LABORATORIUM INSTRUMENTASI ANALITIK

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

Praktikum Satuan Proses 1

MODUL : Pembuatan Gas Chlorine

PEMBIMBING : Ir. Emmanuela Maria W., MT

Oleh :

Kelompok : VIII

Nama : 1. Panji GalihY NIM: 121411056

: 2. Randy Surya K NIM: 121411057

3. Sandra Sopian NIM: 121411058

Kelas : 1B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Praktikum : 16 April 2013Penyerahan : 23 April 2013

(Laporan)

I. PENDAHULUAN

I.1 Tujuan Percobaan

1. Mempelajari pembuatan gas chlorine dengan proses elektrolisis.

2. Mengidentifikasi produksi gas chlorine yang didapatkan.

3. Membandingkan produksi gas chlorine dalam waktu tertentu.

II. DASAR TEORI

Produksi gas chlorine perlu dikembangkan mengingat kebutuhan saat ini semakin

bertambah, terlebih kebutuhan air bersih semakin sulit, sedang kebutuhan semakin bertambah

sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk. Jumlah air tanah yang dimanfaatkan sebagai

air kebutuhan sehari-hari juga terus bertambah karena ketersediaan air PAM yang disediakan

pemerintah juga masih sangat terbatas. Kondisi tersebut perlu dipikirkan karena tidak semua

air tanah berkualitas baik, terlebih didapatkan bahwa gas chlorine dapat mengoksidasi logam

Fe dan Mn.

Salah satu cara yang dapat dimanfaatkan adalah proses pembuatan secara elektrolisis

meggunakan larutan NaCl, karena terkandung ion-ion klorida dalam komposisinya.

Elektrokimia adalah hubungan antara energi listrik dan energi kimia, dengan reaksi

yang terjadi adalah reaksi redoks (reaksi reduksi-oksidasi). Berdasarkan reaksi tersebut dapat

dilakukan proses elektrolisis untuk memproduksi bahan kimia, salah satu diantaranya adalah

gas chlorine.

Elektrolisis menggunakan air murni saja tidak dapat dilakukan, karena air murni tidak

dapat menghantarkan listrik, tetapi dengan penambahan asam, basa atau garam yang

dilarutkan didalamnya, maka larutan tersebut dapat menghantarkan listrik, dan akan

mengalami perubahan kimia. Larutan asam atau basa tersebut merupakan elektrolit yang

dapat meneruskan arus listrik dan merupakan konduktor yang baik. Salah satu bahan kimia

yang dapat digunakan sebagai elektrolit adalah larutan NaCl.

Reaksi yang terjadi:

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 ē ↔ H2(g) + 2 OH-(aq)

Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ↔ Cl2(g) + 2 ē

2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) ↔ H2(g) + 2 OH-

(aq) + Cl2(g)

Selain pembentukan gas chlorine, dalam anoda juga terbentuk gas oksigen, reaksi

terjdi sebagai berikut:

Katoda (-) : 4 H2O + 4 ē ↔ 2 H2 + 4 OH-

Anoda (+) : 2 H2O ↔ 4 H+ + O2 + 4 ē

6 H2O ↔ 2 H2 + O2 + 4 OH- + 4 H+

Produk gas chlorine yang terjadi ditangkap oleh larutan kalium iodida. Adanya gas

Cl2 ditunjukkan dengan perubahan warna yang terjadi pada larutan KI. Adanya gas oksigen

yang merupakan produk samping akan naik ke atas dan mendorong larutan kalium iodida ke

bawah. Pada katoda dihasilkan gas H2 dan larutan bersifat basa, yang dapat diidentifikasi

dengan penambahan indikator pp, berubah menjadi warna merah. Penentuan konsentrasi

dilakukan dengan titrasi asam basa menggunakan larutan HCl.

III. ALAT DAN BAHAN

III.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

No. Alat Bahan

1. Reaktor Elektrolisis NaCl teknis/garam dapur

2. Scrubber/Alat Penangkap Gas Chlorine Kalium Iodida (KI) 2%

3. Rectifier/Sumber arus HCl 0,02 N

4. Peralatan titrasi Indikator phenolpthalin

5. Peralatan gelas Aquadest

III.2 Prosedur Percobaan dan Rangkaian Peralatan

Analisis Gas Chlorine

1. Ambilan 25 ml larutan di katoda, dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer,

tambahkan indikator pp, kemudian dititrasi menggunakan larutan HCl 0,02 N

untuk mengetahui konsentrasi NaOH yang terbentuk.

2. Ambil 10 ml larutan KI, dimasukkan ke dalam scrubber sebagai penampung,

tambahkan 5 ml amilum dan amati perubahan warna yang terjadi.

3. Apabila gas chlorine yang terbentuk ditangkap dengan aquadest, maka gas

chlorine yang terbentuk akan bereaksi dengan aquadest membentuk air chlor

tambahkan siklohexane/TCE yang akan membentuk 2 lapisan.

III.3 Diagram Alir Pembuatan Gas Chlorine

NaCl

Aquadest

Analisis:

- Vol. Gas Cl2

- Kuat Arus- Analisis Gas Cl2

Pembuatan Larutan NaCl jenuh

Reaktor Elektrolisis diisi Larutan NaCl jenuh

Reaktor Elektrolisis dirangkai dengan scrubber berisi lar. KI

(pendeteksi gas Cl2 )

Pencatatan kenaikan volume larutan KI

Reaktor Elektrolisis terhubung pada sumber arus (rectifier)

III.4 Tabel Data Percobaan

Persiapan

NaCl (gram) Aquadest (vol) Konsentrasi NaCl (N) Volume (ml)

31,07 gram 100 ml 5,42 100 ml

Konsentrasi NaCl

N =grMr

×1000

ml×a

N = 31,7 gr

58,5gr

mol

×1000

100 ml×1

N = 5,42 N

Tegangan (V) = 10 mV

Pembentukan Gas Chlorine

No. Waktu (t)

(menit)

Vol gas chlorine (Cl2)

(ml)

Ketinggian Scrubber

(cm)

1. 10 3,0 3,29

2. 20 4,6 3,39

3. 30 5,3 3,43

4. 40 6,7 3,52

5. 50 7,5 3,57

*tinggi awal scrubber (KI) = 3,1 cm (50 ml)

Perhitungan tinggi scrubber

50 ml = 3,1 cm

3,0 ml= 0,19 cm,

maka tinggi scrubber pada t=10 menit adalah 3,1 cm + 0,19 cm = 3,29 cm

IV. PEMBAHASAN

Pembahasan oleh Randy Surya Kusumah (121411057)

Praktikum kali ini bertujuan untuk membuat gas Klorin (Cl2), gas klorin sering dimanfaatkan sebagai desinfektan untuk menjaga kualitas air tanah karena dapat mengoksidasi ion-ion logam seperti Fe, dan Mn. Pada praktikum kali ini gas klorin dibuat dengan cara elektrolisis dari larutan NaCl. Larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan NaCl yang jenuh, karena larutan NaCl mengandung unsur klorin dan dibuat jenuh karena pada konsentrasi yang jenuh ion-ion Cl- yang terbentuk lebih banyak sehingga diharapkan lebih banyak gas klorin (Cl2) yang diproduksi.

Pada elektrolisis diberikan aliran listrik searah, dengan menggunakan elektroda dari karbon (grafit) karena grafit memiliki sifat konduktivitas listrik yang tinggi dan tidak ikut bereaksi saat proses elektrolisis.

Pada proses elektrolisis, katoda bertindak sebagai oksidator dan merupakan kutub negatif. Di katoda terjadi proses reduksi dan terbentuk gas Hidrogen (H2) yang bisa dilihat dari gelembung-gelembung gas yang terbentuk sedangkan anoda bertindak sebagai reduktor dan merupakan kutub positif. Di Anoda terjadi proses oksidasi dan terbentuk gas Cl2. Reaksi yang terjadi adalah:

NaCl Na+ + Cl-

Katoda : 2H2O (l) + 2e- H2 (g) + 2OH- (aq)

Anoda : 2Cl- (aq) Cl2 (g) + 2e-

2H2O (l) + 2Cl- (aq) H2 (g) + 2OH- (aq) + Cl2 (g)

Namun dalam Anoda juga terbentuk gas Oksigen (O2), reaksi yang terjadi adalah:

NaCl Na+ + Cl-

Katoda : 4H2O + 4e- 2H2 + 4OH-

Anoda : 2H2O 4H+ + O2 + 4e-

6H2O 2H2 + 4OH- + 4H+ + O2

Gas klorin yang didapat dari proses elektrolisis akan ditangkap di dalam scrubber yang berisi larutan KI, scrubber yang tersedia sebanyak 2 buah diharapkan jika gas klorin yang tidak tertangkap di scrubber 1 bisa ditangkap di scrubber 2. Pemakaian larutan KI dalam

scrubber bertujuan agar dapat diketahui apakah di dalam scrubber terdapat gas klorin atau tidak. Jika sudah ada, gas klorin akan bereaksi dengan larutan KI tadi membentuk KCl dan kemudian melepaskan gas I2 yang akan diikuti dengan perubahan warna larutan menjadi warna kuning. Reaksi yang terjadi dalam scrubber adalah:

KI + Cl2 KCl + I2

Pada praktikum ini praktikan melakukan percobaan sebanyak dua kali, karena pada

percobaan pertama praktikan mendapati bahwa elektrolyser yang digunakan sudah tidak

berfungsi dengan baik sehingga arus dari rectifier tidak mengalir sehingga proses elektrolisis

tidak berjalan sempurna. Hal ini ditandai dengan gas H2 yang dihasilkan sedikit begitupun

juga gas klorin yang tidak terbentuk. Pada percobaan kedua praktikan mengganti elektrolyser

sehingga proses elektolisis dapat berjalan dengan baik. Hal ini ditandai dengan terbentuknya

gas H2 di katoda yang cukup banyak dan adanya kenaikan volume di scrubber. Namun, pada

scrubber belum terjadi perubahan warna larutan menjadi warna kuning. Hal ini diakibatkan

karena gas klorin yang masuk hanya sedikit sehingga tidak terjadi perubahan warna. Pada

menit ke-10 pertama volume Cl₂ yang terbentuk adalah 3,0 ml , menit ke-20 adalah 4,6 ml,

menit ke-30 adalah 5,3 ml, menit ke-40 adalah 6,7 ml dan menit ke-50 adalah 7,5 ml . Untuk

lebih meyakinkan ada atau tidaknya gas Cl yang tertangkap di scrubber s₂ elanjutnya

dilakukan analisa gas Cl₂. Analisa yang dilakukan adalah larutan di anoda diambil beberapa

mili yang kemudian ditambah larutan KI. Apabila dihasilkan Cl sedikit dan₂ I₂ yang kecil

maka factor yang mempengaruhi adalah konsentrasi NaCl, waktu dan elektroda yang

digunakan, namun apabila dihasilkan I₂ yang banyak dan Cl yang sedikit ₂ maka factor

yang mempengaruhinya adalah kandungan pengotor. Perubahan warna yang terjadi setelah

ditambahkan KI adalah warna kuning dan perubahan warna yang terjadi setelah penambahan

amylum adalah warna biru tua. Hal ini menunjukkan bahwa pada anoda sudah terbentuk gas

Cl2 yang otomatis di scrubber pun sudah terdapat gas Cl2 mekipun hanya sedikit. Hal ini bisa

disebabkan karena factor yang disebutkan sebelumnya. Pada analisis NaOH yang terbentuk

di katoda dilakukan dengan penambahan indicator pp dan menitrasinya dengan HCl 0,02 N,

namun warna ungu yang terlihat setelah penambahan beberapa tetes indicator pp kembali ke

warna semula (bening) sehingga proses titrasi tidak dapat dilakukan dan setelah itu praktikan

melakukan pengukuran pH menggunakan kertas lakmus ternyata perubahan warna yang

terjadi pada kertas lakmus yaitu hijau muda, hal ini membuktikan bahwa pHnya basa namun

konsentrasi NaOH yang terbentuk kecil. Hal ini dapat membuktikan bahwa di katoda sudah

terbentuk NaOH menurut reaksi:

Katoda : 2H₂O + 2é -> H₂ + 2OH¯

Anoda : 2Cl¯ -> Cl₂ + 2é

Reaksi : 2H₂O + 2Cl¯ -> H₂ + Cl₂ + 2OH¯

Dapat disimpulkan bahwa pembentukan Cl₂ dipengaruhi oleh konsentrasi NaCl, semakin

besar konsentrasi NaCl maka perubahan produk Cl₂ semakin besar pula. Factor lainnya

adalah waktu, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses analisis maka jumlah

produk Cl₂ yang dihasilkan juga semakin banyak.

V. SIMPULAN

1. Di anoda dihasilkan gas Cl2 dan di katoda dihasilkan H2 dan NaOH

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 ē ↔ H2(g) + 2 OH-(aq)

Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ↔ Cl2(g) + 2 ē

2H2O(l) + 2 Cl-(aq) ↔ H2(g) + 2 OH-

(aq) + Cl2(g)

2. Konsentrasi NaCl mempengeruhi pembentukan gas Cl₂, semakin besar

konsentrasi NaCl maka semakin besar pula perubahan produk Cl₂.

3. Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses analisis maka jumlah

produk Cl₂ yang dihasilkan juga semakin banyak.

No. Waktu (t)

(menit)

Vol gas chlorine (Cl2)

(ml)

Ketinggian Scrubber

(cm)

1. 10 2,4 0,15

2. 20 5,0 0,30

3. 30 5,6 0,40

4. 40 7,8 0,50

5. 50 8,0 0,60

4. Faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis adalah konsentrasi larutan

elektrolit (NaCl), waktu proses, elektroda dan pengotor,

DAFTAR PUSTAKA

Abdel-Aal, H K., dan Hussein, I. A., Sultan, S. M. 1993. Parametric Study for Saline

water Electroklysis: Part II-Chlorine Evolution, Selectivity and Determination,

International Journal Hydrogen Energy 18 (7), Hal 545-551.

Huang, Yu-R, Hung, Yen-C, Hsu Shun, Huang Yao-W, and Wang, Deng-F. 2008.

Applicartion of Electrolyzed Water in the Food Indusrty, Journal of Food Control.

Jakarta: PT Kalman Media.

Jeffrey, G. H., basset, J. Mendham, J., Denney, R. C. 1989. Vogels’s Textbook of

Quantitave Chemical Analysis. New York: John Wiey & Sons.

Shevla, G. 1990. Vogel Buku Teks Anlisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro.

Jakarta: PT Kalman Media.