SHERLY LEO's Blog: ANODASI ALUMINIUM

LAPORAN PRAKTIKUM

KIMIA ANORGANIK

PERCOBAAN 1

ANODASI ALUMINIUM

NAMA : SHERLY

NIM : H31109273

KELOMPOK/REGU : 3 (TIGA) / 2 (DUA)

HARI, TGL. PERCOBAAN : SELASA, 22 MARET 2011

ASISTEN : NILA ANDRIANI SOFYAN

LABORATORIUM KIMIA ANORGANIK

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2011

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebanyakan unsur kimia merupakan logam. Keluarga dari tabel berkala khusus atas logam-logam yang diklasifikasikan sebagai unur-unsur transisi dan unsur-unsur transisi dalam. Aluminium adalah unsur logam yang biasa dijumpai dikerak bumi dan terdapat dalam batuan seperti mika. Logam ini bersifat sangat reaktif terhadap Oksigen. Logam aluminium bereaksi untuk membentuk selaput tipis oksida di seluruh permukaannya. Lapisan oksida ini tidak memiliki pori sehingga dapat menghentikan reaksi oksidasi dan melindungi logam di bagian bawahnya.

Aluminium ialah unsur kimia dengan lambang unsur Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah di alam. Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik, terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas, dapat ditempa menjadi lembaran atau ditarik menjadi kawat serta tahan korosi.

Dalam praktikum ini akan dilakukan percobaan tehadap lapisan oksida Aluminium, dimana lapisan oksida tersebut akan dipertebal melalui teknik anodasi (anodizing). Struktur oksida hasil anodasi akan lebih tebal dibandingkan struktur oksida biasa dan mempunyai pori-pori yang jaraknya teratur sehingga dapat menyerap partikel warna. Berdasarkan teori yang disampaikan di atas, maka dilakukan percobaan anodasi aluminium ini untuk membuktikan tentang kebenarannya.

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan

1.2.1 Maksud Percobaan

Maksud dari percobaan ini adalah untuk mengetahui peningkatan ketebalan lapisan oksida logam Aluminium setelah proses anodasi dan pewarnaan.

1.2.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini antara lain :

1. Menghitung berat logam Aluminium sebelum dan setelah proses anodasi.

2. Menghitung berat rendamen setiap logam Aluminium hasil anodasi.

1.3 Prinsip Percobaan

Prinsip dari percobaan ini adalah menentukan peningkatan ketebalan lapisan oksida Aluminium dengan teknik anodasi yang melalui proses elektrokimia dengan Asam Sulfat sebagai larutan elektrolit. Kemudian dilakukan pewarnaan terhadap logam aluminium dengan menggunakan larutan campuran Amonium Oksalat dan Besi(III) Klorida.

1.4 Manfaat Percobaan

Manfaat dari percobaan ini adalah untuk pemurnian logam, penyepuhan dan perlindungan logam terhadap oksidasi lebih lanjut dan memperbaiki penampilan logam. kita dapat mengetahui keunggulan logam Aluminium dibandingkan logam lain. Selain itu, dapat juga mengetahui dan memahami metode yang dapat dilakukan untuk meningkatkan ketebalan lapisan oksida pada logam Aluminium.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Nama aluminium diturunkan dari kata alum yang menujuk pada senyawa garam rangkap KAl(SO₄)₂·12H₂O. Kata ini berasal dari bahasa latin alumen yang artinya garam pahit. (Sugiyarto dan Suyanti, 2010).

Serbuk aluminium terbakar dala api menghasilkan debu awan aluminium oksida menurut persamaan reaksi:

4 Al_(s) + 3O_2(g) → 2 Al₂O_3(s)

Logan aluminium bersifat amfoterik, bereaksi dengan asam kuat membebaskan gas hidrogen, dan dengan basa kuat membentuk aluminat dan gas hidrogen menurut persamaan reaksi (Sugiyarto dan Suyanti, 2010):

2 Al_(s) + 6 H₃O⁺_(aq) → 2 Al ³⁺_(aq) + 6 H₂O_(l) + 3 H_2(g)

2 Al_(s) + 2 OH^- _(aq) + 6 H₂O_(l)→ 2[Al(OH)₄]^-_(aq) + 3 H_2(g)

Aluminium sangat berlimpah terdapat di alam dan merupakan logam terbanyak yang terdapat di kerak bumi dan terbanyak ketiga setelah oksigen dan silikon. Oleh karena aluminium sangat reaktif khususnya dengan oksigen, unsur aluminium tidak pernah dijumpai dalam keadaan bebas di alam, melainkan sebagai senyawa yang merupakan penyusun utama dari bahan tambang bijih bauksit yang berupa campuran oksida dan hidroksida aluminium (Sugiyarto dan Suyanti, 2010).

Aluminium adalah unsur logam yang biasa terdapat dalam batuan seperti batuan mika. Kandungan yang mudah diperoleh adalah oksida terhidrat seperti bauksit Al₂O₃.nH₂O dan kriolit Na₃AlF₆(Cotton dan Wilkinson, 1989). Aluminium merupakan logam putih yang liat dan dapat di tempa; bubuknya berwarna abu-abu. Ia melebur pada 659 ⁰C. Bila terkena udara, objek-objek aluminium teroksidasi pada permukaannya, tapi oksida ini melindungi objek dari oksida lebih lanjut. Asam klorida encer dengan mudah melarutkan logam ini, pelarutan lebih lambat dengan asam sulfat encer atau dengan asam nitrat encer. Aluminium adalah tetravalen dalam senyawa-senyawanya. Ion-ion aluminium (Al³⁺) membentuk garam-garam yang tak berwarna dengan anion-anion yang tak berwarna. Halida, nitrat, dan sulfatnya larut dalam air, larutan ini memperlihatkan reaksi asam karena hidrolisis. Aluminium sulfat membentuk garam-garam rangkap dengan sulfat dari kation-kation monovalen dengan bentuk-bentuk kristal yang menarik, yang disebut tawas (Svehla, 1985).

Aluminium sangat elektropositif, ia bagaimana pun juga tahan terhadap korosi karena lapisan oksida yang tebal dan liat terbentuk pada permukaannya. Lapisan-lapisan oksida yang tebal seringkali dilapiskan secara elektrolitik pada aluminium, yaitu proses yang disebut anodasi (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Satu-satunya oksidasi aluminium adalah alumina, Al₂O₃_. Meskipun demikian kesederhanaan ini diimbangi dengan adanya bahan polimorf dan terhidrat yang sifatnya tergantung pada kondisi pembuatannya. Terdapat dua bentuk anhidrat, Al₂O₃, yaitu α-Al₂O₃ dan γ-Al₂O₃. Logam-logam trivalensi lainnya (misalnya Ga, Fe) membentuk oksida-oksida yang mengkristal dalam dua struktur yang sama. Keduanya mempunyai tatanan terkemas-rapat ion-ion oksida tetapi berbeda dalam tatanan kation-kationnya (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Aluminium dapat dibuat dalam skala besar dari bauksit (n=1-3). Aluminium dimurnikan dengan pelarutan dalam NaOH aqua, dan diendapkan ulang sebagai Al(OH)₃dengan menggunakan CO_2.Aluminium adalah logam keras, kuat, dan berwarna putih. Meskipun sangat elektropositif, ia tahan terhadap korosi karena lapisan oksida yang kuat dan liat terbentuk pada permukaannya. Lapisan-lapisan oksida yang tebal sering kali dilapiskan secara elektrolit pada aluminium, yaitu proses yang disebut dengan anodasi, lapisan-lapisan yang segar dapat diwarnai dengan pigmen. Aluminium dapat larut dalam asam encer, tetapi dipasifkan oleh HNO₃pekat. Bila pengaruh perlindungan lapisan oksida dirusakkan, misalnya dengan penggoresan atau dengan amalgamasi, penyerapan cepat meskipun oleh air sekalipun dapat terjadi. Logamnya mudah bereaksi larutan NaOH panas, halogen dan berbagai nonlogam (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Anodasi aluminium adalah suatu tindakan yang menggunakan bahan isolasi untuk mengisolasi pori-pori dan oleh karena itu yang dapat merusak suatu komponen dan produk yang lain ketika digunakan menjadi petunjuk atau jalan kecil untuk penanganan produk tersebut (Bellmore, 1997).

Anodasi aluminium terdiri dari beberapa proses. Objek yang akan dianodasi dicelupkan di dalam larutan asam. Larutan itu adalah larutan elektrolit dan bahan yang akan dianodasi terhubung dengan listrik dengan kutub positif atau anoda (Bellmore, 1997).

Aluminium larut dalam asam mineral encer, tetapi dipasifkan oleh HNO₃ pekat. Bila pengaruh perlindungan lapisan oksida dirusakkan, misalnya dengan penggoresan atau dengan amalgamasi, penyerangan cepat meskipun oleh air sekalipun dapat terjadi. Logamnya mudah bereaksi dengan larotan NaOH panas, halogen, dan berbagai nonlogam (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Reaksi logam aluminium dengan oksigen akan menghasilkan oksida, dan setiap permukaaan logam Al akan segera dilapisi oleh Al₂O₃ yang sangat tipis (10^-6cm) dan bersifat sangat keras, stabil dan tidak berpori. Karena itu lapisan oksida aluminium tersebut berperan sebagai pelindung terhadap permukaan logam di bagian dalamnya. Akibatnya, reaksi dengan oksigen dari udara akan terhenti setelah semua permukaan logam tertutup rapat oleh lapisan oksidanya dan logam tersebut sudah tentu akan terhindar dari reaksi oksidasi selanjutnya (Hala, 2010).

Berbeda dengan logam aluminium, logam besi dengan oksigen dari udara akan segera bereaksi membentuk oksida dan melapisi permukaan logam. Sayangnya, oksida logam besi yang terbentuk mempunyai pori sehingga mudah ditembus oleh oksigen atau uap air. Dengan demikian, keadaan ini memungkinkan reaksi oksidasi secara berkelanjutan pada bagian bawah lapisan oksida yang terbentuk sebelumnya. Demikian seterusnya sampai semua bagian logam besi teroksidasi, menyebabkan perubahan bentuk yang gembur, yang pada gilirannya akan mengurangi bahkan merusak penampilan dan kekuatan logam besi tersebut. Kejadian seperti ini dikenal dengan istilah korosi besi (Hala, 2010).

Dengan fenomena seperti diatas, logam aluminium mempunyai keunggulan komparatif dibanding logam lain. Karena itu, aluminium banyak digunakan sebagai bahan dasar berbagai peralatan, mulai dari peralatan rumah tangga, otomotif, industri mesin, bahkan industri pesawat terbang. Perlindungan atas logam aluminium dapat lebih ditingkatkan yaitu dengan mempertebal lapisan oksida melalui teknik anodasi (anodizing), (Hala, 2010).

Perlindungan atas logam aluminium dapat lebih ditingkatkan, yaitu dengan mempertebal lapisan oksida melalui teknik anodasi (anodizing). Dalam proses ini, logam aluminium ditempatkan pada posisi anoda dalam proses elektrolisis larutan asam sulfat. Sebagai katoda dapat digunakan logam lain seperti baja, timbal, atau aluminium lain (Hala, 2010).

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1 Bahan Percobaan

Bahan-bahan yang digunakan didalam percobaan ini antara lain Besi(III) klorida, Asam sulfat 3 M, Amonium oksalat, Aluminium, akuades, lempeng logam aluminium, sabun cair dan tissue.

3.2 Alat Percobaan

Alat-alat yang digunakan didalam percobaan ini antara lain neraca analitik, gelas kimia 50 mL, gelas kimia 200 mL, stopwatch, adaptor, penjepit buaya (aligator clips), hotplate, gelas kimia 150 mL, gelas kimia 300 mL, pinset, batang pengaduk, obeng, sikat tabung dan gunting.

3.3 Prosedur Percobaan

a. Digunting lempeng aluminium dan dilekukkan menyerupai silinder sesuai ukuran gelas kimia 50 mL.

b. Diambil kepingan aluminium lain ukuran 1,5 x 3 cm dibersihkan menggunakan sabun cair kemudian dibilas dengan akuades dan air mendidih lalu ditimbang menggunakan neraca analitik, sebaiknya digunakan pinset untuk memegang kepingan Aluminium.

c. Dijepit kepingan aluminium tersebut dengan penjepit aligator dan juga silinder aluminium dengan penjepit aligator yang dihubungkan ke adaptor dengan arus 6 volt.

d. Diletakkan keping aluminium persis ditengah silinder aluminium didalam gelas kimia, sedemikian rupa agar tidak bersentuhan dengan silinder.

e. Dituang Asam sulfat 3 M kedalam gelas kimia sebanyak ± 15 mL.

f. Dinyalakan adaptor dan diamati perubahan yang terjadi. Setelah 2,5 menit, arus dinaikkan lagi menjadi 12 volt.

g. Dilakukan anodasi pada 3 kepingan aluminium dengan waktu anodasi masing-masing 5 menit, 10 menit dan 15 menit.

h. Disiapkan larutan pewarna dengan melarutkan 1 gram besi (III) klorida dan 1 gram Ammonium oksalat dalam 200 mL akuades.

i. Dipanaskan larutan hingga mendidih dan keping aluminium hasil anodasi dicelupkan ke dalam larutan selama 5 menit, 10 menit, dan 15 menit.

j. Dimasukkan lagi ke dalam air panas selama 10 menit.

k. Diamati perubahan yang terjadi.

l. Diangkat Kemudian kepingan dari air panas lalu ditimbang kembali dengan neraca analitik.

Rangkaian Alat

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam percobaan ini kita akan menelaah kemungkinan peningkatan penebalan lapisan oksida logam aluminium dengan melalui teknik anodasi (anodizing). Sehingga akan dihasilkan logam yang lebih tahan terhadap oksidasi dan berpenampilan lebih menawan. Dimana logam aluminium tersebut akan ditempatkan pada posisi anoda dalam sebuah proses elektrolisis larutan asam sulfat dan sebagai katoda dapat digunakan logam lain seperti baja, timbal atau aluminium lain. Apabila bereaksi dengan udara maka akan membentuk suatu lapisan oksida yang sangat rapat yang dapat melindungi bagian logam yang lainnya dari oksida lebih lanjut.

Anodasi dilakukan dengan menggunakan sebuah sel elektrokimia. Sel elektrokimia yaitu sistem yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi kimia atau reaksi kimia yang dapat menghasilkan energi listrik. Percobaan anodasi dilakukan dengan dua tahap yaitu teknik anodasi pada keping aluminium dan pewarnaan pada logam yang telah dianodasi.

Percobaan dimulai dengan menggunting lempeng aluminium lalu dilekukkan menyerupai silinder sesuai ukuran gelas kimia 50 mL. Lempeng aluminium tersebut akan bertindak sebagai katoda dalam proses elektrolisis yang akan terjadi nanti. Agar reaksi berjalan spontan, maka diperlukan energi dari luar. Keping aluminium dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus sedangkan silinder aluminium dihubungkan dengan kutub negatif. Selanjutnya, kepingan aluminium digunting dengan ukuran 1,5 x 3 cm sebanyak 3 kepingan. Ketiga kepingan aluminium tersebut kemudian dibersihkan dengan sabun cair lalu dibilas dengan akuades dan air panas. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan lemak-lemak dan kotoran yang mungkin melekat pada logam tersebut yang dapat mengganggu bahkan menghambat proses anodasi nantinya. Setelah dibersihkan, sebaiknya kepingan logam dipegang dengan pinset agar logam tersebut tetap bersih dan tidak terkontaminasi lagi. Ketiga kepingan yang telah dibersihkan harus ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui berat keping sebelum proses anodasi. Diperoleh berat sebelum anodasi keping I = 0,3 gram, keping II = 0,4 gram dan keping III = 0,4 gram. Setelah itu, silinder lempeng aluminium dan kepingan logam aluminium dihubungkan ke adaptor dengan menggunakan penjepit aligator. Silinder aluminium akan berperan sebagai katoda sedangkan kepingan berperan sebagai anoda. Kepingan anoda diletakkan ditengah silinder aluminium didalam gelas kimia, diatur agar kepingan tidak mengenai silinder, hal ini dapat menyebabkan terjadinya perpindahan elektron sehingga dapat menghasilkan data yang menyimpang dari apa yang diharapkan. Dengan tidak bersentuhan maka proses elektolisis dapat berjalan dengan baik dan tidak dapat menghambat perpindahan elektron.

Selanjutnya, dituangkan Asam sulfat 3 M sebanyak 10 mL ke dalam gelas kimia. Hal ini berfungsi sebagai larutan elektrolit yang merupakan tempat atau media bergeraknya elektron dimana nantinya asam sulfat akan mengalami reaksi reduksi. Diusahakan agar keping aluminium tercelup setengahnya (agar dapat juga diamati mana yang mengalami dan yang tidak mengalami proses korosi akibat perendaman dengan asam sulfat) dan diusahakan juga jangan sampai penjepit buaya terkena dengan larutan asam sulfat karena ditakutkan nantinya penjepit tersebut mengalami proses korosi. Kemudian adaptor dinyalakan lalu diamati perubahan yang terjadi. Setelah dialiri arus listrik, pada anoda logam Al akan mengalami oksidasi dari Al menjadi Al³⁺ sedangkan pada katoda terjadi reduksi ion H⁺ dari asam sulfat yang menyebabkan timbulnya gelembung-gelembung gas H₂ pada larutan asam sulfat disekeliling keping aluminium. Setelah 2,5 menit kemudian, arus adaptor dinaikkan menjadi 12 volt. Apabila terjadi gelembung-gelembung pada luar silinder aluminium maka hal tersebut menunjukkan bahwa proses elektrolisis berjalan dengan baik. Gelembung-gelembung gas yang keluar adalah gelembung gas H₂. Percobaan dilakukan terhadap 3 kepingan logam aluminium dengan lama anodasi masing-masing 5 menit, 10 menit dan 15 menit. Hasil dari pengamatan dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Hasil anodasi dengan variasi waktu

Waktu anodasi	Hasil anodasi, +++, ++, +,-
5 10 15	+ ++ +++

Dari hasil pengamatan, dapat dilihat bahwa semakin lama proses anodasi maka semakin banyak gelembung yang terlihat. Setelah proses anodasi, keping aluminium akan memiliki pori-pori yang dapat menyerap zat warna, sehingga keping aluminium tersebut dapat diwarnai.

Percobaan dilanjutkan dengan proses pewarnaan. Fungsi dari pewarnaan ini adalah untuk mengetahui tingkat ketebalan lapisan proses anodasi, dimana larutan pewarna disiapkan dengan melarutkan 1 gram Amonium oksalat dan 1 gram Besi (III) klorida dalam 200 mL akuades. Larutan tersebut kemudian dipanaskan hingga mendidih. Selanjutnya kepingan logam hasil anodasi dicelupkan ke dalam larutan warna selama 5 menit, 10 menit dan 15 menit. Hal ini dilakukan karena struktur oksida hasil anodasi mempunyai pori-pori yang teratur sehingga masih dapat menyerap partikel warna sehingga kepingan logam tersebut dapat diwarnai dengan berbagai warna. Kemudian kepingan logam dimasukkan kedalam air mendidih selama 10 menit untuk mencegah terjadinya pengotoran setelah pewarnaan, pori-pori tersebut harus ditutup melalui proses pemanasan. Sehingga dengan sendirinya lapisan oksida akan mengembang dan menutup pori-pori tersebut. Semakin lama proses anodasi, semakin baik pula hasil pewarnaan yang ditunjukkan oleh logam aluminium. Hal ini dibuktikan dengan warna yang lebih mencolok pada logam yang dianodasi selama 15 menit daripada warna yang ditunjukkan oleh logam yang hanya dianodasi selama 5 menit dan 10 menit.

Dari percobaan ini dapat dihasilkan logam aluminium yang lebih tahan karat karena lapisan oksidanya telah mengalami penebalan melalui proses anodasi. Hal ini dapat dilihat dari perubahan berat aluminium sebelum dan setelah anodasi, dimana berat sesudah anodasi lebih besar daripada massa sebelum anodasi. Diperoleh berat sesudah anodasi keping I = 0,4 gram, keping II = 0,4401 gram dan keping III = 0,4085 gram.

Reaksi yang terjadi didalam percobaan ini yaitu:

Anoda : Al Al³⁺ + 3e^- x2

Katoda : 2H⁺ + 2e^- H₂x3

Anoda : 2Al 2Al³⁺ + 6e^-

Katoda : 6H⁺ + 6e^- 3H₂

2Al + 6H⁺ 2Al³⁺ + 3H₂

Reaksi lengkap:

4Al + 3H₂SO₄ Al₂O₃ + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

4Al + 3H₂SO₄ + 3H₂O Al₂O₃ + Al₂(SO₄)₃ + 6H₂

Dari hasil perhitungan diperoleh berat rendamen untuk keping I setelah anodasi sebesar 384,6 %, berat rendamen untuk keping II setelah anodasi sebesar 75,9469 % dan berat untuk rendamen untuk keping III setelah anodasi sebesar 10,7323 %. Adapun faktor yang dapat menyebabkan terjadinya kesalahan mungkin disebabkan karena kesalahan dalam penimbangan atau terkontaminasinya logam dengan kotoran pada saat penimbangan dan juga saat melakukan anodasi yang kurang teliti dan tepat. Hasil warna kepingan aluminium I berwarna kuning keemasan, keping aluminium II berwarna kuning tua, dan keeping aluminium II jauh lebih tua (pekat). Hal ini terjadi mungkin karena semakin lama waktu yang digunakan untuk pewarnaan maka larutan pewarna lebih memiliki waktu yang banyak untuk masuk kedalam pori-pori keping aluminium yang telah dianodasi sehingga menyebabkan warnanya semakin pekat.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Berat aluminium sebelum dianodasi dengan selang waktu masing-masing 5 menit, 10 menit, dan 15 menit adalah 0,3 gram, 0,4 gram, dan 0,4 gram. Berat aluminium setelah dianodasi dengan selang waktu masing-masing 5 menit, 10 menit, dan 15 menit berturut-turut yaitu 0,4 gram, 0,4401 gram dan 0,4085 gram.

2. Rendamen dari tiap logam aluminium yang dianodasi yaitu 384,6 %, 75,9469 %, dan 10,7323 %.

5.2 Saran

Laboratorium

Sebaiknya alat yang digunakan untuk praktikum lebih diperbanyak agar praktikum dapat berjalan dengan lancar.

Percobaan

Sebaiknya digunakan pula logam lain seperti besi misalnya sehingga dapat dijadikan sebagai bahan perbandingan.

DAFTAR PUSTAKA

Bellmore, D. G., 1997, Anodized Aluminum Alloys Insulator or Not, (online), (http://mailto:bellmore@uic.com, diakses pada tanggal 23 Maret 2011 pukul 14.37 WITA).

Cotton, F. A., dan Wilkinson, G., 1989, Kimia Anorganik Dasar, UI-Press, Jakarta.

Sugiyarto, K. H., dan Suyanti, R. D., 2010, Kimia Anorganik Dasar, Graha Ilmu, Yogyakarta.

Hala, Y., 2010, Penuntun Praktikum Kimia Anorganik, Universitas Hasanuddin, Makassar.

Svehla, G., 1985, Analisis Anorganik Kualitatif, PT Kalman Media Pustaka, Jakarta.