LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTROKIMIA
ELEKTROPLATING LEMPENG BESI (Fe) DENGAN PELAPIS TEMBAGA (Cu)
I. TUJUAN
· Mempelajari proses pelapisan besi dengan menggunakan logam pelapis tembaga.
· Menghitung berat, volume, dan juga tebal lapisan yang dihasilkan.
II. DASAR TEORI
1.1. PRINSIP DASAR EKLEKTROPLATING
Elektroplating merupakan teknik pelapisan secara elektrodeposisi, yaitu proses pengendapan pelapis logam secara elektrokimia. Cara pelapisan ini memerlukan arus listrik searah (DC). Bila listrik mengalir antara anoda dan katoda, didalam larutan konduktor/larutan elektrolit, maka akan terjadi reaksi kimia pada permukaan logam tersebut. Pada sistem demikian, bila diberi tegangan atau beda potensial, ion-ion bergerak menuju elektroda. Kation bergerak menuju katoda dan anion menuju anoda. Masing-masing mempunyai laju yang khas (konduktivitas ion spesifik). Konduktivitas total larutan tertentu merupakan penjumlahan dan konduktivitas ion individu segenap ion yang dikandungnya.
1.2. 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 ektron).
Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion bersangkutan. Berbagai anoda dipergunakan pada elektroplating. 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.
1.3. JENIS LARUTAN ELEKTROLIT
Jenis larutan elektrolit yang dipakai dalam elektroplating ialah elektrolit asam, netral dan basa. Dinamakan larutan elektrolit sebab dapat menghantarkan arus listrik.
Bak pelapisan pada umunya mengandung :
v Garam yang mengandung ion logam
v Garam yang berfungsi menambah daya hantar larutan
v Larutan yang bertindak sebagai buffer untuk menjaga pH larutan yang dikehendaki
“Adition Agent” untuk mempengaruhi jenis larutan yang dihasilkan
1.4. 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 :
v 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.
v 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 + 
katoda + 
anoda
katoda + anoda 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 = 
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:
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)
1.5. TEBAL LAPISAN
Tebal lapisan dapat ditentukan dari berat endapan yang diperoleh dengan hukum Faraday, dimana terlebih dahulu mencari volume lapisan.
Volume Lapisan = 
Sehingga:
Tebal Lapisan = 
1.6. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAPISAN
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.
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.
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.
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 hidrogennya. Misalnya di buat konsentrasi sel hidrogen yang satu dalam keadaan baku dan sel hidrogen yang lain tidak dalam keadaan baku.
Anoda : ½ H2 (g) H+ + e- Eo = 0,0 Volt
Katoda : H+ (baku) + e- ½ H2 Eo = 0,0 Volt
Reaksi sel : ½ H2 (g) + H+ (baku) H+ + ½ H2 (g) Eo = 0,0 VoltBerdasarkan persamaan Nernst :
Jika tekanan gas = 1 atm, [H+]baku = 1 M, maka:
Esel = 0,0 – 0,059/1 log [H+]
Esel = 0,059 pH
pH = Esel/0,059
III. METODE
3.1 WAKTU DAN TEMPAT
3.1.1 WAKTU
Praktikum ini dialkukan pada hari Kamis, 20 Mei 2010 jam 05.00 WIT dan hari Jum’at, 21 Mei 2010 jam 09.00 WIT.
3.1.2 TEMPAT
Pelaksanaan ini yaitu di Laboratosium jurusan Kimia Universitas Negeri Papua Manokwari.
3.2 ALAT DAN BAHAN
3.2.1 ALAT
Alat yang digunakan yaitu : gelas piala, pipet tetes, gelas ukur, statif, kabel, penjepit mulut buaya, gegep, pemanas, corong, timbangan, amplas, thermometer, tisu, allumunium foil, rectifier (sumber arus DC)
3.2.2 BAHAN
Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah: Lempengan Besi, H2SO4, NaOH, Na2CO3, CuSO4.
3.3 CARA KERJA
3.3.1 TAHAP PENGERJAAN AWAL
3.3.1.1 Pembersihan Secara Mekanik
Amplas permukaan lempeng besi hingga halus dan hilang karat yang menempel pada besi.
3.3.1.2 Pembersihan Lemak dan Minyak
Pembuatan larutan pencuci lemak dan minyak : campurkan 12,9 gram NaOH dan 25 gram Na2CO3 kemudian larutkan dan tmabhakan air hingga volumenya 1 L.
Cara Menghilangkan Lemak dan Minyak : celupkan lempeng besi yang telah diamplas dalam larutan pencuci lemak dan minyak pada suhu 70oC selama 15 menit.
3.3.1.3 Pembersihan Karat
Pembuatan larutan penghilang karat : campurkan 20 mL H2SO4 pekat dan larutkan dalam 80 mL aquades.
Penghilangan Karat : Celupkan lempeng besi dalam larutan pencuci karat selama lima belas menit pada suhu 40oC-60oC.
3.3.1.4 Pembilasan dan Penimbangan
Setelah dicuci dengan pencuci alkali dan pencuci karat, bilas dalam aquades sehingga lempeng bersih dari karat maupun lemak dan minyak. Selanjutnya keringkan lalu timbang berat awalnya.
3.3.2 TAHAP PELAPISAN
3.3.2.1 Pembuatan Larutan Elektrolit
Campurkan 200 gram CuSO4 dan 30 gram H2SO4 kemudian larutkan hingga volumenya 1 L. pH larutan terukur 1.
3.3.2.2 Proses Elektroplating
· Hubungkan anoda dengan kutub positif pada rectifier, dan katoda pada kutub negative.
· Anoda yang digunakan adalah logam tembaga dan katodanya adalah lempeng besi (bahan Kerja)
· Celupkan anoda dan katoda pada larutan elektrolit dan alirkan arus 1Ampere selama 5 menit.
· Putuskan arus dan angkat logam kerja, keringkan kemudian timbang.
Susunan alat electroplating
| |||
 | |||
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENGAMATAN
Berat lempeng besi awal = 109,1004 gram
Berat lempeng besi setelah pelapisan = 109,6974 gram
Ukuran lapisan pada lempeng besi :
Panjang = 5,9 cm
Lebar = 5,1 cm
Tinggi = 0,2 cm
4.2 PERHITUNGAN
Catatan : luas penampang dari logam yang dilapisi membentuk balok tanpa tutup. Karena hanya setengah dari lempeng yang terlapisi. Sementara salah satu sisinya tidak terlapisi.
4.3 PEMBAHASAN
Electroplating merupakan salah satu cara yang biasa digunakan dalam proses pelapisan suatu logam dengan logam lain yang lebih tahan terhadap korosi. Selain itu, teknik ini juga dimanfaatkan untuk memperindah suatu logam.
Pada praktikum ini, logam yang kita lapisi yaitu lempeng besi dengan logam pelapis tembaga. Yang mana sifat dari besi yang mudah mengalami korosi ketika kontak dengan udara. Oleh karena itu perlu adanya pelapisan dengan logam lain agar besi tidak mudah mengalami korosi. Sifat besi yang pada dasarnya rentan terhadap korosi maka sebelum dilakukan electroplating perlu adanya pembersihan permukaan lempeng tersebut.
Proses pembersihan lempeng besi dilakukan dalam tiga tahap yaitu pembersihan secara mekanik, pembersihan lemak dan minyak, serta pembersihan karat. Proses pembersihan karat dilakukan dengan menggunakan amplas, yang mana pada tahap ini pengamplasan bertujuan untuk menghilangkan sebagian karat dan juga memperhalus permukaan lempeng. Penghalusan lempeng bertujuan agar hasil pelapisan bias rata dan juga halus sehingga bias tampak lebih indah. Penghilangan karat pada tahap ini hanya sebagian saja yang bias dihilangkan. Oleh karena itu pada tahap selanjutnya akan dibersihkan lagi.
Penghilangan lemak dan minyak dilakukan dengan mencelupkan lempeng yang telah halus kedalam larutan alkali.yang terdiri dari campuran NaOH dan Na2CO3. NaOH pada tahap ini berfungsi untuk menyabunkan lemak dan minyak yang menempel pada lempeng besi. Ketika lipid telah tersabunkan maka secara otomatis akan terlepas dari lempeng dan terlarut dalam larutan pencuci. Pada proses ini terlihat adanya lapisan-lapisan tipis lemak dan minyak yang terapung di permukaan larutan. Lemak dan minyak ini dihilangkan dengan tujuan agar tidak mengurangi daya hantar listrik dan juga permukaan kontak antara logam dasar dengan logam pelapis.
Larutan pencuci yang digunakan untuk menghilangkan karat yaitu terdiri dari 20% H2SO4. Asam sulfat merupakan asam yang sangat kuat sehingga mampu meutuskan ikatan antara logam dan oksidanya. Pada tahap ini peristiwa yang bias diamati adalah terjadinya gelembung-gelembung dalam larutan dan juga larutan menajdi warna keruh akibat karat besi yang terlepas dari lempeng besi. Penghilangan karat ini bertujuan agar lapisan yang terbentuk relative lebih kuat dan tidak mudah mengelupas.
Setelah dilakukan tahap persiapan, maka kita telah mendapatkan lempeng besi yang telah siap untuk dilapisi dengan tembaga. Pada tahap pelapisan, lempeng besi yang ditempatkan pada posisi katoda dan tembaga pada posisi anoda menyebabkan terbentuknya lapisan pada bagian katoda (bahan kerja). Pada praktikum ini kita menggunakan larutan elektrolit asam yang terdiri dari CuSO4 dan H2SO4. pH yang terukur pada larutan ini adalah 0.
Pada saat arus mengalir, maka akan terjadi reaksi kimia dalam system, yang mana ion postif dalam larutan akan bergerak mendekati kutub negative (katoda) dan ion negative akan bergerak mendekati kutub positif (anoda). Rekasi reduksi terjadi dikatoda dan reaksi oksidasi terjadi di anoda. Dalam hal ini, tembaga yang kita gunakan sebagai anoda akan mengalami oksidasi sehingga melepaskan elektronnya. Sementara lempeng besi akan mengalami reduksi sehingga akan menerima electron.
Hasil pelapisan yang kita lakukan memiliki permukaan yang kasar dan mudah sekali terlepas. Warna yang tebentuk adalah warna tembaga karena pelapisnya yang kita gunakan adalah tembaga. Sementara itu, hasil yang kita peroleh sangatergantung pada beberapa factor yaitu Arus yang mengalir, pH, dan konsentrasi larutan, serta logam dasar itu sendiri.
Pada percobaan ini, kita tidak melakukan optimasi factor-faktor electroplating yang penting, yaitu pH, konsentrasi, arus, dan waktu kontak. Dalam percobaan ini arus dibuat dalam 1 Ampere, pH = 0, waktu = 5 menit. Seharusnya kondisi tersebut dibuat dalam kondisi optimum. Kondisi optimum itu sendiri bisa ditentukan dengan eksperimen. Akan tetapi karena jumlah bahan yang sedikit maka kita tidak bisa melakukan penentuan tersebut.
Permukaan lapisan yang kasar disebabkan karena kondisi-kondisi tersebut tidak sesuai. Dimana rapat arus yang tinggi akan mempercepat pembentukan lapisan akan tetapi hasilnya kasar, selain itu juga kemungkinan disebabkan karena konsentrasi larutan yang terlalu tinggi sehingga berdampak pada lapisan hasil yang kasar. Akan tetapi jika dikarenakan konsentrasi yang tinggi maka lapisan yang didaptkan sangat kuat. Sementara pada percobaan ini lpisan sangat rapuh dan mudah terkelupas. Hal ini menunjukan bahwa yang lebih utama menyebabkan hasil yang kasar adalah rapat arus yang tinggi. Selain itu juga permukaan logam yang kurang halus menambah resiko munculnya hasil yang kasar.
Lapisan logam yang mudah terlepas bisa disebabkan karena penampang logam yang dilapisi masih banyak mengandung kotoran seperti lemak dan minyak, ataupun masih banyak mengandung karat. Karena besi sangat rentan terserang korosi ketika sedikit kontak dengan udara.
Selain itu satu hal penting yang perlu kita perhatikan adalah arus yang engalir. Ketika rectifier belum dihubungkan dengan larutan, arus yang terbaca memang 1 A. tetapi ketika logam kerja dicelupkan, ternyata arus yang terbaca menurun tidak mencapai 1 Ampere. Padahal dalam system terdapat larutan dan elektroda yang sebenarnya memiliki nilai hambatan. Sehingga perlu diperhitungkan ketika kita ingin mendapatkan arus yang sesuai dengan keinginan.
V. PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan praktikum ini dan dilakukan analisis dapat disimpulkan beberapa hal:
· Lapisan yang dihasilkan kasar dan mudah terlepas akibat ketidaksesuainnya kondisi-kondisi system.
· Lapisan yang diperoleh memiliki ketebalan 1,1 x 10-3 cm yang terdistribusi pada permukaan seluas 62,38 cm3 dengan berat 0,597 gram.
DAFTAR PUSTAKA
Langsa, markus H. 2010. Penuntun praktikum elektrokimia. Jurusan Kimia. Manokwari.
Atkins, PW. 1983. Kimia Fisika jilid II. Erlangga. Jakarta.
Rahayu, Setyo w. 2009. Proses electroplating tembaga, nikel, dan krom. http://www.chem-is-try.org/proses-elektroplating-tembaga-nikel-khrom/ download at: 25 Mei 2010 08:32 pm
Rahayu, Setyo w. 2009. Dasar teori electroplating. http://www.chem-is-try.org/dasar-teori-elektroplating/ download at 25 Mei 2010 08:36 pm
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTROKIMIA
ELEKTROPLATING LEMPENG BESI (Fe) DENGAN LOGAM TEMBAGA (Cu)
OLEH
MUHAMMAD DAILAMI
200739010
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA
UNIVERSITAS NEGERI PAPUA
MANOKWARI
2010
1 comment:
Makasih infonya,ane jadi tertarik buat mencobanya.
Post a Comment