Post on 23-Oct-2015
Voltmeter Tembaga (L3)
Tujuan Percobaan
1. Memahami prinsip perpindahan elektronik pada voltmeter tembaga.
2. Melakukan penerapan Amperemeter dan Voltmeter dengan larutan tembaga
sulfat.
3. memahami teori dan prinsip kerja dari Amperemeter dan Voltemeter.
Alat, bahan beserta fungsi
1. Voltmeter yang terdiri dari sebuah tabung yang berisi larutan tembaga sulfat (150
gr CuSO4 + 2 gr H2SO4 + 50 gr Alkohol + 1 liter H2O), didalamnya terdapat 2
keping tembaga pada tepinya dan 1 keping tembaga di tengahnya.
2. Amperemeter dan Voltmeter
Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang mengalir dalam rangkaian.
Voltmeter digunakan untuk mengukur besarnya tegangan yang diberikan pada
rangkaian.
3. Power Supply
Berfungsi sebagai tenaga yang akan dialirkan dalam percobaan.
4. Kabel-kabel dan pemutus arus
Berfungsi menghubungkan arus listrik yang mengalir dalam rangakaian, lalu
pemtus arus digunakan untuk memutuskan arus.
5. Spritus
Digunakan sebagai larutan untuk membersihkan gumpalan pada keping tembaga.
6. Amplas
Amplas digunakan untuk menggosok gumpalan yang terbentuk pada keping.
Dasar teori
Dalam sel elektrokimia berlangsung suatu proses elektrokimia, yaitu suatu proses
reaksi kimia menghasilkan arus listrik, atau sebaliknya arus listrik menghasilkan proses
kimia. Sel elektokimia digunakan secara luas dalam kehidupan sehari-hari misalnya
dalam proses ekstrasi dan pemurnian logam emas, perak, dan aluminium, penyepuhan
logam dan yang sangat penting adalah pemanfaatan sel elktrokimia pada berbagai alat
elektronik.
Contoh sel elektrokimia yang banyak digunakan pada peralatan elektronik yaitu
baterai dan accumulator(aki). Kedua jenis sel elektrokimia ini banyak digunakan sebagai
sumber energi listrik, antara lain pada radio, lampu senter, kalkulator, mesin mobo\il
mesin motor, mainan anak-anak sampai pada peralatan ruang angkasa seperti satelit yang
menggunakan baterai nikel kadmium dan sel surya. Dapatkah anda menunjukkan contoh
penggunaan baterai dan aki lainnya?
Energi listrik dalam peralatan elektronik tersebut diperoleh dari hasil reaksi kimia
berupa reaksi redoks yang spontan. Dalam reaksi redoks terjadi transfer atau perpindahan
electron dari suatu unsure ke unsur lain. Aliran electron ini menunjukkan adanya alirean
arus listrik.
Pada baterai atau aki yang sedang digunakan, berlangsung suatu reaksi kimia
yang menghasilkan arus listrik. Kebalikan proses tersebut adalah penggunaan energi
listrik untuk reaksi kimia. Misalnya, pada proses penyepuhan logam dan penyetruman
aki. Jadi berdasarkan reaksi selk elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu Sel Volta dan Sel
Elektrolisis.
1. Sel Volta : Reaksi kimia yang berlangsung spontan dan menghasilkan arus
listrik. Katode merupakan ktub positip dan anode kutub negatif.
2. Sel Elektrolisis : Arus litrik yang menyebabkan terajdinya reaksi kimai. Katode
merupakan kutub negatif dana anode merupakan kutub postif.
Contoh : penyepuhan, pemurnian logam dalam pertambangan dan
penyetruman aki.
Pada kesempatan ini kita akan membahas mengenai Sel Elektrolisis, sekaligus
menerapkan proses pemurnian logam.
Ilmuwan Inggris, Michael Faraday mengalirkan arus listrik ke dalam larutan
elektrolit dan ternyata larutan elektrolit itu terjadi reaksi kimia. Rangkaian alt kimia yang
digunakan untuk menunjukkan reaksi kimia akibat dialiraka arus listrik disebut sebagai
sel elektrolisis.
Perhatikan gambar dibawah ini Elektroda pada sel elektrolisis berbeda dengan
elektroda pada sel volta. Katode pada sel volta merupakan kutuib positip dan anodenya
merupakan kutub negatip. Adapun pada sel elektrolisis, katode mrupakan kutub negatip
sedangkan katode merupakan kutub positip. Pada sel volta, pemberian tanda kutub positip
dan negatip ini didasarkan pada potensial listrik kedua elektrodanya. Adapun pada sel
elektrolisis, penentuan ini didasarkan pada potensial tyang diberkan dari luar.
Konsep Praktikum
Hantaran listrik melalui larutan elektrolit dapat dianggap sebagai aliran electron. Jadi
apabila electron telah dapat mengalir dalam larutan elektrolit berarti listrik dapat mengalir
dalam larutan tersebut. Elektron berasal dari kutub katode atau kutub negatif. Sedangkan
pada anode melepaskan ion positip dan membentuk endpan pada logam katode. Di dalam
larutan terurai proses:
CuSO4 Cu2+ + SO42-
Ion Cu2+ ini akan berpindah menuju keping katode sedangkan ion SO42- akan
menuju keping anode. Lama-lama keping katode ini akan timbul endapan dan terjadi
perubahan massa. Massa ini dapat dihitung dengan cara:
G = a . I . t
Dimana:
G = jumlah endapan tembaga Cu (gram)
a = tara kimia listrik (gr/ampere.jam)
I = kuat arus listrik (ampere)
t = lamanya pengaliran arus (jam)
Untuk tembaga nilai a = 1,186 gr/ampere.jam, karena G telah dapat diketahui maka I arus
dapat diperoleh dengan:
I = G/at
Kita telah mengetahui berbagai cara untuk membangkitkan arus listrik di dalam
alat pembangkit tegangan. Antara dua jepit tegangan (sumber arus) jepit kedua keping
tembaga anode pada kutub positip dan satu keping tembaga pada keping katode pada
kutub negatif.
Kita telah mempelajari konsep ini pada tingkat SMA, sekarang akan kita buktikan
melalui praktiknya. Kali ini kita akan menggunakan sumber tegangan dc (direct current)
dalam rangakaian, sebab dalam rangkaian hanya ada satu jalan yaitu dari anode ke katode
tetapi tidak sebaliknya.
Kegunaan sel Elektrolisis
1. Pembuatan Gas di Laboratorium
Sel elektrolisis banyak digunakan dalam industri pembuatan gas misalnya
pembuatan gas oksigen, gas hydrogen, atau gas klorin. Untuk menghasilkan gas
oksigen dan hydrogen, Anda dapat menggunakan larutan elektrrolit dari kation
golongan utama (K+,Na+) dan anion yang mengandung oksigen (So42-,, NO3-)
dengan electrode Pt atau karbon. Reaksi elektrolisis yang mengahsilkan gas,
misalnya elektrolisis larutan Na2SO4 menggunakan electrode karbon.
Reaksi yang terjadi
Na2SO4(aq) 2Na+(aq) + SO42-
Katode (C) : 2H2O(l) + 2e- 2OH-(aq) + H2(g)
Anode(C) : 2H2O(l) 4e- + 4H+ + O2(g)
Karena pada katode dan anode yang bereaksi adalah air, semakin lama air
semakin berkurang sehingga perlu ditambahkan. Perlu diingat bahwa walaupun
yang bereaksi air, tidak berarti elektrolit Na2SO4 tidak diperlukan. Elektrolit ini
berguna sebagai penghantar arus listrik.
2. Proses Penyepuhan Logam
Proses penyepuhan sutu logam emas, perak,
atau nikel, bertujuan menutupi logam yang
penampilannya kurang baik atau menutupi
logam yang mudah berkarat. Logam-logam
ini dilapiasi dengan logam lain yang
penampilan dan daya tahannya lebih baik
agar tidak berkarat. Misalnya mesin
kendaraan bermotor yang terbuat dari baja
umumya dilapisi kromium agar terhindar
dari korosi . Beberapa alat rumah tangga
juga disepuh dengan perak sehingga lebih
awet dan penampilannya tampak lebih baik.
Badan sepede titanium dilapisi titanium oksida (TiO2) yang bersifat keras dan
tidak dapat ditembus oleh oksigen atau uap air sehingga terhindar dari reaksi
oksida yang menyebabkan korosi.
Prinsip kerja proses penyepuhan adalah penggunaan sel dengan elektrolit larutan
dan electrode reaktif. Contoh jika logam atau cincin dari besi akan dewlaps emas
digunakan larutan elektrolit AuCl3(aq). Logam besi (Fe) dijadikan sebagai
katode, sedangkan logam emasnya (Au) sebagai anode. Apa yang terjadi jika
kedua logam ini ditukar posisinya?Me ngapa?
Reaksi yang berlangsung dalam proses penyepuhan besi dengan emas yaitu
AuCl3(aq) Au3+(aq) + 3Cl-(aq)
Katode(cincin Fe): Au3+(aq) + 3e- Au(s)
Anode(au) : Au(s) Au3+(aq) 3e-
Proses yang terjadi yaitu oksidasi logam emas (anode) menjadi Au3+(aq) Kation
ini akan bergerak ke katode menggantikan kation Au3+ yang direduksidi katode.
Kation Au3+ di katode direduksi membentuk endapan logam emas yang melapisi
logam atau cincin besi. Proses ini cukup murah karena emas yang melapisi besi
hanya berupa lapisan tipis.
3. Proses Pemurnian logam kotor
Proses pemurnian logam kotor banyak dilakukan dalm pertambangan . logam
transisi yang kotor dapat dimurnikan dengan cara menempatkannya sebagai anode
dan logam murni sebagai katode. Elektrolit yang digunkan adalah elektrolit yang
mengandung kation logam yang dimurnikan. Contoh : prose pemurnian nikel
menggunakan larutan NiSO4 . niukel murni digunkan sebagai katode, sedangkan
nikel kotor (logam yang dimurnikan ) digunakan sebagai anode. Reaksi yang
terjadi, yaitu:
NiSO4(aq) Ni2+(aq) + SO42-
Katode(Ni murni) :Ni2+(aq) + 2e- Ni(s)
Anode (Ni kotor) :Ni(s) Ni2+ + 2e-
Logam nikel yang kotor pada anode
dioksidasi menjdi ion Ni2+. Kemudian, ion
Ni2+ pada katode direduksi membentuk
logam Ni dan bergabung dengan katode
sumber
yang merupakan logam murni. Kation Ni2+
di anode bergerak ke daerah katode
menggantikan kation yang direduksi. Untuk
mendapatkan logam nikel murni(di katode)
harus ada penyaringan sehinggga kotoran
(tanah, pasir dan lain-lain) hanya berada di
anode dan tidak berpindah ke katode
sehingga daerah di katode merupakan daerah
yang bersih.
pengotor
Prosedur Percobaan
1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini.
A
A
2. Keping tembaga pada sisi katode diamplas, dibersihkan lalu dicuci dengan air
lalu kemudian disiram dengan spiritus dan dikeringkan, setelah itu ditimbang(Go).
3. Setting power supply sehingga dapat mengalirkan arus sesuai dengan yang
diinginkan( jangan lebih dari 15 A atau 2 A).
4. Masukkan keping katode sesuai dengan rangkaian yang ada kemudian hidupkan
power supply dan jalankan percobaan tersebut sampai pada waktu tertentu.
5. Setelah sampai pada waktunya putuskan arus dan angkat keping katode dan
keringkan kamudian timbang(g1).
6. Ulangi langakah 3 sampai 5 untuk keping II dan keping III.
Data Hasil Percobaan
a. Untuk V = 10 volt
Keping Go G1 G TI 24,8399 24,9438 0,1039 0,05 jamII 23,00790 23,1590 0,08 0,05 jam
b. Untuk V = 12 volt
Keping Go G1 G TI 23,1901 23,3130 0,1229 0,05 jamII 23,4801 23,6130 0,1329 0,05 jam
Pengolahan Data
a. Untuk V = 10 voltG = G1 – G0 ; a = 1,186I1 = G/a.t I2 = G/a .t
= 0,1039/1,186 . 0,05 = 0,08/ 1,186 . 0,05= 1,752 ampere = 1,3949 ampere
b. Untuk V = 12 voltI1 = G/a.t I2 = G/a .t
= 0,1229/1,186 . 0,05 = 0,1329/1,186 . 0,05= 2,072 ampere = 2,241 ampere
Pertanyaan dan Jawaban
1. Untuk tenbaga, a = 1,186 gr/A.jam. Tolong buktikan nilai ini!
Jawab : a = Ar/v . 1/F
Ar Cu = 63,5 ; v Cu = 2 ; F = 96487
a = 63,5/2 . 1/96478
= 0,0003291 gram/A.det
Karena satuan t dalam percobaan ini diperlukan jam, jadi;
A = 0,0003291 . 3600
= 1,1846 gr/A.jam = 1,186 gr/A.jam
2. Berikan pendapat saudara apakah arus bolak-balik dapat dipakai dalam percobaan
ini? Jelaskan!
Jawab : Menurut saya, berdasarkan teorinya arus bolak-balik(AC) kutub positip
dan kutub negatifnya tidak dapat ditentukan karena bersifat bolak-balik.
Sedangkan pada arus searah (DC) kutub positip dan kutub negatifnya dapat
ditentukan, karena arus berlangsung dalam satu arah. Jika kita menggunakan arus
bolak-balik kemungkinan terbentuknya endapan pada katode sangat kecil atau tak
terbentuk sama sekali. Hal ini disebabkan arus yang berlangsung bolak-balik.
Analisa Percobaan
Pada percobaan ini diharapkan praktikan dapat mengetahui seberapa besar
pengaruh arus yang dialirkan dalam larutan elektrolit terhadap endapan yang terbentuk.
Begitu juga bagaimana kalau waktu pemberian arus yang diberikan diperpanjang.
Berdasarkan konsep, arus akan mengalir dari kutub anode ke kutub katode. Dari kutub
katode ini akan terbentuk endapan dari logam-logam tembaga.
Melalui percobaan ini praktikan ini mencoba menganalisa bagaimana pengaruh
arus terhadap endapan yang terbentuk di anode jika arus yang diberikan berbeda-beda.
Pada arus pada tegangan 10 volt jumlah endapan yang terbentuk pada percobaan pertama
yaitu : 0,1039 gram, kemudian pada percobaan kedua endapan yang terbentuk yaitu 0,08
gram. Sedangkan pada pemberian arus pada tegangan 12 volt, endapan yang terbentuk
pada percobaan pertama yaitu : 0,1229 gram kemudian pada percobaan kedua endapan
yang terbentuk sebanyak 0,1329 gram.
Dari data diatas dapat kita peroleh informasi bahwa pada tegangan 10 volt,
endapan yang terbentuk lebih sedikit dibandingkan pemeberian tegangan pada 12 volt.
Berarti apabila kita beri tegangan yang lebih besar maka endapan yang terbentuk pun
akan lebih banyak.
“Lalu bagaimanakah pengaruh waktu terhadap endapan yang terbentuk?”
Sebagaimana kita ketahui, semakin lama kita memberikan arus maka endapan yang
terbentuk juga akan semakin banyak.
Dari praktikum ini kami menyimpulkan bahwa ada beberapa hal yang dapat
mempengaruhi massa yang terbentu pada logam katode:
Besarnya arus yang dialirkan dalam larutan tembaga sulfat.
Lamanya waktu untuk mengalirkan arus ke dalam larutan tembaga sulfat.
Nilai tara kimia listrik dari bahan itu sendiri.
Mungkin dari percobaan ini kita melakukan beberapa kesalahan dalam
pelaksanaan dan penghitungan nilai. Kesalahan ini hal yang wajar karena praktikan baru
pertama kalinya melakukan percobaan jenis ini.
Kesimpulan
1. Ada beberapa hal yang mempengaruhi banyaknya endapan yang terebentuk pada
katode:
Besarnya arus yang dialirkan dalam larutan tembaga sulfat.
Lamanya waktu untuk mengalirkan arus ke dalam larutan tembaga sulfat.
Nilai tara kimia listrik dari bahan itu sendiri.
2. Semakin besar tegangan yang diberikan maka endapan yang terbentuk pun akan
lebih banyak.
3. Semakin lama kita memberikan arus maka endapan yang terbentuk juga akan
semakin banyak.
4. Endapan tidak akan terbentuk jika dialirkan arus bolak-balik.
5. Arus dari anode akan mengalir ke katode dan mengendapkan logam tembaga pada
kutub katode.
Kesalahan
1. Ketidakdisiplinan praktikan dalam mengangkat katode yang mengendap sehingga
ada beberapa massa yang terjatuh dalam larutan tembaga sulfat.
2. Kesalahan dalam pembulatan nilai yang diperoleh.
3. Beberapa keping tembaga sudah mengalami penuruna fungsi.
4. Larutan tembaga sulfat yang sudah keruh karena sisa massa tembaga yang jatuh
waktu pengambilan perhitungan massa
Daftar Pustaka
Setiabudidaya,dedi.2003.Praktikum Fisika Dasar Universitas Sriwijaya.
Palembang:UNSRI
Tim Penyusun Kimia.2002.Lembar Kerja Siswa Kimia 2A SMA.Klaten: Intan
Pariwara.
Tim Penyusun Fisika.2002.PR Fisika 3A SMA.Klaten: Intan Pariwara.
Data Hasil Percobaan
No V I t1 T1 t2 T c Q
1 3 4 180 29-31 90 31-34 2,48 518,4
2 3 4 100 34-36 50 36-38 1,26 288
3 3 4 62 38-40 31 40-41 0,69 178,56
4 3 4 84 41-43 42 43-49 1,02 241,92
5 3 4 70 44-46 35 46-47 0,81 201,6
Pengolahan data