metode pelepasan karat menggunakan larutan...
TRANSCRIPT
i
METODE PELEPASAN KARAT MENGGUNAKAN LARUTAN
BAKING SODA DAN BAKING POWDER SECARA
ELEKTROLISIS
TUGAS AKHIR
KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU
SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA DARI
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
BAGUS CHAHYO GUMILANG
140309233691
PROGRAM STUDI ALAT BERAT
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
2017
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan Baking Soda
Dan Baking Powder Secara Elektrolisis
Disusun Oleh :
BAGUS CHAHYO GUMILANG
NIM : 140309233691
Pembimbing I
Wahyu Anhar, S.T., M.Eng.
NIDN. 0017058103
Pembimbing II
Zulkifli, S.T., M.T.
NIP. 198508282014041003
Penguji I
Ida Bagus Dharmawan, S.T., M.SI.
NIP. 197412312007011181
Penguji II
Hery Cahyadi, S.T.
NRP. 80110034
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Program Studi Alat Berat
Zulkifli, S.T., M.T.
NIP. 198508282014041003
iii
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Bagus Chahyo Gumilang
Tempat/Tgl lahir : Samarinda, 30 Agustus 1996
NIM : 140309233691
Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul ―METODE PELEPASAN KARAT
MENGGUNAKAN LARUTAN BAKING SODA DAN BAKING POWDER
SECARA ELEKTROLISIS‖ adalah bukan merupakan hasil karya tulis orang lain,
baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam kutipan yang kami sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya apabila
pernyataan ini tidak benar maka kami bersedia mendapatkan sanksi akademis.
Balikpapan, 31 Agustus 2017
Mahasiswa,
Bagus Chahyo Gumilang
NIM : 140309237791
iv
SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademis Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda
tangan dibawah ini :
Nama : Bagus Chahyo Gumilang
NIM : 140309233691
Judul Tugas Akhir : Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan
Baking Soda dan Baking Powder Secara Elektrolisis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan hak
kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan, mengalih media, atau
format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan
mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis/pencipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Dibuat di : Balikpapan
Pada tanggal : 31 Agustus 2017
Yang menyatakan
Bagus Chahyo Gumilang
NIM : 140309237791
v
Karya ilmiah ini kupersembahkan kepada
Ayahanda dan Ibunda tercinta
Wijiadi dan Anik Supriati
Kakak tercinta
Chandra Adi Priawan
Dan seluruh keluarga yang kusayangi
Serta dosen pembimbing 1dan dosen pembimbing 2
Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. dan Zulkifli, S.T.,
M.T.
Para sahabat seperjuangan, 3TM 2 dan 3TM 1 Politeknik Negeri Balikpapan
angkatan 2014/17
Seluruh dosen beserta staff-staff Politeknik Negri Balikpapan
Khususnya dosen dan staff Jurusan Teknik Mesin Alat Berat
vi
ABSTRACT
Along with the development of technology, especially in the field of industry make the
existing manual equipment has been replaced with a more efficient, complex, and can
work automatically. One example of a method that can replace manual equipment is the
method of electrolysis rust removal, because this method is guaranteed cleanliness of rust
or impurities present in components made of iron. In this research will be made a method
of rust release using baking soda and baking powder by electrolysis. This method of rust
removal cleanses the rust present in the iron so that a component made of iron is not
damaged by the carcass, the working system of this tool is like the process of iron
oxidation of the electrochemical process which begins with the transfer of electrons from
iron to oxygen, the release of this rust requires another iron to become an sacrificed
anode. Iron is a reducing agent while oxygen is an oxidant, the rate of rust release is
affected by the electrolyte solution and the applied electric current voltage. In this
research, the test is done using baking soda solution and baking powder solution. Where
the solution is comparable from the test results due to differences in the content of each of
these solutions. The results show that the test on rusted components with baking soda
solution 100gr and 4000ml water is cleaner than baking powder 100gr and water 4000ml
which still leaves rust stains in the duration of each 1 hour test.
Keyword: Rust, Electrochemical, Iron, Baking soda, Baking powder
vii
ABSTRAK
Seiring dengan perkembangannya teknologi khususnya pada bidang industri membuat
peralatan-peralatan manual yang ada kini telah tergantikan dengan yang lebih efesien,
kompleks, dan bisa bekerja secara otomatis. Salah satu contoh metode yang bisa
menggantikan peralatan-peralatan manual adalah metode pelepasan karat secara
elektrolisis, karena metode ini terjamin kebersihannya dari karat ataupun kotoran-kotoran
yang ada di komponen yang terbuat dari besi. Pada penelitian ini akan dibuat suatu
metode pelepasan karat menggunakan larutan baking soda dan baking powder secara
elektrolisis. Metode pelepasan karat ini membersihkan karat yang ada pada besi agar
suatu komponen yang terbuat dari besi tidak rusak oleh pengkaratan tersebut, sistem kerja
alat ini adalah seperti proses terjadinya pengkaratan besi dari proses elektrokimia yang di
awali dengan transfer elektron dari besi untuk oksigen, akan tetapi metode pelepasan
karat ini membutuhkan besi lain untuk menjadi anoda yang dikorbankan. Besi adalah zat
pereduksi sedangkan oksigen adalah pengoksidasi, laju pelepasan karat di pengaruhi oleh
larutan elektrolit dan tegangan arus listrik yang di berikan. Pada penelitian ini dilakukan
pengujian menggunakan larutan baking soda dan larutan baking powder. Dimana larutan
tersebut mengalami komparasi dari hasil pengujian dikarenakan perbedaan kandungan
dari masing-masing larutan tersebut. Hasil menunjukkan bahwa pengujian pada
komponen berkarat dengan larutan baking soda 100gr dan air 4000ml lebih bersih
hasilnya dari pada dengan baking powder 100gr dan air 4000ml yang masih menyisakan
noda karat dalam durasi masing-masing pengujian 1jam.
Keyword: Karat, Elektrokimia, Besi, Baking soda, Baking powder
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada ALLAH SWT Yang Maha
Kuasa, yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, yang telah memberikan taufik
dan hidayah-Nya, serta berkah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul ―METODE PELEPASAN
KARAT MENGGUNAKAN LARUTAN BAKING SODA DAN BAKING
POWDER SECARA ELEKTROLISIS‖ sesuai dengan waktu yang ditetapkan dan
dapat selesai dengan baik. Shalawat serta salam selalu tercurah kepada junjungan
kita Nabi Besar Muhammad SAW yang selalu menuntun umatnya kepada jalan
yang benar dan di ridhoi oleh Allah SWT. Tugas akhir ini disusun untuk
memenuhi salah satu persyaratan kelulusan dari Politeknik Negeri Balikpapan
sebagai Diploma III pada jurusan Teknik Mesin Alat Berat program Studi Alat
Berat.
Di dalam penyusunan tugas akhir ini, bukan tanpa kendala dan kesulitan
yang dihadapi oleh penulis, tapi berkat dukungan dan bantuan dari berbagai
semua pihak tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik,. Penulis
menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ramli, SE., M.M sebagai Direktur Politeknik Negeri Balikpapan.
2. Bapak Zulkifli, S.T., M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Alat Berat
serta wali dosen dan pembimbing II.
3. Bapak Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. sebagai pembimbing I.
4. Seluruh staf dan karyawan jurusan Teknik Mesin Alat Berat Politeknik
Negeri Balikpapan dan rekan-rakan atas diskusi dan konsultasi yang di
berikan.
5. Ayahanda, Ibunda, dan sanak saudara yang telah memberikan dorongan
baik moril maupun material serta do’a.
6. Seluruh sahabat angkatan 2014 Teknik Mesin Alat Berat yang telah
banyak membantu selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.
ix
7. Semua pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu, yang
telah memberikan bantuan secara langsung maupun tidak langsung dalam
penyusunan tugas akhir ini hingga selasai.
Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran
sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga Tugas Akhir
ini bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi pihak-pihak yang membacanya,
Terimakasih.
Balikpapan, 31 Agustus 2017
Penulis
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... ii
SURAT PERNYATAAN......................................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN... .......................................................... iv
LEMBAR PERSEMBAHAN .. ................................................................................. v
ABSTRACT .. ........................................................................................................... vi
ABSTRAK .. ........................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... viii
DAFTAR ISI .............................................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... ....... xiii
DAFTAR TABEL ................... ............................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah.................................................................................................. 2
1.4 Tujuan Penulisan .................................................................................................. 2
1.5 Manfaat Penulisan ................................................................................................ 2
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 4
2.1 Korosi ................................................................................................................... 4
2.2.1 Anoda ........................................................................................................ 4
2.2.2 Katoda ....................................................................................................... 5
2.2.3 Elektrolit ................................................................................................... 5
2.2.4 Anoda dan Katoda terhubung ................................................................... 5
xi
2.3 Bakteri Penyebab Karat........................................................................................ 6
2.3.1 Bakteri Reduksi Sulfat .............................................................................. 6
2.3.2 Bakteri Oksidasi Sulfur-Sulfida ................................................................. 6
2.3.3 Bakteri Besi Mangan Oksida ..................................................................... 6
2.4 Elektrolisis ........................................................................................................... 7
2.4.1 Hukum I Faraday ....................................................................................... 7
2.4.2 Hukum II Faraday ...................................................................................... 8
2.5 Jenis Elektrolisis .................................................................................................. 8
2.5.1 Wet Cell ..................................................................................................... 8
2.5.2 Dry Cell ...................................................................................................... 9
2.6 Elektrolit ............................................................................................................... 9
2.6.1 Elektrolit Kuat .......................................................................................... 11
2.6.2 Elektrolit Lemah ...................................................................................... 12
2.6.3 Non-Elektrolit ......................................................................................... 12
2.6.4 Baking Soda dan Baking Powder .......................................................... . 13
2.7 Elektroda ........................................................................................................... 15
2.7.1 Elektroda Order Pertama ......................................................................... 16
2.7.2 Elektroda Order Kedua ............................................................................ 16
2.7.3 Elektroda Order Ketiga ............................................................................ 16
2.7.4 Elektroda Inert ........................................................................................ 17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian .................................................................................................. 18
3.2 Tempat Dan Waktu Penelitian ......................................................................... 18
3.3 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................................. 18
3.4 Proses Pembuatan Perlengkapan Alat Elektrolisis .............................................. 19
xii
3.5 Prosedur Penelitian ............................................................................................ 21
3.6 Langkah Kerja ................................................................................................... 22
3.7 Alur Penelitian .................................................................................................. 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Prinsip Kerja Elektrolisis .................................................................................. 24
4.2 Hasil Penelitian .................................................................................................. 24
4.2.1 Pengujian Menggunakan Baking Soda 100gr ......................................... 24
4.2.2 Pengujian Menggunakan Baking Powder 100gr ..................................... 26
4.3 Pembahasan ....................................................................................................... 27
4.3.1 Pengamatan Reaksi ................................................................................. 28
4.3.2 Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Soda ........................................ 29
4.3.3 Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Powder .................................... 30
4.3.4 Faktor Mempengaruhi Elektrolisis .......................................................... 31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 32
5.2 Saran .................................................................................................................. 32
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 33
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 2.1. Sel korosi basah sederhana 5
Gambar 2.2 Sel Elektrolisis 8
Gambar 2.3 Reaksi Anoda dan Katoda 16
Gambar 3.1 Design alat elektrolisis 20
Gambar 3.2 Alat Elektrolisis 21
Gambar 4.1 Komponen berkarat 24
Gambar 4.2 Proses pelepasan karat menggunakan larutan baking soda 25
Gambar 4.3 Hasil anoda menggunakan baking soda 25
Gambar 4.4 Hasil komponen menggunakan baking soda 26
Gambar 4.5 komponen berkarat 26
Gambar 4.6 Proses pelepasan karat menggunakan baking powder 26
Gambar 4.7 Hasil anoda menggunakan baking powder 27
Gambar 4.8 Hasil komponen menggunakan baking powder 27
xiv
DAFTAR TABEL
HALAMAN
Tabel 2.1 Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda 10
Tabel 2.2 Jenis dari Elektrolit 12
Tabel 3.1 Variasi pencampuran air dengan baking soda dan
baking powder 21
Tabel 4.3 Hasil pengujian metode pelepasan karat secara elektrolisis 28
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengkaratan merupakan peristiwa perusakan atau degradasi material
logam akibat bereaksi secara kimia dengan lingkungan. Pengkaratan menjadi
salah satu aspek pertimbangan penting dalam pemilihan material pabrikasi, karena
karat dapat menyebabkan kerugian. Logam banyak dipergunakan oleh manusia,
karna mempunyai sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh unsur lain seperti sifat kuat,
liat, keras, mengkilap, penghantar listrik dan penghantar panas yang baik juga
logam mempunyai titik cair yang cukup tinggi.
Seperti komponen-komponen alat berat seperti baut yang terbuat dari
logam baja banyak dipergunakan pada alat berat. Akan tetapi seiring berjalannya
waktu, baut yang terbuat dari logam baja tersebut mengalami pengkaratan yang
disebabkan oleh reaksi kimia. Didunia industry pertambangan masalah
pengkaratan telah mendapat perhatian yang serius, contoh saat mekanik
melakukan disassembly pada komponen-komponen alat berat banyak terdapat
baut dan komponen yang berkarat sehingga harus dilakukan perawatan baut dan
komponen sebelum dilakukan assembly kembali. Kebanyakan mekanik
melakukan perawatan baut yang berkarat dengan cara membersihkan
menggunakan solar sambil disikat menggunakan sikat kawat, cara itu pun
menguras tenaga dan membutuhkan waktu yang cukup lama dengan
membersihkan karat pada baut dan komponen satu-persatu.
Dengan melihat kerugian akibat pengkaratan yang terjadi mendorong
manusia untuk mencari berbagai cara agar dapat menghilangkan karat pada baut
dengan waktu yang efesien, Maka dimana perlu untuk ―Metode Pelepasan Karat
Menggunakan Larutan Baking Soda dan Baking Powder Secara Elektrolisis‖.
Agar memudahkan pekerjaan dan tidak membutuhkan waktu yang cukup lama.
2
1.2 Rumusan Masalah
Sehubungan dengan judul di atas dapat dirumuskan masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana cara kerja metode pelepasan karat secara elektrolisis?
2. Bagaimana perbandingan hasil larutan baking soda dengan larutan baking
powder menggunakan arus DC?
1.3 Batasan Masalah
Dari parameter yang dapat menentukan keberhasilan percobaan pada alat
pelepas karat, maka perlu dilakukan pembatasan masalah yaitu:
1. Bahan yang diuji berupa komponen besi berkarat
2. Larutan elektrolisis menggunakan baking soda dan baking powder
3. Hanya menggunakan baterai aki 12Volt.
1.4 Tujuan Penulisan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Dapat mengetahui cara kerja metode pelepasan karat secara elektrolisis.
2. Dapat mengetahui bagaimana perbandingan hasil larutan baking soda
dengan larutan baking powder menggunakan arus DC.
1.5 Manfaat Penulisan
Adapun manfaat dari kegiatan Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
(a). Bagi Mahasiswa
1. Mengaplikasikan ilmu yang diperoleh selama masa perkuliahan.
2. Memperdalam dan meningkatkan kualitas, keterampilan dan kreatifitas
pribadi praktikan.
3. Agar mahasiswa dapat membuat alat yang tepat guna.
3
(b). Bagi Politeknik Negeri Balikpapan Jurusan Teknik Mesin Alat Berat
1. Sebagai bahan masukan untuk mengevaluasi sampai sejauh mana
kurikulum yang telah diterapkan sesuai dengan tenaga kerja yang terampil
dibidangnya.
2. Sebagai pandangan akademik terhadap suatu standar kesuksesan yang
dicapai oleh mahasiswanya yang diwujudkan kedalam bentuk visual.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA dan LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Alfred Arthur Grahame Chapman (1949), melakukan penelitian tentang
metode elektrolitik untuk menghilangkan karat. Penemuan ini berhubungan
dengan proses dan komposisi untuk merawat barang-barang untuk menghilangkan
karat dan endapan lainnya dari logam. Penemuan ini terutama berhubungan
dengan proses dan komposisi untuk menghilangkan karat dari logam besi dan
lapisan permukaan, seperti endapan karbon, semen, cat, enamel, dan bahan
lainnya dari permukaan logam besi, tembaga, timbal dan paduannya.
Ivar H. Lee (1926) melakukan penelitian tentang membersihkan logam
dengan metode elektrolisis. Penemuan ini berhubungan dengan metode
pembersihan permukaan barang besi atau baja, khususnya pada metode barang
yang harus dibersihkan di tempatkan dalam elektrolit yang dilarutkan melalui
listrik.
2.2 Karat
Karat atau korosi merupakan penurunan kualitas yang disebabkan oleh
reaksi kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam . Korosi
berdasarkan proses elektro-kimia (electrochemical process) terdiri dari 4
komponen utama yaitu:
2.2.1 Anode (Anoda)
Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari atom-
atom logam netral untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Ion-ion ini
mungkin tetap tinggal dalam larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang
tidak larut. Reaksi pada anoda dapat dituliskan dengan persamaan :
M MZ+ + ze- ............................................... (2.1)
Dengan z adalah valensi logam dan umumnya z = 1, 2, atau 3 (Trethewey)
5
2.2.2 Cathode (Katoda)
Katoda biasanya tidak mengalami korosi, walaupun mungkin menderita
kerusakan dalam kondisi-kondisi tertentu. Reaksi yang terjadi pada katoda berupa
reaksi reduksi. Reaksi pada katoda tergantung pada pH larutan yang bersangkutan,
seperti : (Trethewey)
1). pH < 7 : H+ + e- H ( atom ) 2H H2 ( gas )
2). pH ≥ 7 :2H2O+O2+4e- 4OH
2.2.3 Elektrolit
Elektrolit adalah larutan yang mempunyai sifat menghantarkan listrik.
Elektrolit dapat berupa larutan asam, basa dan larutan garam. Larutan elektrolit
mempunyai peranan penting dalam korosi logam karena larutan ini dapat
menjadikan kontak listrik antara anoda dan katoda. (Trethewey)
2.2.4 Anoda dan Katoda harus terhubung
Secara elektris Antara anoda dan katoda harus ada hubungan listrik agar
arus dalam sel korosi dapat mengalir. Hubungan secara fisik tidak diperlukan jika
anoda dan katoda merupakan bagian dari logam yang sama. (Trethewey)
Proses tersebut dapat dilihat dalam bentuk sel korosi basah sederhana pada
gambar 2.1 berikut :
Gambar 2.1. Sel korosi basah sederhana
Sumber: (Trethewey, 1991).
6
2.3 Bakteri Penyebab Karat
Fenomena karat yang terjadi dapat disebabkan adanya keberadaan dari
bakteri. Jenis-jenis bakteri yang berkembang yaitu:
2.3.1 Bakteri reduksi sulfat
Bakteri ini merupakan bakteri jenis anaerob membutuhkan lingkungan
bebas oksigen atau lingkungan reduksi, bakteri ini bersirkulasi di dalam air aerasi
termasuk larutan klorin dan oksidiser lainnya, hingga mencapai kondisi ideal
untuk mendukung metabolisme. Bakteri ini tumbuh pada oksigen rendah. Bakteri
ini tumbuh pada daerah-daerah kanal, pelabuhan, daerah air tenang tergantung
pada lingkungannya.
Bakteri ini mereduksi sulfat menjadi sulfit, biasanya terlihat dari
meningkatnya kadar H2S atau Besi sulfida.Tidak adanya sulfat, beberapa turunan
dapat berfungsi sebagai fermenter menggunakan campuran organik seperti
pyruvnate untuk memproduksi asetat, hidrogen dan CO2, banyak bakteri jenis ini
berisi enzim hidrogenase yang mengkonsumsi hidrogen. (Trethewey)
2.3.2 Bakteri oksidasi sulfur-sulfida
Bakteri jenis ini merupakan bakteri aerob yang mendapatkan energi dari
oksidasi sulfit atau sulfur. Bebarapa tipe bakteri aerob dapat teroksidasi sulfur
menjadi asam sulfurik dan nilai pH menjadi 1. bakteriThiobaccilus umumnya
ditemukan di deposit mineral dan menyebabkan drainase tambang menjadi asam.
(Trethewey)
2.3.3 Bakteri besi mangan oksida
Bakteri memperoleh energi dari osidasi Fe2+ Fe3+ dimana deposit
berhubungan dengan bakteri korosi. Bakteri ini hampir selalu ditemukan di
Tubercle (gundukan Hemispherikal berlainan ) di atas lubang pit pada permukaan
baja. Umumnya oksidaser besi ditemukan di lingkungan dengan filamen yang
panjang. (Trethewey)
7
2.4 Elektrolisis
Elektrolisis adalah metode pemecahan molukel–molukel air menjadi
atom–atom penyusunnya (hidrogen dan oksigen) dengan menggunakan arus listrik
yang melewati 2 kutub elektroda.
Pada elektrolisis, sebuah sumber listrik dihubungkan dengan dua elektroda
atau 2 plat yang diletakkan di dalam suatu larutan. Setelah proses dijalankan,
maka air akan terpisah menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen akan terkumpul
di katoda (elektroda negatif) dan oksigen akan terkumpul pada anoda (elektroda
positif). Gas hidrogen yang dihasilkan jumlahnya dua kali lipat dari gas oksigen
yang dihasilkan dan keduanya proporsional dengan total energi listrik yang
dialirkan melalui air.
Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
Anoda (oksidasi) : 2H2O 4H+(aq) + O2(aq) + 4e E° = -1,23 V
Katoda (reduksi) : 2H+ + 2eH2(g) E° = 0 V
2H2O(l) O2 + 2H2 E° = -1,23 V; ΔH =285,83 kJ/mol
Energi listrik yang diperlukan untuk elektrolisis adalah 285,83 kJ/mol H2 produk.
Energi dalam jumlah yang cukup besar ini digunakan untuk mengatasi berbagai
hambatan (energi aktivasi, resistansi listrik, resistansi transport dan resistansi
reaksi kimia). Tanpa kelebihan energi, elektrolisis dari air murni akan
Berdasarkan hasil eksperimennya, Michael Faraday menemukan beberapa
kaidah perhitungan elektrolisis yang dikenal dengan hukum Faraday. (Sadiku)
2.4.1 Hukum I Faraday
Jumlah zat yang dihasilkan elektroda sebanding dengan arus listrik yang
mengalir pada sel elektrolisis.
―Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, dengan jumlah mol zat yang
berubah dielektroda adalah konstan tidak tergantung jenis zat‖.
Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 1 mol
logam monovalen adalah 96485 C (Coulomb) tidak bergantung pada jenis
logamnnya. (Sadiku)
8
2.4.2 Hukum II Faraday
Jumlah zat-zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda oleh
sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen
masing-masing zat tersebut.
Arus listrik suatu faraday (1f) didefinisikan sebagai jumlah arus listrik yang terdiri
dari 1 mol electron. (Sadiku)
Secara aljabar hukum Faraday I dapat diformulasikan sebagai berikut:
w = (e i t)/F .............................................. (2.2)
w = massa zat, gram
e = massa ekuivalen atau (M/valensi)
i = kuat arus, ampere
t = waktu, detik
F = tetapan Faraday = 96.500 coulumb
Gambar 2.2 Sel Elektrolisis (Sumber : http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/07/prinsip-cara-kerja-sel-elektrolisis.html)
2.5 Jenis Elektrolisis
Elektrolisis dibedakan menjadi 2 tipe berdasarkan reaktor yang digunakan
yaitu elektrolisis tipe kering (dry cell) dan tipe basah (wet cell).
2.5.1 Wet Cell
Sel elektrolisis tipe basah merupakan reaktor elektrolisis dimana semua
elektrodanya terendam cairan elektrolit di dalam sebuah bejana air. Pada tipe wet
cell membutuhkan energi listrik yang lebih besar dikarenakan semua area luasan
9
elektroda platnya terendam air untuk proses elektrolisis menghasilkan gas HHO.
(Viktor)
2.5.2 Dry Cell
Sel elektrolisis tipe kering merupakan reaktor sel elektrolisis dimana
sebagian elektrodanya tidak terendam dan elektrolit hanya mengisi celah–celah
antara elektroda itu sendiri.
Luasan lingkaran pada plat elektroda yang terendam air adalah area
terjadinya elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO, sedangkan bagian luasan
yang lainnya tidak terendam air dan plat dalam kondisi kering. Luasan yang
terelektrolisis sekitar 60% dan cukup dibatasi dengan o-ring pada setiap plat yang
digunakan. Selain itu pada setiap plat terdapat lubang yang digunakan sebagai
saluran gas HHO yang berada di bagian atas dan di bawah. (Viktor)
2.6 Elektrolit
Elektrolisis air tidak dapat mengkonversi 100% energi listrik menjadi
energi kimia pada hidrogen. Proses ini membutuhkan energi yang jauh lebih besar
untuk mengaktifkan air agar dapat terionisasi. Jumlah energi yang diperlukan ini
tidak sebanding dengan jumlah hidrogen yang dihasilkan. Dengan menggunakan
metode elektrolisis biasa hanya sekitar 4% produksi hidrogen yang dihasilkan dari
air murni sehingga perlu menggunakan larutan elektrolit untuk mempercepat
proses elektrolisis.
Elektrolit adalah suatu zat terlarut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan
selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik. Umumnya, air adalah pelarut
(solven) yang baik untuk senyawa ion dan mempunyai sifat menghantarkan arus
listrik. Contohnya apabila elektroda bereaksi dengan air murni, bola lampu tidak
akan menyala karena air tersebut merupakan konduktor listrik yang sangat jelek.
Apabila suatu senyawa ion yang larut seperti NaCl ditambahkan pada air, maka
solutnya akan larut sehingga bola lampu mulai menyala dengan terang.
Bila larutan elektrolit dialiri arus listrik, ion-ion dalam larutan akan
bergerak menuju electrode dengan muatan yang berlawanan, melalui cara ini arus
listrik akan mengalir dan ion bertindak sebagai penghantar, sehingga dapat
10
menghantarkan arus listrik. Senyawa seperti NaCl yang membuat larutan menjadi
konduktor listrik. Proses oksidasi dan reduksi sebagai reaksi pelepasan dan
penangkapan oleh suatu zat. Oksidasi adalah proses pelepasan elektron dari suatu
zat sedangkan reduksi adalah proses penangkapan electron oleh suatu zat.
Kekuatan suatu elektrolit ditandai dengan suatu besaran yang disebut
derajat ionisasi (α) Elektrolit kuat memiliki harga α = 1, sebab semua zat yang
dilarutkan terurai menjadi ion Elektrolit lemah memiliki harga α<1, sebab hanya
sebagian yang terurai menjadi ion. (Viktor)
Tabel 2.1 Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda (sumber:Viktor.,”Electrolysis of Water Prosesses and Applications
Handbook”,Chief Engineer and Siemens and Halske. Co Limited, Viena, 1904)
Kopel (oks/red) Reaksi katoda (reduksi) E°, Potensial reduksi, volt
(elektroda hidrogen
standar = 0)
Li+/Li Li+ + e- D Li -3,04
K+/K K+ + e- D K -2,92
Ca2+/Ca Ca2+ + 2e- D Ca -2,87
Na+/Na Na+ + e- D Na -2,71
Mg2+/Mg Mg2+ + 2e- D Mg -2,37
Al3+/Al Al3+ + 3e- D Al -1,66
Zn2+/Zn Zn2+ + 2e- D Zn -0,76
Fe2+/Fe Fe2+ + 2e- D Fe -0,44
PbSO4/Pb PbSO4 + 2e- D Pb + 2SO4 -0,36
CO2+/Co CO2+ + 2e- D Co -0,28
Ni2+/Ni Ni2+ + 2e- D Ni -0,25
Sn2+/Sn Sn2+ + 2e- D Sn -0,14
Pb2+/Pb Pb2+ + 2e- D Pb -0,13
D+/D2 2D+ + 2e- D D2 -0,003
H+/H2 2H+ + 2e- D H2 0,000
Sn4+/Sn2+ Sn4+ + 2e- D Sn2+ +0,15
Cu2+/Cu Cu2+ + 2e- D Cu +0,34
I2/I- I2 + 2e- D 2I- +0,54
O2/H2O2 O2 + 2H+ + 2e- D H2O2 +0,68
Fe3+/Fe2+ Fe3+ + e- D Fe2+ +0,77
Hg2 2+/Hg Hg2 2+ + 2e- D 2Hg +0,79
Ag+/Ag Ag+ + e- D Ag +0,80
NO3 -/N2O4 2NO3 - + 4H+ + 2e- D
N2O4 + 2H2O
+0,80
NO3 -/NO NO3 -+ 4H+ + 3e- D NO +
2H2O
+0,96
Br2/Br Br2 + 2e- D 2Br +1,07
O2/H2O O2 + 4H+ + 4e- D 2H2O +1,23
Cr2O7 2-/Cr3+ Cr2O7 2- + 14H+ + 6e- D +1,33
11
2Cr3+ + 7H2O
Cl2/Cl- Cl2 + 2e- D 2Cl- +1,36
PbO2/Pb2+ PbO2 + 4H+ + 2e- D Pb2+
+ H2O
+1,46
Au3+/Au Au3+ + 3e- D Au +1,50
MnO4 -/Mn2+ MnO4 - + 8H+ + 5e- D
Mn2+ + 4H2O
+1,51
HClO/CO2 2HClO + 2H+ + 2e- D Cl2
+ 2H2O
+1,63
PbO2/PbSO4 PbO2 + SO4 2- + 4H+ + 2e-
D PbSO4 + 2H2O
+1,68
H2O2/H2O H2O2 + 2H+ + 2e- D 2H2O +1,78
F2/F F2 + 2e- D 2F +2,87
Elektrolit terbagi menjadi 3 macam jenis yaitu:
2.6.1 Elektrolit Kuat
Beberapa elektrolit seperti kalium klorida, natrium hidroksida, natrium
nitrat terionisasi sempurna menjadi ion-ionnya dalam larutan. Elektrolit yang
terioniasi sempurna disebut dengan elektrolit kuat. Dengan kata lain, elektrolit
kuat terionisasi 100%.
Reaksi disosiasi elektrolit kuat ditulis dengan tanda anak panah tunggal ke
kanan. Secara umum basa kuat seperti kalium hidroksida dan garam dan asam
kuat seperti asam sulfat, asam nitrat, asam klorida adalah elektrolit kuat. Sebagai
contoh:
Reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai berikut :
NaCl ——> Na+ + Cl –
Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e– ——> H2(g) + 2 OH–(aq)………………Eo= -0,83
Anoda (+) : 2 Cl–(aq) ——> Cl2(g) + 2 e– ……………..…………… Eo= +1,36
Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl–(aq) ——> H2(g) + Cl2(g) + 2 OH–(aq) . Eo= -2,19
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. (Viktor)
12
2.6.2 Elektrolit Lemah
Elektrolit lemah adalah senyawa yang terdisosiasi sebagian dalam air.
Pada larutan elektrolit lemah, ion-ion akan membentuk kesetimbangan dengan
molekul yang tak terdisosiasi.Karena hanya sebagian yang terdisosiasi, maka
jumlah ion pada volume tertentu larutan akan sama pada perubahan konsentrasi
yang besar. Persamaan kimia ionisasi elektrolit lemah digunakan tanda panah
ganda (⇌). (Viktor)
2.6.3 Non-elektrolit
Non-elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan listrik
karena tidak adanya ion. Biasanya senyawa non elektrolit adalah senyawa kovalen
polar dan non polar yang mana terlarut dalam air sebagai molekul, bukan ion.
Senyawa kovalen mempunyai ikatan kovalenantara atom yang berikatan, dengan
demikian tidak dapat terionisasi pada larutan dan hanya membentuk molekul.
Sebagai contoh, gula dan alkohol dapat larut dalam air, tetapi hanya sebagai
molekulnya saja.
Karakter elektrolit yang baik dalam elektrolisis lebih ditekankan pada mudah
menghantarkan arus listrik serta karakter korosi yang dimilikinya. Dengan tujuan
untuk meningkatkan konduktivitas larutan, elektrolit yang terdiri dari ion – ion
dengan mobilitas tinggi secara umum digunakan di elektrolizer.
Pada umumnya proses elektrolisis yang dilakukan untuk menghasilkan gas
oksigen dan gas hidrogen menggunakan larutan alkali. Larutan alkali yang umum
digunakan adalah larutan NaOH dan KOH. Larutan tersebut merupakan elektrolit
kuat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.Secara teoritis, pemberian
potensial energi lebih dari 5V akan menghasilkan gas oksigen, gas hidrogen dan
logam kalium. (Viktor)
Tabel 2.2 Jenis dari Elektrolit (Submer : http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolit 2015)
Jenis Larutan Sifat dan
Pengamatan
Lain
Contoh Senyawa Reaksi Ionisasi
13
Elektrolit Kuat - Terionisasi
sempurna
- Menghantarkan
arus listrik
- Lampu menyala
terang
- Terdapat
gelembung gas
NaCl
NaOH
H2SO4
HCl
KCl
NaCl —> Na+ +
Cl-
NaOH —> Na+ +
OH-
H2SO4 —> H+ +
SO42-
HCl —> H+ + Cl-
KCl —> K+ + Cl-
Elektolit Lemah - Terionisasi
sebagian
- Menghantarkan
arus listrik
- Lampu menyala
redup
- Terdapat
gelembung gas
CH3COOH
N4OH
HCN
Al(OH)3
CH3COOH –>
H+ + CH3COOH-
HCN –> H+ +
CN-
Al(OH)3 –> Al3+
+ OH-
Non Elektrolit - Tidak terionisasi
- Tidak
menghantarkan
arus listrik
- Lampu tidak
menyala
- Tidak terdapat
gelembung gas
C6H12O6
C12H22O11
CO(NH2)2
C2H5OH
C6H12O6
C12H22O11
CO(NH2)2
C2H5OH
2.6.4 Baking Soda dan Baking Powder
a. Baking soda
Natrium bikarbonat adalah senyawa kimia dengan rumus NaHCO3. Dalam
penyebutannya kerap disingkat menjadi bicnat. Senyawa ini termasuk kelompok
garam dan telah digunakan sejak lama.
14
Senyawa ini disebut juga baking soda (soda kue), Sodium bikarbonat, natrium
hidrogen karbonat, dan lain-lain. Senyawa ini merupakan kristal yang sering
terdapat dalam bentuk serbuk. Natrium bikarbonat larut dalam air. Senyawa ini
digunakan dalam roti atau kue karena bereaksi dengan bahan lain membentuk gas
karbon dioksida, yang menyebabkan roti "mengembang".
Senyawa ini juga digunakan sebagai obat antasid (penyakit maag atau tukak
lambung). Karena bersifat alkaloid (basa), senyawa ini juga digunakan sebagai
obat penetral asam bagi penderita asidosis tubulus renalis (ATR) atau rhenal
tubular acidosis (RTA). Selain itu, natrium bikarbonat juga dapat dimanfaatkan
untuk menurunkan kadar asam urat.
NaHCO3 umumnya diproduksi melalui proses Solvay, yang memerlukan reaksi
natrium klorida, amonia, dan karbon dioksida dalam air. NaHCO3 diproduksi
sebanyak 100 000 ton/tahun (2001).
Soda kue juga diproduksi secara komesial dari soda abu (diperoleh melalui
penambangan bijih trona, yang dilarutkan dalam air lalu direaksikan dengan
karbon dioksida. Lalu NaHCO3 mengendap sesuai persamaan berikut
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2 NaHCO3
b. Baking powder
Salah satu bahan tambahan yang cukup sering digunakan saat membuat
kue adalah baking powder. Baking powder yang berupa bubuk berwarna putih
terang ini adalah campuran dari baking soda (soda kue/sodium bikarbonat)
dengan cream of tartar dan zat pati.
Seringkali orang keliru antara baking soda dengan baking powder. Sepintas
nampak sama, bahkan dari segi penggunaan pun keduanya bisa saling
menggantikan. Namun, ada beberapa hal yang harus diperhatikan saat ingin
menggantikan baking soda dengan baking powder atau sebaliknya. Dari segi rasa,
baking powder memiliki rasa yang netral, tidak pahit. Tak seperti baking soda
rasanya cenderung pahit jika tidak ada bahan kue yang mengandung asam
bersamanya.
Ada dua jenis baking powder, yakni baking powder single acting dan baking
powder double acting. Untuk baking powder single acting, bahan ini teraktifasi
langsung ketika ada kelembaban pada saat proses pengadonan. Jadi harus segera
15
dipanggang. Sedangkan baking powder double acting teraktifasi dua kali, yakni
saat proses pencampuran adonan dan saat dipanggang. (Holleman, A. F.)
2.7 Elektroda
Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan
bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit
atau vakum). Ungkapan kata ini diciptakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari
bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara).
Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, yaitu anion (ion negatif) ditarik oleh
anoda sehingga jumlah elektronnya berkurang atau bilangan oksidasinya
bertambah. (Viktor)
Jika elektroda inert (Pt, C, dan Au), ada 3 macam reaksi:
1. Jika anionnya sisa asam oksi (misalnya NO3-, SO42-), maka reaksinya 2H2O
→ 4H+ + O2 + 4 e
2. Jika anionnya OH-, maka reaksinya 4 OH- → 2H2O + O2 + 4 e
3. Jika anionnya berupa halida (F-, Cl-, Br-), maka reaksinya adalah2 X(halida)
→ X (halida)2 + 2 e
Pada katoda terjadi reaksi reduksi, yaitu kation (ion positif) ditarik oleh
katoda dan menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya
berkurang.
1. Jika kation merupakan logam golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), IIA (Be,
Mg, Cr, Sr, Ba, Ra), Al, dan Mn, maka reaksi yang terjadi adalah 2 H20 + 2 e →
H2 + 2 OH-
2. Jika kationnya berupa H+, maka reaksinya 2H+ + 2 e → H2
3. Jika kation berupa logam lain, maka reaksinya (nama logam)x+ + xe → (nama
logam)
16
Gambar 2.3 Reaksi Anoda dan Katoda
(Sumber : https://restukarmela.wordpress.com/category/video-dan-gambar)
Jenis-jenis elektroda terbagi menjadi empat bagian diantaranya :
2.7.1 Elektroda order pertama
Pada elektroda ini ion analit berpartisipasi langsung dengan logamnya
dalam suatu reaksi paruh yang dapat dibalik. Beberapa logam seperti Ag, Hg, Cu,
dan Pb dapat bertindak sebagai elektroda indikator bila bersentuhan dengan ion
mereka.
Ag+ + e-Ag Eo = +0.80 V
Pada reaksi sebelumnya, potensial sel berubah ubah menurut besarnya aktivitas
ion perak (Ag+). Sesuai dengan persamaan. (Viktor)
2.7.2 Elektroda order kedua
Ion-ion dalam larutan tidak bertukar elektron dengan elektroda logam
secara langsung, melainkan konsentrasi ion logam yang bertukar elektron dengan
permukaan logam. Elektroda ini bekerja sebagai elektroda refrensi tetapi
memberikan respon ketika suatu elektroda indikator berubah nilai ax-nya
(misalkan KCl jenuh berarti x=Cl). (Viktor)
2.7.3 Elektroda Order Ketiga
Elektroda jenis ini dipergunakan sebagai elektroda indicator dalam titrasi-
titrasi EDTA potensiometrik dari 29 ion logam. Elektrodanya sendiri berupa suatu
tetesesan atau genangan kecil raksa dalam suatu cangkir pada ujung tabung-J
dengan suatu kawat sirkuit luar. (Viktor)
17
2.7.4 Elektroda Inert
Elektroda Inert merupakan elektroda yang tidak masuk ke dalam reaksi.
Contohnya adalah platina (Pt), emas (Aurum/Au), dan karbon (C). Elektroda ini
0bekerja baik sebagai elektroda indicator. Fungsi logam Pt adalah membangkitkan
kecendrungan sistem tersebut dalam mengambil atau melepaskan elektron,
sedangkan logam itu tidak ikut secara nyata dalam reaksi redoks. (Viktor)
18
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Penelitian ini menggunakan jenis penelitian experiment, karena metode
pelepasan karat menggunakan larutan baking soda dan baking powder secara
elektrolisis ini belum pernah ada pada tempat yang di tentukan.
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Workshop Teknik Mesin Alat Berat Politeknik
Negeri Balikpapan, Jl. Soekarno-Hatta Km 8 pada bulan April-juli 2017.
3.3 Alat dan Bahan Penelitian
Penelitian ini membutuhkan peralatan dan bahan sebagai berikut:
a). Alat
Alat-alat yang digunakan yaitu sebagai berikut:
1. Alat elektrolisis
Berfungsi untuk melakukan uji coba pelepasaan karat
2. Gerinda potong
Berfungsi untuk memotong bahan yang akan digunakan
3. Las
Berfungsi untuk menyambungkan bahan yang akan digunakan
4. Baterai (Aki) 12Volt
Berfungsi untuk sumber arus listrik
5. Gelas Beaker 2000ml
Berfungsi untuk menakar air untuk penelitian
6. Timbangan digital
Berfungsi untuk menimbang larutan baking soda dan baking powder untuk
penelitian
7. Timer
Berfungsi untuk mengatur waktu yang ditentukan untuk penelitian
19
b). Bahan
Bahan-bahan yang digunakan yaitu sebagai berikut:
1. Besi berkarat
Sebagai komponen yang akan dihilangkan karatnya
2. Bakhing soda dan bakhing powder
Sebagai larutan untuk penelitian
3. Besi bundar diameter 10mm
Sebagai bahan untuk anoda yang dikorbankan
4. Besi siku
Sebagai bahan untuk stand baterai
5. Besi Plat
Sebagai bahan penyangga alat
5. Kabel serabut
Sebagai penyalur aliran listrik untuk penelitian
6. Wadah
Sebagai tempat jalannya proses elektrolisis
7. Air
Sebagai bahan untuk berlangsungnya proses elektrolisis
8. Penjepit buaya
Sebagai penghubung terminal baterai ke anoda dan katoda
3.4 Proses Pembuatan Perlengkapan Alat Elektrolisis
Tahapan pembuatan perlengkapan alat electroplating yaitu:
1. Menyiapkan beberapa wadah yang akan digunakan sebagai wadah
pembersihan, wadah pembilasan dan wadah untuk melakukan pelepasan
karat.
2. Menyiapkan rak dan kawat pengait, untuk dijadikan sebagai tempat
peletakkan spesimen/benda uji (Katoda) dan peletakkan besi yang akan
dikorbankan (Anoda).
3. Membuat rak sebagai tempat peletakkan baterai aki. Dengan memotong besi
siku dengan ukuran yang sesuai menggunakan gerinda potong. Lalu
mengelas besi siku sesuai rancangan. Selanjutnya bor bagian bawah siku
sebagai tempat peletakkan roda trolley.
20
4. Menyiapkan kabel positif dan negatif yang telah di sambung dengan
penjepit buaya.
5. Hubungkan kabel pada kutub positif dari sumber listrik pada Anoda.
6. Hubungkan kabel pada kutub negatif dari sumber listrik pada Katoda.
Design dan gambar alat elektrolisis yang akan digunakan seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.
Gambar 3.1 Design alat elektrolisis
(Documentasi,2017)
(A) (B)
21
(C) (D)
Gambar 3.2 Alat Elektrolisis
(Documentasi,2017)
Keterangan:
(A) = Perakitan kawat, sebagai tempat pengaitan komponen (katoda) dan besi
yang akan dikorbankan (Anoda) saat proses elektrolisis.
(B) = Alat elektrolisis tampak depan.
(C) = Alat elektrolisis tampak belakang.
(D) = Stand baterai, untuk memudahkan pemindahan baterai ketika akan
dilakukan pengisian daya.
3.5 Prosedur Penelitian
Penelitian yang penulis ini lakukan akan membahas cara pelepasan karat
dengan larutan elektrolisis serta untuk mengetahui cara yang tepat untuk
melakukan pencampuran air dengan bahan bakhing soda dan bakhing powder.
Dimana terdapat 2 sampel pencampuran yang di gunakan untuk melakukan
penelitian ini seperti yang di lakukan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Variasi pencampuran air dengan baking soda dan baking powder
Bahan Rumus
kimia jumlah Air Waktu
Bakhing
soda NaHCO3
100 gram 4000 ml 60 Menit
Bakhing
powder
NaHCO3
dan
NaH2P2O7
22
3.6 Langkah Kerja
Metode pelepasan karat yang dibuat dengan menggunakan larutan
elektrolisis yaitu dengan menghubungan baterai ke elektroda. Arus listrik dan
larutan berperan penting untuk jalannya keberhasilan dari metode ini.
Untuk melakukan proses pelepasan karat dapat dilakukan dengan langkah
kerja sebagai berikut:
1. Isi wadah dengan air, Lakukan penakaran air yang sudah ditentukan
menggunakan gelas beaker 2000ml.
2. Letakkan besi yang akan dikorbankan ke dalam wadah.
3. Campurkan dengan larutan bakhing soda atau bakhing powder sesuai
takaran yang sudah di ukur dengan timbangan digital, lalu diaduk.
4. Masukkan komponen berkarat yang akan dihilangkan karatnya.
5. Hubungkan alat dengan battery 12Volt. Kutub positif di hubungkan ke besi
yang akan dikorbankan (anoda) dan kutub negatif di komponen yang akan
dihilangkan karatnya.
6. Tunggu beberapa jam sesuai waktu yang ditentukan untuk melakukan
proses pelepasan karat.
23
3.7 Alur Penelitian
START Studi Literatur
Mengidentifikasi
Masalah
Menemukan
Masalah
Menentukan Solusi
penyelesaian
Solusi
penyelesaian
Selesai ?
NO Yes
Melakukan Uji Coba
Hasil
Sesuai? NO Yes
Kesimpulan Analisis Data Selesai
24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Prinsip Kerja Elektrolisis
Pada prinsipnya elektrolisis adalah metode pemecahan molukel–molukel
air menjadi atom–atom penyusunnya (hidrogen dan oksigen) dengan
menggunakan arus listrik yang melewati 2 kutub elektroda.
Pada elektrolisis, sebuah sumber listrik dihubungkan dengan dua elektroda
atau 2 plat yang diletakkan di dalam suatu larutan. Setelah proses dijalankan,
maka air akan terpisah menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen akan terkumpul
di katoda (elektroda negatif) dan oksigen akan terkumpul pada anoda (elektroda
positif). Gas hidrogen yang dihasilkan jumlahnya dua kali lipat dari gas oksigen
yang dihasilkan dan keduanya proporsional dengan total energi listrik yang
dialirkan melalui air.
4.2 Hasil Penelitian
Pada proses ini pegujian yang di lakukan ada beberapa tahapan sebagai
berikut:
4.2.1 Pengujian Menggunakan Larutan Baking Soda 100gr
1. Komponen yang akan dihilangkan karatnya
Proses pelepasan karat menggunakan larutan baking soda 100gr di
campurkan ke dalam wadah berisi air yang sudah ditakar 4000ml.
Gambar 4.1 Komponen berkarat
(Documentasi,2017)
25
2. Proses terjadinya pelepasan karat dilakukan selama 1 jam
Proses terjadinya pelepasan karat dimana gas hidrogen mengangkat karat
pada komponen yang di uji sehingga air berubah bewarna coklat pada permukaan
seperti tampak pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Proses pelepasan karat menggunakan baking soda
(Documentasi,2017)
3. Hasil penelitian terlihat karat yang menempel di anoda
Terlihat hasil penelitian di anoda yang dikorbankan banyak terdapat karat
yang menempel seperti tampak pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Hasil anoda menggunakan baking soda
(Documentasi,2017)
4. Berikut ini adalah hasil dari penelitian menggunakan larutan baking soda
Hasil pengujian bahan yang telah dilakukan sudah bersih dari karat seperti
tampak pada gambar 4.4.
26
Gambar 4.4 Hasil komponen menggunakan baking soda
(Documentasi,2017)
4.2.2 Pengujian Menggunakan Baking Powder 100gr
1. Komponen yang akan dihilangkan karatnya
Proses pelepasan karat menggunakan larutan baking powder 100gr di
campurkan ke dalam wadah berisi air yang sudah ditakar 4000ml.
Gambar 4.5 komponen berkarat
(Documentasi,2017)
2. Proses terjadinya pelepasan karat dilakukan selama 1 jam
Proses terjadinya pelepasan karat dimana gas hidrogen mengangkat karat
pada komponen yang di uji sehingga terlihat permukaan air terlihat karat
menempel pada anoda seperti tampak pada gambar 4.6.
Gambar 4.6 Proses pelepasan karat menggunakan baking powder
(Documentasi,2017)
27
3. Hasil pengujian terlihat karat yang menempel di anoda Terlihat hasil pengujian
anoda yang dikorbankan terlihat sedikit karat yang menempel seperti
tampak pada gambar 4.7.
Gambar 4.7 Hasil anoda menggunakan baking powder
(Documentasi,2017)
4. Hasil pengujian menggunakan larutan baking powder
Hasil pengujian bahan yang telah dilakukan masih terlihat noda karat
seperti tampak pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Hasil komponen menggunakan baking powder
(Documentasi,2017)
4.3 Pembahasan
Berdasarkan gambar 4.4 dan 4.8 didapatkan hasil pengujian metode
pelepasan karat terlihat komparasi pada komponen yang di bersihkan karatnya,
larutan baking soda (NaHCO3) 100gr dengan air 4000ml lebih bersih menyeluruh
dari pada larutan baking powder (NaHCO3+Na2H2P2O7) 100gr dengan air 4000ml
masih meninggalkan noda noda karat. Berikut hasil penelitian pada tabel 4.1.
28
Tabel 4.1 hasil pengujian metode pelepasan karat secara elektrolisis
Bahan Rumus
kimia jumlah
Baterai
aki
Hasil pengamatan durasi 1 jam
Gelembung
gas
Warna
air Hasil
Bakhing
soda NaHCO3
100
gram
12V
150Ah Ada
Coklat
bening Bersih
Bakhing
powder
NaHCO3
dan
NaH2P2O
7
Putih
keruh
Masih
terlihat
noda karat
4.3.1 Pengamatan Reaksi
Pada percobaan ini dilakukan elektrolisis larutan baking soda dan baking
powder dengan elektroda besi Fe. Larutan natrium bikarbonat merupakan larutan
elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik. Karena larutan natrium
biakarbonat merupakan senyawa ion yang bila dilarutkan dengan air akan terurai
menjadi ion-ion positif dan ion negatif yaitu Na+ dan Na
-. Dalam reaksi
elektrolisis yang tidak akan terjadi secara spontan, maka energi listrik perlu
digunakan untuk menghasilkan suatu perubahan kimia, cara yang digunakan yakni
menghubungkan elektrode dengan sumber dari energi luar, energi ini bisa didapat
dari power supply atau sumber arus searah. Kutub negatif sumber arus mengarah
pada katoda karena memerlukan elektron dan kutub positif sumber arus tentunya
mengarah pada anoda, akibatnya anoda bermuatan negatif dan menarik kation-
kation yang akan tereduksi. Sebaliknya, katoda bermuatan positif dan menarik
anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas.
Pada metode elektrolisis ini digunakan elektroda besi Fe pada anoda dan
katoda. Elektroda besi Fe bersifat tak inert, tak inert yaitu ikut bereaksi. Sehingga
spesi yang memungkinkan bereaksi di katoda adalah Na+ dan H2O, sedangkan
spesi yang mungkin bereaksi di anoda adalah Na- dan H2O. Pada percobaan ini
spesi yang terjadi di anode adalah Na-
dan spesi yang terjadi di katode adalah
H2O.
Hasil pengamatan menunjukkan perubahan bahwa komponen yang
dihilangkan karatnya (katoda) terlihat bersih dari semula komponen mengalami
29
karatan dan pada besi yang dikorbankan (anoda) terdapat endapan. Hal tersebut
menunjukkan pada katoda terjadi reduksi 3O2 yang melepaskan karat pada
komponen dan pada anoda terjadi oksidasi 2 Fe3+
+ 6e- yang menghasilkan gas
oksigen (O2).
Sebagaimana reaksinya:
Katoda (-) : 3O2 + 6e- 3O2-
Anoda (+) : 2Fe3+ + 6e- 2Fe
Pada gambar 4.4 dan 4.8 maka persamaan reaksinya terbagi menjadi dua,
yaitu reaksi di katoda dan reaksi di anoda.
Katoda :
1. Terjadi reaksi reduksi (penurunan bilangan oksidasi).
2. Ion yang ditarik ke katoda bermuatan (+) atau kation.
Anoda :
1. Terjadi reaksi oksidasi (kenaikan bilangan oksidasi)
2. ion yang ditarik ke anoda bermuatan negatif (-) atau anion.
4.3.2 Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Soda
Pada pengujian pelepasan karat menggunakan larutan baking soda
(NaHCO3) pada katoda besi berkarat atau Fe2O3 mengalami reduksi yaitu
terjadinya penurunan bilangan oksidasi dimana terjadi proses pelepasan oksigen
yang direaksikan dengan gas hidrogen, sehingga reaksi kimia yang terjadi sebagai
berikut:
Katoda (reduksi)
Fe2O3(s) + 3H2(g) 2Fe(s) + 3H2O(g)
Sedangkan pada elektroda anoda terjadi proses oksidasi yaitu peningkatan
bilangan oksidasi dimana terjadi pengikatan oksigen pada elektroda anoda, reaksi
pada anoda sebagai berikut:
Anoda (oksidasi)
3O2 + 6e-
3O2-
30
Reaksi kimia penyeimbangan, reaksi air menggunakan larutan NaHCO3
sebagai berikut:
Katoda (reduksi) : 2H2O (l) + 2e- H2 (gas) + 2OH
- (cair)
Anoda (oksidasi) : 4OH- (cair) O2 (gas) + 2H 2O (aq) + 4e-
Sehingga dapat ditulis untuk keseluruhan reaksi pemecahan H2 dan O2 :
2H 2O (aq) 2H2 (gas) + O2 (gas)
Dari persamaan reaksi kimia yang terjadi jumlah volume H2 gas besarnya
atau volumenya adalah 2 kali lebih banyak dari jumlah volume O2 gas. Pada
proses elektrolisis larutan elektrolit akan dihasilkan zat-zat hasil reaksi yang
bergantung pada harga potensial reduksi ion-ion yang ada dalam larutan dan
elektroda yang digunakan.
Berikut reaksi elektrolisis larutan NaHCO3 dalam air :
Katoda : 2H 2O (l) 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e+
Anoda : [2H 2O (l)+ 2 2OH- (aq) + H2(g)] x 2
2H 2O (l) 2H2(g) + O2(g)
Pada elektrolisis larutan yang mengandung ion ion-ion golongan 1A (Na+),
ion tersebut tidak tereduksi pada katoda tetapi air yang mengalami reduksi karena
potensial reduksi air lebih besar dari potensial reduksi ion natrium.
4.3.3 Proses Pelepasan Karat Larutan Baking Powder
Proses pelepasan karat pada larutan baking powder tidak beda jauh dengan
menggunakan baking soda hanya saja pada larutan baking powder terdapat
senyawa lain yaitu NaHCO3+NaH2P2O7 dimana terdapat senyawa asam pada
larutan baking powder. Berikut reaksi kimia yang terjadi pada proses elektrolisis
larutan baking powder :
Katoda (reduksi)
Fe2O3(s) + 3H2(g) 2Fe(s) + 3H2O(g)
31
Sedangkan pada elektroda anoda terjadi proses oksidasi yaitu peningkatan
bilangan oksidasi dimana terjadi pengikatan oksigen pada elektroda anoda, reaksi
pada anoda sebagai berikut:
Anoda (oksidasi)
3O2 + 6e-
3O2-
Reaksi kimia penyeimbangan, reaksi air menggunakan larutan
NaHCO3+NaH2P2O7 sebagai berikut:
Katoda (reduksi) : 2H2O (l) + 2e- H2 (gas) + 2OH
- (cair)
Anoda (oksidasi) : 4OH- (cair) O2 (gas) + 2H 2O (aq) + 4e-
Sehingga dapat ditulis untuk keseluruhan reaksi pemecahan H2 dan O2 :
2H 2O (aq) 2H2 (gas) + O2 (gas)
4.3.4 Faktor Mempengaruhi Elektrolisis
Faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis tersebut pada larutan
baking soda dan baking powder yaitu perbedaan pada senyawa ion yang terurai
didalamnya pada saat elektrolisis, Seperti yang terlihat pada gambar 4.3dan 4.7 air
pada hasil pengujian yang dilakukan terlihat perbedaan pada baking soda air
berubah menjadi coklat dan pada baking powder berbuah menjadi putih yang
menandakan peran dari kedua larutan tersebut sangat mempengaruhi. Terlihat juga
pada anoda yang dikorbankan pada larutan baking soda terdapat banyak endapan
karat yang menempel karena proses reduksi dan pada larutan baking powder
hanya endapan bubuk baking powder yang menempel pada anoda seperti yang
terlihat pada gambar 4.2 dan 4.6.
32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil data analisa uji coba yang telah dilakukan pada
penelitian Metode Pelepasan Karat Menggunakan Larutan Baking soda dan
Baking Powder Secara Elektrolisis, maka dari hasil metode tersebut dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil menunjukkan bahwa cara kerja metode pelepasan karat yaitu
terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi pada saat elektrolisis.
2. Hasil menunjukkan bahwa larutan baking soda lebih baik dalam melepas
karat dibandingkan dengan baking powder dikarenakan perbedaan ion yang
terurai didalamnya pada saat elektrolisis.
5.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya ditambahkan beberapa hal yang
dapat meningkatkan kinerja metode pelepasan karat tersebut, antara lain:
1. Mencoba melakukan penelitian menggunakan larutan lain.
2. Sebaiknya gunakan baterai charger untuk menjaga aliran listrik agar tetap
stabil.
33
DAFTAR PUSTAKA
Alfred Arthur Grahame Chapman, 1949, ―Electrolytic Method To Remove Rust‖,
London, England.
Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego,
2001.
Ivar H. Lee, 013 Detroit, Michigan,1926, ―ASSIGNOR TO THE STUDEBAKER
CORPORATION”, of south bend, Indiana.
Sadiku, M. N. O., 2007, ―elements of electromagnetics” (fourth ed). New york
(USA).
Trethewey, K. R. &Chamberlain, J., 1991, ―Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan
Rekayasa” , PT. GramediaPustakaUtama, Jakarta.
Viktor.,”Electrolysis of Water Prosesses and Applications Handbook”,Chief
Engineer and Siemens and Halske. Co Limited, Viena, 1904.