PERLUKAH MENGUJI AIR TANAH YANG KITA

GUNAKAN SEHARI - HARI?

Pemicu 1

Elektrokimia

Oleh:

Kelompok III

Denia Apriliani Rahman (1206212344)

Fhani Meliana (1206212413)

Lucia Purwanti (12062)

Muhamad Fahmi (1206212520)

Nurul Azizah (1206212312)

Fakultas Teknik

Universitas Indonesia

2013

September 2013

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah

memberikan berkat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul

“Perlukah Menguji Air Tanah yang Kita Gunakan Sehari - Hari?” ini. Walaupun

banyak kendala yang kami alami, namun atas kehendak-Nya kami diberi kemudahan

dalam menyelesaikan makalah ini.

Makalah ini bertujuan memenuhi salah satu kriteria penilaian mata kuliah

Kimia Analitik Instrumental. Selain itu, tujuan dari makalah ini adalah alat

pertanggungjawaban secara tertulis atas diskusi kelompok yang telah dilaksanakan

dan pendokumentasian data, serta melatih mahasiswa berpikir kritis dan kreatif.

Terima kasih kami ucapkan kepada pihak - pihak yang telah memberi

dukungan moril maupun materiil sehingga membantu dalam kelancaran pembuatan

makalah ini.

Kami menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatan makalah ini.

Untuk itu, kami menerima kritik dan saran untuk perubahan ke arah yang lebih baik.

Semoga laporan ini bermanfaat bagi para pembaca. Terima kasih.

Depok, September 2013

| Elektrokimia 1

September 2013

Daftar Isi

Kata Pengantar...............................................................................................................1

Daftar Isi........................................................................................................................2

BAB I PENDAHULUAN............................................................................................3

Latar Belakang............................................................................. .................................3

1.1. Problem Statement......................................................................................... 4

1.2. Informasi yang Diperlukan.............................................................................4

BAB II ISI.....................................................................................................................5

Isu Pembelajaran........................................................................................................... 5

2.1 Penyebab dan mekanisme terjadinya korosi pada logam terutama pada

besi...................................................................................................................5

2.2 Pengendalian Korosi......................................................................................8

2.3 Mekanisme Magnesium Melindungi Besi Dari Korosi................................ 9

2.4 Kaitan Antara Lingkungan Dekat TPA dengan Kecenderungan Pipa Besi

Terkorosi........................................................................................................11

2.5 Saran Untuk Mengatasi Masalah Yang Dihadapi Oleh Pengguna

Pipa................................................................................................................12

2.6 Prediksi Proses yang Akan Terjadi Pada Pipa Besi yang Ditanam Di Daerah

TPA................................................................................................................14

2.7 Reaksi yang Terjadi Pada Proses Pengolahan Logam Alumunium Dari

Bauxite...........................................................................................................16

2.8 Bentuk Sel Elektrokimia yang Digunakan Dalam Proses Elektroplating dan

Contoh Reaksi Elektroplating........................................................................19

2.9 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Logam

Electroplating.................................................................................................20

BAB III PENUTUP....................................................................................................21

Kesimpulan................................................................................................................. 21

Daftar Isi......................................................................................................................22

| Elektrokimia 2

September 2013

BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

Elektrokomia merupakan ilmu yang mempelajari hubungan elektronika

dan rekasi kimia. Reaksi elektrokimia terjadi ditandai dengan banyaknya elektron

yang dimiliki pada suatu reaksi. Pada elektrokimia juga dapat mempelajari atara

hubungan arus listrik dengan potensialnya. Proses elektrokimia tidak lepas

dengan reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) yang berlangsung pada elketroda

yang sama ataupun berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia

terdiri dari sel elektrokimia dan reaksi-reaksinya.

Sel elektrokimia dibagi menjadi dua, yaitu sel elektrolisis dan sel volta. Sel

elektrolisis adalah sel yang memanfaatkan arus listrik untuk menghasilkan reaksi

redoks. Pada sel elektrolisis terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi

energi kimia. Kebalikan dari sel volta yang merupakan perubahan dari energi

kimia menjadi energi listrik karena pada sel elektrolisis listrik digunakan untuk

melakukan reaksi redoks tanpa spontan. Inisiasi dari proses elektrosis dimulai

dengan masuknya elektron dari arus listrik ke dalam larutan melalui kutub

negatif. Suatu spesi kation (yang bermuatan positif) akan menyerap elektron dan

mengalami reaksi reduksi di katoda. Kemudian spesi anion akan melepaskan

elektron dan mengalami reaksi oksidasi di kutup positif (anoda). Inisiasi dari

prose sel volta juga merupakan kebalikan dari proses sel elektrolisi. Terdapat dua

jenis elektroda berdasarkan kereaktifannya, yaitu elektroda aktif dan elektroda

tidak aktif ( inert: C, Pt). Elektroda aktif dapat ikut bereaksi selama proses

elektrolisi berlangsung sedangkan elektroda tidak aktif tidak ikut bereaksi.

Korosi dapat terjadi di mana saja termasuk pada kasus pipa aliran air PAM

yang disusun dari logam besi dapat mudah terkorosi pada lingkungan tertentu.

Terkorosinya pipa besi aliran air PAM tersebut dapat disebabkan oleh beberapa

hal. Melihat prinsipnya, sel elektromia dapat mencegah terjadinya korosi. Oleh

| Elektrokimia 3

September 2013

karena itu, makalah ini akan membahas lebih lanjut mengenai korosi pada

pipa besi syang dialiri oleh air PAM .

1.1 Problem Statement

Kelompok kami mendefinisikan masalah pada Pemicu 1, sebagai berikut

“Pencegahan Korosi Pada Sistem Distribusi Air Dengan Prinsip Elektrokimia”.

1.2 Informasi yang Diperlukan

Untuk menjawab pertanyaan – pertanyaan pemicu yang ada, kelompok kami membuat daftar informasi yang dibutuhkan, diantaranya yaitu :a. Definisi korosib. Faktor – faktor penyebab terjadinya korosic. Faktor biologis (mikroorganisme) penyebab terjadinya korosid. Mekanisme korosie. Lama waktu terjadinya korosif. Definisi elektrokimiag. Prinsip dasar elektrokimiah. Sel – sel elektrokimiai. Definisi sel voltaj. Prinsip dasar sel volta, kegunaan dan prinsip kerja sel voltak. Defisini sel elektrolisisl. Prinsip dasar sel elektrolisis, kegunaan dan prinsip kerja sel elektrolisism. Aplikasi elektrokimia pada kehidupan sehari - harin. Definisi elektroplatingo. Prinsip elektroplating dan mekanisme elektroplatingp. Keunggulan dan kelemahan elektroplatingq. Definisi elektrowinningr. Prinsip dasar elektrowinning dan mekanisme elektrowinnings. Keunggulan dan kelemahan elektrowinning

| Elektrokimia 4

September 2013

BAB II

ISI

2. ISU PEMBELAJARAN

Isu – isu pembelajaran yang akan kami bahas yaitu;

1. Menjelaskan penyebab dan mekanisme terjadinya korosi pada logam

khususnya besi.

2. Menjelaskan cara/metode yang digunakan orang untuk melindungi logam dari

korosi dan membedakannya satu sama lain.

3. Menjelaskan mekanisme magnesium yang dapat melindungi logam besi dari

korosi.

4. Menjelaskan keterkaitan antara lingkungan dekat TPA dengan kecenderungan

pipa besi untuk terkorosi.

5. Memberikan saran untuk mengatasi masalah yang dihadapi oleh pengguna

pipa.

6. Memprediksi proses yang akan terjadi pada pipa besi yang ditanam di daerah

TPA dengan angka yang akurat.

7. Menjelaskan reaksi yang terjadi pada proses pengolahan logam alumunium

dari bauxite.

8. Menjelaskan bentuk sel elektrokimia yang digunakandalam proses

elektroplatting dan memberikan c’pontoh reaksi elektroplatting.

9. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas lapisan logam

eklektroplatting yang diperoleh.

2.1 Penyebab dan mekanisme terjadinya korosi pada logam terutama pada besi

Korosi sering kali dialami oleh benda-benda logam terutama pada besi.

Banyak faktor yang menjadi penyebab terjadinya korosi pada logam, diantaranya

adalah:

1. Faktor O2 dan H2O

|Elektrokimia 5

September 2013

Faktor penyebab terjadinya korosi pada logam terutama besi adalah karena

adanya oksigen dan air yang berada di sekitar logam tersebut. Logam besi

mengandung camouran karbon yang tidak merata baik di permukaan ataupun

bagian dalam logam tersebut sehingga menimbulkan perbedaan potensial

antara logam besi dengan atom karbon (C). Pada kasus ini logam besi (Fe)

sebagai anoda dan karbon (C) sebagai katoda. Oksigen dalam udadara akan

terduksi dalam air. Sedangkan air merupakan media yang baik untuk

terjadinya reksi redoks. Maka apabila jumlah oksigen dan air semakin banyak

maka semakin meningkat juga laju korosi yang terjadi pada logam.

2. Faktor Elektrolit

Kebersaan elektrolit dapat mempercepat korosi. Konsentrasi yang

besar pada elektrolit dapat meningkatkan laju electron. Hal inilah yang dapat

mengakibatkan terjadinya korosi. Contoh yang sering kita temui adalah

adanya kandungan garam sebagai elektrolit pada air laut yang dapat membuat

bingkai kapal yang tenggelam dapat terkorosi dengan cepat.

3. Faktor Zat Sisa Kotor

Zat kotor yang berada pada di sekitar logam pun juga dapat

menyebabkan terjadinya korosi. Sebagai contoh banyaknya tumpukan debu di

permukaan logam yang berasal dari karbon sisa-sisa pembakaran. Hal ini

dapat mempercepat terjadinya rekasi redoks sehingga menyebabkan korosi.

4. Faktor Suhu

Semakin tinggi suhu, maka semiakin tinggi pula potensi terjadinya

korosi pada logam terutama pada besi. Hal ini disebabkan karena semakin

meningkatnya pula energi kinetik partikel yang terdapat pada logam sehingga

terjadinya peningkatan tumbukan efektif dan mempercepat laju korosi.

5. Faktor pH

Terdapat kondisi rentan yang dapat menyebabkan korosi. Korosi dapat

ceoat terjadi jika berada pada kondisi asam yang memiliki nilai pH > 7. Pada

kondisi asam terjadi rekasi reduksi tambahan pada katoda sehingga atom-atom

| Elektrokimia 6

September 2013

logam besi lebih mudah teroksidasi. Terjadinya korosi juga terjadi pada

kondisi rentan sangat basa yaitu pada nilai pH > 13.

6. Faktor Struktur Logam

Faktor permukaan dan kemurnian logam dapat mempengaruhi laju

korosi. Permukaan yang lebih besar dapat menyebabkan perbedaan potensial

yang cukup besar sehingga berkecenderungan untuk menjadi anoda dan

dengan mudahnya logam tesebut dapat terkorosi. Sedangkan untuk kemurnian

logam, logam yang mek\miliki tingkat kemurnian yang rendah akan

menimbulkan efek galvaning coupling. Efek galvaning coupling ini juga dapat

menyebabkan perbedaan potensial pada permukaan logam sehingga logam

pun mudah terkorosi.

7. Faktor Mikroorganisme

Keberadaan mikroorganisme dapat menyebabkan terjadinya korosi

pada logam. Mikroorganisme dapat menyebabkan korosi karena ia mampu

mendegradasi logam dengan reaksi redoks demi memperoleh

keberlangsungan energi bagi keberlansungan hidupnya. Mikroorganisme yang

dapat menyebabkan korosi adalah bakteri (bakteri besi mangan, bakteri

reduksi sulfat, bakteri sulfur-sulfida, Thiobacilus thiooxidans dan Thiobacillus

ferroxidans), jamur, algae, protozoa

Mekanisme Terjadinya Korosi Pada Logam Terutama Besi

Korosi bisa terjadi karena adanya reaksi redoks pada suatu logam.

Peristiwa korosi ini dapat menhasilkan senyawa yang tidak dikehendaki yang

berasal dari lingkungan seperti O2 (Oksigen) dan H2O (Air). Peristiwa korosi ini

juga bisa disebut dengan perkaratan. Korosi yang biasa terjadi di lingkungan

adalah perkaratan pada besi.

Pada korosi logam besi, logam mengalami oksidasi sedangkan oksigen

mengalami reduksi. Pada umumnya karat logam besi dapat berupa oksida atau

karbonat yang berwarna cokelat kemerahan. Rumus kimia dari karat logam besi

adalah Fe2O3·xH2O. Karat pada besi (hasil korosi) mengelupas secara bertahap

|Elektrokimia 7

September 2013

sehingga permukaan logam yang baru terbuka itu mengalami korosi. Perbedaan

antara logam besi dengan logam-logam lainnya adalah pada hasil korosi dan

lapisan (film) pelindungnya. Misalnya, pada logam alumunium yang mempunyai

hasil korosi berupa Al2O3 yang dapat membentuk lapisan logam yang dapat

melindungi lapisan logam dari korosi selanjutnya. Perbedaan ini dapat dibuktikan

dari kekuatan panci yang berbahan alumunium lebih kuat dari[pada panci yang

berbahan dari besi.

Mekanisme terjadinya korosi pada logam besi terdiri dari proses atau reaksi

elektrokimia. Pada korosi logam besi, besi sebagai anoda yang mengalami

oksidasi. Berikut persamaan oksidasi besi:

Fe(s)    Fe2+(aq) + 2e–

2e– (elektron) yang dibebaskan dalam oksidasi yang akan mengalir ke

bagian lain yang akn mereduksi okesigen:

O2(g) + 2 H2O(l) 4e– + 4 OH–(l)

Anoda yang akan membentuk ion besi (II) akan teroksidasi membentuk

besi (III) dan mebentuk karat (oksida terhidrasi) Fe2O3·xH2O.

2.2 Pengendalian Korosi

Korosi tidak dapat dicegah karena korosi merupakan proses alam yang

terjadi karena benda mengalami kontak dengan oksigen dan air.Hal ini tidak

dapat dicegah karena semua benda di bumi pasti mengalami kontak dengan udara

dan air.Akan tetapi,korosi dapat dikendalikan berdasarkan lima prinsip berikut:

a. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka

peristiwa korosi tidak dapat terjadi.  Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi

dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg

dan krom).  Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga)

| Elektrokimia 8

September 2013

sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah

atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi..

b. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)

Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif

akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda.  Di sini, besi

berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan

sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi.  Dalam hal ini besi, sebagai

katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan).  Besi akan

aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis.  Untuk

perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan

logam magnesium, Mg.  Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.

c. Membuat alloy atau  paduan logam yang bersifat tahan karat,

 Misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless

(72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).

d. Pengecatan.

Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak

dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih

baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.

e. Pelumuran dengan Gemuk.

Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk

mencegah kontak dengan air.

2.3 Mekanisme Magnesium Melindungi Besi Dari Korosi

Mekanisme perlindungan besi dari korosi menggunakan magnesium

dengan perlindungan yang disebut pengorbanan anoda (Sacrificial Protection).

Dalam Deret Volta magnesium berada di sebelah kiri dibandingkan besi. Hal ini

berarti magnesium lebih aktif yaitu lebih mudah melepas elektron, semakin

|Elektrokimia 9

September 2013

mudah mengalami oksidasi (reduktor kuat). Hal ini mengakibatkan magnesium

lebih mudah berkarat daripada besi.

Misalnya pada kondisi basa, H2O yang ada akan terurai menjadi ion OH-

Katoda : Mg Mg2+ + 2e-

Anoda : ½ O 2 + H2O + 2e - 2OH - +

Reaksi : ½ O2 + H2O + Mg Mg(OH)2

Mg2+ merupakan spesi yang tidak stabil maka Mg2+ akan bereaksi dengan

OH- membentuk Mg(OH)2 dan Mg(OH)2 yang disebut karat.

Kondisi Asam

Katoda : Mg Mg2+ + 2e-

Anoda :2 H + + ½O 2 + 2e - H 2O +

Reaksi : 2H+ + ½O2 + Mg Mg.2H2O

Perlindungan dengan menggunakan metode pengorbanan anoda dilakukan

dengan cara, menghubungkan logam magnesium dengan logam besi. Kontak

antara magnesium dan besi akan membentuk sel elektrokimia, dengan besi (Fe)

sebagai katoda dan magnesium (Mg) sebagai anoda. Mg yang memiliki nilai -

2,372 pada anoda sebagai elektroda positif pada sel elektrolisis, akan mengalami

oksidasi. Sedangkan Fe memiliki nilai -0,44 sebagai elektroda negatif (katoda)

akan mengalami reduksi. Saat teroksidasi Mg akan melepas elektron dan bereaksi

dengan air (H2O) sehingga besi (Fe) terlindungi.

Metode pengorbanan anoda biasanya dipakai untuk melindungi badan

kapal, namun kelemahan metode ini ialah magnesium harus diganti secara

berkala.

| Elektrokimia 10

September 2013

2.4 Kaitan Antara Lingkungan Dekat TPA dengan Kecenderungan Pipa Besi

Terkorosi

Korosi yang terjadi pada logam terutama pada besi dapat terjadi di mana

saja. Namun terdapat beberapa lingkungan yang rentan dan dapat mempercepat

lajunya korosi pada logam tersebut. Pada kasus pipa besi yang dialiri oleh air

pam juga dapat terkorosi di beberapa tempat terutama pada lingkungan TPA

(Tempat Pembuangan Umum) yang juga dilintasi oleh pipa besi air pam. Pada

lingkungan TPA pipa besi akan lebih mudah terkorosi karena disebabkan oleh

beberapa hal. Pada lingkungan TPA tentunya banyak sekali samoah dari sisa-sisa

hasil pembunagan.

Pada TPA ditemukan kandungan gas sebagai berikut:

Ammonia (NH3)

Karbon dioksida (CO2),

Karbon monookisida (CO),

Hidrogen (H2)

Asam sulfida (H2S)

Metana (CH4)

Nitrogen (N2)

Oksigen (O2)

Dilihat dari kandungan sampah yang terdapat di TPA bahwa terdapat

kandungan sulfat. Sulfat dapat menyebabkan terjadinya bau busuk (tak langsung)

dan dapat menimbulkan korosi. Proses penguraian sulfat oleh bakteri dapat

mengakibatkan terbentuknya hdrogen sulfide pada kondisi anaerobic.

SO42- + senyawa organik S2+ + H2O + CO2

S2+ + 2H+ H2S

Berdasarkan hukum kesetimbangan, reaksi diatas terjadi pada kondisi

anaerobik dan memiliki pH < 7. Sedangkan, reaksi senyawa yg mengandung

sulfat pd kondisi aerobik :

H2S + 2O2 H2SO

|Elektrokimia 11

September 2013

Asam sulfat (H2SO4) yg dihasilkan akan menjadi asam kuat . Seperti yang

diketahui, bahwa asam merupakan salah satu faktor yang dapat menyebabkan

korosi ataupun mempercepat laju korosi.

2.5 Saran Untuk Mengatasi Masalah Yang Dihadapi Oleh Pengguna Pipa

Metode memperlambat korosi pipa PDAM

1. Perlindungan katoda dengan Mg

Pipa yang digunakan sebagai penyalur air PDAM ada logam besi (Fe)

yang memiliki potensial reduksi (E0) sebesar -0,44 V. Korosi besi merupakan

proses oksidasi besi yang mengakibatkan besi menjadi karat (Fe2O3.xH20).

Maka dari itu, agar tidak terkorosi, besi harus dilindungi dengan logam lain

yang lebih reaktif. Logam yang lebih reaktif tersebut akan lebih mudah

melepas elektron sehingga menjadi ion positif. Dengan demikian, logam yang

kereaktifannya lebih besar dari besi akan mengalami oksidasi sedangkan besi

dapat terlindungi.

Berdasarakan deret volta, urutan kereaktifan logam adalah:

Dari deret di atas, logam yang dapat melindungi besi agar tidak

terkorosi adalah Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn dan Zn. Namun demikian,

logam yang paling sering digunakan untuk mencegah besi dari korosi adalah

Mg dan Zn. Secara fisik, logam Mg dan Zn terlihat mirip. Apalagi kedua

unsur tersubut memiliki bilangan oksidasi sama-sama +2. Akan tetapi Mg

termasuk golongan alkali tanah sedangkan Zn termasuk unsur transisi.

Pipa PDAM biasanya ditanam di bawah tanah. Maka dari itu

perlindungan katodik yang paling tepat diterapkan untuk melindungi besi

adalah perlindungan katodik menggunakan Mg. Perlindungan katodik

menggunakan Zn lebih cocok diterapkan pada lingkungan terbuka.

Sebelum Fe dilindungi dengan Mg, reaksi yang akan terjadi adalah:

| Elektrokimia 12

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Co Ni Cd Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

Fe(s) Fe2+(aq) + 2e-

2H+ (aq)+ ½ O2(g) + 2e- H2O(aq)

Mg(s)Mg2+(aq) + 2e-

2H+ (aq)+ ½ O2(g) + 2e- H2O(aq)

September 2013

Anoda :

Katoda :

Reaksi :

Tanpa perlindungan Mg, Fe akan berperan sebagai anoda dan

teroksidasi menjadi ion Fe2+. Dengan demikian Fe terkorosi menjadi

Fe.2H2O. Maka dari itu, dipasanglah Mg pada Fe.

Mg memiliki kereaktifan lebih tinggi daripada Fe, maka dari itu akan

terbentuk Sel Galvani dengan Mg berperan sebagai anoda dan Fe berperan

sebagai katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedangkan pada katoda

terjadi reaksi reduksi. Dari data sekunder yang diperoleh, lingkungan sekitar

pipa PDAM tersebut memiliki pH 6, berarti lingkungan bersifat asam. Reaksi

yang terjadi dalam perlindungan Fe menggunakan Mg dalam lingkungan yang

bersifat asam adalah:

Anoda (Mg) :

Katoda (Fe) :

Reaksi :

Pada anoda, Mg sebagai anoda itu sendiri akan teroksidasi menjadi ion Mg2+,

sedangkan pada katoda Fe, ion H+ dan O2 akan tereduksi membentuk air. Jika

masing-masing setengah reaksi digabungkan maka reaksi yang terjadi adalah

ion H+ dan O2 tereduksi sedangkan Mg teroksidasi dan terbentuklah hidrat

magnesium. Dengan demikian, Fe tidak berperan dalam reaksi dan terlindungi

dari korosi.

2. Perlindungan pipa PDAM dengan cement mortar lining

Cement mortar lining merupakan metode perlindungan Fe dengan dilapisi

semen pada bagian dalam pipa, air yang mengalir dapat menyebabkan korosi

tanpa terlihat dari luarnya. Air merupakan oksidator yang kuat, maka dari itu,

Fe tidak boleh mengalami kontak langsung dengan air. Cement mortar lining

didapat dengan metode sentrifugasi, sehingga akan menghasilkan semen yang

|Elektrokimia 13

2H+ + ½O2 + Mg Mg.2H2O

Fe(s) + 2H+(aq) + ½ O2(g) Fe.2H2O

September 2013

tercampur merata dan tahan lama. Dengan cement mortar lining, Fe tidak akan

mengalami kontak langsung dengan air dan tidak akan terkorosi.

2.6 Prediksi Proses yang Akan Terjadi Pada Pipa Besi yang Ditanam Di Daerah

TPA

Korosi dapat disebabkan oleh beberapa faktor, salah satunya pH

lingkungan. Jika suatu pH disekitar tanah tempat tertanamnya pipa besi sebesar 6,

yang seperti kita ketahui merupakan pH dengan kondisi asam akan menyebabkan

laju korosi yang lebih cepat dibandingkan dengan kondisi pH sekitar jika dalam

kondisi netral. Hal ini dapat dibuktikan dengan perhitungan angka dengan metode

eksplotasi Tafel, yaitu sebagai berikut:

corrosion rate=weig ht loss (g ) . K

alloy density . Exposed area. Exposure time

Dimana :

corrosion rate = laju korosi (mpy)

weig h t loss = berat besi yang hilang (g)

K = konstanta faktor (3,45.10¿¿6)¿

alloy density = massa besi setelah kurun waktu penanaman (g/cm3)

Exposed area = luas permukaan yang terkena korosi (cm2)

Exposure time = waktu korosi (hr)

Kondisi pH tanah 6 sehingga dapat diketahui pOH = 8

pOH = - log [ OH ]

8 = -log [ OH ]

| Elektrokimia 14

September 2013

[ OH ] = 10-8

Proses redoks yang terjadi pada korosi besi yaitu:

Anoda : Fe(s)→ Fe2+(aq)+ 2e

Katoda : 12

O2(g)+ H2O(l)+ 2e → 2 OH - (aq)

Redoks : Fe(s)+ 12

O2(g)+ H2O(l) → Fe2+(aq)+ 2 OH-(aq)

Selanjutnya terbentuklah senyawa:

Fe2+(aq)+ 2 OH-(aq) → Fe(OH)2

Dari reaksi terlihat perbandingan mol antara OH- dan Fe(OH)2 yaitu 2:1

sehingga didapatkan mol Fe(OH)2 yaitu :

12

. 10-8 = 5. 10-9

Setelah terbentuk senyawa Fe(OH)2,selanjutnya teroksidasi lanjut

oleh O2 dengan reaksi:

2Fe(OH)2 + 12

O2(g) → Fe2O3 + 2H2O

Diketahui mol dari Fe2O3 (karat) yaitu:

12

. 5. 10-9 = 2,5.10-9

Dari mol karat yang dihasilkan pada proses korosi. Dapat diketahui berat karat

tersebut, yaitu:

Gr = n x mr Fe2O3

= 2,5.10-9. 152

|Elektrokimia 15

September 2013

= 380. 10-9 gr

|Elektrokimia 15

September 2013

Selanjutnya dapat dihitung laju korosi pipa besi, dengan asumsi sebagai

berikut:

Diameter pipa sebesar 12 inchi

Panjang pipa 2 meter

Dihitung dalam waktu 1 hari setelah penanaman pipa

corrosion rate=weight loss (g ) . K

alloy density . Exposed area. Exposure time

= 380. 10−9 gr .3,45.106

7,86gr

cm3 .2 π . (15,24 ) (15,24+200 ) .24

= 3,36.10−7 mpy

Dari hasil perhitungan korosi, terbukti pada pH tanah 6 terjadi korosi

walaupun dengan laju yang kecil.

2.7. Reaksi yang Terjadi Pada Proses Pengolahan Logam Alumunium Dari

Bauxite

Bijih bauksit merupakan mineral oksida yang sumber utamanya adalah:

1. Al2O3.3H2O, Gibbsit yang sifatnya mudah larut

2. Al2O3.3H2O, Bohmit yang sifarnya susah larut dan Diaspore yang tidak larut.

Sumber lain nya adalah

1. Nephelin : (Na,K)2O.Al2O3.SiO2

2. Alunit : K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH)3

3. Kaolin & Clay : Al2O3.2SiO2.2H2O

Proses Pengolahan Bauksit

Penambangan bauksit dilakukan dengan penambangan terbuka diawali

dengan land clearing. Setelah pohon dan semak dipindahkan dengan bulldozer,

dengan alat yang sama diadakan pengupasan tanah penutup. Lapisan bijih bauksit

kemudian digali dengan shovelloader yang sekaligus memuat bijih bauksit

| Elektrokimia 16

September 2013

tersebut kedalam dump truck untuk diangkut ke instalansi pencucian. Bijih

bauksit dari tambang dilakukan pencucian dimaksudkan untuk meningkatkan

kualitasnya dengan cara mencuci dan memisahkan bijih bauksit tersebut dari

unsur lain yang tidak diinginkan, missal kuarsa, lempung dan pengotor lainnya.

Partikel yang halus ini dapat dibebaskan dari yang besar melalui pancaran air

(water jet) yang kemudian dibebaskan melalui penyaringan (screening).

Disamping itu sekaligus melakukan proses pemecahan (size reduction) dengan

menggunakan jaw crusher.

Cara-cara Leaching :

1. Cara Asam (H2SO4)

Hanya dilakukan untuk pembuatan Al2(SO4)3 untuk proses pengolahan air

minum dan pabrik kertas.

Reaksi dapat dipercepat dengan menaikkan temperatur sampai 180 C

(Autoclaving)

Kalsinasi Cocok untuk lowgrade Al2O3 tetapi high SiO2 yang tidak cocok

dikerjakan dengan cara basa.

Hasil Basic-Al-Sulfat dikalsinansi menjadi Al2O3, kelemahan cara ini

adalah Fe2O3 ikut larut.

2. Cara Basa (NaOH), Proses Bayers (Th 1888)

Ada 2 macam produk alumina yang bisa dihasilkan yaitu Smelter Grade

Alumina (SGA) dan Chemical Grade Alumina (CGA). 90% pengolahan bijih

bauksit di dunia ini dilakukan untuk menghasilkan Smelter Grade Alumina

yang bisa dilanjutkan untuk menghasilkan Al murni.

Reaksi Pelindian:

Mineral Bijih:

Al2O3∙3H2O + 2 NaOH Na2O∙Al2O3 + 4 H2O (T =140 C, P= 60 psi)

Impurities:

SiO2 + 2 NaOH Na2O∙SiO2 + H2O (Silika yang bereaksi adalah silika

reaktif)

|Elektrokimia 17

September 2013

2(Na2O∙SiO2) + Na2O∙Al2O3+2H2O Na2O∙Al2O3∙SiO2 (Tidak larut) + 4

NaOH

|Elektrokimia 17

September 2013

Dalam proses ini dibatasi jumlah silika reaktifnya karena sangat mengganggu

dengan menghasilkan doubel Na-Al-Silikat yang mempunyai sifat tidak larut.

Fe2O3 dan TiO2 tidak bereaksi dengan NaOH dan tetap dalam residu (Red

Mud), sedangkan V2O5, Cr2O3, Ga2O3 larut sebagai by product.

Reaksi Presipitasi:

Dilakukan dengan memanfaatkan hidrolisa karena pendinginan T=60-65

C sampai 38-43 C, t = 100 jam

Na2O3∙3H2O + 4 H2O Al2O3∙3H2O(s) + 2 NaOH

Kalsinasi:

Al2O3∙3H2O Al2O3(pure) + 3 H2O(g) (T=1200 C)

3. Cara Sintering dengan Na2CO3 (Deville-Pechiney)

Sintering dilakukan dalam Rotary Kiln 1000 C selama 2-4 jam, cocok untuk

bijih dengan high Fe2O3 dan SiO2.

Reaksi-reaksi:

Al2O3 + Na2CO3 NaAlO2 + CO2(g)

Fe2O3 + Na2CO3 Na2O∙Fe2O3 + CO2(g)

TiO2 + Na2CO3 Na2O∙TiO2 + CO2(g)

SiO2 + Na2CO3 Na2O∙SiO2 + CO2(g)

4. Dengan Proses Elektolisa

Bahan utamanya adalah bauksit yang mengandung aluminium oksida. Pada

katoda terjadi reaksi reduksi, ion aluminium (yang terikat dalam aluminium

oksida) menerima electron menjadi atom aluminium,

4 Al3+ + 12 e- 4 Al

Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, dimana ion-ion oksida melepaskan

elektron menghasilkan gas oksigen.

6 O2- 3 O2 + 12 e-

Logam aluminium terdeposit di keping katoda dan keluar melalui saluran

yang telah disediakan.

| Elektrokimia 18

September 2013

2.8 Bentuk Sel Elektrokimia yang Digunakan Dalam Proses Elektroplating dan

Contoh Reaksi Elektroplating

Gambar 2.8.1. Sel Elektrolisis Untuk Elektroplating

a. Katode: logam yang akan dilapisi

b. Anode: logam untuk melapisi

c. Elektrolit: garam dari logam anode

Contoh:

Besi akan dilapisi tembaga, maka sebagai katodenya adalah besi, anodenya

tembaga, dan sebagai elektrolit adalah tembaga sulfat (CuSO4). Reaksi yang

terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut. Ion Cu2+ bergerak ke katode, mengambil

electron dan menjadi logam tembaga yang menempel pada besi katode.

Katode : Cu2+(aq) + 2 e¯ → Cu(s)

Ion SO42¯ bergerak ke anode memberikan elektron dan bereaksi dengan tembaga

anode.

Anode : Cu Lama kelamaan tembaga pada anode berkurang dan besi katode

dilapisi tembaga. Bila proses ini makin lama, maka pelapisannya makin tebal.

(s) → Cu2+(aq) + 2 e¯

|Elektrokimia 19

September 2013

2.9 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Logam Electroplating

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses electroplating antara lain adalah:

1. Potensial dan arus yang diberikan

Harga potensial mempengaruhi jalannya proses electroplating. Setiap logam

mempunyai harga potensial tertentu untuk terjadinya reduksi di katoda.

Besarnya potensial yang diberikan berpengaruh pula pada arus yang mengalir

ke dalam larutan.

2. Suhu

Suhu sangat penting untuk menyeleksi tepat tidaknya jalan reaksi dan

melindungi pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa faktor

misalnya jarak antara anoda dan katoda serta arus yang digunakan.

3. Kerapatan arus

Kerapatan arus yang baik adalah arus yang tinggi pada saat arus yang

diperlukan masuk. Berapapun nilai kerapatan arus akan mempengaruhi proses

dan waktu untuk ketebalan lapisan tertentu.

4. Konsentrasi ion

Konsentrasi merupakan faktor yang mempengaruhi struktur logam. Naiknya

konsentrasi logam akan meningkatkan aktivitas anion yang membantu

mobilitas ion.

5. Waktu

Waktu merupakan faktor yang mempengaruhi banyaknya logam yang

mengendap di katoda. Secara umum semakin banyak waktu yang digunakan

untuk proses electroplating semakin tebal lapisan pada katoda. Proses

electroplating dilakukan pada berbagai variasi beda potensial selama 2 jam.

| Elektrokimia 20

September 2013

BAB III

PENUTUP

3. KESIMPULAN

Elektrokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan

kimia dengan listrik. Dalam kimia, listrik dapat dihasilkan karena adanya

pergerakan elektron dari kutub anoda ke kutub katoda. Elektrokimia

menggunakan prinsip reaksi redoks.

Penerapan elektrokimia telah banyak dilakukan khususnya dalam bidang

industri, seperti pada penyepuhan logam, pemurnian logam, dan produksi zat.

Selain itu, prinsip elektrokimia dapat diterapkan dalam mencegah dampak

lingkungan, seperti mencegah pencemaran air di lingkungan sekitar TPA.

Metode elektroplating dengan prinsip sel elektrolisis dapat mencegah

terjadinya kebocoran pipa pada kawasan TPA. Kondisi tanah TPA asam karena

banyaknya proses oksidasi di kawasan tersebut. Asam yang bersifat korosif

dapat merusak lapisan pipa – pipa air yang tertanam di dalam tanah dan lama

kelamaan akan mengkorosi pipa sehingga menyebabkan kebocoran.

Metode elektroplating dapat menjadi pilihan yang baik, mengingat dampak

yang akan ditimbulkan dari kebocoran pipa yaitu pencemaran air oleh sampah

dan bakteri yang dapat berakibat buruk bagi penduduk sekitar sebagai konsumen

air PAM. Keunggulan metode elektroplating yaitu temperatur proses rendah,

kondisi proses pada tekanan atmosfer biasa, peralatan relatif murah, komposisi

larutan luas, laju pengendapan cepat, porositas lapisan rendah, dapat

menghasilkan beberapa lapisan. Sedangkan, elektroplating memiliki kelemahan

yaitu perlu penggantian lapisan secara berkala, terbatas logam dan paduannya,

perlu perlakuan awal pada benda yang akan dilapisi, benda yang akan dilapis

terbatas pada benda konduktor saja.

Kelompok III | Elektrokimia 21

September 2013

Daftar Pustaka

Marwati, Siti, dkk, April 2009, “Pemanfaatan Ion Logam Berat Tembaga(Ii),

Kromium(Iii), Timbal(Ii), Dan Seng(Ii) Dalam Limbah Cair Industri Electroplating

Untuk Pelapisan Logam Besi”. Jurnal Penelitian Saintek. Vol. 14, No.1,

http://journal.uny.ac.id/index.php/saintek/article/view/691, 25 September 2013.

William L. Masterton. 2009. Chemistry Principles and Reactions. California:

Brooks/Cole Cengange Learning

Jerome L. Rosenberg. 1980. Seri Buku Scaum Dasar. Jakarta: Erllangga.

Harvey, David. 2000. Modern Analytical Chemistry. New York: Grawhill.

Jeffrey. G. H. Vogel’s Textbook of Quantitative Chemical Analysis. United States:

Longman.

Andriyani, Retno. 2013. Pengelolaan Limbah. Surabaya: Fakultas Kesehatan

Masyarakat Universitas Airlangga.

Ratna, dkk. “Aplikasi Sel Elektrolisis”. 26 September 2013. http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/aplikasi-sel-elektrolisis/

Kelompok III |Elektrokimia 22