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.