PRODUKSI GAS HIDROGEN SECARA KUALITATIF DARI

ALUMUNIUM DAN PEMANFAATAN LIMBAHNYA SEBAGAI TAWAS

Aisa Kusbardini, Deska Prayoga Fauzi Aditama, Iin Ana Rizqi, Siska

Permata Sari (Kelompok 6)

Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah

Jakarta

Jl. Ir. H Juanda No.95 Ciputat, Tangerang, 15412

ABSTRAK

Menipisnya bahan bakar fosil dan berbagai isu global membuat manusia

terdesak untuk mencari alternatif bahan bakar untuk masa depan, salah satu

jawabannya adalah hydrogen. Hydrogen menjadi jawaban karena hanya

menghasilkan air ketika direaksikan untuk menghasilkan energy sebagai fuelcell.

Pada percobaan menggunakan alumuniumfoil,Reaksi alumunium foil

dengan basa menghasilkan gas hydrogen.Alumunium alumunium foil dapat

menunjukkan sifat asamnya jika direaksikan dengan basa seperti larutan  natrium

hidroksida. Alumunium memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen

dengan oksigen, sementara pada natrium perbedaan elektronegatifan antara

natrium dan oksigen terlalu besar untuk membentuk ikatan selain ikatan ionic.

Semakin besar massa limbah alumunium foil semakin cepat waktu reaksi dan

produksi gashidrogennya juga semakin besar. Kesimpulannya adalah pada

percobaan 1 massa limbah alumunium 0,25 gram dihasilkan 200 ml gas

hidrogen.Pada percobaan ke2 massa limbah alumuniumfoil 0,25 gram tidak

diketahui seberapa besar hydrogen yang dihasilkan karena air sampai melebihi

gelas beker.

PENDAHULUAN

Hydrogen adalah elemen

paling berlimpah dan paling simple

di dunia. Pada suhu dan tekanan

permukaan bumi, hydrogen tidak

berwarna. Bagaimanapun, hydrogen

jarang ditemukan sendiri di alam.

Biasanya terikat dengan element lain.

Atmosfer kita sekarang mempunyai

presentase yang kecil untk hydrogen.

Hydrogen terkunci dalam jumlah

besar di air (H2O), hydrocarbon

(seperti methana, CH4), dsb.

Memproduksi hydrogen untuk

menjadi bahan bakar dari komponen

tsb secara efisien dan ramah

lingkungan menjadi tantangan yang

besar pada hari ini.Kali ini kita akan

mencoba membuat gas hidrogen

murni yang berasal dari alumunium

yang direaksikan dengan larutan

basa. Pembuatan gas hidrogen cukup

berbahaya karena mudah untuk

meledak, apalagi jika jumlah gasnya

cukup banyak.Sebenarnya

pembuatan gas hidrogen cukup

mudah tapi harus berhati-hati juga

karena kesalahan dapat

mengakibatkan gas

meledak.Hidrogen adalah gas yang

tidak berwarna, tidak berbau dan

tidak berasa.Hidrogen atau H2

mempunyai kandungan energi per

satuan berat tertinggi, dibandingkan

dengan bahan bakar

manapun.Hidrogen merupakan unsur

yang sangat aktif secara kimia,

sehingga jarang sekali ditemukan

dalam bentuk bebas.Untuk dapat

memanfaatkanya, hidrogen harus

dipisahkan terlebih dahulu dari

senyawanya agar dapat digunakan

sebagai bahan bakar.Ada beberapa

metode pembuatan gas hidrogen

yang telah kita kenal. Namun semua

metode pembuatan tersebut

prinsipnya sama, yaitu memisahkan

hidrogen dari unsur lain dalam

senyawanya.

Reaksi alumunium foil

dengan basa menghasilkan gas

hydrogen. Alumunium foil dapat

menunjukkan sifat asamnya jika

direaksikan dengan basa seperti

larutan  atrium hidroksida. Berbagai

aluminat dapat terbentuk senyawa

Diana alumunium ditemukan dalam

ion negative.Hal ini mungkin karena

alumunium memiliki kemampuan

untuk membentuk ikatan kovalen

dengan oksigen, sementara pada

natrium perbedaan elektronegatifan

antara natrium dan oksigen terlalu

besar untuk membentuk ikatan selain

ikatan ionic.

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O              --->

2 Al(OH)4 (aq) + 3 H2

METODOLOGI

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan

antara lain botol plastic,botol

kaca,selang 55cm,solder,gelas

beker,gelas ukur,balon.

Bahan-bahan yang digunakan

antara lain alumuniumfoil,larutan

NaOH,dan air

Prosedur Kerja

- Pembuatan Reaktor Sederhana

Botol bekas air mineral dilubangi

bagian atas dan bawahnya

menggunakan solder, kemudian

potong selang sepanjang 55 cm. Lalu

dihubungkan selang kedalam tutup

botol air mineral dan kedalam tutup

botol sirup kaca. Reaktor pun siap

digunakan.

- Pembuatan Gas Hidrogen

Air dimasukkan kedalam botol

air mineral pada reaktor yang telah

dibuat sebanyak setengah

botol.Kemudian botol tersebut

dimasukkan kedalam gelas

piala.Selanjutnya NaOH 3 M diukur

sebanyak 50 ml dengan gelas ukur,

lalu dimasukkan ke dalam botol sirup

kaca.Setelah itu, aluminium foil

ditimbang dan dipotong kecil-

kecil.Lalu dimasukkan ke dalam

botol sirup kaca berisi NaOH,

kemudian botol sirup tersebut ditutup

rapat.Gas H2 yang terbentuk lalu

diamati dan diukur volumenya.Untuk

percobaan menggunakan balon,

selang pada tutup botol air mineral

dilepas dan dipasangkan pada balon.

Langkah selanjutnya sama seperti

yang telah diuraikan di atas.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan 1

N

O

Perlakuan Hasil Pengamatan

1 50 ml larutan NaOH 3M Larutan berwarna

bening

2 Alumunium foil ditimbang dan dipotong kecil-kecil Massa alumunium foil

0,25 gram

3 Alumunium foil yang sudah dipotong dimasukkan ke

dalam botol sirup kaca dan segera ditutup

Larutan berubah warna

menjadi keabuan dan

terlihat asap dari gas

yang dihasilkan serta

botol terasa

panas(reaksi eksoterm)

4 Reaksi yang terjadi pada botol air mineral dan gelas

beker

Mula-mula air dalam

gelas beker berisi 500

ml,sesaat setelah gas

hidrogen mengalir air

yang ada di dalam

botol air mineral turun

sedikit demi sedikit

sedangkan air yang

ada dalam gelas beker

volume-nya naik

menjadi 700 ml.

5 Volume gas Hidrogen yang dihasilkan V air awal(V1)=500

ml

V air setelah terjadi

reaksi oleh gas

Hidrogen(V2)=700 ml

V gas Hidrogen yang

dihasilkan=V2-V1

=700 ml-

500 ml

200 ml

Percobaan 2

N Perlakuan Hasil Pengamatan

O

1 50 ml larutan NaOH 2M Larutan berwarna

bening

2 Alumunium foil ditimbang dan dipotong kecil-kecil Massa alumunium

foil 0,25 gram

3 Alumunium foil yang sudah dipotong dimasukkan ke

dalam botol sirup kaca dan segera ditutup

Larutan berubah

warna menjadi

keabuan dan terlihat

asap dari gas yang

dihasilkan serta botol

terasa panas(reaksi

eksoterm)

4 Reaksi yang terjadi pada botol air mineral dan gelas

beker

Mula-mula air dalam

gelas beker berisi

500 ml,sesaat setelah

gas hidrogen

mengalir air yang ada

di dalam botol air

mineral turun sedikit

demi sedikit

sedangkan air yang

ada dalam gelas

beker volume-nya

naik melebihi ukuran

gelas beker.

5 Volume gas Hidrogen yang dihasilkan V air awal(V1)=500

ml

V air setelah terjadi

reaksi oleh gas

Hidrogen(V2)= tidak

deketahui karena air

sampai melebihi

gelas beker.

V gas Hidrogen yang

dihasilkan=V2-V1

(hasilnya

tidak

diketahui)

.

REAKSI :

2 Al(s) + 2 NaOH(aq) + 6 H2O(l) → 2 NaAl(OH)4(aq) + 3 H2(g)

2 Al(s) + 2 OH-(aq) + 6 H2O(l) → 2 Al(OH)4-(aq) + 3 H2(g)

- Pembuatan tawas

Aluminium foil yang digunakan=1

gram

Larutan KOH 3M yang

digunakan=50 mL

Larutan H2SO4 6M yang digunakan :

50 mL

Hasil tawas yang didapat=10,0081

gram

- Penjernihan air

Air keruh digunakan air tanah +

larutan FeCl3 : warna kuning pekat.

Digunakan 20 mL air keruh untuk

tiap jenis absorber.

Massa arang : 3 gram

Massa karbon aktif : 3 gram

Massa zeolit halus : 3 gram

Massa zeolit kasar : 3 gram

Massa tawas : 3 gram

Massa batu bata (halus) : 3 gram

Setelah didiamkan selama beberapa

hari, warna air yang tadinya kuning

pekat menjadi lebih bening walaupun

masih terlihat sedikit berwarna

kekuningan.

Urutan kejernihan air berdasarkan

absorber yang digunakan : zeolit

halus, zeolit kasar, tawas, karbon

aktif, arang dan batu bata.

Al membentuk ion Al(OH)4-

berarti bilangan oksidasinya berubah

dari nol menjadi +3. Sedang bilangan

oksidasi H dari +1 menjadi nol.

Berarti baik dalam asam maupun

basa, reaksi redoks yang terjadi

sebagai akibat dari sifat keamfoteran

Al, ternyata perubahan bilangan

oksidasinya sama.

Pengikisan permukaan logam

aluminium dianggap sebagai tolok

ukur, sehingga semakin banyak

pengikisan permukaan logam

aluminium oleh larutan perendaman

maka semakin banyak nuklida-

nuklida aktif yang ikut lepas.

Kelarutan kerapatan alumnium

terhadap perendaman menggunakan

larutan perendam NaOH yang

menunjukkan bahwa dengan semakin

meningkatnya konsentrasi NaOH dan

waktu proses perendaman maka

dapat menaikkan kelarutan

aluminium. Hal ini menunjukkan

semakin banyak logam aluminium

yang terkikis berarti semakin banyak

nuklida-nuklida yang menempel di

logam yang terlepas.

Namun yang berpengaruh

pada produksi gas hidrogen adalah

jumlah alumunium foilnya. Seperti

yang dilakukan pada percobaan kali

ini,jumlah alumunium foil yang

digunakan sedikit yaitu 0,25 gram.

Jadi,tidak terlalu banyak

menghasilkan gas hidrogen.

Sedangkan konsentrasi NaOH hanya

mempengaruhi kecepatan reaksinya

saja.Kalau konsentrasi NaOH beasar

reaksinya semakin cepat.Kalau

konsentrasi NaOH kecil reaksinya

berlangsung lambat.

Hidrogen juga dapat

menyebabkan reaksi pembakaran,

contohnya adalah ketika balon berisi

gas hidrogen disulut dengan api. Gas

hidrogen sangat mudah terbakar dan

akan terbakar pada konsentrasi

serendah 4% H2 di udara bebas.

Entalpi pembakaran hidrogen adalah

-286 kJ/mol. Hidrogen terbakar

menurut persamaan kimia:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572

kJ (286 kJ/mol)

Karena terbatasnya alat dan bahan

yang digunakan,kelompok 6 tidak

melakukan percobaan menggunakan

balon.

Ketika dicampur dengan oksigen

dalam berbagai perbandingan,

hidrogen meledak seketika disulut

dengan api dan akan meledak sendiri

pada temperatur 560 °C. Lidah api

hasil pembakaran hidrogen-oksigen

murni memancarkan gelombang

ultraviolet dan hampir tidak terlihat

dengan mata telanjang. Oleh karena

itu, sangatlah sulit mendeteksi

terjadinya kebocoran hidrogen secara

visual. Karakteristik lainnya dari api

hidrogen adalah nyala api cenderung

menghilang dengan cepat di udara,

sehingga kerusakan akibat ledakan

hidrogen lebih ringan dari ledakan

hidrokarbon. H2 bereaksi secara

langsung dengan unsur-unsur

oksidator lainnya.Ia bereaksi dengan

spontan dan hebat pada suhu kamar

dengan klorindan fluorin,

menghasilkan hidrogen halida berupa

hidrogen klorida dan hidrogen

fluorida.

- Pembuatan Tawas

Proses awal pembuatan tawas

dilakukan dengan melarutkan

potongan potongan aluminium foil

yang sudah dipotong kecil kecil

dalam larutan KOH sambil

dipanaskan.Pemanasan ini bertujuan

untuk mempercepat kelarutannya,

karena semakin tinggi suhu dan

semakin luas permukaan zat maka

kelarutannya semakin besar.

Pada penambahan KOH reaksi

berjalan cepat dan bersifat eksoterm

karena menghasilkan kalor.Dalam

reaksi ini terbentuk gas H2 yang

ditandai dengan munculnya

gelembung- gelembung

gas.Gelembung-gelembung gas

hilang setelah semua aluminium

bereaksi.Setelah Al larut, dihasilkan

larutan berwarna hitam. Reaksi antar

Al dan KOH berlangsung melalui

persamaan berikut

2Al (s) + 2KOH (aq) + 2H2O (l)

2KAlO2 (aq) + 3H2 (g)

Setelah proses pelarutan

selesai, dilakukan proses

penyaringan, proses penyaringan ini

bertujuan untuk menyaring ion-ion

pengganggu, dan yang tersisa hanya

tinggal filtratnya. filtrat ini kemudian

diambil, dan ditetesi dengan asam

sulfat 50%. Proses penambahan asam

sulfat ini dilakukan secara perlahan

sambil diaduk, hal ini bertujuan agar

semua Al yang berada di dalamnya

dapat bereaksi sempurna dengan

pembentukan endapan yang

sempurna secara teratur.Reaksi antar

zat yang dihasilkan dari reaksi antar

Al dan KOH dengan asam sulfat

menghasilkan endapan yang

berwarna putih.

2KAlO2 (aq) +2H2O (l) + H2SO4(aq)

K2SO4(aq) + Al(OH)3 (s)

Warna putih yang terbentuk

berasal dari senyawa Al(OH)3.

senyawa Al(OH)3 yang bersifat basa

dicampurkan dengan asam sulfat

hingga pHnya 1 - 2. Hal tersebut

bertujuan untuk membentuk kation-

kation (K+ dan Al3+) yang merupakan

elemen elemen yang diperlukan

untuk membentuk tawas.

H2SO4(aq) + K2SO4(aq) + 2Al(OH)3 (s)

2KAl(SO4)2 (aq) + 6H2O

Larutantersebut dipanaskan

dengan suhu 60 - 80o C. Setelah

dipanaskan dan kemudian

didinginkan lalu terbentuklah kristal

- kristal tawas. Pada percobaan ini

pada saat dipanaskan suhunya

dikendalikan dengan mengukur

setiap beberapa menit sekali dengan

termometer.Apabila suhunya terlalu

tinggi diturunkan, kemudian

sebaliknya bila suhu larutan rendah

untuk mempercepatnya maka suhu

dinaikkan.Kristal - kristal tawas

setelah itu didinginkan. Pada saat

pendinginan ini, larutan dibiarkan

diudara terbuka hingga dingin, pada

saat ini endapan yang terbentuk

adalah KAl(SO4)2.12H2O. Setelah

dingin, dilakukan penyaringan dan

dibilas dengan air dan alkohol, yang

bertujan untuk mencuci endapan dan

membilas sisa tawas yang tersisa di

erlenmeyer serta fungsi alkoholnya

untuk mempercepat penguapan

larutan pencuci.Kristal yang

terbentuk kemudian disaring dan

dikeringkan.

24 H2O (l) + 2KAl(SO4)2(aq)

KAl(SO4)2.12H2O(s)

Berdasarkan hasil percobaan,

didapatkan massa tawas yang

terbentuk adalah 10,0081 gram.

- Penjernihan air

Percobaan ini bertujuan untuk

menguji tawas yang telah dibuat dan

membandingkan keefektifan daya

serap dari berbagai absorben yang

biasa digunakan baik dalam

laboratorium maupun yang

digunakan dalam rumah

tangga.Absorben yang diuji yaitu

tawas hasil pembuatan dari limbah

pembuatan gas hidrogen, arang,

karbon aktif, batu bata dan zeolit

dengan ukuran kasar dan zeolit

halus. Air yang akan dijernihkan

dibuat dari air kran yang dicampur

dengan larutan FeCl3 dan warna air

menjadi warna kuning pekat.

Kesemua absorben masing – masing

ditimbang 3 gram, lalu disiapkan 20

mL air keruh yang akan diujikan

untuk tiap absorben. Absorben

dimasukkan ke dalam air keruh yang

ditaruh pada gelas beaker, lalu

didiamkan selama beberapa hari dan

dibandingkan daya absorpsinya

dengan melihat kejernihan air yang

telah diuji.

Berdasarkan hasil percobaan,

air kran yang dicampur FeCl3 yang

awalnya berwarna kuning pekat

setelah dijernihkan dengan berbagai

jenis absorben warnanya cenderung

lebih jernih dibanding keadaan awal,

meskipun air tersebut tidak benar –

benar jernih seluruhnya tetapi masih

terlihat sedikit kekuningan dan di

dasar gelas / wadah terlihat ada

endapan kotoran yang diserap dan

digumpalkan (dikoagulasi) oleh

absorben. Berdasarkan hasil

pengamatan, daya absorpsi dari

absorben yang paling baik yaitu

zeolit yang berukuran kecil (halus),

setelah itu adalah zeolit kasar, tawas,

karbon aktif, arang dan batu

bata.Perbedaan daya absorpsi yang

berbeda antara zeolit yang berukuran

lebih halus dengan zeolit yang

berukuran kasar dipengaruhi oleh

luas permukaan absorben.Semakin

luas permukaan absorben, maka

semakin baik pula daya serap / daya

absorpsinya untuk penjernihan air.

Tawas kimia A 2012 dan tawas kimia

2011

Zeolite halus, batu bata, zeolite

kasar, arang, carbon aktif

KESIMPULAN

1. Gas hidrogen dapat

terbentuk dari persamaan 2

Al(s) + 2 NaOH(aq) + 6

H2O(l) → 2 NaAl(OH)4(aq)

+ 3 H2(g)

2. Volume gas hidrogen

yang diperoleh dari

aluminium foil + NaOH

sebanyak 200 ml (pada

percobaan 1) sedangkan pada

percobaan 2 tidak diketahui

3. Jumlah alumunium foil

mempengaruhi banyaknya gas

hidrogen yang dihasilkan, sedangkan

konsentrasi NaOH hanya

mempengaruhi kecepatan reaksinya

saja.

4. Massa tawas yang didapat

dari pembuatan dengan bahan limbah

produksi hidrogen adalah 10,0081

gram.

5. Daya absorpsi dari absorben

yang paling baik yaitu zeolit halus,

lalu zeolit kasar, tawas, karbon aktif,

arang dan batu bata.

6. Daya absorpsi suatu absorben

bergantung juga pada luas

permukaan absorben tersebut.

7. Semakin luas permukaan

absorben, maka semakin baik juga

daya absorpsinya.

DAFTAR PUSTAKA

Air.Yogyakarta : STTL “YLH”.

Alaerts, G dan Santika, S.S.

1984.Metoda Penelitian

Air.Surabaya : Usaha Nasional.

Anonim. 2001. Alum. Diperoleh dari

http://www.encarta.com

Darsoprajitno, S. 1990.Sebaran

Endapan Zeolit dan Kegunaannya

Kumpulan Seminar Zeo

Petrucci, H. Ralph dan Suminar,

1987.Kimia Dasar Prinsip dan

Terapan Modern.Edisi

keempat.Jakarta : Erlangga.