PEMBUATAN TAWAS DARI LIMBAH ALUMINIUM FOIL

I.          PENDAHULUAN

A.    Tujuan Percobaan

1.      Mengetahui cara pembuatan tawas

2.      Dapat memanfaatkan limbah percobaan pembuatan gas hydrogen.

B.      Waktu dan Tempat Percobaan

Hari/tanggal          : Kamis/26 September 2013

Pukul                     : 08.00 s/d selesai

Tempat                  :Laboratorium Kimia Anorganik, Pusat Laboratorium Terpadu, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

C.   Latar Belakang

1.Pemanfaatan limbah pembuatan gas hydrogen yang cukup banyak.

2.Kebutuhan penggunaan tawas semakin meningkat. 

II.        TINJAUAN PUSTAKA

Aluminium sulfat padat dengan nama lain: alum, alum padat, aluminium alum, cake alum, atau aluminium salt adalah produk buatan berbentuk bubuk, butiran, atau bongkahan, dengan rumus kimia Al₂(SO₄)₃. xH₂O. Kekeruhan dalam air dapat dihilangkan melalui penambahan sejenis bahan kimia yang disebut koagulan. Pada umumnya bahan seperti Aluminium sulfat [Al₂(SO₄)₃.18H₂O] atau sering disebut alum atau tawas, fero sulfat, Poly Aluminium Chlorida (PAC) dan poli elektrolit organik dapat digunakan sebagai koagulan. Untuk menentukan dosis yang optimal, koagulan yang sesuai dan pH yang akan digunakan dalam proses penjernihan air, secara sederhana dapat dilakukan dalam laboratorium dengan menggunakan tes yang sederhana (Alearts &Santika, 1984).

Tawas kalium aluminium sulfat dihasilkan dengan mereaksikan logam aluminium (Al) dalam larutan basa kuat (kalium hidroksida) akan larut membentuk aluminat menurut persamaan reaksi 1)

2Al (s) + 2KOH (aq) + 2H₂O(l) à 2KAlO₂ (aq) + 3H₂ (g) ---------- (1)

Kadang–kadang ditulis dalam bentuk ion sebagai kompleks aluminat yang persamaan reaksinya 2)

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

Larutan aluminat dinetralkan dengan asam sulfat mula-mula terbentuk endapan berwarna putih dari aluminium hidroksida [Al(OH)₃], yang dengan penambahan asam sulfat enadapan putih semakin banyak dan jika asam sulfat berlebihan endapan akan larut membentuk kation K⁺, Al³⁺, dan SO₄^2-, yang jika didiamkan akan terbentuk krital seperti kaca dari tawas kalium aluminium sulfat atau sering disebut alum. Secara singkat reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut. 

2KAlO_2(aq) + 2 H₂O_(l)+ H₂SO_4(aq) à K₂SO_4(aq) + 2Al(OH)_3(s) ........... (3)

H₂SO₄(aq) + K₂SO₄ (aq) + 2 Al(OH)₃ (s) à 2 KAl(SO₄)₂ (aq) + 6H₂O ............(4)

24 H₂O (l) + 2 KAl(SO₄)₂ à 2 KAl(SO₄)₂.12 H₂O (s) ..................(5)

Reaksi keseluruhan

2Al(s) + 2KOH(aq) + 10H₂O(l) + 4H₂SO₄(aq) à 2KAl(SO₄)₂.12H₂O(s) + 3H₂(g). ................... (6)

Larutan di persamaan (2) dipanaskan pada suhu 60-80⁰C untuk menguapkan airnya dan suhu pemanasan tidak boleh lebih dari 80⁰C karena tawas akan larut dalam air mendidih. Pada proses penguapan selama 10 menit dan didinginkan akan terbentuk kristal dari KAl(SO₄)₂.12H₂O.

Senyawa aluminium khususnya senyawa sulfat banyak digunakan pada industri kertas Selain itu, tawas digunakan sebagai koagulan dalam pengolahan air dan air buangan maupun penyamakan kulit dan bahan pewarna di industri tekstil. Namun tawas natrium yang kita buat kali ini juga dapat digunakan sebagai bahan pengembang roti. Selain itu tawas pun dapat digunakan untuk mengentalkan lateks (getah karet yang cair) sehingga menjadi membeku.

Beberapa contoh tawas, cara membuat dan kegunaannya:

1.      Natrium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas natrium) dengan formula NaAl(SO₄)₂.12H₂O digunakan sebagai serbuk pengembang roti.

2.      Kalium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas kalium) dengan rumus KAl(SO₄)₂.12H₂O digunakan dalam pemurnian air, pengolahan limbah, dan bahan pemadam api. Tawas kalium dibuat dari logam aluminium dankalium hidroksida. Logam aluminium bereaksi secara cepat dengan KOH panas menghasilkan larutan garam kalium aluminat.

3.      Amonium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas amonium) dengan formula NH₄Al(SO₄)₂.12H₂O digunakan sebagai acar ketimun.

4.      Kalium kromium (III) sulfat dodekahidrat (tawas kromium) dengan formula KCr(SO₄)₂.12H₂O digunakan sebagai penyamak kulit dan bahan pembuatkain tahan api

5.      Amonium besi (III) sulfat dodekahidrat (tawas besi(II)) dengan formula NH₄Fe(SO₄)₂.12H₂O digunakan untuk mordan pada pewarnaan tekstil. Tawas ini dibuat dengan mengoksidasi ion besi (II) menjadi ion besi (III) dengan asam nitrat dalam larutan amonium sulfat.

Untuk setiap kali pembuatan tawas, sebagian pelarut mungkin perlu dikurangi dengan cara penguapan untuk menghasilkan larutan jenuh yang kemudian menghasilkan kristal tawas pada waktu didinginkan. Untuk mendapatkan kristal yang berukuran besar, pendinginan larutan jenuh harus dilakukan secara pelan-pelan.

III.    METODOLOGI PENELITIAN

A.        Alat dan Bahan

1.Alat

- Erlenmeyer

- Gelas Ukur

- Cawan Petri

- Gelas beaker

- Corong

- Kertas saring

- Gunting

- Pipet

2.Bahan

- Alumunium foil

- KOH

- Accu

- Etanol

- Es batu

B.        Cara Kerja

1.    Limbah dari pembuatan gas Hidrogen  disaring lalu didinginkan kemudian ditambahkan dengan hati-hati 30 mL H2SO4 6 M (air aki) sambil diaduk.
2.    Setelah itu dilakukan penyaringan. Larutan didinginkan di dalam es.
3.    Kristal tawas yang terbentuk dipisahkan dengan corong Buchner dan dicuci dengan 20 mL etanol 95 %.
4.    Endapan dikeringkan, setelah kering kemudian ditimbang sampai beratnya konstan.

PERCOBAAN I

PEMBUATAN GAS HIDROGEN

I.          PENDAHULUAN

A.        Tujuan Percobaan

1. Mampu membuat reaktor pembentukan gas Hidrogen.

2. Dapat memahami reaksi pembentukan gas Hidrogen.

3. Dapat menetapkan reaksi pembentukan gas Hidrogen yang paling efektif dalam berbagai konsentrasi pelarut.

B.                 Waktu dan Tempat Percobaan

Hari/tanggal     : Kamis/12 September 2013

Pukul               : 08.00 s/d selesai

Tempat            : Laboratorium Kimia Anorganik, Pusat Laboratorium Terpadu, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

C.        Latar Belakang

1.Semakin banyaknya penelitian untuk menemukan energi alternatif khususnya fuel cell.

2.Tabung penyimpanan gas Hidrogen yang masih belum sempurna. 

II.        TINJAUAN PUSTAKA

Hidogen adalah gas yang tidak berwarna, tdak berbau dan tidak berasa. Dikenal tiga isotop Hidrogen, yaitu : ¹H, ²H (deutrium atau D), ³H (tritium atau T).

Hidrogen merupakan unsur yang sangat aktif secara kimia, sehingga jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebasnya. Di alam, hidrogen terdapat dalam bentuk senyawa dengan unsur lain, seperti dengan oksigen dalam air atau dengan karbon dalam metana.Sehingga untuk dapat memanfaatkannya, hidroen harus dipisahkan terlebih dahulu dari senyawanya agar dapat digunakan sebagai bahan bakar.

Hidrogen terdapat dialam mengandung 0,0156 % deutrium. Sedangkan tritium (terbentuk secara terus menerus di lapisan atas atmosfer pada reaksi inti yang direduksi oleh sinar kosmik) terdapat dialam hanya dalam jumlah yang sangat kecil, kira-kira sebanyak 1 per 10¹⁷, dan bersifat radioaktif (B^-, 12,4 tahun).

Hidrogen merupakan unsur yang paling  ringan dan paling sederhana yaitu mengandung 1 proton dan 1 elektron. Hidrogen dalam keadaan bebas berbentuk molekul gas diatomik, yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak dapat dirasakan. Hidrogen adalah unsur yang terdapat dialam dalam kelimpahan terbesar yaitu 93% tetapi hanya sedikit yang terdapat dibumi. Hidrogen merupakan penyusun utama (75%) atmosfer matahari. Di Bumi, hidrokarbon dan senyawa organik lainnya. Molekul hidrogen merupakan gas yang paling ringan. Hidrogen cair mempunyai titik didih ─253°C dan titik beku ─259°C.

Sifat kimia

Kelarutan dan karakteristik hidrogen dengan berbagai macam logam merupakan subjek yang sangat penting dalam bidang metalurgi dan dalam riset pengembangan cara yang aman untuk menyimpan hidrogen sebagai bahan bakar. Hidrogen sangatlah larut dalam berbagai senyawa yang terdiridari logam tanah nadir dan logam transisi dan dapat dilarutkan dalam larutan kristal  maupun logam amorf. Kelarutan hidrogen dalam logam disebabkan oleh distorsi setempat ataupun ketidakmurnian dalam ke kisi hablur logam. Hidrogen bereaksi secara langsung dengan unsur – unsur oksidator lainnya. Hidrogen bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan flourin menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.

Hidrogen memiliki tiga isotop alami, ditandai dengan ¹H, ²H, dan ³H.

·       ¹H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah , memiliki persentase 99,98% dari jumlah atom hidrogen.

·         ²H (deutrium) mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deutrium tidak bersifat radioaktif dan tidak memberikan bahaya keracunan yag signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deutrium dinamakan air berat.

·         ³H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Tritium memiliki sifat radioaktif. Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai dialam , oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi.

Hidrogen mempunyai skala keelektronegatifitas tengahan sehingga mempunyai sifat yang bersifat ionisasi, yaitu bersenyawa dengan unsur  :

1.      Sangat elektronegatif (misalnya halogen) membentuk senyawa polar dengan karakter fisik positif pada atom hidrogen.

2.      Tetapi juga dengan unsur lain yang sangat elektronegatif (misalnya alkali) membentuk senyawa ionik hidrida dengan karakter negatif pada atom hidrogen.

3.      Demikian juga dengan intermediet (misalnya karbon)  senyawa nonpolar.

Beberapa reaksi yang menghasilkan hidrogen

·         Elektrolisis air yang sedikit diasamkan

2H₂O_(l)                          2H_2(g) + O_2(g)

·         Logam golongan IA/IIA + air

2K_(s) + 2H₂O_(l)              2KOH_(aq) + H₂     

·         Asam kuat encer

Zn_(s) + 2HCl_(ag)              ZnCl_2(aq) + H_2(g)

·         Logam amfoter + basa kuat

Zn_(s) + NaOH_(aq)            NaZnO_2(aq) + H_2(g) 

 III.             METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan

   Alat     :

1.      Selang aquarium 0,5 m

2.      Pisau kater

3.      Botol pelastik pp

4.      Plester

5.      Gelas beaker

6.      Pelastik wrap

Bahan  :

1.      Limbah alumunium

2.      Larutan HNO₃, H₂SO₄ dan HCl dengan berbagai konsentrasi

B. Cara Kerja

Membuat Reaktor Sederhana :

1.      Untuk praktikum pembuatan gas hidrogen ini dibutuhkan sebuah reaktor sederhana jadi pertama kali yang harus dilakukan adalah membuat reaktornya.

2.      Botol pelastik pp disiapkan lalu tutupnya  dilubangi disesuaikan dengan ukuran selang akuarium tadi.

3.      Kemudian salah satu ujung selang dimasukan kedalam tutup botol yang telah dilubangi lalu diplester sampai rapat.

Pembuatan Gas Hidrogen :

1.      Limbah alumunium disiapkan kemudian dipotong kecil-kecil

2.      Gelas beaker diisi air sampai 100 ml

3.      Setelah itu, salah satu ujung yang lain dimasukan kedalam gelas beaker kemudian ditutup dengan pelastik wrap dan plester hingga rapat.

4.      Lalu masukan potongan-potongan alumunium tadi kedalam reaktor kemudian larutan HNO₃, HNO₃, H₂SO₄ dan HCl dengan berbagai konsentrasi kemudian tutup reaktor.

5.      Kemudian diamati dan dihitung volume gas hidrogen yang dihasilkan.

IV.        HASIL DAN PEMBAHASAN

Perhitungan volume gas hidrogen secara praktikum :

Percobaan 1

5 ml NaOH 3M + 0,3045 gram aluminium foil

Volume air di wadah sebelum reaksi = 425 ml (V1)

Volume air di wadah setelah reaksi = 750 ml (V2)

Volume gas hidrogen yang dihasilkan = V2 – V1 = 750 – 425 = 325 ml

Percobaan 2

10 ml NaOH 3M + 0,5026 gram aluminium foil

Volume air di wadah sebelum reaksi = 400 ml (V1)

Volume air di wadah setelah reaksi = 700 ml (V2)

Volume gas hidrogen yang dihasilkan = V2 – V1 = 700 – 400 = 300 ml

Percobaan 3

10 ml NaOH 3M + 0,3 gram aluminium foil

Volume air di wadah sebelum reaksi = 425 ml (V1)

Volume air di wadah setelah reaksi = 600 ml (V2)

Volume gas hidrogen yang dihasilkan = V2 – V1 = 600 – 425 = 175 ml

Pada praktikum kali ini, praktikan mengukur volume gas hidrogen yang dihasilkan dari reaksi antara Al dan NaOH. Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali (triplo) dengan massa aluminium foil yang berbeda dan konsentrasi NaOH yang sama, yaitu 3M. Percobaan pertama, 5 ml larutan NaOH direaksikan dengan 0,3045 gram aluminium foil dan menghasilkan gas hidrogen sebanyak 325 ml. Percobaan kedua, 10 ml larutan NaOH direaksikan dengan 0,5026 gram aluminium foil menghasilkan gas hidrogen sebanyak 300 ml. Percobaan ketiga, 10 ml larutan NaOH direaksikan dengan 0,3 gram aluminium foil dan menghasilkan 175 ml gas hidrogen.

Mereaksikan aluminium foil dengan massa yang berbeda bertujuan untuk membandingkan atau mengetahui percobaan mana yang lebih banyak menghasilkan gas hidrogen. Berdasarkan hasil percobaan, ternyata reaksi yang paling banyak menghasilkan gas hidrogen adalah reaksi antara 10 ml larutan NaOH dengan 0,5026 gram aluminium foil dan memghasilkan gas hidrogen sebanyak 300 ml. Hal ini membuktikan bahwa semakin banyak massa aluminium foil yang digunakan, maka akan semakin banyak pula gas hidrogen yang dihasilkan.

Katalis yang digunakan pada praktikum ini (NaOH) adalah katalis basa. Katalis basa merupakan katalis yang berkualitas baik dibandingkan dengan katalis asam (seperti HCl atau H₂SO₄) atau katalis netral. Hal ini dikarenakan katalis basa lebih bisa memproduksi gas hidrogen dengan optimal dan dalam waktu yang singkat. Sedangkan untuk konsentrasi katalis tidak mempengaruhi banyaknya gas hidrogen yang dihasilkan, melainkan hanya mempengaruhi waktu reaksinya.

V.        KESIMPULAN

1. Massa aluminium foil yang digunakan berbanding lurus  volume gas hidrogen yang         dihasilkan.

2. Katalis yang paling baik dalam percobaan ini adalah katalis basa.

VI.   DAFTAR PUSTAKA

http://angriaangelia.blogspot.com/2011/09/hasil-percobaan-reaksi-pada-logam.html

journal.uinjkt.ac.id/index.php/valensi/article/download/236/151

http://etnarufiati.guru-indonesia.net/artikel_detail-13485.html