TUGAS PENGANTAR TEKNIK MATERIAL

DRY CELL

Oleh :

1.Arif Suryawan (2710100077)

2.Gita Novian Hermana(2710100080)

3.Jarot D. Tatama (2710100086)

DRY CELL (SEL LECLANCHE)

APA ITU SEL KERING?

Baterai kering ditemukan oleh George Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866.

Dinamakan sel kering karena bahan elektrolit dari baterai itu sendiri tidak menggunakan bahan elektrolit berbentuk cair,namun bahan elektrolit yang digunakan adalah berupa pasta atau gel.

Meskipun dinyatakan sebagai sel kering,namun baterai tidak benar-benar kering.Pasta elektrolit yang digunakan baterai tetap memiliki kandungan air,namun kandungan air dalam pasta itu tidak sebanyak elektrolit cair.

MATERI PENYUSUN BATERAI

Baterai ini tersusun atas pelat seng sebagai anoda dan sagai wadah baterai,batang karbon/grafit sebagai katoda,dan elektrolit berupa pasta NH4Cl.

Batang karbon yang merupakan katoda pada baterai bersifat inert,sehingga pada bagian luar batang karbon dilapisi pasta elektrolit agar menjadi reaktif.

Pasta elektrolit bertindak sebagai oksidator,pasta elektrolit pada baterai kering merupakan pasta NH4Cl yang tersusun atas karbon (C),salmiak (NH4Cl),batu kawi (MnO2) serta sedikit H2O.

REAKSI PADA SEL KERINGREAKSI PADA SEL KERING

Secara sederhana persamaan yang terjadi Secara sederhana persamaan yang terjadi pada baterai kering hingga menghasilkan pada baterai kering hingga menghasilkan suatu potensial listrik dapat digambarkan suatu potensial listrik dapat digambarkan sebagai berikut sebagai berikut

Zn(s) → ZnZn(s) → Zn2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e--   (anoda) (anoda)

Sedangkan katoda terdiri atas campuran dari Sedangkan katoda terdiri atas campuran dari MnO2 dan NH4Cl. Reaksi yang terjadi dapat MnO2 dan NH4Cl. Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:ditulis sebagai berikut:

2MnO2MnO22(s) + 2NH(s) + 2NH44++(aq) (aq) + + 2e2e- - → Mn→ Mn22OO33(s) (s)

+ + 2NH2NH33(aq) + H(aq) + H22O(l)  (katoda)O(l)  (katoda)

Katoda akan menghasilkan ammonia, ammonia ini akan bereaksi dengan Zn2+ yang dihasilkan di anode. Reaksi tersebut akan membentuk ion yang kompleks [Zn(NH3)4]2+. Sel kering ini tidak dapat digunakan berulang kali dan memiliki daya tahan yang tidak lama.

BATERAI NIKAD

APA ITU BATERAI NIKEL-KADMIUM

Baterai nikel-kadmium merupakan baterai kering yang dapat diisi ulang.

Sel ini biasanya disebut nicad atau bateray nickel-cadmium.

Baterai nicad pertama kali ditemukan pada tahun 1946,dengan potensial 1,4 volt.

Penyusun dari baterai nicad itu sendiri adalah logam kadmium (Cd) sebagai anoda, nikel (IV) oksida (NiO2) sebagai katoda,dan elektrolit KOH 20%.

SEKILAS TENTANG BATERAI NIKADSEKILAS TENTANG BATERAI NIKAD

Baterai nikad mempunyai densitas energi Baterai nikad mempunyai densitas energi yang tinggi, artinya bahwa baterai itu dapat yang tinggi, artinya bahwa baterai itu dapat menghasilkan energi yang besar dengan menghasilkan energi yang besar dengan ukuran yang relative kecil.ukuran yang relative kecil.

Namun kelemahan terbesar dari baterai ini Namun kelemahan terbesar dari baterai ini adalah adanya memory effect.adalah adanya memory effect.

PPenggunaan cadmium yang merupakan logam enggunaan cadmium yang merupakan logam berat,berat, yang dapat membahayakan manusia yang dapat membahayakan manusia menjadi penyebab orang-orang mulai menjadi penyebab orang-orang mulai meninggalkan baterai nicad.meninggalkan baterai nicad.

REAKSI PADA BATERAI NIKAD

Secara umum reaksi yang terjadi pada baterai nicad hingga dapat menghasilkan potensial listrik adalah sebagai berikut :

Cd(s) + 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e-  (anoda)

NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e- → Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)  (katoda)

Reaksi keseluruhan adalah:Cd(s) + NiO(aq) + 2H2O(l) →

Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)

Kadmium,Seng,dan Nikel

KADMIUM

A. Sekilas Tentang Kadmium Kadmium (Cd) ini pertama kali ditemukan oleh

seorang ilmuwan Jerman yang bernama Friedric Strohmeyer pada tahun 1817. Logam Cd ini ditemukan dalam bebatuan Calamine (Seng Karbonat). Nama kadmium sendiri diambil dari nama latin dari “calamine” yaitu “Cadmia”.

Penggunaan kadmium yang paling besar (75 %) adalah dalam industri batu baterai (terutama baterai Ni-Cd).

Selain itu, logam ini juga dapat digunakan campuran pigmen, electroplating, pembuatan alloys dengan titik lebur yang rendah, pengontrol pembelahan reaksi nuklir, dalam pigmen cat dengan membentuk beberapa garamnya seperti kadmium oksida (yang lebih dikenal sebagai kadmium merah), semikonduktor, stabilisator PVC, obat – obatan seperti sipilis dan malaria, dan penambangan timah hitam dan bijih seng, dan sebagainya.

Logam kadmium mempunyai penyebaran sangat luas di alam, hanya ada satu jenis mineral kadmium di alam yaitu greennockite (CdS) yang selalu ditemukan bersamaan dengan mineral spalerite (ZnS). Mineral greennockite ini sangat jarang ditemukan di alam, sehingga dalam eksploitasi logam Cd biasanya merupakan produksi sampingan dari peristiwa peleburan bijih-bijih seng (Zn). Biasanya pada konsentrat bijih Zn didapatkan 0,2 sampai 0,3 % logam Cd. 

B. Sifat Fisika Dan Kimia Kadmium Seperti halnya unsur-unsur kimia lainnya terutama

golongan logam Cd mempunyai sifat fisika dan kimia tersendiri. Berdasarkan pada sifat-sifat fisikanya Cd merupakan logam yang lunak, ductile, berwarna putih seperti putih perak. Logam ini akan kehilangan kilapnya jika berada dalam udara yang basah atau lembab serta akan cepat mengalami kerusakan bila dikenai uap ammonia (NH3) dan sulfur hidroksida (SO2).

Sedangkan berdasar pada sifat-sifat kimianya, logam Cd didalam persenyawaan yang dibentuknya pada umumnya mempunyai bilangan valensi 2+, sangat sedikit yang mempunyai bilangan valensi 1+.

C. Sifat Toksik Kadmium Kadmium (Cd) merupakan salah satu jenis logam

berat yang berbahaya karena unsur ini berisiko tinggi terhadap pembuluh darah. Logam ini memiliki tendensi untuk bioakumulasi. Keracunan yang disebabkan oleh kadmium dapat bersifat akut dan keracunan kronis. Logam Cd merupakan logam asing dalam tubuh dan tidak dibutuhkan dalam proses metabolisme.

Keracunan Cd dapat mempengaruhi otot polos pembuluh darah. Akibatnya tekanan darah menjadi tinggi yang kemudian bisa menyebabkan terjadinya gagal jantung dan kerusakan ginjal.

Kadmium memiliki banyak efek toksik diantaranya kerusakan ginjal dan karsinogenik pada hewan yang menyebabkan tumor pada testis. Akumulasi logam kadmium dalam ginjal membentuk komplek dengan protein. Waktu paruh dari kadmium dalam tubuh 7-30 tahun dan menembus ginjal terutama setelah terjadi kerusakan.

Kadmium bisa juga menyebabkan kekacauan pada metabolisme kalsium yang pada akhirnya mengalami kekurangan kalsium pada tubuh dan menyebabkan penyakit osteomalacia (rasa sakit pada persendian tulang belakang, tulang kaki) dan bittlebones (kerusakan tulang).

Keracunan akut yang disebabkan oleh kadmium sering terjadi pada pekerja di industri-industri yang berkaitan dengan logam ini. Peristiwa keracunan akut ini dapat terjadi karena para pekerja terkena paparan uap logam kadmium atau CdO.

Kasus keracunan Cd tercatat sebagai epidemi yang pernah menimpa sebagian penduduk Toyama, Jepang. Penduduknya mengalami sakit pinggang bertahun – tahun, sakit pada tulang punggung karena terjadi pelunakan dan kerapuhan, gagal ginjal yang berakhir pada kematian.  Kerapuhan pada tulang-tulang penderita ini biasa disebut dengan “Itai-itai diseases”.

D. Gambaran Umum tentang Kadmium Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalam jangka

waktu yang panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khusunya hati dan ginjal. Secara prinsip, pada konsentrasi rendah berefek terhadap gangguan pada paru-paru, emphysemia dan renal turbular disease yang kronis.

Kadmium lebih mudah terakumulasi oleh tanaman jika dibandingkan dengan timbal (Pb). Logam berat ini tergabung bersama timbal dan merkuri sebagai “the big three heavy metals” yang memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia.

SengA. Gambaran Umum Seng Seng (bahasa Belanda: zink) adalah unsur kimia

dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39.

Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil.

Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).

Kuningan, yang merupakan campuran aloi tembaga dan seng, telah lama digunakan paling tidak sejak abad ke-10 SM. Logam seng tak murni mulai diproduksi secara besar-besaran pada abad ke-13 di India, manakala logam ini masih belum di kenal oleh bangsa Eropa sampai dengan akhir abad ke-16.

Para alkimiawan membakar seng untuk menghasilkan apa yang mereka sebut sebagai "salju putih" ataupun "wol filsuf". Kimiawan Jerman Andreas Sigismund Marggraf umumnya dianggap sebagai penemu logam seng murni pada tahun 1746. Karya Luigi Galvani dan Alessandro Volta berhasil menyingkap sifat-sifat elektrokimia seng pada tahun 1800.

B. Penggunaan Seng Secara Umum Pelapisan seng pada baja untuk mencegah perkaratan

merupakan aplikasi utama seng. Aplikasi-aplikasi lainnya meliputi penggunaannya pada baterai dan aloi. Terdapat berbagai jenis senyawa seng yang dapat ditemukan, seperti seng karbonat dan seng glukonat (suplemen makanan), seng klorida (pada deodoran), seng pirition (pada sampo anti ketombe), seng sulfida (pada cat berpendar), dan seng metil ataupun seng dietil di laboratorium organik.

C. Kegunaan Seng Dalam Tubuh Seng merupakan zat mineral esensial yang sangat

penting bagi tubuh. Terdapat sekitar dua milyar orang di negara-negara berkembang yang kekurangan asupan seng. Defisiensi ini juga dapat menyebabkan banyak penyakit. Pada anak-anak, defisiensi ini menyebabkan gangguan pertumbuhan, mempengaruhi pematangan seksual, mudah terkena infeksi, diare, dan setiap tahunnya menyebabkan kematian sekitar 800.000 anak-anak di seluruh dunia.

Konsumsi seng yang berlebihan dapat menyebabkan ataksia, lemah lesu, dan defisiensi tembaga.

D. Sifat Fisik Seng Seng merupakan logam yang berwarna putih

kebiruan, berkilau, dan bersifat diamagnetik. Walau demikian, kebanyakan seng mutu komersial tidak berkilau. Seng sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal.

Logam ini keras dan rapuh pada kebanyakan temperatur,namun menjadi dapat ditempa antara 100 sampai dengan 150 °C. Di atas 210 °C, logam ini kembali menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan memukul-mukulnya.

Seng juga mampu menghantarkan listrik. Dibandingkan dengan logam-logam lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C) yang relatif rendah. Dan sebenarnya pun, titik lebur seng merupakan yang terendah di antara semua logam-logam transisi selain raksa dan kadmium.

Terdapat banyak sekali aloi yang mengandung seng. Salah satu contohnya adalah kuningan (aloi seng dan tembaga). Logam-logam lainnya yang juga diketahui dapat membentuk aloi dengan seng adalah aluminium, antimon, bismut, emas, besi, timbal, raksa, perak, timah, magnesium, kobalt, nikel, telurium, dan natrium.

E. Keberadaan Seng Kadar komposisi unsur seng di kerak bumi adalah

sekitar 75 ppm (0,007%). Hal ini menjadikan seng sebagai unsur ke-24 paling melimpah di kerak bumi. Tanah mengandung sekitar 5–770 ppm seng dengan rata-ratanya 64 ppm. Sedangkan pada air laut kadar sengnya adalah 30 ppb dan pada atmosfer kadarnya hanya 0,1–4 µg/m3.

Unsur ini biasanya ditemukan bersama dengan logam-logam lain seperti tembaga dan timbal dalam bijih logam.

Seng diklasifikasikan sebagai kalkofil, yang berarti bahwa unsur ini memiliki afinitas yang rendah terhadap oksigen dan lebih suka berikatan dengan belerang.

Kalkofil terbentuk ketika kerak bumi memadat di bawah kondisi atmosfer bumi awal yang mendukung reaksi reduksi. Sfalerit, yang merupakan salah satu bentuk kristal seng sulfida, merupakan bijih logam yang paling banyak ditambang untuk mendapatkan seng karena ia mengandung sekitar 60-62% seng.

Total keseluruhan kandungan seng di seluruh dunia adalah sekitar 1,8 gigaton. Hampir sekitar 200 megatonnya dapat diperoleh secara ekonomis pada tahun 2008. Kandungan besar seng dapat ditemukan di Australia, Kanada, dan Amerika Serikat.

Berdasarkan laju konsumsi seng sekarang ini, cadangan seng diperkirakan akan habis antara tahun 2027 sampai dengan 2055. Sekitar 346 megaton seng telah ditambang sepanjang sejarahnya sampai dengan tahun 2002. Selain itu, diperkirakan pula sekitar 109 megatonnya masih digunakan.

 

F. Reaktivitas Seng Seng memiliki konfigurasi elektron [Ar]3d104s2 dan

merupakan unsur golongan 12 tabel periodik. Seng cukup reaktif dan merupakan reduktor kuat.. Permukaan logam seng murni akan dengan cepat mengusam, membentuk lapisan seng karbonat, Zn5(OH)6CO3, seketika berkontak dengan karbon dioksida.

Lapisan ini membantu mencegah reaksi lebih lanjut dengan udara dan air.

Seng yang dibakar akan menghasilkan lidah api berwarna hijau kebiruan dan mengeluarkan asap seng oksida. Seng bereaksi dengan asam, basa, dan non-logam lainnya. Seng yang sangat murni hanya akan bereaksi secara lambat dengan asam pada suhu kamar.

Seng secara umum memiliki keadaan oksidasi +2. Ketika senyawa dengan keadaan oksidasi +2 terbentuk, elektron pada kelopak elektron terluar s akan terlepas, dan ion seng yang terbentuk akan memiliki konfigurasi [Ar]3d10.

Hal ini mengijinkan pembentukan empat ikatan kovalen dengan menerima empat pasangan elektron dan mematuhi kaidah oktet. Stereokimia senyawa yang dibentuk ini adalah tetrahedral dan ikatan yang terbentuk dapat dikatakan sebagai sp3.

Nikel

A. Gambaran Umum Tentang Nikel Nikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam

meteorit dan menjadi ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit besi atau siderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%.

Nikel diperoleh secara komersial dari pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30% kebutuhan dunia akan nikel.Deposit nikel lainnya ditemukan di Kaledonia Baru, Australia, Cuba, Indonesia.

B. Sifat Fisik Nikel Nikel berwarna putih keperak-perakan dengan

pemolesan tingkat tinggi. Bersifat keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang agak baik terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal,  yang dapat menghasilkan alloy yang sangat berharga.

C. Kegunaan Nikel Nikel digunakan secara besar-besaran untuk

pembuatan baja tahan karat dan alloy lain yang bersifat tahan korosi, seperti Invar®, Monel ®, Inconel ®, dan Hastelloys ®. Alloy tembaga-nikel berbentuk tabung banyak digunakan untuk pembuatan instalasi proses penghilangan garam untuk mengubah air laut menjadi air segar.

Nikel, digunakan untuk membuat uang koin,dan baja nikel untuk melapisi senjata dan ruangan besi (deposit di bank), dan nikel yang sangat halus, digunakan sebagai katalis untuk menghidrogenasi minyak sayur (menjadikannya padat).

Nikel juga digunakan dalam keramik, pembuatan magnet Alnico dan baterai penyimpanan Edison ®.

SEKIAN TERIMAKASIH