Laporan SementaraPraktikum Kimia Fisika

ELEKTROPLATING

Kelompok A-6

M. Nanda Faria(0904103010006)Rizki Amalia(0904103010011)Syeh Syairazi (0904103010044)Yuliana SY (0904103010068)

LABORATORIUM TEKNIK LINGKUNGANJURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM, BANDA ACEH2010BAB IDATA PENGAMATAN

Tabel 1.1 Laju pelapisan Cu terhadap Zn dengan konsentrasi larutan CuSO4KonsentrasiCuSO4 (N)Waktu (menit)Kuat Arus (mA)W Cu (gram)W Zn (gram)

awalakhirawalakhir

110150,2310,2290,7720,773

300,2650,2630,8380,839

350,1700,1680,7900,791

1,510150,2120,2100,7780,780

300,2800,2750,8050,807

350,2380,2340,7810,783

210150,2430,2410,8570,860

300,240,2360,7980,802

350,250,2470,7880,792

BAB IIHASIL DAN PEMBAHASAN

2.1 Pengolahan DataTabel 2.1. Perbandingan perubahan berat logam dan berat teoritis.Konsentrasi (N)Kuat Arus (mA)Berat Logam Percobaan (gram)Berat Logam Teoritis (gram)

WCuWZnWCuWZn

1150,00120,00140,00290,00309

300,00180,00150,00590,00609

350,00190,00150,00690,0071

1,5150,00120,00220,00290,00304

300,00460,00210,00590,00609

350,00370,00270,00690,0071

2150,00140,00250,00290,00304

300,00410,00420,00590,00609

350,00330,00440,00690,0071

Tabel 2.2 Pehitungan persen kesalahan dan efesiensi plating.Konsentrasi (N)Kuat Arus (mA)Persen Kesalahan (%)Efesiensi Plating (%)

-WCuWCu-WCuWZn

11558,6241,3741,3754,69

3069,4930,5030,5075,36

3572,4627,5327,5378,87

1,51558,6254,5454,5427,63

3022,0375,5375,5365,51

3546,3753,6253,6261,97

21551,7248,2748,2717,76

3030,5069,4969,4931,03

3552,1747,8247,8238,02

2.2 Pembahasan Elektroplating merupakan proses pelapisan suatu logam untuk mencegah terjadinya korosi. Korosi dapat digambarkan sebagai sel galvani yang mengalami hubungan pendek, sehingga karat terbentuk pada katoda. Korosi dapat dicegah dengan metode pelapisan dengan plastik, metode galvanisasi, dan metode menggunakan anoda korban. Pada percobaan ini, metode yang digunakan yaitu metode galvanisasi. Metode galvanisasi merupakan metode pelapisan suatu logam dengan menggunakan logam lain yang lebih reduktor (Dogra, 1990).Korosi merupakan proses elektro kimiawi dua macam metal yang berbeda potensial dihubungkan langsung di dalam elektrolit sama. Dimana electron mengalir dari metal kurang mulia (anodik) menuju metal yang lebih mulia (katodik), akibatnya metal yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan electron. Ion-ion positif metal bereaksi dengan ion negatif yang berada di dalam elektrolit menjadi garam metal. Karena peristiwa tersebut, permukaan anoda kehilangan metal sehingga terbentuklah sumur - sumur karat (surface attack) atau serangan karat permukaan. Sel galvanik tidak berhubungan langsung walaupun keduanya berada di dalam elektrolit yang sama (open circuit). Standar electromotive ini dapat berubah akibat pengaruh perubahan suhu, perubahan konsentrasi zat-zat yang terlarut, kondisi permukaan elektroda, kotoran/sampah pada elektroda dan lain- lain (Suarsana, 2008).Proses elektroplating pada dasarnya sama dengan pemurnian logam secara elektrolisis. Pada proses elektroplating reaksi tidak dapat berjalan secara spontan sehingga memerlukan energi listrik agar proses dapat berlangsung. Energi yang dipergunakan pada proses elektroplating berasal dari arus listrik searah. Pada proses elektroplating terjadi transfer energi dari energi listrik menjadi energi kimia dan terjadi transfer elektron dari anoda ke katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi (Handayani, 2003).Elektroplating juga merupakan suatu proses pengerjaan permukaan material baik logam maupun bukan logam dan upaya meningkatkan sifat-sifat material tersebut. Sifat-sifat yang ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut :a. Daya tahan korosi (corrosion resistence)b. Tampak rupa (appearance)c. Daya tahan gores / aus (abrasion resistence)d. Harga / nilai (value)e. Mampu solder (solderability)f. Karet pengikat (bonding of rubber)g. Daya kontak listrik (electrcal contact resistence)h. Mampu pantul / bias cahaya (reflectivity)i. Penyebaran rintangan (diffusion barrier)j. Mampu sikat kawat (wive bondability)Prinsip kerjaelectroplatingsama dengan proses elektrolisa yang merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari rectifier (sumber arus searah), anoda, katoda(benda kerja), larutan elektrolit. Rangkaiandisusun sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah sistem sebagai berikut : a. Anoda (pelapis) dihubungkan pada kutub positif sumber arus listrik .b. Katoda (benda kerja) dihubungkan pada kutub negatif sumber arus listrik. c. Anoda dan katoda dicelupkan ke dalam bak atau bejana yang berisi larutan elektrolit (Arsianto, 1995).Skema elektroplating merupakan skema 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. Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisasi. 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 dari DC dan dibantu oleh reaksi-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 hingga melapisi secara sempurna permukaan kato (Annonimous, 2010).

Pada percobaan ini akan terjadi laju pelapisan oleh logam Cu terhadap logam Zn. Arus listrik dihubungkan pada logam Cu dan Zn lalu dicelupkan kedalam larutan elektrolit CuSO4 agar dapat terjadi perpindahan elektron yang menghasilkan reaksi kimia. Arus listrik yang dihubungkan pada logam tersebut berfungsi untuk berlangsungnya reaksi redoks yang tidak spontan. Larutan elektrolitmerupakan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, pada percobaan digunakan CuSO4 untuk memudahkan atau melancarkan transfer kation Cu ke Zn karena pada CuSO4 mengandung kation positif Cu (Keenan, 1992).Pada percobaan, mekanisme terjadinya proses elektroplating dimulai dengan terlepasnya elektron anoda yaitu Cu (tembaga) yang teroksidasi karena adanya gaya listrik searah yang diberikan melalui DC (Direct Current) kedalam larutan CuSO4 yang juga mengandung ion-ion Cu2+ untuk mengantarkan ataupun sebagi media pengantar ion yang telah dioksidasi di anoda ke Zn (seng) sebagai katoda untuk direduksi. Elektron Cu pada anoda yang terlepas bergabung dengan elektron-elektron Cu pada larutan CuSO4 akan mengendap pada katoda Zn, sehingga Zn akan terlapisi oleh ion-ion Cu.Sebelum proses pelapisan dilakukan, logam Cu dan logam Zn yang akan digunakan terlebih dahulu dibersihkan dengan menggunakan amplas. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan korosi atau karatan pada lempengan logam Cu dan logam Zn yang akan digunakan. Setelah logam Cu dan logam Zn dibersihkan, logam tersebut ditimbang untuk mengetahui berat awal logam tersebut sebelum dilakukannya proses elektroplating. Selanjutnya logam Cu dan logam Zn yang telah ditimbang dihubungkan dengan sumber arus listrik dan dicelupkan ke dalam larutan elektrolit CuSO4 yang telah dibuat untuk dilakukannya proses elektroplating. Proses elektroplating ini dilakukan sesuai waktu yang telah ditentukan. Setelah proses elektroplating, logam Cu dan logam Zn dikeringkan. Hal ini bertujuan agar pada saat penimbangan kita dapat mengetahui berat logam secara akurat setelah dilakukannya proses elektroplating (Arsianto, 1995). Gambar 2.1 Grafik hubungan konsentrasi CuSO4 terhadap laju pelapisan

Pada Gambar 2.1 membuktikan bahwa semakin besar konsentrasi larutan elektrolit maka semakin besar pula laju pelapisan. Hal ini sesuai dengan teori yang ada, bahwa semakin besar konsentrasi larutan elektrolit yang digunakan maka semakin besar laju pelapisannya. Larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi mengandung partikel-partikel yang lebih rapat. Kerapatan ini menyebabkan partikel mudah bertumbukan sehingga semakin banyak elektron yang berpindah dari Cu ke Zn.Berdasarkan hasil percobaan yang didapat, pada konsentrasi CuSO4 1 N dengan voltase 15 mA dan waktu pelapisan selama 10 menit, berat logam Zn yang bertambah sebesar 0,0014 gram. Pada konsentrasi CuSO4 1,5 N dengan voltase dan waktu pelapisan yang sama, berat logam Zn yang bertambah sebesar 0,0022 gram. Pada konsentrasi CuSO4 2 N dengan voltase dan waktu pelapisan yang juga sama, berat logam Zn yang bertambah adalah sebesar 0,0045 gram (Keenan, 1992). Selain konsentrasi, faktor lain yang mempengaruhi berat pelapisan adalah tegangan listrik yang diberikan pada saat pelapisan. Teganganmerupakan hasil kali kuat arus listrik dengan hambatan, pada tegangan yang samadengan jarak yang berbeda maka jumlah aliran arus menjadi berbeda. Sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Hubungan arus terhadap laju pelapisanDari Gambar 2.2 di atas menunjukkan bahwa semakin besar tegangan arus listrik maka semakin besar pula arus yang dihasilkan, dan semakin besar kuat arus yang dihasilkan akan semakin besar berat pelepasan Cu untuk melapisi Zn. Data yang diperoleh pada kosentrasi larutan elektrolit 1 N berat logam Cu pada tegangan 15 mA, 30 mA dan 35 mA serta lamanya pelapisan sepuluh menit adalah 0,0012 gram, 0,0018 gram dan 0,0019 gram. Maka hal tersebut sesuai dengan hukum Faraday yang menyatakan massa zat tertentu yang dihasilkan atau dipakai pada suatu elektroda berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang melalui sel (Atkins, 1997).Hukum Faraday I menyatakan : "massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut".Rumus: Q = i . tDimana : m = massa zat yang dihasilkan (gram)e = berat ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi i = kuat arus listrik (amper) t = waktu (detik)Q = muatan listrik (coulomb)Sedangkan hukum Faraday II menyatakan : "massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut."Rumus: m1 : m2 = e1 : e2Dimana : m = massa zat (garam)e = beret ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi (Bastian, 2003).Pada percobaan yang dilakukan untuk proses pelapisan logam Zn dengan Cu banyak terdapat kesalahan yang terjadi. Persen kesalahan berkisar dari 17 % - 79 % dengan rincian pada kesalahan terbesar Cu adalah 72,46 % dengan kuat arus 35 mA pada konsentrasi larutan elektrolit CuSO4 1 N, sedangkan paling terendah adalah pada konsentrasi larutan elektrolit 1,5 N dengan voltase 30 mA yaitu sebesar 22,03 %. Sedangkan pada Zn kesalahan terbesar adalah pada konsentrasi larutan elektrolit 78,87 % Kesalahan ini terjadi karena beberapa kemungkinan:1. Sumber arus tidak bekerja secara efektif dalam mengubah arus bolak balik menjadi arus searah.2. Pengeringan yang tidak maksimal sehingga dalam logam masih mengandung air.3. Air yang digunakan untuk membuat larutan elektrolit adalah air yang masih memungkinkan mengandung ion- ion yang dapat menggangu proses pelapisan.4. Kurang bersihnya permukaan logam yang akan dilapisi, karena bersihnya permukaan logam yang akan dilapisi sangat mempengaruhi berat pelapisan.5. Dalam praktikum ini pedoman yang dipakai hanya mengacu pada hukum Faraday 1 sehingga faktor- faktor lain di luar hukum Faraday 1 diabaikan seperti pH larutan, temperatur, dan jarak kedua elektroda

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi berat pelapisan Cu terhadap Zn antara lain perbedaan konsentrsi larutan elektrolit yang digunakan dan besarnya voltase listrik yang diberikan(Sudiar, 2002).

BAB IIIKESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:1. Cu bergerak sebagai reduktor. Pada konsentrasi elektrolit CuSO4 1 N dengan voltase 15 mA; 30 mA; 35 mA, Cu mengalami penurunan berat setelah dielektrolisis sebesar 0,0012; 0,0018; 0,0019 gram. Konsentrasi 1,5 N dengan voltase 15 mA; 30 mA; 35 mA, Cu mengalami penurunan berat setelah dielektrolisis sebesar 0,0012; 0,0046; 0,0037 gram. Dan pada konsentrasi elektrolit CuSO4 2 N dengan voltase 15 mA; 30 mA; 35 mA, Cu mengalami penurunan berat setelah dielektrolisis sebesar 0,0014; 0,0041; 0,0033 gram.2. Zn bergerak sebagai oksidator. Pada konsentrasi larutan elektrolit 1 N dengan voltase 15 mA; 30 mA; 35 mA, Zn mengalami kenaikan berat setelah dielektrolisissebesar 0,0014; 0,0015; 0,0015 gram. konsentrasi 1,5 N dengan voltase 15 mA; 30 mA; 35 mA, Zn mengalami kenaikan berat setelah dielektrolisis sebesar 0,0022; 0,0021; 0,0027 gram. Dan pada konsentrasi larutan elektrolit 2 N dengan voltase 15 mA; 30 mA; 35 mA, Zn mengalami kenaikan berat setelah dielektrolisis sebesar 0,0045; 0,0042; 0,0044 gram.3. Efesiensi kuat arus Cu paling besar adalah pada konsentrasi 1,5 N dan waktu 10 menit dengan voltase 30 mA sebesar 75,53%. Dan paling kecil adalah pada konsentrasi 1 N dengan voltase 35 mA sebesar 27,53%.4. Efesiensi kuat arus Zn paling besar adalah pada konsentrasi 2 N dan waktu 10 menit dengan voltase 15 mA sebesar 82,23%. Dan paling kecil adalah pada konsentrasi 1 N dengan voltase 35 mA sebesar 21,12%.5. Faktor faktor yang mempengaruhi electroplating adalah kerapatan arus listrik, konsentrasi elektrolit, jenis elektrolit, dan sifat elektrolit.6. Persen kesalahan terbesar dan terkecil pada berat Cu adalah 72,46% dan 22,03%. Masing-masing pada konsentrasi 1 N dengan voltase 35 mA, dan 1,5 n dengan voltase 30 mA.7. Sedangkan persen kesalahan terbesar dan terkecil pada berat Zn adalah 78,87% dan 17,76%. Masing-masing pada konsentrasi 1 N dengan voltase 35 mA, dan 2 N dengan voltase 15 mA.DAFTAR PUSTAKA

Annonymous, 2008. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Laboratorium Kimia Fisika Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia, Banda Aceh

Annoymous, 2010, Eeltroplating,http://wapedia.mobi/id/Elektroplating,(Diakses tanggal 06 November 2010, jam 13:31 WIB)

Arifin, B., Ramli, S., Aprillia, S., Nurhayati., Daud, F., Jamil, C A Z., 2003, DiktatKuliah Kimia Fisika, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Syiah Kuala, Darussalam

Arsianto, S. A. 1995.Mengenal Teknik Pelapisan Logam. Bandung : Balai Besar

Atkins. P. W., 1997, Kimia Fisika Edisi keempat Jilid 2, Erlangga, Jakarta

Dogra, 1990, Kimia Fisika dan Soal-soal, UI Press : Jakarta

Handayani, P., 2003, Pengaruh Pengadukan, Tegangan Listrik Dan Waktu Terhadap Penurunan Konsentrasi Kromium Pada Elektroplating, Skripsi, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Syiah Kuala, Darussalam

Keenan, 1992, Kimia Untuk Universitas Edisi Keenam Jilid 2, Erlangga : JakartaSuarsana, I Ketut., 2008, Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel Pada Tembaga Dalam Pelapisan Khrom Dekoratif Terhadap Tingka Kecerahan Dan Ketebalan Lapisan, Jurnal Ilmiah, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana, Jimbaran Bali

LAMPIRAN BGRAFIK

Grafik 2.1 Hubungan konsentrasi larutan elektrolit terhadap laju pelapisan pada arus 15 mA, dan waktu 10 menit.

Grafik 2.2 Hubungan konsentrasi larutan elektrolit terhadap laju pelapisan pada arus 30 mA, dan waktu 10 menit.

Grafik 2.3 Hubungan konsentrasi larutan elektrolit terhadap laju pelapisan pada arus 35 mA, dan waktu 10 menit.

Grafik 2.4 Hubungan arus listrik terhadap laju pelapisan pada konsentrasi 1 N, dan waktu 10 menit.

Grafik 2.5 Hubungan arus listrik terhadap laju pelapisan pada konsentrasi 1, 5 N, dan waktu 10 menit.

Grafik 2.6 Hubungan arus listrik terhadap laju pelapisan pada konsentrasi 2 N, dan waktu10 menit

Grafik 2.7 Hubungan berat Cu Percobaan dan Cu Teoritis terhadap kuat arus listrik pada konsentrasi 1 N

Grafik 2.8 Hubungan berat Cu Percobaan dan Cu Teoritis terhadap kuat arus listrik pada konsentrasi 1,5 N

Grafik 2.9 Hubungan berat Cu Percobaan dan Cu Teoritis terhadap kuat arus listrik pada konsentrasi 2 N

Grafik 2.10 Hubungan berat Zn Percobaan dan Zn Teoritis terhadap kuat arus listrik pada konsentrasi 1 N

Grafik 2.11 Hubungan berat Zn Percobaan dan Zn Teoritis terhadap kuat arus listrik pada konsentrasi 1,5 N

Grafik 2.12 Hubungan berat Zn Percobaan dan Zn Teoritis terhadap kuat arus listrik pada konsentrasi 2 N

LAMPIRAN CJAWABAN SOAL

1. Bedakan elektroplating, elektrokimia, dan elektrolisis. Sertakan contohnya masing-masing!Jawab:Elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yaitu gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistim elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya di sebut sel elektrolisis.Elektrokimia adalah reaksi kimia yang menyebabkan arus listrik. Elektroplating adalah pelapisan logam dengan cara mengendapkan logam pelapis pada logam atau plastik yang dilakukan secara elektrolitik. Elektrolis adalah proses pemurnian logam (proses pemisahan aniaon/kation dengan menggunakan arus listrik searah).Contohnya:Elektroplating, pelapisan logam Zn oleh logam Cu.Elektrokimia, baterai (sel kering), acuu.Elektrolisis, elektroplating (pemurnian logam, penyepuhan).2. Mengapa dalam praktikum elektroplating Anda menggunakan logam Cu dan Zn sebagai anoda dan katoda?Jawab:Karena nilai potensial elektroda Cu lebih kecil daripada nilai potensial Zn, sehingga Cu yang melapisi Zn.3. Jika untuk menghitung berat pelapisan elektroplating (W) adalah W = e.i.t, dimana e adalah tetapan, i dan t adalah kuat arus dan waktu yang diperlukan logam untuk melapisi logam lainnya, maka turunkan satuan dari persamaan tersebut sehingga diperoleh satuan akhir berat (W) dalam gram!Jawab:W = e.i.t

4. Bagaimana cara membuat larutan CuSO4 1 N sebanyak 100 ml, jika senyawa kimia yang tersedia dalam bentuk hidrat yaitu CuSO4.5H2O.Jawab:Konsentrasi CuSO4 1 N

M =

= = 0,5 M

M = gram CuSO4 =

= = 7,975 gramgram CuSO4.5H2O =

=