Anorganik (anodasi aluminium)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Aluminium merupakan logam yang paling banyak dijumpai pada kulit bumi, kandungannya sekitar 8,8% pada kulit bumi, tetapi tidak pernah ditemukan secara bebas di alam. Unsur ini terdapat dalam biji bauksit, Al₂O₃.2H₂O (kadarnya 35-60%), granit dan tanah liat.

Logam aluminium mudah bereaksi dengan oksigen. Reaksi logam aluminium dengan oksigen akan menghasilkan aluminium oksida yang sangat tipis dan bersifat sangat keras, stabil dan tidak berpori sehingga berperan sebagai pelindung terhadap permukaan logam di dalamnya.
Akibatnya, reaksi dengan oksigen dari udara akan berhenti setelah semua permukaan tertutup rapat oleh lapisan oksidanya dan logam tersebut sudah tentu akan terhindar dari reaksi oksidasi selanjutnya yang mana bila reaksi oksidasi ini terus berlanjut maka akan mengakibatkan korosi atau proses pengkaratan.

Berdasarkan beberapa keterangan di atas maka percobaan mengenai oksidasi aluminium ini amat penting untuk dilakukan agar didapatkan aluminium sesuai dengan yang diinginkan.

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan

1.2.1 Maksud Percobaan

Menelaah kemungkinan peningkatan tebal lapisan oksida logam aluminium melalui proses anodasi.

1.2.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dilakukannya percobaan ini yaitu:

1. Menentukan berat dan perubahan warna yang terjadi pada keping aluminium sebelum dan setelah proses anodasi.

2. Menentukan rendamen yang diperoleh setelah proses anodasi.

1.3 Prinsip Percobaan

Proses anodasi yang terjadi pada keping aluminium melalui serangkain sel elektrokimia dengan H₂SO₄ sebagai cairan elektrolit. Pewarnaan dilakukan pada keping aluminium hasil oksidasi dengan cara mencelupkan kedalam larutan besi (III) klorida dan air mendidih.

TINJAUAN PUSTAKA

Aluminium (Latin: alumen, alum), orang-orang Yunani dan Romawi kuno menggunakan alum sebagai cairan penutup pori-pori dan bahan penajam proses pewarnaan. Pada tahun 1761 de Morveau mengajukan nama alumine untuk basa alum dan Lavoisier, pada tahun 1787, menebak bahwa ini adalah oksida logam yang belum ditemukan. Metode untuk mengambil logam aluminium adalah dengan cara mengelektrolisis alumina yang terlarut dalam cryolite. Metoda ini ditemukan oleh Hall di AS pada tahun 1886 dan pada saat yang bersamaan oleh Heroult di Perancis. Cryolite, bijih alami yang ditemukan di Greenland sekarang ini tidak lagi digunakan untuk memproduksi aluminium secara komersil. Penggantinya adalah cariran buatan yang merupakan campuran natrium, aluminium dan kalsium fluorida (Muhsin, 2006).

Banyak ilmuwan yang melaporkan implikasi teknis antara aluminium dengan logam paduannya. Para ilmuwan ini menyatakan bahwa aluminium tahan terhadap korosi dan kuat terhadap pengaruh mesin, bobot jenis rendah, suhu tinggi dan memiliki banyak manfaat. Tuntutan dan pembuatan aluminium alloy yang berkualitas tinggi dengan praktik bubuk metallurgy (PM) telah meluas, contoh terkecil untuk aeroskop dan tujuan automotif (Findik dan Gocke, 2008).

Sifat bahan korosi dari aluminium diperoleh karena terbentuknya lapisan aluminium oksida (Al₂O₃) pada permukaan aluminium. Lapisan ini membuat Al tahan korosi tetapi sekaligus sukar dilas, karena perbedaan melting point (titik lebur). Aluminium umumnya melebur pada temperatur ± 600°C dan aluminium oksida melebur pada temperature 2000°C. Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan pemaduan dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan kekerasannya. Aluminium komersil selalu mengandung ketidakmurnian ± 0,8% biasanya berupa besi, silicon, tembaga dan magnesium. Sifat lain yang mnguntungkan dari aluminium adalah sangat mudah difabrikasi, dapat dituang (dicor) dengan cara penuangan apapun.
Dapat deforming dengan cara: rolling, drawing, forging, extrusi, dan lain-lain menjadi bentuk yang rumit sekalipun (Suhariyani, 2008).

Terdapat beberapa teknik untuk mencegah korosi. Pelapisan permukaan dengan suatu lapisan tak tertembuskan seperti cat, dapat mencegah masuknya udara lembab. Perlindungan ini akan gagal dan menimbulkan malapetaka jika cat menjadi berpori. Bentuk lain pelapisan permukaan dilakukan dengan galvanisasi, yaitu pelapisan benda besi dengan seng. Karena potensial elektroda seng adalah -0,76 V, yang lebih negatif dari pasangan besi, maka korosi seng dipermudah secara termodinamika, sehingga besi itu tertahan (seng itu bertahan karena dilindungi oleh lapisan oksida terhidrasi) (Atkins, 1997).

Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik lain, pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Pada proses elektrokimia, baik sel galvanik (baterai) maupun sel elektrolisis, anoda mengalami oksidasi. Perlu diperhatikan bahwa tidak selalu anion (ion yang bermuatan negatif) bergerak menuju anoda, ataupun tidak selalu kation (ion bermuatan positif) akan bergerak menjauhi anoda. Pergerakan anion maupun kation menuju atau menjauh dari anoda tergantung dari jenis sel elektrokimianya (Anonim, 2008).

METODE PERCOBAAN

3.1 Bahan

Bahan-bahan yang dipakai pada percobaan ini adalah akuades, asam sulfat (H₂SO₄) 2 M, tissu roll, keping logam aluminium, besi (III) klorida (FeCl₃), amplas dan detergen.

3.2 Alat

Alat-alat yang dipakai pada percobaan ini adalah gelas kimia 50 mL, gelas kimia 250 mL, alligator clips, stopwatch, power supply, pinset, neraca analitik, gunting, lap kasar, pemanas listrik dan sumber arus listrik.

3.3 Prosedur Kerja

3.3.1 Proses Anodasi

Lempengan aluminium diamplas lalu digunting dan dilekukkan menyerupai silinder sesuai dengan ukuran gelas kimia 50 mL. Lalu dijepit dengan menggunakan penjepit buaya dan dihubungkan dengan kawat.

Kepingan aluminium lain digunting dengan ukuran 1,5 x 3 cm lalu dibersihkan, dicuci dengan deterjen. Lempeng yang sudah dibersihkan tadi dikeringkan dengan tissu dan dipegang dengan menggunakan pinset. Dihubungkan dengan kawat lain menggunakan penjepit buaya. Dituangkan larutan asam sulfat 2 M ke dalam gelas kimia sampai dipertengahan silinder Keping diletakkan tepat di tengah silinder aluminium dalam gelas kimia sedimikian rupa agar tidak bersentuhan dengan silinder aluminium. Kemudian kedua kawat dihubungkan dengan tegangan listrik.

3.3.2 Proses Pewarnaan

Disediakan 75 mL larutan besi (III) klorida yang mana larutan ini befungsi sebagai larutan pewarna. Kemudian dipanaskan hingga mendidih dan kepingan aluminium hasil anodasi dicelupkan ke dalam larutan pewarna ini selama 10 menit dan 15 menit. Setelah itu keping dimasukkan ke dalam air panas dan diamati perubahannya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Teknik anodasi (anodizing) merupakan suatu teknik yang digunakan untuk meningkatkan perlindungan pada logam aluminium dari korosi atau proses perkaratan. Perlindungan ini berupa penebalan lapisan oksida pada aluminium. Pada proses ini, logam aluminium ditempatkan pada posisi anoda dalam proses elektrolisis larutan asam sulfat.

Aluminium oksida adalah sebuah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen, dengan rumus kimia Al₂O₃. Aluminium oksida adalah insulator (penghambat) panas dan listrik yang baik. Umumnya Al₂O₃ terdapat dalam bentuk kristalin yang disebut corundum atau α-aluminum oksida. Al₂O₃ dipakai sebagai bahan abrasif dan sebagai komponen dalam alat pemotong karena sifat kekerasannya.

Aluminium oksida berperan penting dalam ketahanan logam aluminium terhadap perkaratan dengan udara. Logam aluminium sebenarnya amat mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Aluminium bereaksi dengan oksigen membentuk aluminium oksida, yang terbentuk sebagai lapisan tipis yang dengan cepat menutupi permukaan aluminium. Lapisan ini melindungi logam aluminium dari oksidasi lebih lanjut. Ketebalan lapisan ini dapat ditingkatkan melalui proses anodisasi. Beberapa alloy (paduan logam), seperti perunggu aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan menambahkan aluminium pada alloy untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Al₂O₃ yang dihasilkan melalui anodisasi bersifat amorf, namun beberapa proses oksidasi seperti plasma electrolytic oxydation menghasilkan sebagian besar Al₂O₃ dalam bentuk kristalin, yang meningkatkan kekerasannya.

Proses peningkatan tebal lapisan oksida logam aluminium ini dilakukan dengan melalui beberapa prosedur. Pertama-tama lempeng aluminium digunting lalu dilekukkan menyerupai silinder sesuai ukuran gelas kimia kemudian dihubungkan dengan kawat. Lalu kepingan aluminium lain (ukuran 1,5 x 3 cm) sebanyak 2 keping dibersihkan, dicuci dengan menggunakan deterjen dan jika ingin memegang kepingan ini harus menggunakan pingset. Hal ini dimaksudkan agar kepingan tersebut betul-betul bersih. Sebelum dihubungkan dengan kawat, dua kepingan ini ditimbang pada neraca Ohaus. Adapun berat dari masing-masing kepingan yaitu yang akan diamati pada suhu 10 menit, beratnya 0,3618 gram dan yang untuk 15 menit, beratnya 0,4083 gram. Dengan penjepit aligator, keping aluminium bersih dihubungkan dengan kawat lain. Keping ini diletakkan persis ditengah silinder aluminium di dalam gelas kimia 50 mL, diatur sedemikian rupa sehingga tidak bersentuhan dengan silinder. Ke dalam gelas kimia yang berisi kedua keeping tersebut, dimasukkan larutan asam sulfat 2 M yang berfungsi sebagai larutan elektrolit yaitu larutan yang dapat menghantarkan listrik. Kedua kabel tersebut dihubungkan dengan sumber arus pada saat dimasukkan ke dalam larutan elektrolit dan seketika itu pula nampak gelembung-gelembung gas di sekitar keping aluminium tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi proses elektrolisis dimana gelembung-gelembung gas tersebut tidak lain adalah gas hidrogen yang dihasilkan dari asam sulfat yang mengalami proses reduksi serta ion Al³⁺ dilepaskan pada anoda.

Kepingan aluminium ini mengalami anodasi maka keping aluminium yang telah dianodasi tersebut, dimasukkan dalam larutan besi (III) klorida (FeCl₃). Hal ini bertujuan untuk memberikan zat warna pada bagian logam atau keping logam aluminium yang telah mengalami proses anodasi. Setelah itu, keping-keping logam aluminium yang telah berisi zat warna tersebut, dimasukkan ke dalam air mendidih dengan tujuan mengakibatkan beberapa oksida akan mengalami hidrasi dan mengembang dan dengan sendirinya akan menutupi pori-pori yang ada. Kemudian keping aluminium dikeringkan dengan menggunakan tissu dan ditimbang pada neraca analitik. Adapun berat yang didapatkan setelah proses anodasi ini yaitu keping yang diuji selama 10 menit beratnya 0,3578 gram dan 0,3905 gram untuk yang 15 menit.

Waktu anodasi (menit)	Hasil anodasi
10	++
15	+

Berdasarkan teori yang ada seharusnya berat yang diperoleh juga semakin meningkat dengan bertambahnya waktu. Tapi hasil yang diperoleh tidaklah seperti demikian. Kesalahan ini mungkin disebabkan oleh kekeliruan dan kecerobohan selama praktikum. Atau hal ini juga bisa disebabkan oleh alat dan bahan yang digunakan.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Berat lempeng logam aluminium yang telah teranodasi yakni lempeng I yang diuji selama 10 menit beratnya 0,3578 gram dan lempeng II yang diuji selama 15 menit beratnya 0,3905 gram

2. Nilai rendamen untuk lempeng I yaitu -7,575% dan lempeng II yaitu -2,244%.

5.2 Saran

Sebaiknya bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu lempeng aluminiumnya diganti karena sudah berkarat dan hal ini bisa menyebabkan hasil praktikum tidak maksimal.