keempat panel tersebut dirangkai secara seri akan

diperoleh keluaran tegangan sebesar 48 Volt dan arus 3A.( O’regan, 1991)

2.18.1. Proses Pembangkitan Arus pada Solar Cell

Pembangkitan arus pada solar cell melibatkan beberapa proses

diantaranyayaitu :

1. Cahaya dalam bentuk foton jatuh pada permukaan solar cell, kemudian diserap

dan menghasilkan pasangan elektron dan hole (apabila energi foton lebih besar

dari energi band gapnya).Tetapi, electron (pada material tipe-p) dan hole (pada

tipe-n) yang terbentuk bersifat tidak stabil dan hanya akan terjadi untuk

jangka waktu yang sama dengan waktu hidup pembawa minoritas (minority

carrier lifetime), sebelum akhirnya terjadi rekombinasi

2. Untuk mencegah rekombinasi ini adalah dengan menggunakan p-njunction

yang memisahkan electron dan hole. Carrier ini dipisahkan oleh aksi medan

listrik yang terjadi di p-n junction. Jika minority carrier (dalam hal ini hole)

yang dihasilkan cahaya melewati p-njunction, maka akan didorong melewati

junction oleh medan listrik pada junction, dan menjadi majority carrier.

Sedangkan elektron mengalir kerangkaian luar setelah emitter dan base

dihubungkan.

3. Setelah melewati rangkaian luar elektron tersebut akan bertemu dengan

hole.(Kenneth. 2007)

Universitas Sumatera Utara