laporan praktikum pelapisan logam - va

LABORATORIUM

KIMIA FISIKA

Percobaan : PELAPISAN LOGAM Kelompok : V A

Nama : 1. Eriska Wahyu Kusuma NRP. 2313 030 099 2. Faiz Riskullah NRP. 2313 030 027 3. Irine Ayundia NRP. 2313 030 057 4. Mulya Nugraha NRP. 2313 030 001 5. Nurul Qiftiyah NRP. 2313 030 067

Tanggal Percobaan : 16 Desember 2013

Tanggal Penyerahan : 23 Desember 2013

Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, S.T, M.T.

Asisten Laboratorium : -

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2013

i

ABSTRAK

Tujuan melakukan percobaan ini adalah untuk mengetahui pelapisan logam besi (Fe) dengan pelapis berupa logam tembaga (Cu) dan mengetahui reaski redoks yang terjadi dengan menggunakan metode electroplating. Pelapisan logam merupakan salah teknik perlindungan

terhadap logam dari pengaruh luar yang dapat merusak serta mengurangi ketahanan logam. Prosedur percobaan pelapisan logam yaitu pertama menyiapkan alat dan bahan yang

dibutuhkan, kemudian membersihkan logam besi dengan cara mencelupkan logam besi dalam

larutan HCl pekat. Setelah itu menimbang logam besi satu per satu dengan menggunakan neraca kemudian mencatatnya sebagai berat awal (Wo). Lalu dilanjutkan dengan percobaan pertama yaitu dengan menggunakan variabel waktu sebesar 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit,

27 menit, 31 menit dan 35 menit dengan variabel terikatnya adalah kuat arus 300 mA. Untuk percobaan kedua menggunakan variabel waktu yaitu sebesar 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit,

23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit dengan variabel terikatnya adalah kuat arus 500 mA. Setelah melalui proses electroplating, lalu menimbang berat masing- masing logam besi. Kemudian mencatatnya dalam sebagai berat akhir (Wt). Setelah itu menetukan berapa

pertambahan berat yang dialami oleh besi (W). Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa kondisi optimum

pelapisan logam besi terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 31dan 35 sebesar 13,5 gram, sedangkan kondisi minimum terjadi pada penggunaan arus listrik 300 mA yakni pada menit ke 7

sebesar 10 gram. Untuk pertambahan berat logam pada kondisi optimum terjadi pada arus 300 mA pada menit ke 31 dan 35 sebesar 2 gram, sedangkan pertambahan logam kondisi minimum terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 7 dan 11 sebesar 0,5 gram. Hal ini sesuai dengan teori

yang menyebutkan bahwa semakin lama proses electroplating yang dilakukan pada besi maka semakin banyak pula pelapisan yang terbentuk.

Kata Kunci : Electroplating, CuSO4, dan Pertambahan berat logam besi

ii

DAFTAR ISI

ABSTRAKS ........................................................................................................ i

DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ iv

DAFTAR GRAFIK .............................................................................................. v

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1

I.2 Rumusan Masalah .................................................................................. I-2

I.3 Tujuan Percobaan .................................................................................. I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori ........................................................................................... II-1

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan ............................................................................. III-1

III.2 Bahan yang Digunakan ........................................................................ III-1

III.3 Alat yang Digunakan ........................................................................... III-1

III.4 Prosedur Percobaan ............................................................................. III-1

III.5 Diagram Alir Percobaan ....................................................................... III-2

III.6 Gambar Alat Percobaan ....................................................................... III-3

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Percobaan .................................................................................. IV-1

IV.2 Pembahasan ......................................................................................... IV-2

BAB V KESIMPULAN ....................................................................................... V-1

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... v

DAFTAR NOTASI ............................................................................................... vi

APPENDIKS ........................................................................................................ vii

LAMPIRAN

- Laporan Sementara

- Fotocopy Literatur

- Lembar Revisi

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.I.1 Anoda, Katoda, dan Elektrolit........................................................... III-4

Gambar II.1.2 Skema Proses Electroplating.............................................................. III-4

Gambar III.6.1 Gambar Alat Percobaan..................................................................... III-4

iv

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Pelapisan Logam Dengan

Menggunakan Arus Listrik 300 mA ...................................................... IV-I

Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan Pelapisan Logam Dengan

Menggunakan Arus Listrik 500 mA ...................................................... IV-I

v

DAFTAR GRAFIK

Grafik IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel Waktu

Terhadap Pertambahan Berat Logam .................................................... IV-4

Grafik IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel Waktu

Terhadap Pertambahan Berat Logam .................................................... IV-5

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Saat ini banyak industri maju yang mayoritas semua hal menerapkan ilmu yang

berhubungan dengan kimia ataupun fisika. Baik dalam penggunaan alat maupun bahan

untuk menghasilkan produk. Dari kasus tersebut, terbukti bahwa ilmu kimia fisika

mempunyai peran yang penting dalam kehidupan sehari hari. Dalam dunia industri sering

kali muncul masalah-masalah yang berkaitan dengan proses produksi. Salah satunya

adalah rusaknya alat atau barang hasil produksi yang terbuat dari logam. Hal tersebut

disebabkan karena logam mengalami korosi. Untuk menyelesaikan masalah tersebut,

dalam ilmu kimia fisika akan dipelajari bagaimana cara melindungi logam agar tidak

mengalami korosi. Yaitu dengan cara pelapisan logam.

Pelapisan logam adalah suatu proses melindungi logam agar tidak mengalami

korosi. Selain itu, pelapisan logam juga untuk menambah keindahan pada suatu logam.

Salah satu cara pelapisan logam adalah dengan cara melapisi suatu logam dengan logam

lain yang lebih tidak mulia ( E° reduksinya lebih kecil). Hal tersebut dapat dilakukan

melalui proses elektrolisis. Proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih tidak

mulia disebut proses penyepuhan. Dengan kata lain, penyepuhan adalah proses merubah

energi listrik menjadi energi kimia. Proses ini melibatkan 2 jenis elektroda (logam-logam

yang dihubungkan dengan sumber listrik) dan elektrolit (cairan tempat logam logam

dicelupkan). Dengan melakukan proses tersebut, maka salah satu logam yang lebih

mudah teroksidasi akan melapisi logam yang lebih mulia. Dengan melukakan proses

penyepuhan logam tersebut, maka dapat mencegah logam agar tidak mengalami korosi.

Sehingga penggunaan alat-alat logam di industri akan lebih aman dan tidak cepat

mengalami kerusakan.

Dalam industri logam, kualitas dan harga dari suatu logam ditentukan dari proses

pembuatan logam tersebut. Misalnya dalam industri penyepuhan untuk menigkatkan

kualitas suatu logam perlu dipadukan dengan logam lain untuk mendapatkan suatu logam

yang bermutu. Salah satu contohnya adalah pelapisan. Pada laporan ini akan dibahas

lebih khusus mengenai pelapisan logam ST 37 dengan Cu, Ni dan Cr. Untuk melapisi

besi dengan Cu, Ni dan Cr perlu diperhatikan beberapa hal, antara lain:

I-2

BAB I Pendahuluan

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

a. Logam besi memiliki tingkat keaktifan yang lebih tinggi dibandingkan Cu, Ni dan

Cr.

b. Cu, Ni dan Cr adalah salah satu elemen dalam pembuatan baja yang ditambahkan

untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan dan ketahanan terhadap aus dan

perubahan lingkungan. Dalam percobaan ini, kami melapisi logam besi dengan

menggunakan logam tembaga sebagai pelindung dari besi (Fe).

I.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari percobaan ini yaitu :

1. Bagaimana cara melapisi logam besi dengan menggunakan logam pelapis tembaga?

2. Bagaimana reaksi redoks yang terjadi pada elektroda?

I.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan yang dilakukan yaitu :

1. Untuk mengetahui cara melapisi logam besi dengan menggunakan logam pelapis

tembaga.

2. Mengamati reaksi redoks pada elektroda.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

Pengertian Pelapisan Logam (Electroplating)

Pelapisan secara listrik electroplating adalah elektro deposisi pelapisan

(coating) logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan

permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda dari pada logam basisnya tersebut

(Anton J. H dan Tomijiro K. 1995 : 25), sedangkan pengertian electroplating yang lain

adalah suatu proses pengerjaan permukaan material baik logam maupun bukan logam

dan upaya meningkatkan sifat-sifat material tersebut (Saleh, A. Arsianto, 1995 : 3).

Sifat-sifat yang akan ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut :

a. Daya tahan korosi (corrosion resistence)

b. Tampak rupa (appearance)

c. Daya tahan gores atau aus (abrasion resistence)

d. Harga atau nilai (value)

e. Mampu solder (solderability)

f. Karet pengikat (bonding of rubber)

g. Daya kontak listrik (electrcal contact resistence)

h. Mampu pantul atau bias cahaya (reflectivity)

i. Penyebaran rintangan (diffusion barrier)

j. Mampu sikat kawat (wive bondability)

k. Daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistence)

Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating dikategorikan

sebagai proses pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating

dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus

listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke

material yang hendak dilapisi. Pelapisan logam dapat berupa lapis seng (zink),

galvanis, perak, emas, brass, tembaga, nikel dan krom. Penggunaan lapisan tersebut

disesuaikan dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan

utama dari pelapisan tersebut selain anoda yang digunakan, adalah larutan

elektrolisisnya. Proses electroplating mengubah sifat fisik, mekanik, dan sifat

teknologi suatu material. Salah satu contoh perubahan fisik ketika material dilapis

dengan nikel adalah bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta

II-2

BAB II Tinjauan Pustaka



FTI-ITS

bertambahnya kapasitas konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, terjadi

perubahan kekuatan tarik maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami

pelapisan dibandingkan sebelumnya (Gautama, 2009).

Karena itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk

meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, melindungi logam dari korosi,

dan memperindah tampilan (decorative) (Gautama, 2009).

Macam-Macam Pelapisan Logam

Berdasarkan Fontana (1987 : 301-312) macam-macam pelapisan logam ada dua

yaitu :

a) Pelapisan Anorganik dan Logam.

Pada umumnya pelapisan tipis dari logam dan materi anorganik dapat

menyediakan sebuah kendala yang sering terjadi antara logam dengan

lingkungannya. Hal utama dari pelapisan adalah (terlepas dari pengorbanan logam

pelapis seperti zinc) untuk menyelesaikan sebuah kendala secara efektif. Pelapisan

logam diaplikasikan dalam pengendapan logam menggunakan arus listrik (electro

deposition), penyalutan (cladding), penceluban panas (hot dipping), dan

pengendapan logam dengan uap (vapor deposition). Material anorganik

diaplikasikan atau dibentuk oleh pembakaran, difusi atau pengkonversi reaksi

kimia. Penyemprotan (spraying) biasanya dibentuk dari pembakaran pada suhu

yang tinggi. Pelapisan logam biasanya menunjukkan beberapa kemampuan

pembentukan, padahal material anorganik mempunyai sifat yang rapuh. Dari dua

kasus di atas harus diatasi. Pengeroposan atau pengerusakan lainnya pada logam

bisa disebabkan dari pengerusakan pada bagian dasar logam yang dipercepat karena

dampak dari dua atau lebih logam lainnya. beberapa contoh dari pelapisan logam

yaitu pelapisan logam pada bumper mobil dan hiasan, alat-alat rumah tangga,

pelapisan kaleng dengan timah. Sementara macam-macam dari pelapisan anorganik

dan logam ini meliputi :

Pelapisan Logam (Electrodeposition)

Electrodeposition disebut juga electroplapting. Electroplating adalah

pelapisan logam dengan cara pengendapan logam lainnya ke logam seabagai

pelapis logam tersebut dengan menggunakan aliran arus listrik. Proses ini

dikenal juga dengan istilah elektrolisis. Beberapa faktor yang mempengaruhi

II-3




FTI-ITS

pengendapan logam pada electroplating yaitu suhu, aliran arus listrik, waktu

dan kadar dari palarut yang digunakan pada electroplating. Beberapa faktor

yang dapat mempengaruhi pelapisan logam tersebut dapat diatur untuk

mengahsilkan pelapisan logam yang tebal, tipis, lunak atau tajam. Pada

pelapisan yang keras digunakan untuk mencegah erosi korosi. Pada pelapisan

dapat digunakan logam tunggal, beberapa campuran logam atau beberapa

komposisi aloy, misalnya campuran pada pelapisan bemper mobil, mempunyai

sebuah lapisan utama berupa tembaga pada permukaannya, kapisan nickel pada

bagian tengahnya dan pada bagian atasnya terlapisi logam krom yang tipis.

Seng, nikel, timah dan kadmium pada pelapisan logam diatas untuk

mendapatkan hasil pelapisan yang kuat. Pelapis berupa emas, perak dan platina

adalah sering digunakan. Pada umumnya dari beberapa logam bisa

diaplikasikan dengan electroplating atau pelapisan logam dengan menggunaka

sumber arus listrik.

Pengalasan (Flame Spraying)

Proses ini dikenal juga dengan istilah metallizing, dimana bijih logam dipanasi

dengan apai atau dijadikan bubuk kemudian diluruhkan dengan api sehingga

logam berubah menjadi cairan logam (liquid) dan disemprotkan pada

permukaan logam yang akan dilapisi.

Penyalutan (Cladding)

Proses ini melibatkan sebuah sebuah lapisan permukaan dari beberapa lembar

logam yang biasanya diletakkan oleh penggelinding pada dua lembar logam

yang diletakkan secara bersama-sama pada benda yang akan dilapisi.

Pecelupan (Hot Dipping)

Pencelupan dengan cairan logam panas diaplikasikan kepada logam yang

dicelupkan pada penampungan yang berisi leburan logam yang teridiri dari

berbagai campuran leburan logam lainnya, misal seng, timah, timah hitam dan

aluminium. Hot Dipping merupakan salah satu metode pelapisan logam yang

paling tua dan pelapisan seng adalah salah satu contohnya.

II-4




FTI-ITS

Pengendapan dengan metode uap (Vapor Deposition)

Proses ini dilakukan pada ruangan hampa dengan uap temperatur tinggi.

Pelapis logam diupakan oleh pemanas elektrik dan pelapis logam akan

diendapkan pada bagian yang akan dialpisi, metode pelapisan mengahbiskan

biaya yang lebuh mahal daripada metode pelapisan logam yang lainnya. contoh

dari pelapisan jenis ini biasanya digunakan pada pelapisan bagian dari

kerangka roket.

Penyebaran (Diffusion)

Pelapisan dengan metode penyebaran melibatkan pemanasan pada bentukan

alloy yang kemudian dipanasakan dan disebarkan dari satu alloy ke permukaan

logam lainnya yang akan dilapisi.

Reaksi Kimia (Chemical Conversion)

Pelapisan logam melalui reaksi kimia dilakukan untuk menghindari dari

perkaratan “corroding” pada sebuah permukaan logam.

Modifikasi Permukaan (Surface Modification)

Perlakuaan pada permukaan logam untuk pelapisan logam membutuhkan

energi langsung guna meningkatkan daya tahan logam tersebut. misalnya saja

ingin melapisi logam dengan alloy atau chrom sehingga tahan karat.

Penanaman Ion (Ion Implantation)

Pengaplikasian penanaman ion pada permukaan logam untuk memodifikasi

permukaan logam agar tahan karat.

(Fontana, 1987).

b) Pelapisan Organik

Pelapisan jenis ini melibatkan beberapa subtrat alami dan lingkungan.

pengecatan (paints), pernis (varnishes), pemberian pernis (lacquers) dan pelapisan

yang sejenis untuk melindungi logam dan pencegahan terhadap korosi. Permukaan

pada bagian luar yang dilapisi sering kita jumpai, tapi pelapisan pada bagian dalam

sering juga kita gunakan. Salah satu jenis pelapisan organik yang sering digunakan

yaitu pengecatan. Proses pengecatan dapat mencegah prose korosi (Fontana, 1987).

.

II-5




FTI-ITS

Prinsip Dasar Pelapisan Logam

Kita mengenal istilah anoda, katoda, larutan elektrolit. Ketiga istilah tersebut

digunakan seluruh literatur yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya

logam, yaitu :

Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus

listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak. Anoda

yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik saja, sedangkan anoda

yang larut berfungsi selain penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku pelapis.

Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan

dengan kutub negatif dari sumber arus listrik.

Elektrolit berupa larutan yang molekulnya dapat larut dalam air dan terurai

menjadi partikel-partikel yang bermuatan positf atau negatif.

Karena electroplating adalah suatu proses yang menghasilkan lapisan tipis

logam di atas permukaan logam lainnya dengan cara elektrolisis, maka perlu kita

ketahui skema proses electroplating tersebut (Gautama, 2009).

Skema Proses Electroplating

Perpindahan ion logam dengan bantuan arus listrik melalui larutan elektrolit

sehinnga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion logam

diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam

elektrolit. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda.

Gambar II.1.1 Anoda, Katoda, dan Elektrolit

II-6




FTI-ITS

Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-

ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat

permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak

seperti lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion

untuk menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh

reaski-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap

electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam kondisi

equilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom kemudian akan

menempatkan diri pada permukaan katoda dengan mula-mula menyesuaikan

mengikuti susunan atom dari material katoda (Gautama, 2009).

Reaksi Oksidasi Reduksi

Terdapat sejumlah reaksi dalam mana keadaan oksidasi berubah yang disertai

dengan pertukaran elektron antara pereaksi. Ini disebut reaksi oksidasi-reduksi atau

dengan kata pendek yaitu reaksi redoks.

Dari sejarahnya istilah oksidasi diterapkan untuk proses-proses dimana oksigen

diambil oleh suatu zat. Maka reduksi dianggap sebagai proses dimana oksigen diambil

Gambar II.1.2 Skema Proses Electroplating

Pada Katoda

Pembentukan lapisan Nikel

Ni2+

(aq) + 2e- →Ni (s)

Pembentukan gas Hidrogen

2H+ (aq) + 2e

- →H2 (g)

Reduksi oksigen terlarut

½ O2 (g) + 2H + →H2O (l)

Pada Anoda

Pembentukan gas oksigen

H2O (l) →4H + (aq) + O2 (g) + 4e

-

Oksidasi gas Hidrogen

H2 (g) →2H+

(aq) + 2e-

II-7




FTI-ITS

dari dalam suatu zat. Kemudian penangkapan hidrogen juga disebut reduksi, sehingga

kehilangan hidrogen harus disebut oksidasi. Sekali lagi reaksi-reaksi lain dimana baik

oksigen maupun hidrogen tidak ambil bagian belum dapat dikelompokkan sebagai

oksidasi atau reduksi sebelum definisi oksidasi dan reduksi yang paling umum, yang

didasarkan pada pelepasan dan pengambilan elektron, disusun orang. Sebelum

mencoba mendefinisikan dengan lebih cermat apa arti istilah-istilah itu.

a) Reaksi antara ion besi(III) dan timah(II) menuju terbentuknyabesi(II) dan timah(IV)

:

2Fe3+

+ Sn2+

2Fe2+

+ Sn4+

Jika reaksi ini dijalankan dengan hadirnya asam klorida, hilangnya warna kuning

(ciri khas Fe3+

) dapat diamati dengan mudah. Dalam reaksi ini Fe3+

direduksi

menjadi Fe2+

dan Sn2+

dioksidasi menjadi Sn4+

. Sebenarnya apa yang terjadi adalah

bahwa Sn2+

memberikan elektron-elektron kepada Fe3+

jadi terjadilah serah terima

(transfer) elektron.

b) Sepotong besi (paku misalnya) dibenamkan dalam larutan tembaga sulfat (CuSO4),

paku ini akan tersulut logam tembaga yang merah, sementara itu dapatlah

dibuktikan adanya besi(II) dalam larutan. Reaksi yang berlangsung adalah

Fe + Cu2+

Fe2+

+ Cu

Dalam hal ini menyumbangkan elektron-elektron kepada ion tembaga(II). Fe

teroksidasi menjadi Fe2+

dan Cu2+

tereduksi menjadi Cu.

Melihat contoh-contoh ini dapat ditarik beberapa kesimpulan umum dan dapatlah

didefinisikan oksidasi dan reduksi dengan cara berikut :

(i) Oksidasi adalah suatu proses yang mengakibatkan hilangnya satu elektron

atau lebih dari dalam zat (atom, ion atau molekul). Bila suatu unsur

dioksidasi, keadaan oksidasinya berubah ke harga yang lebih positif. Suatu

zat pengoksidasi adalah zat yang memperoleh elektron, dan dalam proses itu

zat itu direduksi. Definisi ini sangat umum, karena itu berlaku juga untuk

proses dalam zat padat, lelehan maupun gas.

(ii) Reduksi sebaliknya adalah suatu proses yang mengakibatkan diperolehnya

satu elektron atau lebih oleh zat (atom, ion, atau molekul). Bila suatu unsur

direduksi, keadaan oksidasi berubah menjadi lebih negatif (kurang positif).

Jadi suatu zat pereduksi adalah zat yang kehilangan elektron, dalam proses itu

II-8




FTI-ITS

zat ini dioksidasi. Definisi reduksi ini juga sangat umum dan berlaku juga

untuk proses dalam zat padat, lelehan maupun gas.

(Vogel, 1985).

Pengertian Elektrokimia

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia.

Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan

banyaknya elektron yang dimiliki. Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua

kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis (wikipedia.org).

Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi

redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah

elektrolisis lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel

Daniell jika diterapkan beda potensial listrik dari luar yang besarnya melebihi notasi

sel memberikan informasi yang lengkap dari sel galvani. Informasi tersebut potensial

sel Daniell (Dailami, 2010).

Notasi Sel dan Reaksi Sel

Meliputi jenis elektroda, jenis elektrolit yang kontak dengan elektroda tersebut

termasuk konsentrasi ion-ionnya, anoda dan katodanya serta pereaksi dan hasil reaksi

setiap setengah-sel. Setengah sel anoda dituliskan terlebih dahulu, diikuti dengan

setengah sel katoda. Satu garis vertikal menggambarkan batas fasa. Garis vertikal

putus-putus sering digunakan untuk menyatakan batas antara dua cairan yang misibel.

Dua spesi yang ada dalam fasa yang sama dipisahkan dengan tanda koma. Garis

vertikal rangkap dua digunakan untuk menyatakan adanya jembatan garam. Untuk

larutan, konsentrasinya dinyatakan di dalam tanda kurung setelah penulisan rumus

kimianya. Sebagai contoh:

Zn(s)Zn2+

(1,00 m) Cu2+

(1,00 m) Cu(s)

Zn(s)Zn2+

(1,00 m) Cu2+

(1,00 m) Cu(s)

PtFe2+

, Fe3+ H

+H2Pt

Karena yang dituliskan terlebih dulu (elektroda sebelah kiri) dalam notasi tersebut

adalah anoda, maka reaksi yang terjadi pada elektroda sebelah kiri adalah oksidasi dan

elektroda yang ditulis berikutnya (elektroda kanan) adalah katoda maka reaksi yang

terjadi pada elektroda kanan adalah reaksi reduksi. Untuk sel dengan notasi :

II-9




FTI-ITS

Zn(s)Zn2+

(1,00 m) Cu2+

(1,00 m) Cu(s) reaksinya adalah:

Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e- (reaksi oksidasi)

Cu2+

(aq) + 2e- Cu(s) + (reaksi reduksi)

Zn(s) + Cu2+

(aq) Zn2+

(aq) + Cu(s) (reaksi keseluruhan)

(Dailami, 2010).

Elektroda

Elektroda merupakan kutub atau lempeng pada suatu sel elektrolitik ketika arus

listrik memasuki atau meninggalkan sel. Elektroda dimana proses reduksi berlangsung

disebut sebagai katoda yang merupakan kutub negatif (penarik elektron), sedangkan

elektron dimana proses oksidasi berlandsung disebut anoda yang merupakan kutub

positif (pelepas elektron). Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-

elektron dari atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion bersangkutan.

Berbagai anoda dipergunakan pada electroplating. Ada anoda inert, ada anoda aktif

(terkorosi). Anoda dapat merupakan logam murni, dapat pula sebagai alloy. Katoda

biasanya tidak mengalami korosi, walaupun mungkin menderita kerusakan dalam

kondisi-kondisi tertentu. Dalam larutan, ion-ion positif bergerak ke katoda dan ion-ion

negatif bergerak ke anoda. Adapun logam yang biasa digunakan sebagai elektroda

adalah logam yang tidak larut dalam larutan elektrolit yang digunakan sebagai pelapis

(Dailami, 2010).

Jenis-Jenis Elektroda Reversible

Kereversibelan pada elektroda dapat diperoleh jika pada elektroda terdapat

semua pereaksi dan hasil reaksi dari setengah-reaksi elektroda. Contoh elektroda

reversibel adalah logam Zn yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung Zn2+

(misalnya dari larutan ZnSO4). Ketika elektron keluar dari elektroda ini, setengah

reaksi yang terjadi adalah :

Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e-

dan sebaliknya jika elektron masuk ke dalam elektroda ini terjadi reaksi yang

sebaliknya:

Zn2+

(aq) + 2e- Zn(s)

II-10




FTI-ITS

Tetapi jika elektroda Zn tersebut dicelupkan ke dalam larutan KCl, tidak dapat

terbentuk elektroda yang reversibel karena saat ada elektron keluar dari elektroda

ini terjadi setengah-reaksi :

Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e-

akan tetapi saat ada elektron yang masuk ke dalam elektroda ini, yang terjadi

adalah setengah-reaksi :

2H2O + 2e- H2 + 2OH

-

dan bukan reaksi :

Zn2+

(aq) + 2e- Zn(s)

karena larutan yang digunakan tidak mengandung Zn2+

. Jadi dalam hal ini

kereversibelan memerlukan adanya Zn2+

yang cukup dalam larutan di sekitar

elektroda Zn (Vogel, 1985).

Elektroda Logam-Ion Logam

Pada elektroda ini logam L ada dalam kesetimbangan dengan larutan yang

mengandung ion Lz+

. Setengah reaksinya ditulis:

Lz+

+ ze- L

Contoh dari elektroda ini diantaranya Cu2+Cu; Zn

2+Zn, Ag

+Ag,

Pb2+Pb. Logam-logam yang dapat mengalami reaksi lain dari reaksi setengah-sel

yang diharapkan) tidak dapat digunakan. Jadi logam-logam yang dapat bereaksi

dengan pelarut tidak dapat digunakan. Logam-logam golongan IA dan IIA seperti

Na dan Ca dapat bereaksi dengan air, oleh karena itu tidak dapat digunakan. Seng

dapat bereaksi dengan larutan yang bersifat asam. Logam-logam tertentu perlu

diaerasi dengan N2 atau He untuk mencegah oksidasi logam dengan oksigen yang

larut (kimiaunipa.blogspot.com).

Elektroda Amalgam

Amalgam adalah larutan dari logam dengan cairan Hg. Pada elektroda ini

amalgam dari logam L berkesetimbangan dengan larutan yang mengandung ion

Lz+

, dengan reaksi :

Lz+

+ ze- L (Hg)

II-11




FTI-ITS

Dalam hal ini raksanya sama sekali tidak terlibat dalam reaksi elektroda. Logam

aktif seperti Na, K, Ca dan sebagainya biasa digunakan dalam elektroda amalgam

(kimiaunipa.blogspot.com).

Elektroda Logam-Garamnya yang Tak Larut

Pada elektrtoda ini logam L kontak dengan garamnya yang sangat sukar

larut (L+X-) dan dengan larutannya yang jenuh dengan garam tersebut serta

mengandung garam yang larut (atau asam) yang mengandung Xz-. Contoh dari

elektroda ini adalah elektroda perak-perak klorida, elektroda kalomel, dan

elektroda timbal-timbal sulfat (Dailami, 2010).

Elektroda Gas

Pada elektroda gas, gas berkesetimbangan dengan ionnya dalam larutan.

Contoh dari elektroda ini adalah elektroda hidrogen dan elektroda klor (Dailami,

2010).

Elektroda Redoks

Sebetulnya semua elektroda melibatkan setengah-reaksi oksidasi – reduksi. Tapi

istilah untuk elektroda redoks biasanya hanya digunakan untuk elektroda yang

setengah-reaksi redoksnya melibatkan dua spesi yang ada dalam larutan yang sama.

Contoh dari elektroda ini adalah Pt yang dicelupkan ke dalam larutan yang

mengandung ion-ion Fe2+

dan Fe3+

dengan setengah-reaksi :

Fe3+

+ e- Fe

2+

Notasi setengah-selnya adalah PtFe3+

, Fe2+

yang gambarnya tampak seperti di

bawah. Contoh lainnya adalah PtMnO4-, Mn

2+.

(Dailami, 2010).

Gambar II.1.3. Elektrode Redoks

II-12




FTI-ITS

Hukum-Hukum Faraday Tentang Elektrolisis

Konsep hukum faraday yang digunakan dalam elektrolisis yaitu :

1. Massa suatu zat yang dibebaskan atau diendapkan pada suatu elektrode

sebanding dengan muatan listrik (yaitu banyaknya coulumb) yang melalui

eletrolit.

2. Massa berbagai zat yang dibebaskan atau diendapkan oleh kuantitas listrik yang

sama (yaitu banyaknya coulumb yang sama) sebanding dengan bobot ekuivalen

zat-zat itu.

(L. Rosenberg, 1985).

Kedua hukum ini, yang ditemukan secara empiri oleh faraday lebih dari

setengah abad sebelum penemuan elektron, dapat dikatakan merupakan

konsekuensi sederhana daripada sifat-sifat listrik zat. Dalam setiap peristiwa

elektrolisis terjadi reduksi pada katode untuk mengambil elektron yang mengalir ke

elektrode itu dan oksidasi yang terjadi pada anode, yang memberikan elektron yang

meninggalkan sel elektrolitik itupada elektroda ini. Berdasarkan asas

kesinambungan arus, pembuangan elektron pada katode harus persis sama dengan

elektron yang ditambahkan pada anode. Berdasarkan definisi daripada bobot

ekuivalen dalam reaksi oksidasi-reduksi, banyaknya gram ekuivalen reaksi

elektrode harus sebandingdengan banyaknya muatan yang diangkut ke dalam atau

ke luar sel elektrolitik itu, dan harus sama dengan banyaknya mol elektron yang

diangkut ke dalam rangkaian listrik itu. Tetapan faraday (F) sama dengan muatan

satu mol elektron :

F = 1,602 x10-19

C/elektron) (6,022x1023

elektron/mol) = 9,65x104 C/mol

(L. Rosenberg, 1985).

Voltase, Tahanan dan Hataran

Aliran antara kutub positif dan negatif dari sumber arus lansung dilengkapi

dengan suatu alat elektrolit, maka sejumlah arus listrik yang akan lewat sangat

bergantung pada dua faktor, yaitu :

Gaya gerak listrik (ggl) atau dinamakan electro motif force (e. m. f. ) atau

voltase yang digunakan pada baterai atau sumber arus ion sebagai sumber arus

yang melalui elektrolit.

II-13




FTI-ITS

Tahanan listrik dari elektrolit yang berbanding terbalik dengan arus yang lewat.

Jika tahanan diperbesar maka kuat arus yang ditimbulkan makin kecil, begitulah

sebaliknya. Untuk memulai suatu elektrolisa harus melampaui GGL balik galvanik

atau potensial penguraian Ed. Harga ini dinyatakan dengan Ed= EAnoda - EKatoda dapat

dengan mudah dihitung. Persamaan untuk menentukan potensial yang diperlukan

sebagai berikut :

Edigunakan = Ed + iR + Ekatoda + Eanoda

Dengan Ed = Eanoda - Ekatoda adalah potensial penguraian menurut Nernst.

Faktor ini berbanding terbalik dengan tahanan, dimana jika daya hantarnya

bertambah maka arus yang lewat besar.

Berdasarkan Hukum Ohm:

I = V/R

Dimana, I = Arus (Ampere)

E = e.m.f (volt)

R = Tahanan (Ohm)

Berdasarkan penemuan dari Michael Faraday pada tahun 1883 yang dikenal

sebagai hukum Faraday, menetapkan hubungan listik dan kimia dari elektrolit atau

reaksi elektrokimia. Kedua hukum tersebut adalah:

a) Berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektrolisis adalah sebanding

dengan jumlah arus listrik yang melalui larutan.

b) Untuk sejumlah arus yang lewat selama elektrolisis, berat logam yang

diendapkan sebanding dengan berat ekivalennya. Berdasarkan kedua hukum

tersebut diatas diperoleh:

W =

Dimana, W = Berat endapan (gram)

I = Kuat Arus (ampere)

T = Waktu pelapisan (detik)

A = Berat atom (garam/mol)

Z = Valensi

F = Konstanta Faraday (96500 Coloumb)

(Dailami, 2010).

A . i . t

Z . 96500

II-14




FTI-ITS

Faktor Yang Mempengaruhi Lapisan

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses electroplating antara lain

adalah: (1) potensial dan arus yang diberikan, (2) suhu, (3) kerapatan arus, (4)

konsentrasi ion, (5) waktu. Harga potensial mempengaruhi jalannya proses

electroplating. Setiap logam mempunyai harga potensial tertentu untuk terjadinya

reduksi di katoda. Besarnya potensial yang diberikan berpengaruh pula pada arus

yang mengalir ke dalam larutan. Suhu sangat penting untuk menyeleksi tepat

tidaknya jalan reaksi dan melindungi pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan

oleh beberapa faktor misalnya jarak antara anoda dan katoda serta arus yang

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

diperlukan masuk. Berapapun nilai kerapatan arus akan mempengaruhi proses dan

waktu untuk ketebalan lapisan tertentu. Konsentrasi merupakan faktor yang

mempengaruhi struktur deposit. Naiknya konsentrasi logam akan meningkatkan

aktivitas anion yang membantu mobilitas ion. Waktu merupakan faktor yang

mempengaruhi banyaknya logam yang mengendap di katoda. Secara umum

semakin banyak waktu yang digunakan untuk proses electroplating semakin tebal

lapisan pada katoda (Dailami, 2010).

Logam Dasar

Digunakan untuk pembuatan elektroda (katoda) atau benda kerja harus

berbentuk batang yang mempunyai penampang melintang bulat atau persegi

(berbentuk pelat). Logam dasar harus bebas dari lemak dan kotoran-kotoran

oksida yang dapat mempengaruhi pelekatan lapisan dan dapat menimbulkan

korosi (Dailami, 2010).

Rapat Arus

Pada proses ini jumlah logam yang terdeposisi pada katoda atau yang

lenyap dari anoda. Rapat arus yang timbul dapat mempercepat terjadinya

pengendapan namun hasilnya kasar.di samping itu rapat arus yang tinggi dapat

menyebabkan pelarutan kembali pada lapisan yang terbentuk. Rapat arus yang

rendah menyebabkan pelepaan ion lambat sehingga membutuhkan waktu yang

relatif lama (Dailami, 2010).

II-15




FTI-ITS

Konsentrasi Larutan Elektrolit

Pada larutan yang konsentrasinya rendah, proses pelapisan berlangsung

lama dan kemungkinan tidak terjadilapisan. Sebaliknya pada larutan yang

konsentrasinya tinggi, akan menghasilkan lapisan yang melekat kuat tatapi

kemungkinan lapisan yang terjadi kasar (Dailami, 2010).

pH Larutan

Larutan yang bersifat netral atau mendekati netral mudah menjadi

larutan yang bersifat basa dipermukaan katoda, sehingga lapisan yang

terbentuk akan tercampur dengan lapisan garam basa atau hidroksida. pH yang

terlalu rendah memudahkan terjadinya reaksi pembentukan gas hidrogen dan

melarutnya kembali lapisan yang terjadi. Nilai potensial (E) untuk elektroda

hidrogen bergantung pada konsentrasi ion hidrogenny (Dailami, 2010).

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

Variabel kuat arus antara lain 300 mA dan 500 mA.

Variabel waktu antara lain 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit,

31 menit dan 35 menit.

III.2 Alat Percobaan

II.2.1. Alat

1. Amperemeter

2. Beaker glass

3. Kabel

4. Neraca

5. Penjepit

6. Stopwatch

II.2.2. Bahan

1. Larutan CuSO4

2. Larutan HCl pekat

3. Logam Fe

4. Logam Cu

III.3 Prosedur Percobaan

1. Menyiapkan alat dan bahan

2. Membersihkan logam pelapis dan yang dilapisi dengan HCl pekat

3. Menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan

4. Memasang logam yang akan dilapisi dikatoda (-) dan yang akan melapisi di anoda

(+)

5. Mencelupkan kedua logam ke dalam larutan elektrolit pelapis yaitu CuSO4 selama

variabel waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit

dan 35 menit.

6. Mengeringkan logam-logam tersebut

7. Menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan

III-2

BAB III Metodologi Percobaan



FTI - ITS

8. Mengulangi langkah a sampai f untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan

500 mA)

III.4. Diagram Alir Percobaan

9.

MULAI

Menyiapkan alat dan bahan

Membersihkan logam pelapis dan yang dilapisi dengan HCl pekat

Menimbang logam yang akan dilapisi sebagai berat sebelum percobaan

Memasang logam yang akan dilapisi dikatoda (-) dan yang akan melapisi di anoda (+)

Mencelupkan kedua logam ke dalam larutan elektrolit pelapis yaitu CuSO4 selama variabel

waktu 7 waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit.

.

Mengeringkan logam-logam tersebut

Menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan

Mengulangi langkah a sampai f untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA dan 500 mA)

SELESAI

III-3

BAB III Metodologi Percobaan



FTI - ITS

III.5. Gambar Alat Percobaan

`

Amperemeter

Beaker Glass

Kabel dan Penjepit

Neraca

Stopwatch

Gambar III.5.1. Gambar Alat Percobaan

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Tabel Hasil Percobaan

1. Percobaan Pertama

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik

300 mA

No Waktu

(menit)

W0

(gram)

W1

(gram)

W

(gram)

Kuat

Arus

(mA)

1 7 9 10 1 160

2 11 9 10,5 1,5 150

3 15 9 10,5 1,5 160

4 19 9 10,5 1,5 150

5 23 9 10,5 1,5 160

6 27 9 10,5 1,5 150

7 31 9 11 2 150

8 35 9 11 2 150

2. Percobaan Kedua

Tabel IV.2.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik

500 mA

No Waktu

(menit)

W0

(gram)

W1

(gram) W (gram)

Kuat

Arus

(mA)

1 7 12 12,5 0,5 220

2 11 12 12,5 0,5 220

IV-2

BAB IV Hasil dan Pembahasan



FTI-ITS

3 15 12 13 1 220

4 19 12 13 1 260

5 23 12 13 1 250

6 27 12 13 1 240

7 31 12 13,5 1,5 240

8 35 12 13,5 1,5 250

IV.2 Pembahasan

Pada proses percobaan pelapisan logam bertujuan untuk mengetahui pengaruh

waktu, arus listrik dan konsentrasi larutan yang digunakan dalam proses pelapisan

logam dan mengetahui reaksi redoks yang terjadi pada pelapisan logam dengan

elektrolit CuSO4. Pelapisan logam dikenal juga dengan istilah electroplating.

Menurut Gautama (2009), electroplating dapat diartikan sebagai proses pelapisan

logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna

memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapisi.

Pada percobaan pelapisan logam dengan katode Cu, anoda Fe dan larutan

CuSO4 menggunakan variabel waktu dan arus listrik. Arus listrik yang digunakan

yaitu 300 mA dan 500 mA. Sedangkan variabel waktu yang digunakan yaitu 7 menit,

11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31 menit dan 35 menit. Selain itu

digunakan pula larutan electroplating berupa CuSO4 dengan konsentrasi pekat dan

konsentrasi rendah 0,45 N. Prosedur pada percobaan pelapisan logam, yaitu

membersihkan logam yang dilapisi berupa logam besi dengan HCl pekat.

Pembersihan logam tersebut bertujuan untuk menghilangkan kotoran pada logam

yang dilapisi (logam besi) agar tidak mempengaruhi pada saat menimbang

pertambahan berat logam yang terbentuk. Kemudian menimbang logam yang akan

dilapisi sebagai berat sebelum percobaan. Berat logam sebelum percobaan untuk

variabel kuat arus 300 mA sebesar 9 gram sedangkan berat logam sebelum

percobaan untuk variabel kuat arus 500 mA sebesar 12 gram. Kemudian memasang

logam besi yang akan dilapisi dikatoda (-) dan logam tembaga yang akan melapisi di

IV-3




FTI-ITS

anoda (+). Setelah itu, mencelupkan kedua logam kedalam larutan elektrolit pelapis

selama variabel waktu 7 menit, 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit, 31

menit dan 35 menit. Selanjutnya mengeringkan logam-logam tersebut dan

menimbang logam-logam yang dilapisi tersebut sebagai berat setelah percobaan.

Mengulangi langkah-langkah tersebut untuk kuat arus listrik yang berbeda (300 mA

dan 500 mA).

Pada percobaan pelapisan logam atau electroplating menggunakan prinsip

elektrokimia dimana anode pada kutub positif dan katode pada kutub negatif.

Berdasarkan Robert A (188:1983), anode adalah elektroda yang mengalami oksidasi

dan dan elektron diberikan kepada elektroda sedangkan katode adalah elektroda yang

mengalami reduksi dan elektron diikat oleh pereaksi dalam larutan. Pada pelapisan

logam terjadi reaksi kimia dengan bantuan arus listrik. Dari pelapisan logam besi

dengan tembaga maka reaksi pelapisan tmebaga pada besi yaitu Cu(s)Cu2+

Cu2+Cu(s). Besi akan dilapisi tembaga , maka sebagai katodenya adalah besi dan

anodenya adalah tembaga serta CuSO4 sebagai elektrolitnya. Berikut reaksi redoks

yang terjadi pada pelapisan logam dengan menggunakan elektrolit CuSO4 adalah:

Cu(s) Cu2+

(aq) + 2e- (reaksi oksidasi)

Cu2+

(aq) + 2e- Cu(s) + (reaksi reduksi)

Cu(s) + Cu2+

(aq) Cu2+

(aq) + Cu(s) (reaksi keseluruhan)

Dari reaksi diatas maka dapat terlihat bahwa elektron valensi yang terlibat dalam

reaksi tersebut adalah 2e. Ion Cu2+

bergerak ke katode dengan mengambil elektron

dan menjadi logam tembaga yang menempel pada besi katode. Reaksi pada katode

terjadi reaksi reduksi :

Cu2+

(aq) + 2e- Cu(s)

Ion SO42-

bergerak ke anode memberikan elektrondan bereaksi dengan tembaga

anode. Berikut reaksi pada anode yaitu terjadi oksidasi :

Cu(s) Cu2+

(aq) + 2e-

Kemudian lama-kelamaan tembaga pada anode akan berkurang dan besi di katode

akan dilapisi oleh tembaga. Bila proses ini terus seamkin lama berlangsung, maka

pelapisannya seamkin tebal.

IV-4




FTI-ITS

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Selis

ih B

era

t (

W)

Waktu (menit)

IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel Waktu Terhadap

Penambahan Berat Logam

Beberapa faktor yang mempengaruhi pengendapan logam pada electroplating

yaitu suhu, aliran arus listrik, waktu dan kadar dari pelarut yang digunakan pada

electroplating. Dalam percobaan ini, arus listik dan waktu palapisan diamati untuk

mengetahui seberapa besar pengaruhnya dalam electroplating dan membandingkan

dengan teori yang ada berdasarkan hukum faraday. Berdasarkan data yang

diperoleh pada tabel IV.2.1 Hasil Percobaan pelapisan logam dengan menggunakan

arus listrik 500 mA didapatkan hasil bahwa pada variabel waktu sebesar 7 menit

dan 11 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 0,5 gram. Untuk variabel

waktu 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam

sebesar 1 gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi

pertambahan berat logam yaitu 1,5 gram. Berikut grafik pertambahan berat logam

besi :

Pada grafik IV.2.1 terlihat bahwa setiap variabel waktu yang berbeda yaitu

pada saat waktu (t) 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan

berat logam yang sama sebesar 1 gram, artinya berapapun waktu yang digunakan

dalam percobaan hanya akan menghasilkan ∆W sebesar 1 g. Dari data tersebut

terlihat ketidakakuratan dalam hasil penimbangan logam pada semua variabel

Grafik IV.2.1 Pengaruh Arus Listrik (500 mA) dan Variabel

Waktu Terhadap Pertambahan Berat Logam

Terhadap Pertambahan Berat

IV-5




FTI-ITS

waktu (t) dimana hasil penimbangan logam yang telah terlapisi Cu menunjukkan

hasil yang sama, berarti variabel waktu tidak berpengaruh. Hal ini terjadi karena

logam sudah terlapisi secara sempurna, yang berarti semua elektron Fe sudah

berhubungan dengan Cu sehingga lapisan tembaga yang hendak melapisi logam

sudah tidak bisa melekat lagi, terbukti saat larutan elektrolitnya (CuSO4) dilihat

terdapat lapisan tembaga yang ikut larut dalam larutan sehingga, warna larutan

tampak lebih kusam. Selain itu, timbangan analit yang digunakan kurang teliti

sehingga mempengaruhi hasil percobaan. Penggunaan arus listrik 500 mA yang

mengakibatkan proses pelapisan berlangsung lebih cepat daripada penggunaan

arus listrik sebesar 300 mA. Hal ini ditandai pada saat t = 6 menit saja seluruh

logam sudah terlapisi secara sempurna. Hal ini berbeda pada penggunaan arus 300

mA dengan t = 6 menit hanya sebagian saja yang sudah terlapisi. Selain itu, pada

penggunaan arus 300 mA, Cu yang melapisi logam lebih cerah dan melekat kuat

pada logam dan tidak terlihat terjadi penebalan seiring dengan pertambahan waktu

yang diujikan.

IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel Waktu Terhadap

Penambahan Berat Logam

Berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel IV.1.1. Hasil Percobaan

pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik 300 mA didapatkan hasil

bahwa pada variabel waktu 7 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1

gram. Untuk variabel waktu 11 menit, 15 menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit

terjadi pertambahan berat logam sebesar 1,5 gram, sedangkan pada variabel waktu

31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan berat logam yaitu 2 gram. Seperti yang

telah dijelaskan sebelumnya lapisan Cu pada logam itu kasar dan mudah

mengelupas, sehingga pada saat menimbang banyak lapisan yang lengket di alat

penimbangnya. Namun tidak bisa dipungkiri bahwa semakin lama waktu yang

digunakan untuk proses pelapisan logam semakin besar pula penambahan berat

logam yang telah terlapisi. Hal ini terbukti pada t = 31 dan t = 35 yang memiliki

pertambahan logam yang semakin meningkat. Sehingga diperoleh grafik sebagai

berikut.

IV-6




FTI-ITS

Dari grafik IV.2.2 dapat diketahui bahwa variabel waktu berpengaruh

terhadap ∆W yang dihasilkan karena jika waktu bertambah maka ∆W juga

bertambah. Pada grafik diatas terlihat bahwa pada saat 7 menit terjadi

pertambahan berat logam sebesar 1 gram. Untuk variabel waktu 11 menit, 15

menit, 19 menit, 23 menit, 27 menit terjadi pertambahan berat logam sebesar 1,5

gram, sedangkan pada variabel waktu 31 menit dan 35 menit terjadi pertambahan

berat logam yaitu 2 gram. Hal itu telah sesuai dengan literature yang menyatakan

bahwa semakin lama waktu yang digunakan untuk proses pelapisan logam

semakin besar pula penambahan berat logam yang telah terlapisi. Dari hasil

percobaan dapat diketahui bahwa pada percobaan pelapisan logam Fe selama t =

31 dan 35 menit merupakan variabel waktu yang mengalami pertambahan berat

logam paling besar yakni ∆W = 2 g. Hal ini membuktikan bahwa semakin besar

arus listrik dan semakin lama waktu yang digunakan dalam pelapisan logam,

maka harga ∆W semakin bertambah. Hal ini sesuai dengan Hukum Faraday yaitu

. Berdasarkan hukum faraday yaitu berat (W) sebanding dengan

arus listrik yang digunakan pada electroplating, artinya semakin besar arus listrik

dan lama waktu yang digunakan pada electroplating, maka berat logam yang

dihasilkan semakin besar.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Selis

ih B

era

t (

W)

Waktu (menit)

Grafik IV.2.2 Pengaruh Arus Listrik (300 mA) dan Variabel

Waktu Terhadap Pertambahan Berat Logam

Terhadap Pertambahan Berat

IV-7




FTI-ITS

Berdasarkan penemuan dari Michael Faraday pada tahun 1883 yang dikenal

sebagai hukum Faraday, menetapkan hubungan listik dan kimia dari elektrolit

atau reaksi elektrokimia. Kedua hukum tersebut adalah:

a) Berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektrolisis adalah

sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui larutan.

b) Untuk sejumlah arus yang lewat selama elektrolisis, berat logam yang

diendapkan sebanding dengan berat ekuivalennya. Berdasarkan kedua hukum

tersebut diatas diperoleh:

W =


Berdsarakan hukum faraday, maka Faktor-faktor yang mempengaruhi proses

pelapisan logam atau electroplating antara lain adalah: (1) potensial dan arus yang

diberikan, (2) suhu, (3) kerapatan arus, (4) konsentrasi ion, (5) waktu. Harga

potensial mempengaruhi jalannya proses electroplating. Setiap logam mempunyai

harga potensial tertentu untuk terjadinya reduksi di katoda. Besarnya potensial

yang diberikan berpengaruh pula pada arus yang mengalir ke dalam larutan. Suhu

sangat penting untuk menyeleksi tepat tidaknya jalan reaksi dan melindungi

pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa faktor misalnya jarak

antara anoda dan katoda serta arus yang digunakan. Kerapatan arus yang baik

adalah arus yang tinggi pada saat arus yang diperlukan masuk. Berapapun nilai

kerapatan arus akan mempengaruhi proses dan waktu untuk ketebalan lapisan

tertentu. Konsentrasi merupakan faktor yang mempengaruhi struktur deposit.

Naiknya konsentrasi logam akan meningkatkan aktivitas anion yang membantu

mobilitas ion. Waktu merupakan faktor yang mempengaruhi banyaknya logam

yang mengendap di katoda. Secara umum semakin banyak waktu yang digunakan

untuk proses electroplating semakin tebal lapisan pada katoda


Pelapisan logam diaplikasikan dalam pengendapan logam

menggunakan arus listrik (electro deposition), penyalutan (cladding), penceluban

A . i . t Z . 96500

IV-8




FTI-ITS

panas (hot dipping), dan pengendapan logam dengan uap (vapor deposition)

(Fontana, 1987).

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan pelapisan logam dengan variabel waktu dan arus listrik berbeda,

dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada peristiwa electroplating terjadi reaksi redoks yaitu Cu(s)Cu2+ Cu

2+Cu(s).

2. Kondisi optimum pelapisan logam besi terjadi pada arus 500 mA pada menit ke 31dan

35 sebesar 13,5 gram, sedangkan kondisi minimum terjadi pada penggunaan arus

listrik 300 mA yakni pada menit ke 7 sebesar 10 gram.

3. Pertambahan berat logam pada kondisi optimum terjadi pada arus 300 mA pada menit

ke 31 dan 35 sebesar 2 gram, sedangkan pertambahan logam kondisi minimum terjadi

pada arus 500 mA pada menit ke 7 dan 11 sebesar 0,5 gram.

4. Semakin pekat konsentrasi larutan CuSO4 yang digunakan dalam proses

electroplating, maka semakin cepat proses terlapisnya besi yang oleh tembaga.

v

DAFTAR PUSTAKA

Abrianto Akuan. 2009. Dasar-dasar elektroplating.

Fontana, M. G. (1987). Corrosion Engineering. Singapura: McGraw Hilll Book Company.

Gautama. (2009).

Ir.L.Setiono. (1985). Vogel. Jakarta: PT. Kalman Media Pusaka.

Jerome L. Rosenberg, P. (1985). Kimia Dasar. In Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.

Repository USU. 2009. Pelapisan Logam.

Unipa. 2010. Laporan Elektrokimia.

Wikipedia. 2011. Pengertian Elektrokimia.

vi

DAFTAR NOTASI

No Simbol Satuan Keterangan

1. WO Gram Berat awal

2. Wt Gram Berat akhir

3. N Normalitas Normalitas

4. V1 Liter Volume Awal

5. V2 Liter Volume Akhir

6. M1 Molaritas Molaritas Awal

7. M2 Molaritas Molaritas Akhir

8. n Mol Mol

9. m Gram Massa

10 BM Gram / mol Berat Molekul

viii

APPENDIKS

Perhitungan selisih berat dengan variabel arus tetap 300 mA

1. W0 = 9 gram

Wt = 10 gram

∆W = 10 gram – 9 gram

= 1 gram

2. W0 = 9 gram

Wt = 10,5 gram

∆W = 10,5 – 9 gram

= 1,5 gram

3. W0 = 9 gram

Wt = 10,5 gram

∆W = 10,5 – 9 gram

= 1,5 gram

4. W0 = 9 gram

Wt = 10,5 gram

∆W = 10,5 – 9 gram

= 1,5 gram

5. W0 = 9 gram

Wt = 10,5 gram

∆W = 10,5 – 9 gram

= 1,5 gram

6. W0 = 9 gram

Wt = 10,5 gram

∆W = 10,5 – 9 gram

= 1,5 gram

7. W0 = 9 gram

Wt = 11 gram

∆W = 11 – 9 gram

= 2 gram

viii

8. W0 = 9 gram

Wt = 11 gram

∆W = 11 – 9 gram

= 2 gram

Perhitungan selisih berat dengan variabel arus tetap 500 mA

1. W0 = 12 gram

Wt = 12,5 gram

∆W = 12,5 gram – 12 gram

= 0,5 gram

2. W0 = 12 gram

Wt = 12,5 gram

∆W = 12,5 – 12 gram

= 0,5 gram

3. W0 = 12 gram

Wt = 13 gram

∆W = 13 gram - 12 gram

= 1 gram

4. W0 = 12 gram

Wt = 13 gram

∆W = 13 – 12 gram

= 1 gram

5. W0 = 12 gram

Wt = 13 gram

∆W = 13 – 12 gram

= 1 gram

6. W0 = 12 gram

Wt = 13 gram

∆W = 13 – 12 gram

= 1 gram

7. W0 = 12 gram

Wt = 13,5 gram

∆W = 13,5 gram – 12 gram

= 1,5 gram

viii

8. W0 = 12 gram

Wt = 13,5 gram

∆W = 13,5 gram – 12 gram

= 1,5 gram

laporan praktikum pelapisan logam - va

Documents