laporan voltameter-tembaga
TRANSCRIPT
Voltmeter Tembaga
I. Tujuan Percobaan
1. Memahami prinsip perpindahan elektronik pada voltmeter tembaga.
2. Melakukan penerapan Amperemeter dan Voltmeter dengan larutan tembaga
sulfat.
3. memahami teori dan prinsip kerja dari Amperemeter dan Voltemeter.
II. Alat dan Bahan
1. Voltmeter yang terdiri dari sebuah tabung yang berisi larutan tembaga sulfat
(150 gr CuSO4 + 2 gr H2SO4 + 50 gr Alkohol + 1 liter H2O), didalamnya
terdapat 2 keping tembaga pada tepinya dan 1 keping tembaga di tengahnya.
2. Amperemeter dan Voltmeter
3. Power Supply
4. Kabel-kabel dan pemutus arus
5. Spritus
6. Amplas
III. Dasar teori
Dalam sel elektrokimia berlangsung suatu proses elektrokimia, yaitu suatu
proses reaksi kimia menghasilkan arus listrik, atau sebaliknya arus listrik
menghasilkan proses kimia. Sel elektokimia digunakan secara luas dalam
kehidupan sehari-hari misalnya dalam proses ekstrasi dan pemurnian logam emas,
perak, dan aluminium, penyepuhan logam dan yang sangat penting adalah
pemanfaatan sel elktrokimia pada berbagai alat elektronik.
Contoh sel elektrokimia yang banyak digunakan pada peralatan elektronik
yaitu baterai dan accumulator(aki). Kedua jenis sel elektrokimia ini banyak
digunakan sebagai sumber energi listrik, antara lain pada radio, lampu senter,
kalkulator, mesin mobo\il mesin motor, mainan anak-anak sampai pada peralatan
ruang angkasa seperti satelit yang menggunakan baterai nikel kadmium dan sel
surya. Dapatkah anda menunjukkan contoh penggunaan baterai dan aki lainnya?
Energi listrik dalam peralatan elektronik tersebut diperoleh dari hasil reaksi kimia
berupa reaksi redoks yang spontan. Dalam reaksi redoks terjadi transfer atau
perpindahan electron dari suatu unsure ke unsur lain. Aliran electron ini
menunjukkan adanya alirean arus listrik.
Pada baterai atau aki yang sedang digunakan, berlangsung suatu reaksi
kimia yang menghasilkan arus listrik. Kebalikan proses tersebut adalah
penggunaan energi listrik untuk reaksi kimia. Misalnya, pada proses penyepuhan
logam dan penyetruman aki. Jadi berdasarkan reaksi selk elektrokimia dibagi
menjadi dua yaitu Sel Volta dan Sel Elektrolisis.
1. Sel Volta : Reaksi kimia yang berlangsung spontan dan
menghasilkan arus listrik. Katode merupakan ktub
positip dan anode kutub negatif.
2. Sel Elektrolisis : Arus litrik yang menyebabkan terajdinya reaksi
kimia. Katode merupakan kutub negatif dana anode
merupakan kutub postif. Contoh : penyepuhan,
pemurnian logam dalam pertambangan dan
penyetruman aki.
Pada kesempatan ini kita akan membahas mengenai Sel Elektrolisis,
sekaligus menerapkan proses pemurnian logam.
Ilmuwan Inggris, Michael Faraday mengalirkan arus listrik ke dalam
larutan elektrolit dan ternyata larutan elektrolit itu terjadi reaksi kimia. Rangkaian
alt kimia yang digunakan untuk menunjukkan reaksi kimia akibat dialiraka arus
listrik disebut sebagai sel elektrolisis.
Perhatikan gambar dibawah ini Elektroda pada sel elektrolisis berbeda
dengan elektroda pada sel volta. Katode pada sel volta merupakan kutuib positip
dan anodenya merupakan kutub negatip. Adapun pada sel elektrolisis, katode
mrupakan kutub negatip sedangkan katode merupakan kutub positip. Pada sel
volta, pemberian tanda kutub positip dan negatip ini didasarkan pada potensial
listrik kedua elektrodanya. Adapun pada sel elektrolisis, penentuan ini didasarkan
pada potensial tyang diberkan dari luar.
Hantaran listrik melalui larutan elektrolit dapat dianggap sebagai aliran
electron. Jadi apabila electron telah dapat mengalir dalam larutan elektrolit berarti
listrik dapat mengalir dalam larutan tersebut. Elektron berasal dari kutub katode
atau kutub negatif. Sedangkan pada anode melepaskan ion positip dan membentuk
endpan pada logam katode. Di dalam larutan terurai proses:
CuSO4 Cu2+ + SO42-
Ion Cu2+ ini akan berpindah menuju keping katode sedangkan ion SO42-
akan menuju keping anode. Lama-lama keping katode ini akan timbul endapan
dan terjadi perubahan massa. Massa ini dapat dihitung dengan cara:
G = a . I . t
Dimana:
G = jumlah endapan tembaga Cu (gram)
a = tara kimia listrik (gr/ampere.jam)
I = kuat arus listrik (ampere)
t = lamanya pengaliran arus (jam)
Untuk tembaga nilai a = 1,186 gr/ampere.jam, karena G telah dapat
diketahui maka I arus dapat diperoleh dengan:
I = G/at
Kita telah mengetahui berbagai cara untuk membangkitkan arus listrik di
dalam alat pembangkit tegangan. Antara dua jepit tegangan (sumber arus) jepit
kedua keping tembaga anode pada kutub positip dan satu keping tembaga pada
keping katode pada kutub negatif.
Kita telah mempelajari konsep ini pada tingkat SMA, sekarang akan kita
buktikan melalui praktiknya. Kali ini kita akan menggunakan sumber tegangan dc
(direct current) dalam rangakaian, sebab dalam rangkaian hanya ada satu jalan
yaitu dari anode ke katode tetapi tidak sebaliknya.
Kegunaan sel Elektrolisis
1. Pembuatan Gas di Laboratorium
Sel elektrolisis banyak digunakan dalam industri pembuatan gas misalnya
pembuatan gas oksigen, gas hydrogen, atau gas klorin. Untuk menghasilkan gas
oksigen dan hydrogen, Anda dapat menggunakan larutan elektrrolit dari kation
golongan utama (K+,Na+) dan anion yang mengandung oksigen (So42-,, NO3-)
dengan electrode Pt atau karbon. Reaksi elektrolisis yang mengahsilkan gas,
misalnya elektrolisis larutan Na2SO4 menggunakan electrode karbon.
Reaksi yang terjadi
Na2SO4(aq) 2Na+(aq) + SO42-
Katode (C) : 2H2O(l) + 2e- 2OH-(aq) + H2(g)
Anode(C) : 2H2O(l) 4e- + 4H+ + O2(g)
Karena pada katode dan anode yang bereaksi adalah air, semakin lama air
semakin berkurang sehingga perlu ditambahkan. Perlu diingat bahwa walaupun
yang bereaksi air, tidak berarti elektrolit Na2SO4 tidak diperlukan. Elektrolit ini
berguna sebagai penghantar arus listrik.
2. Proses Penyepuhan Logam
Proses penyepuhan sutu logam emas, perak,
atau nikel, bertujuan menutupi logam yang
penampilannya kurang baik atau menutupi
logam yang mudah berkarat. Logam-logam
ini dilapiasi dengan logam lain yang
penampilan dan daya tahannya lebih baik
agar tidak berkarat. Misalnya mesin
kendaraan bermotor yang terbuat dari baja
umumya dilapisi kromium agar terhindar
dari korosi . Beberapa alat rumah tangga
juga disepuh dengan perak sehingga lebih
awet dan penampilannya tampak lebih baik.
Badan sepede titanium dilapisi titanium oksida (TiO2) yang bersifat keras
dan tidak dapat ditembus oleh oksigen atau uap air sehingga terhindar dari reaksi
oksida yang menyebabkan korosi.
Prinsip kerja proses penyepuhan adalah penggunaan sel dengan elektrolit
larutan dan electrode reaktif. Contoh jika logam atau cincin dari besi akan
dewlaps emas digunakan larutan elektrolit AuCl3(aq). Logam besi (Fe) dijadikan
sebagai katode, sedangkan logam emasnya (Au) sebagai anode. Apa yang terjadi
jika kedua logam ini ditukar posisinya?Mengapa?
Reaksi yang berlangsung dalam proses penyepuhan besi dengan emas yaitu
AuCl3(aq) Au3+(aq) + 3Cl-(aq)
Katode(cincin Fe) : Au3+(aq) + 3e- Au(s)
Anode(au) : Au(s) Au3+(aq) + 3e-
Proses yang terjadi yaitu oksidasi logam emas (anode) menjadi Au3+(aq)
Kation ini akan bergerak ke katode menggantikan kation Au3+ yang direduksidi
katode. Kation Au3+ di katode direduksi membentuk endapan logam emas yang
melapisi logam atau cincin besi. Proses ini cukup murah karena emas yang
melapisi besi hanya berupa lapisan tipis.
3. Proses Pemurnian logam kotor
Proses pemurnian logam kotor banyak dilakukan dalm pertambangan .
logam transisi yang kotor dapat dimurnikan dengan cara menempatkannya
sebagai anode dan logam murni sebagai katode. Elektrolit yang digunkan adalah
elektrolit yang mengandung kation logam yang dimurnikan. Contoh : prose
pemurnian nikel menggunakan larutan NiSO4 . niukel murni digunkan sebagai
katode, sedangkan nikel kotor (logam yang dimurnikan ) digunakan sebagai
anode. Reaksi yang terjadi, yaitu:
NiSO4(aq) Ni2+(aq) + SO42-
Katode(Ni murni) :Ni2+(aq) + 2e- Ni(s)
Anode (Ni kotor) :Ni(s) Ni2+ + 2e-
sumber
Logam nikel yang kotor pada anode
dioksidasi menjdi ion Ni2+. Kemudian, ion
Ni2+ pada katode direduksi membentuk
logam Ni dan bergabung dengan katode
yang merupakan logam murni. Kation Ni2+
di anode bergerak ke daerah katode
menggantikan kation yang direduksi. Untuk
mendapatkan logam nikel murni(di katode)
harus ada penyaringan sehinggga kotoran
(tanah, pasir dan lain-lain) hanya berada di
anode dan tidak berpindah ke katode
sehingga daerah di katode merupakan daerah
yang bersih.
Pengotor
IV. Prosedur Percobaan
1. Menyusunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini.
A
A
2. Mengamplas keping tembaga pada sisi katode, membersihkannya lalu
mencucinya dengan air lalu kemudian menyiram keeping tembaga dengan
spiritus dan mengeringkannya, setelah itu menimbangnya.
3. Mengatur power supply sehingga dapat mengalirkan arus sesuai dengan
yang diinginkan.
4. Masukkan keping katode sesuai dengan rangkaian yang ada kemudian
hidupkan power supply dan jalankan percobaan tersebut sampai pada
waktu tertentu.
5. Setelah sampai pada waktunya putuskan arus dan angkat keping katode
dan keringkan kamudian timbang(g1).
6. Ulangi langakah 3 sampai 5 untuk keping II dan keping III.
V. Data Pengamatan
a. Saat 5 menit 6V, 12V dan 18V
NoV
(Tagangan)
I(Arus
rata-rata)
t(Waktu)(menit)
Anoda KatodaKeping 1 Keping 2
G0 (gr) G1 (gr) G (gr) G0 (gr) G1 (gr) G (gr)1 6 V 1,39 A 5 170,37 170,1 -0,27 161,06 161,23 0,172 12 V 3,715 A 5 170,1 169,71 -0,39 161,23 161,58 0,353 18 V 4,93 A 5 169,71 169,23 -0,48 161,58 161,97 0,39
b. Saat tegangan 12V, waktu 5 menit, 10 menit dan 15 menit
NoV
(Tagangan)
I(Arus
rata-rata)
t(Waktu)(menit)
Anoda KatodaKeping 1 Keping 2
G0 (gr) G1 (gr) G (gr) G0 (gr) G1 (gr) G (gr)1 12 V 3,715 A 5 170,1 169,71 -0,39 161,23 161,58 0,352 12 V 3,5 A 10 169,23 168,58 -0,65 161,97 162,69 0,723 12V 5,285 A 15 168,58 166,84 -1,74 162,69 164,34 1,65
VI. Pengolahan Data
VII. Pertanyaan dan Jawaban1. Buatlah grafik antara arus yang dihitung dengan arus yang dibaca pada
amperemeter, berikan pendapat saudara tentang grafik tersebut!
Jawab:
Secara teori
Secara praktik
Pada waktu yang sama (5 menit) dan tegangan bertambah (kuat arus) pada
perhitungan dan pembacaan semuanya naik. Namun pada tegangan yang
sama (12V) dan waktu bertambah, ada arus listrik yang turun yaitu pada
10 menit. Hal ini karenan ketidaktelitian pembacaan
2. Menurut keadaan sebenarnya makin besar arus semakin kecil
kesalahannya. Apakah ini terlihat pada hasil pengamatan anda. Berikan
penjelasan tentang hal ini. Berapa besar kesalahan yang ditimbulkan pada
masing-masing keadaan!
Jawab:
No Arus %kesalahan
1 1,39 19,18
2 3,715 4,9
3 4,93 24,93
4 3,5 3,91
5 5,285 5,03
3. Berikan pendapat saudara apakah arus bolak-balik dapat dipakai dalam
percobaan ini? Jelaskan!
Jawab : Pendapat saya, berdasarkan teori arus bolak balik (AC) kutub
positif dan kutub negatifnya tidak ditentukan karena bersifat bola-
balik. Sedangkan pada arus searah (DC) kutub positif dan kutub
negatifnya dapat ditentukan, karena arus berlangsung dalam satu
arah jika kita menggunakan arus bolak-balik kemungkinan
terbentuknya endapan pada katode sangat kecil bahkan tak
terbentuk sama sekali. Hal ini disebabkan arus yang berlangsung
bolak-balik.
VIII. Analisa Percobaan
Pada percobaan ini diharapkan praktikan dapat mengetahui seberapa besar
pengaruh arus yang dialirkan dalam larutan elektrolit terhadap endapan yang
terbentuk. Begitu juga bagaimana kalau waktu pemberian arus yang diberikan
diperpanjang. Berdasarkan konsep, arus akan mengalir dari kutub anode ke kutub
katode. Dari kutub katode ini akan terbentuk endapan dari logam-logam tembaga.
Melalui percobaan ini praktikan ini mencoba menganalisa bagaimana
pengaruh arus terhadap endapan yang terbentuk di anode jika arus yang diberikan
berbeda-beda. Pada arus pada tegangan 10 volt jumlah endapan yang terbentuk
pada percobaan pertama yaitu : 0,1039 gram, kemudian pada percobaan kedua
endapan yang terbentuk yaitu 0,08 gram. Sedangkan pada pemberian arus pada
tegangan 12 volt, endapan yang terbentuk pada percobaan pertama yaitu : 0,1229
gram kemudian pada percobaan kedua endapan yang terbentuk sebanyak 0,1329
gram.
Dari data diatas dapat kita peroleh informasi bahwa pada tegangan 10 volt,
endapan yang terbentuk lebih sedikit dibandingkan pemeberian tegangan pada 12
volt. Berarti apabila kita beri tegangan yang lebih besar maka endapan yang
terbentuk pun akan lebih banyak.
“Lalu bagaimanakah pengaruh waktu terhadap endapan yang terbentuk?”
Sebagaimana kita ketahui, semakin lama kita memberikan arus maka endapan
yang terbentuk juga akan semakin banyak.
Dari praktikum ini kami menyimpulkan bahwa ada beberapa hal yang
dapat mempengaruhi massa yang terbentu pada logam katode:
Besarnya arus yang dialirkan dalam larutan tembaga sulfat.
Lamanya waktu untuk mengalirkan arus ke dalam larutan tembaga
sulfat.
Nilai tara kimia listrik dari bahan itu sendiri.
Mungkin dari percobaan ini kita melakukan beberapa kesalahan dalam
pelaksanaan dan penghitungan nilai. Kesalahan ini hal yang wajar karena
praktikan baru pertama kalinya melakukan percobaan jenis ini.
IX. Kesimpulan
1. Ada beberapa hal yang mempengaruhi banyaknya endapan yang
terebentuk pada katode:
Besarnya arus yang dialirkan dalam larutan tembaga sulfat.
Lamanya waktu untuk mengalirkan arus ke dalam larutan tembaga
sulfat.
Nilai tara kimia listrik dari bahan itu sendiri.
2. Semakin besar tegangan yang diberikan maka endapan yang terbentuk pun
akan lebih banyak.
3. Semakin lama kita memberikan arus maka endapan yang terbentuk juga
akan semakin banyak.
4. Endapan tidak akan terbentuk jika dialirkan arus bolak-balik.
5. Arus dari anode akan mengalir ke katode dan mengendapkan logam
tembaga pada kutub katode.
Daftar Pustaka
Halliday Ressnik, Fisika I, Edisi 3, terjemahan Pantur Silaban
Willey John,Physical Chemistry, fourth edition, New York