LABORATORIUM SATUAN PROSESSEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013/2014

MODUL: Pembuatan Gas Chlorine (Cl2)PEMBIMBING: Ir. Yunus Tanopa, MT

Tanggal Praktikum: 8 Mei 2014Tanggal Penyerahan: 14 Mei 2014(Laporan)

Oleh:

Kelompok: VIINama: 1. Rita InayahNIM 1314240252. Wynne RaphaelaNIM 131424027Kelas:1A Teknik Kimia Produksi Bersih

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014I. PENDAHULUAN1.1 Judul Praktikum: Pembuatan Gas Chlorine (Cl2)1.2 Tujuan Percobaan:1. Mempelajari pembuatan gas chlorine dengan proses elektrolisis.2. Mengidentifikasi produksi gas chlorine yang didapatkan.3. Membandingkan produksi gas chlorine dalam waktu tertentu.1.3 Landasan TeoriDalam menyediakan kebutuhan air bersih diperlukan desinfektan untuk menjaga kualitas air. Bermacam-macam zat kimia seperti ozon (O3), klorin (Cl2), klordioksida (ClO2) dan proses fisik seperti penyinaran dengan ultra violet, pemanasan dan lain-lain digunakan untuk desinfeksi air. Dari bermacam- macam zat kimia tersebut, klor adalah zat kimia yang sering dipakai karena harganya murah dan masih mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam setelah pembubuhannya (residu klor). Selain dapat membasmi bakteri dan mikroorganisme, klor dapat mengoksidasi ion-ion logam seperti Fe, Mn menjadi Fe, Mr dan memecah molekul organis seperti warna (Alaerts,1990). Gas klorin diharapkan bisa diproduksi dari larutan NaCl dimana terkandung ion-ion klorida di dalamnya. Air yang murni kimia, praktis tak menghantarkan listrik, tetapi jika asam, basa, atau garam dilarutkan didalamnya, larutan yang dihasilkan bukan saja menghantarkan arus listrik, melainkan juga mengalami perubahan-perubahan kimia. Seluruh proses ini disebut elektrolisis.Larutan elektrolit ditaruh dalam sebuah bejana, dimana dua buah penghantar (konduktor) zat padat (misalnya logam), yang disebut elektroda dicelupkan. Dengan bantuan aki (atau sumber arus listrik searah lainnya), diberi perbedaan potensial antara kedua elektroda itu. Elektroda dengan muatan negatif dalam sel elektrolisis disebut katoda, sedangkan yang bermuatan positif dinamakan anoda. Partikel-partikel yang bergerak ke arah salah satu elektroda haruslah bermuatan, dan muatan ini harus berlawanan dengan muatan elektroda ke arah mana mereka bergerak (Svehla, 1990).Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektolisis larutan. Pada proses elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti tereduksi di anoda. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl (yangdikenaldenganistilahsel Downs) :Katoda (-) : 2 Na+(L) + 2e- ---- 2Na (1)Anoda (+): 2Cl(l) --- Cl2(g) + 2e- .......... (2)Reaksi sel: 2Na+(l) + 2Cl(l) -- 2 Na(s) + Cl2(g) ... (1) dan (2)Reaksi elektolisis lelehan garamNaCl menghasilkan endapan logam natrium di katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda. Bagaimana hal nya jika lelehan garam NaCl diganti dengan larutan garam NaCl ?Apakah proses yang terjadi masih sama? Untuk mempelajari reaksi elektrolisis larutan garam NaCl, kita mengingat kembali Deret volta.Pada katoda, terjadi persaingan antara air dengan ion Na+ . Berdasarkan Tabel Potensial Standard Reduksi, air memiliki Eored yang lebih besar dibandingkan ion Na+. Ini berarti, air lebih mudah tereduksi dibandingkan ion Na+.Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di katoda adalah air.Sementara berdasarkan Tabel Potensial standard Reduksi, nilai EO red ion Cl-dan air hampir sama. Oleh karena oksidasi air memerlukan potensial tambahan( over voltage), maka oksidasi ion Cl- lebih mudah dibandingkan oksidasi air. Dengan demikian reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutangaramNaCl adalah sebagai berikut :Katoda (-): 2H2O + 2e- ---H2(g) + 2OH (aq) .......... (1)Anoda (+): 2Cl- (aq) -Cl2(g) + 2e- ................... (2)Reaksi sel: 2H2O(l) + 2Cl (aq)-- H2(g) + Cl2(g) + 2OH-(aq) .............(1) dan (2)Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan ion OH-pada katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah muda setelah sejumlah indicator penoftalein (pp).Dengan demikian, terlihat bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis larutan. Selain pembentukan gas chlorine, dalam anoda juga terbentuk gas oksigen, reaksi terjadi sebagai berikut :Katoda (-): 4H2O + 2e- ---2H2(g) + 2OH (aq) .............................(1)Anoda (+): 2H2O - 4H+ + O2 + 4e- .........................................(2)Reaksi sel: 6H2O(l) -- 2H2(g) + O2(g) + 4OH-(aq) + 4 H+ .............(1) dan (2)

Rangkaian proses pembuatan gas chlorine :

II. ALAT DAN BAHAN

2.1 Alat yang digunakan:NoNama AlatSpesifikasiJumlah

1Reactor elektrolisis-1

2Rectifier-1

3Gelas ukur10 ml1

4Labu Erlenmeyer-1

5Gelas kimia100 ml2

6Batang pengaduk-1

7Corong plastic-1

8Spatula-1

9buret50 ml1

2.2 Bahan yang digunakan:NoNama BahanKonsentrasiJumlah

1NaCl teknis-70 gram

2Larutan HCl0,04 N50 ml

3Indikator pp-3 ml

4aquades-500 ml

III. PROSEDUR KERJA5.1 Pembuatan Gas Chlorine

Membuat rangkaian reactor elektrolisis dan hubungkan dengan rectifier

Hubungkan katoda pada reactor seagai sumber listrik (-) dan anoda sebagai sumber listrik (+)

NaCl 46,67 %Kolom elektroliis

Memasukkan akuades 5 ml pada gelas ukur

Menghubungkan selang anoda pada kolom elektrolisis dengan gelas ukur

Melakukan elektrolisis nyalakan sumber arus, catat V dan I

Amati pertambahan volume pada gelas ukur

5.2 Analisis Gas Chlorine

Hitung konsentrasi NaOH yang terbentukCatat volume penitran sampai terjadi perubahan warna (ungu)Titrasi menggunakan HCl 0,02 NMengambil 25 ml larutan di katoda dimasukkan dalam erlenmeyer tambahkan indicator pp

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Data PengamatanKuat arus: 2,5 A4.1.1 Pembentukan Gas HidrogenNoWaktu (menit)Volume gas H2 (ml)

1100,1 ml

2200

330Volume tidak terdeteksi karena gas H2 sudah habis

440

550

4.1.2 Pembentukan Gas KlorinNoWaktu (menit)Volume gas Cl2 (ml)

1103,6

2204,2

3304,3

4404,3

550Volume tidak terdeteksi karena gas Cl2 sudah habis

4.2 Pengolahan Data4.2.1 Membuat larutan NaCl Massa NaCl = 70 gram Aquades = 150mLKonsentrasi NaCl =M = x0,15 lM NaCl = 0,18 mol/l

4.2.2 Penentuan Konsentrasi NaOH

NaCl(l)Na++ClKatoda:2H2O(l) + 2eH2(g)+2OH(aq)Anoda:2Cl(aq)Cl2(g)+2e2H2O(l) + 2Cl(aq)H2(g)+2OH(aq) +Cl2(g)

Konsentrasi HCl= 0,02 NVolume NaOH (katoda)=25 mlVolume penitran (HCl)= 39,5 mlMenentukan Konsentrasi NaOH :EkHCl=EkNaOHVHCl NHCl= VNaOH NNaOH39,5 ml. 0,04 N=25 ml. NNaOH0,0632 N= NNaOH

4.2.2 Menghitung Massa Gas H2 dan Cl24.2.2.1 Menghitung Massa Gas H2 Gas H2 terbentuk di katoda dengan reaksi :Katoda:2H2O(l) + 2eH2(g)+2OH(aq)Massa gas yang terbentuk dapat dicari dengan parameter pertambahan volume pada gelas ukur yang telah diisi aquades.Massa secara percobaan.Diketahui:Ditanyakan: Jawab: Mol

Massa

1.b. Massa dari teoris.Diketahui: Ditanyakan: Jawab: = 4,6 gramMassa H2 tidak dapat dihitung karena arus pada rectifier melebihi skala pembacaan, sehingga tidak dapat diketahui berapa massa H2 yang terbentuk di katoda secara teoritis.

4.2.2.1 Menghitung Massa Gas Cl2 1. Gas Cl2 terbentuk di anoda dengan reaksi :Anoda (+): 2Cl- (aq) -Cl2(g) + 2e- Massa gas yang terbentuk dapat dicari dengan parameter pertambahan volume pada gelas ukur yang telah diisi aquades.

1.1 Massa Cl2 secara percobaan.Diketahui: V4 = Ditanyakan: Jawab: Mol

Massa

1.2. Massa dari teoris.Diketahui: Ditanyakan: Jawab:

Massa tidak dapat dihitung karena arus pada rectifier melebihi skala pembacaan, sehingga tidak dapat diketahui berapa massa yang terbentuk di anoda secara teoritis.

4.3 PembahasanNama: Wynne RaphaelaNIM: 131424027Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari pembuatan gas chlorine dan mengindentifikasi produksi gas chlorine yang didapatkan. Pembuatan gas chlorine pada praktikum ini dibuat melalui proses elektrolisis. Pada proses elektrolisis ini digunakan larutan NaCl dengan konsentrasi jenuh sebagai larutan elektrolit. Digunanakannya larutan NaCl dengan konsentrasi jenuh sebagai larutan elektrolit karena larutan ini merupakan kondouktor yang baik sehingga reaksi elektrolisis dapat berjalan dengan baik.Reaksi elektrolisis NaCl adalah :NaClNa++Cl-Katoda:2H2O + 2eH2+OH-Anoda:2Cl-Cl2+2e2H2O + 2Cl-H2+OH-+Cl2

Pada katoda ion Na+ dari larutan NaCl tidak tereduksi yang tereduksi adalah air. Hal ini terjadi karena harga potensial reduksi H2O lebih besar dari harga potensial reduksi ion Na+ dari larutan NaCl. Reaksi pada katoda ini menghasilkan gas H2 dan larutan bersifat basa. Larutan pada katoda bersifat basa karena pada katoda dihasilkan ion OH- dan ion OH- ini ditangkap oleh ion Na+ dari larutan NaCl sehingga menghasilkan larutan NaOH pada katoda yang bersifat basa. Larutan NaOH di katoda di ambil sebanyak 25 ml di katoda. Larutan ini dititrasi dengan larutan HCl, dimana volume larutan HCl yang dibutuhkan pada proses titrasi ini adalah 39,5 ml sehingga dapat diketahui pada praktikum ini konsentrasi larutan NaOH yang didapatkan pada katoda adalah 0,0632 N.

Pada katoda ion Na+ dari larutan NaCl tidak tereduksi yang tereduksi adalah air. Sehingga pada katoda terbentuk gas hydrogen. Pengukuran produksi gas hidrogen dilakukan dengan menghubungkan kolom elektrolisis di katoda dengan gelas ukur yang sudah diisi dengan aquades dengan volume tertentu. Gas hydrogen yang terbentuk di katoda ditandai dengan bertambahnya volume aquades pada gelas ukur. Pada pengukuran produksi gas hydrogen, di pengukuran 10 menit arus tidak terbaca dan elektrolisis segera dihentikan.. Pada saat tersebut, gelembung yang terbentuk sangat banyak dan pertambahan volume pada gelas ukur besar pula. Dan datanya tidak akan dipakai untuk pengolahan data Percobaan diulang dengan arus 2,5 A, namun gelembung sudah habis di katoda sehingga pada pengukuran 10 menit hanya terbentuk 0,1 ml gas hydrogen dan di pengukuran 20 menit gas hydrogen sudah habis. Gas hydrogen sudah habis pada pengukuran ke 20 menit karena pada saat pengukuran yang arusnya tidak terbaca terjadi pembentukan gas hydrogen secara massif. Didapat produksi gas hydrogen percobaan sebanyak dengan efisiensi 1,63%.Sementara itu pada anoda ion Cl- dari larutan NaCl mengalami oksidasi membentuk CL2 (gas Chlorine). Untuk membuktikan bahwa pada anoda terbentuk gas chlorine maka gas chlorine pada praktikum ini dialirkan menuju gelas ukur yang sudah berisi aquades dengan volume tertentu. Pada praktikum ini gas chlorine mulai terbentuk pada 10 menit setelah arus diberikan. Namun arusnya tidak dapat terukur karena pada rectifier arus sangat besar sehingga arus melebihi skala yang tertera pada rectifier. Pertambahan gas chlorine ditandai dengan bertambahnya volume pada gelas ukur. Gas clorine sudah habis pada pengukuran di menit ke 50. Gas clorine sudah habis karena arus yang sangat besar sehingga gas clorin sudah tidak terbentuk, ditandai dengan habisnya gelembung di anoda. Produksi gas clorin pada anoda sebanyak Berdasarkan percobaan , gas yang terbentuk akan dipengaruhi oleh arus dan waktu elektrolisis. Semakin besar arus maka produksi gas akan semakin besar ditandai dengan banyaknya gelembung pada kolom elektrolisis. Namun arus yang besar akan membuat laju pembentukan gas menjadi sangat cepat sehingga produksi gas akan berlangsung dalam waktu singkat.

V. KESIMPULANKesimpulan yang didapat pada praktikum ini adalah : Sudah mengetahui pembuatan gas chlorine dengan proses elektrolisis. Sudah dapat mengidentifikasi produksi gas chlorine yang didapatkan. Produksi gas clorin yang didapat berdasarkan lama elektrolisis:1. 10 menit = 9,585 x 10-3 gram2. 20 menit =11,14 x 10-3 gram3. 30 menit = 11,43 x 10-3 gram4. 40 menit = 11,43 x 10-3 gram5. 50 menit = 0 gram Produksi gas hydrogen berdasarkan lama elektrolisis :1. 10 menit = 0,748 x 10-5 gram2. 20 menit = 0 gram Berdasarkan percobaan , gas yang terbentuk akan dipengaruhi oleh arus dan waktu elektrolisis. Semakin besar arus maka produksi gas akan semakin besar ditandai dengan banyaknya gelembung pada kolom elektrolisis. Namun arus yang besar akan membuat laju pembentukan gas menjadi sangat cepat sehingga produksi gas akan berlangsung dengan waktu singkat.

VI. DAFTAR PUSTAKAAbdel-Aal, H.K., dan Hussein I.A. 1993. Parametric Study for Saline Water Electrolysis: Part I-- Hydrogen Production. International Journal Hydrogen Energy 18 (6), Hal 485-489.Abdel-Aal, H.K., Hussein I.A., Sultan. S.M. 1993. Parametric Study for Saline Water Electrolysis: PartII-Chlorine Evolution, Selectivity and Determination. International Journal Hydrogen Energy18 (7), Hal 545-551.American Public Health Association (APHA), American Water Work Association, Water Environmental