Laporan Kecepatan Reaksi

 

LABORATORIUM TEKNIK PENGENDALIAN KORSI

LAPORAN KIMIA FISIKA

ANODISASI ALUMUNIUM

Pembimbing : Drs. Agustinus Ngatin, MT.

Kelompok 3 :

                                                               xxxxxxxxx                             (101431009)

xxxxxxxxx                             (101431010)

xxxxxxxxx                             (101431011)

xxxxxxxxx                             (101431012)

Tanggal Percobaan : 18 Mei 2011

Tanggal Penyerahan : 25 Mei 2011

PROGRAM STUDI D3-ANALIS KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2011

———————————————————————————————————————————————————————-

             A.    Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk:

  1. Dapat menjelaskan proses anodisasi
  2. Membuat diagram tahapan proses anodisasi
  3. Menjelaskan gejala yang terjadi selama proses anodisasi baik dianoda maupun katoda
  4. Menyimpulkan hasil proses anodisasi Alumunium bedasarkan percobaan yang dilakukanB.     Landasan Teori 

Alumunium (Al) termasuk logam lunak, liat dan mudah ditempa. Alumunium mempunyai sifat ringan, bercahaya dan daya hantar listrik. Adaya sifat ringan ini membuat alumunium banyak digunakan pada industri pesawat terbang dan angkutan. Al mempunyai afinitas yang besar terhadap oksigen, membentuk lapisan oksida yang terbentuk dialumini tipis, maka melindungi korosi lapisan oksida ini harus tebal yang dapat dihasilkan dari proses anodisasi.

Anodisasi alumunium adalah proses pembentukan oksida pada Al secara elektrolisa. Anodisasi Al bertujuan sebagai berikut:

  1. Menigkatkan ketahanan korosi
  2. Meningkatkan adhesi
  3. Memperbaiki Penampilan Dekoratif
  4. Sebagai dasar untuk pelapisan lain
  5. Meningkatkan tahanan listrik atau sebagai isolasi listrik
  6. Meningkatkan ketahanan abrasi

Proses anodisasi ini di pengaruhi oleh beberapa faktor seperti rapat arus, jenis larutan elektrolit, pH larutan, konsentrasi larutan, temperatur operasi. Disamping itu perlu juga diperhatikan pula proses persiapan permukaannya, karena apabila ada kotoran atau lemak yang terbawa pada permukaan, maka hasil anodisasi akan kurang baik terhadap daya lekat maupun sifat-sifatnya. Proses anodisasi Al juga di sebut anodic oxidationyang prinsipnya hampir sama dengan proses pelapisan dengan cara lapis listrik (electroplating). Akan tetapi bedanya logam yang akan dioksidasi ditempatkan sebagai anoda di dalam larutan elektrolit. Perbedaan lain ialah larutan elektrolit yang digunakan bersifat asam dengan penyerah arus DC bertipe voltage dan ampere tinggi. Katoda disini hanya berfungsi sebagai penghantar arus listrik, jadi tidak larut. Katoda harus dari bahan logam yang tidak larut atau terkorosi di dalam larutan asam kuat misalnya stainless steel, alumunium, titanium dll atau bahan dari grafit.

Reaksi yang tejadi

Katoda :          2H+ + 2e ——–> H2

2H2O  +  2e  +  O2 ——–>  OH-

Anoda :           2H2O  ——–>  O2  +  4H+  +  4e

Al  ——–> Al3+  +  3e

Reaksi total:

2Al  +  O2  +  H2O  ——–>  Al2O3  +  H2

Perlatan utama dari proses anodisasi sam seperti yang digunakan pada proses pelapisan secara listrik yaitu penyerah arus rectifier, elektroda katoda dan anoda, rak serta bak pada proses anodisasi tidak menggunakan alat perndingin (thermostat). Fungsi dari alat-alat tersebut hampir sama dengan yang digunakan pada proses lapis listrik yang telah dijelaskan pada sebelumnya dilihat dari proses pemakaian dan kegunaannya. Proses anodisasi dapat dibagi menjadi 2 yaitu untuk keperluan dekoratif dan keperluan protektif. Untuk keperluan yang bersifat dekoratif harus tahan cuaca dan tahan warna. Jenis ini proses anodisasinya dilakukan diatas temperatur kamar, sedangkan untuk yang bersifat protektif yaitu tahan terhadap proses korosi dan abrasi biasa disebut anodisasi keras. Proses ini dilakukan di bawah temperatur kamar.

Selain alumuniun dan paduaannya, logam-logam seperti stainless steel, titanium dan tembaga dapat juga dilakukan proses anodisasi, karena mempunyai sifat kedap air dan relatif stabil. Proses anodisasi pada umumnya dilakukan pada temperatur yang lebih rendah, karena akan menghasilkan lapisan yang keras, dan porositasnya rendah. Bila dilakukan pada temperatur tinggi lapisan yang akan terbentuk akan lebih poros sehingga daya tahan terhadap korosinya terutama pada udara terbuka akan menurun dan karena bagian luar lapisannya sangat rapuh dan mudah lepas.

Pemakaian arus searah akan menghasilkan lapisan yang lebih keras dan tahan korosi, tapi lebih bersifat rapuh. Sifat ketahanan korosi akan bergantung pada proses pengerjaan akhir, terutama proses sealing. Proses sealing bertujuan untuk menutupi atau melapisi pori-pori yang tidak dapat di tutupi dengan proses anodisasi. Caranya mereaksikan lapisan hasil anodisasi dengan H2O atau dengan larutan kimia lainnya.

Proses sealing akan sangat efektif apabila dilakukan dengan air biasa pada temperatur didih atau larutan tertentu dengan pH yang tepat. Keefektifan sealing akan berkurang jika lapisan oksida yang terbentuk tidak rata, tidak keras dan banyak terdapat cacat atau rusak. Tampak rupa, warna dan sifat-sifat lapisan oksida yang terbentk akibat pengaruh dari larutan elektrolit dan jenis bahan yang dioksidasi.

 

C.    Alat dan Bahan

  • Gelas kimia 200 mL 3 buah
  • Penyearah arus
  • Avometer
  • Gelas kimia 500 mL 1 buah
  • Anoda Alumunium
  • Benda kerja 3 buah
  • Pengering atau hair dryer
  • Larutan NaOH 50 g/L
  • Larutan HNO3 10 g/L
  • Larutan H2SO4 16%
  • Kertas abrasive

D.    Cara Kerja

  1. Membersihkan benda kerja dengan cara diampelas dengan kertas abrasif yang halus, bilas dengan air mengalir kemudian diukur luas permukaannya.
  2. Membersihkan benda kerja dengan mencelupkannya kedalam detergent selama  ± 10 menit kemudian benda kerja dibilas dengan air yang mengalir. Ukur beda potensial benda kerja dengan avometer.
  3. Setelah itu benda kerja yang telah bersih dicelupkan kedalam larutan NaOH selama kurang dari 10 detik, kemudian bilas dengan air lalu dicelupkan kedalam larutan HNO3 dan bilas dengan air mengalir.
  4. Benda kerja yang telah bersih dicelupkan kedalam larutan H2SO4 kemudian dihubungkan ke alat penyearah arus, benda kerja sebagai anoda. Mengatur arus dan tegangannya, kemudian mengamati yang terjadi selama ± 15 menit. Setelah itu benda kerja dibilas dengan air mengalir.
  5. Mengukur beda potensial benda kerja dengan avometer.
  6. Mencelupkan benda kerja kedalam zat warna selama 15 menit pada temperature 50. Setelah itu dibilas dengan air mengalir kemudian melakukan proses sealing.

 

E.     Data Pengamatan

         Luas permukaan

  1. Benda kerja 1 : 35,28 cm2
  2. Benda kerja 2 : 128,64 cm2
  3. Benda kerja 3 : 31,16 cm2
  4. Benda kerja 4 : 31,16 cm2

         Proses Anodisasi (pada benda kerja 1,3 dan 4)

Besar potensial yang digunakan (V) : 6 Volt

Arus yang digunakan (I) : 0,4 Ampere

 

Katoda  :         Menghasilkan gelembung-gelembung gas dari H2

2H+ + 2e ——–> H2

2H2O  +  2e  +  O2 ——–>  OH-

Anoda :           Menghasilkan gelembung-gelembung, namun jumlahnya lebih sedikit dari katoda.

2H2O  ——–>  O2  +  4H+  +  4e

Al  ——–>  Al3+  +  3e

         Proses pewarnaan dan sealing

Benda Kerja ke-

Pengamatan

1

Zat warna (tinta printer) menempel sedikit, tidak ada perbedaan potensial antara lapisan oksida dan logamnya.

3

Zat warna menempel namun tidak terdapat per4bedaan potensial antara lapisan oksida dan logamnya.

4

Zat warna menempel namun tidak terdapat per4bedaan potensial antara lapisan oksida dan logamnya.

F.     PEMBAHASAN

Anodisasi merupakan proses pembentukan oksida dalam suatu proses elktrolisis pada bagian Anoda dari suatu logam yang bertindak sebagai anion. Dalam hal ini digunakan alumunium sebagai anoda dan katoda. Alumunium akan membentuk suatu oksida apabla bereaksi dengan oksigen, sehingga alumunium akan mencegah korosi lebih lanjut ketika alumunium tersebut kontak dengan oksigen dengan cara membentuk lapisan oksida yang menyelimuti seluruh permukaan alumunium. Lapisan oksida yang menyelimuti alumunium disebut oksida alumunium atau Al2O3, yang dapat terlihat sebagai lapisan putih yang menyelimuti alumunium tersebut. Meskipun dikatakan menyelimuti alumunium, oksida alumnium ini (oksida alumunium) memilki pori-pori yang sangat kecil sehingga masih memungkinkan zat warna dapat terserap kedalamnya sehingga, dalam prosesnya, proses anodisasi ini sering dimanfaatkan untuk proses pewarnaan pada logam.

         1.      Proses Persiapan Benda Kerja

Benda kerja yang digunakan adalah logam alumunium. Dalam proses persiapan benda kerja sebelumnya benda kerja harus di ampelas terlebih dahulu permukaannya, fungsinya adalah agar sebelumnya tidak ada oksida alumunium yang menempel pada alumunium tersebut. Sehingga pada saat proses anodisasi, ketebalan oksida alumunium yang terbentuk tersebar merata dan memilki ketebalan yang sema disetiap sisi.

Setelah diampelas benda hendaknya dihitung seluruh luas permukaannya, hal ini bertujuan untuk mengetahui berapa arus yang digunakan untuk proses anodisasi, karena dalam suatu proses anodisasi dengan menggunakan larutan H2SO4 dibutuhkan rapat arus sekitar 1,12 A / dm 2.

Proses pencucian dengan detergent pada persiapan persiapan benda kerja berfungsi agar seluruh lemak yang menempel pada benda kerja hilang, karena ada lemak yang menempel pada benda kerja akan menyulitkan oksida dari alumunium terbentuk ketika proses anodisasi, alhasil proses pewarnaan menjadi kurang bagus, akan timbul gelembung – gelembung pada permukaan zat warna yang mudah terkelupas.

Setelah dicuci untuk memastikan bahwa benda kerja telah bersih dari lemak dan bebas oksida dapat diuji dengan menggunakan avo meter (multimeter), sehingga dapat diketahui beda potensial tiap bagian pada benda kerja yang menunjukan tingkat kemurnian dari benda kerja tersebut. Ketika beda potensial keduanya nol maka tidak ada perbedaan potensial diantara kedua titik pada bagian alumunium itu artinya alumunium berada dalam keadaan murni (bebas lemak dan bebas oksida) dan siap pakai untuk proses anodisasi.

         2.      Proses persiapan larutan.

Sebelum proses anodisasi dilakukan, sebelumnya benda kerja dimasukkan terlebih dahulu kedalam larutan natrium hidroksida (NaOH), setelah itu dibilas, kemudian benda kerja dimasukkan pula kedalam larutan asam nitrat (HNO3). Fungsi dari benda kerja dimasukka kedalam NaOH karena alumunium bersifat tahan korosi dan tidak larut dalam asam sulfat yang digunakan nanti sebagai larutan elektrolit dalam proses anodisasi. Namun  alumuniu hanya larut dalam asam alkali mambentuk suatu senyawa kompleks yang larut

Reaksi : 2 Al(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l)  ——-> 2NaAlO2(aq) + 3H2 (g)

Atau jika ditulis ion nya :

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

Sedangkan fungsi asam nitrat dalam percobaan ini adalah untuk mengoksidasi logam Al menjadi Al 3+ sehingga pada proses anodisasi (yang dilakukuan dengan larutan elektrolit asam sulfat) dapat mempercepat teroksidasinya Al  karena asam nitrat ini berfungsi sebagai oksidator kuat.

Reaksi Al (s) + NO32-   ——–>   Al3+  + 2NO2 (g)

         3.      Proses Anodisasi

Pada proses anodisasi larutan  elektrolit yang digunakan adalah larutan asam sulfat. Disini fungsi asam sulfat adalah sebagai elektrolit yang mempercepat reaksi dari proses anodisasi ini.

Karena proses Anodisasi ini memiliki prinsip yang hampir sama dengan elekrolisis, sehingga di katoda terjadi reaksi reduksi, dan pada anoda terjadi reaksi oksidasi. Karena elektrolit yang digunakan berupa larutan (bukan lelehan) maka dalam elektolit mengandung air (H2O) sehingga ketika dalam proses anodisasi mulai dialiri listrik maka  reaksi yang terjadi adalah.

Katoda :         2H+ + 2e ———-> H2

2H2O  +  2e  +  O2 ———->  OH-

Anoda :          2H2O  ———->  O2  +  4H+  +  4e

Al  ———->  Al3+  +  3e

Pada katoda terjadi 2 reaksi yaitu reaksi reduksi air menjadi basa, dan reaksi reduksi asam menjadi gas H2. Hal ini terjadi karena potensial reduksi air lebih besar (berharga positif) dari pada potensial Al3+;Al (berharga negatif) sehingga yang tereduksi lebih dahulu adalah air dan asam, bukan asam sulfat. Walaupun asam sulfat merupakan oksidator kuat (mudah mengalami reduksi ) dan memiliki potensial reduksi yang lebih besar dari pada air namun dalam konsentrasi yang encer tidak memilki daya oksidasi.

Sedangkan pada anoda terjadi 2 reaksi pula, yaitu oksidasi air, yang menghasilkan gas oksigen (O2) dan terjadi oksidasi pula pada benda kerja yang membentuk ion Al3+  karena terjadi 2 reaksi sehingga dalam larutan elektrolit di sekitar katoda terdapat banyak Al3+ dan didalam larutan terdapat ion OH- yang berasal dari reaksi reduksi di katoda ditambah lagi proses reaksi dipercepat karena adanya oksigen yang dihasilkan dari proses oksidasi air di anoda. sehingga terbentuk lahoksida  dari alumunium di anoda, dengan reaksi :

2 Al3+ + 3 OH ——> Al2O3(s)

Sehingga dapat ditulis reaksi totalnya adalah

2 Al(s) +O2(g) +H2O(l)  ——–> Al2O3(s) + H2(g)

         4.      Tahapan Proses  Sealing dan Pewarnaan

Proses pewarnaan merupakan langkah akhir dalam proses anodisasi, lapisan yang terbentuk pada proses anodisasi adalah lapisan oksida yang berpori sehingga, lapisan tersebut memilki kemampuan untuk mengadsorbsi warna.

Namun karena lapisan oksida yang terbentuk belum begitu mantap (keras),dan mudah terkelupas. Maka perlu dilakukan proses sealing yang berfungsi untuk  mengeraskan lapisan oksida tersebut yaitu dengan cara dibilas dengan menggunakan air pada temperatur kamar, namun reaksi ini berjalan lambat sehingga untuk mengoptimalkan reaksi dibutuh pH yang berda di sekitar pH asam, sehingga tahap proses sealing ini berjalan sempurna. Tahap proses sealing ini juga dapat dilakukan dengan cara memanaskannya dalam penangas uap sehingga partikel dari alumnium oksida ini mengembang dan saling memadatkan.

Pada saat akan mencelupkan benda kerja hasil anodisasi kedalam pewarna maka pewarna yang digunakan harus dalam keadaan panas agar pori pori dari Al2O3 ikut membesar sehingga memudahkan proses absorbsi pewarna oleh oksida alumunium.

G.    Kesimpulan

  • Anodisasi merupakan salah satu jenis dari proses elektrokimia yang didasarkan pada proses pembentukan oksida logam yang terjdi pada anoda dari proses oksidasi.
  • Proses Anodisasi bermanfaat untuk proses pewarnaan, dan mencegah logam dari korosi (sebagai anti korosi)
  • Dari hasil pengamatan praktikum dapat disimpulkan bahwa logam Al dapat membentuk oksida yang dapat memperlambat proses korosi

H.    Daftar Pustaka

http://matekim.blogspot.com/

www.wikipedia.org/?htmsrch-elekrolisis/

http://sahri.ohlog.com/elektrokimia-dalam-kehidupan-sehari-hari.oh85104.html

Svehla, G. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Jakarta : PT. Kalman Media Pustaka, 1985.

Bales Dong

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d bloggers like this: