Limbah
merupakan salah satu dari beberapa masalah yang tengah dialami negara
berkembang seperti Indonesia. Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu
proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Di mana
masyarakat bermukim, di sanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan.
Berdasarkan karakteristiknya, limbah dibagi menjadi limbah padat, cair, dan
gas. Salah satu contoh dari limbah padat yaitu aluminium.
Aluminium
merupakan logam paling berlimpah yang mudah ditemukan di muka bumi ini. Hampir
seluruh barang-barang yang ada disekitar kita terbuat dari aluminium, seperti
peralatan memasak, kaleng-kaleng, badan pesawat, pembungkus makanan, dll.
Aluminium memiliki banyak kegunaan bagi kehidupan sekitar, akan tetapi jika
semua itu sudah tidak digunakan lagi hanya akan menjadi sampah atau limbah yang
lama-lama akan menumpuk dan tidak terurus lagi. Padahal sebenarnya limbah
aluminium tersebut dapat dimanfaatkan menjadi suatu produk lain, yaitu
pembuatan gas hidrogen dengan bahan dasar limbah aluminium. Untuk itu, praktikan
melakukan percobaan menggunakan limbah aluminium ini.
Tinjauan Pustaka
Gas
hidrogen dapat terbentuk dari reaksi antara aluminium dan NaOH, yang
menghasilkan larutan Al(OH)3. Larutan ini berwarna abu-abu kehitaman. Setelah
percobaan pembuatan gas ini selesai alangkah baiknya limbah aluminium (AL(OH)3)
ini jangan dibuang, melainkan ditampung untuk pembuatan tawas.
Tawas
(Alum) adalah kelompok garam rangkap berhidrat berupa kristal dan bersifat
isomorf. Kristal tawas ini cukup mudah larut dalam air, dan kelarutannya
berbeda-beda tergantung pada jenis logam dan suhu.
Alum
merupakan salah satu senyawa kimia yang dibuat dari dari molekul air dan dua
jenis garam, salah satunya biasanya Al2(SO4)3. Alum kalium, juga sering dikenal
dengan alum, mempunyai rumus formula yaitu K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O. Alum kalium
merupakan jenis alum yang paling penting. Alum kalium merupakan senyawa yang
tidak berwarna dan mempunyai bentuk kristal oktahedral atau kubus ketika kalium
sulfat dan aluminium sulfat keduanya dilarutkan dan didinginkan. Larutan alum
kalium tersebut bersifat asam. Alum kalium sangat larut dalam air panas. Ketika
kristalin alum kalium dipanaskan terjadi pemisahan secara kimia, dan sebagian
garam yang terdehidrasi terlarut dalam air.
Tawas
kalium aluminium sulfat dihasilkan dengan mereaksikan logam aluminium (Al)
dalam larutan basa kuat (kalium hidroksida) akan larut membentuk aluminat
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 SO42-, 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.
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.
Aluminium adalah logam
berwarna putih keperakan yang lunak. Aluminum, Al, merupakan anggota golongan
13, berada sebagai aluminosilikat di kerak bumi dan lebih melimpah daripada
besi.Mineral aluminum yang paling
penting dalam metalurgi adalah bauksit, AlOx (OH)3-2x (0 < x <1). Sifat
aluminum dikenal dengan baik dan aluminum banyak digunakan dalam keseharian,
misalnya untuk koin, panci, kusen pintu, dsb. Logam aluminum digunakan dengan
kemurnian lebih dari 99%, dan logam atau paduannya (misalnya duralium) banyak
digunakan.
Aluminium adalah logam
yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah
oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07%
hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan
dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain
(corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain) (USGS). Sulit
menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup
reaktif.
Aluminium tahan
terhadap korosi karena fenomena pasivasi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan
pelindung akibat reaksi logam terhadap komponen udara sehingga lapisan tersebut
melindungi lapisan dalam logam dari korosi.
Aluminium murni adalah
logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar
bervariasi antara keperakan hingga abu-abu, tergantung kekasaran permukaannya.
Kekuatan tensil aluminium murni adalah 90 MPa, sedangkan aluminium paduan
memiliki kekuatan tensil berkisar 200-600 MPa. Aluminium memiliki berat sekitar
satu pertiga baja, mudah ditekuk, diperlakukan dengan mesin, dicor, ditarik
(drawing), dan diekstrusi.
Resistansi terhadap
korosi terjadi akibat fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan aluminium
oksida ketika aluminium terpapar dengan udara bebas. Lapisan aluminium oksida
ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Aluminium paduan dengan tembaga
kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi galvanik dengan paduan tembaga.
Aluminium juga
merupakan konduktor panas dan elektrik yang baik. Jika dibandingkan dengan
massanya, aluminium memiliki keunggulan dibandingkan dengan tembaga, yang saat
ini merupakan logam konduktor panas dan listrik yang cukup baik, namun cukup
berat.
Aluminium murni 100%
tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri, namun
aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium,
melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang
mungkin berada di dalam aluminium murni biasanya adalah gelembung gas di dalam
yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak
sempurna, material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau
pengotor lainnya akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada
proses daur ulang aluminium). Umumnya, aluminium murni yang dijual di pasaran
adalah aluminium murni 99%, misalnya aluminium foil.
b.Tujuan
-Membuat gas
hidrogen dengan mereaksikan aluminium foil dengan NaOH
-Membuat reaktor
hidrogen sederhana
-Menghitung
volume gas hidrogen yang dihasilkan
II.Metode Praktikum
a.Alat dan Bahan
Alat
yang digunakan pada praktikum ini diantaranya adalah botol bekas air mineral
330 ml, botol saus, selang diameter 1 cm, gelas piala 600 ml, neraca analitik,
gelas ukur 100 ml, paku, dan cutter.
Bahan
yang dipakai yaitu aluminium foil, balon, NaOH 3M sebanyak 50 ml, dan air.
b.Prosedur Kerja
-Pembuatan
Reaktor Sederhana
Botol
bekas air mineral dilubangi bagian atas dan bawahnya menggunakan paku, kemudian
potong selang sepanjang 50 cm. Lalu hubungkan selang kedalam tutup botol air
mineral dan kedalam tutup botol saus. Reaktor pun siap digunakan.
-Pembuatan Gas
Hidrogen
Air
dimasukkan kedalam botol air mineral pada reaktor yang telah dibuat sebanyak
setengah botol. Kemudian botol tersebut dimasukkan kedalam gelas piala.
Selanjutnya NaOH 3 M diukur sebanyak 50 ml dengan gelas ukur, lalu dimasukkan
ke dalam botol saus. Setelah itu, aluminium foil ditimbang dan dipotong
kecil-kecil. Lalu dimasukkan ke dalam botol saus berisi NaOH, kemudian botol
saus tersebut ditutup rapat. Gas H2 yang terbentuk lalu diamati dan diukur
volumenya. Untuk percobaan menggunakan balon, selang pada tutup botol air
mineral dilepas dan dipasangkan pada balon. Langkah selanjutnya sama seperti
yang telah diuraikan di atas.
III.Hasil dan
Pembahasan
Perlakuan
Hasil
pengamatan
·Aluminium
foil di timbang dan di potong kecil-kecil
·50 ml
larutan NaOH 3M dimasukkan ke dalam botol
·Aluminium
foil yang sudah dipotong dimasukkan kedalam botol dan ditutup rapat
·Reaksi
yang terjadi pada botol air mineral dan gelas piala
·Volume
hidrogen yang dihasilkan
Ø
Ø
·Massa
aluminium foil 0,2049 gram
·Larutan
NaOH berwarna bening
·Larutan
tersebut berubah warna menjadi keabuan disertai adanya gelembung dan botol
terasa panas (eksoterm)
·Mulanya
air pada gelas piala berisi 600 ml. Ketika gas mengalir air yang ada didalam
botol perlahan-lahan turun, dan air yang ada digelas piala naik hingga volume
800 ml
·Volume air
awal (v1) = 600 ml
Volume air setelah dialiri H2 (v2)
= 800 ml
Volume H2 yang dihasilkan
ΔV=(800-600) ml = 200 ml
Pembuatan hidrogen
menggunakan balon
Perlakuan
Hasil
pengamatan
·Aluminium
foil di timbang dan di potong kecil-kecil
·50 ml
larutan NaOH 3M dimasukkan ke dalam botol
·Aluminium
foil yang sudah dipotong dimasukkan kedalam botol dan ditutup rapat
·Reaksi
yang terjadi pada balon
·Gas yang
dihasilkan diuji menggunakan api
Ø
·Massa
aluminium foil 0,2049 gram
·Larutan
NaOH berwarna bening
·Larutan
tersebut berubah warna menjadi keabuan disertai adanya gelembung dan botol
terasa panas (eksoterm)
·Balon
bertambah besar
·Balon yang
berisi gas H2 berbunyi nyaring ketika meledak dan menghasilkan api berwarna
orange
Percobaan
ke-
Massa
Aluminium
V1
(ml)
V2
(ml)
ΔV
(ml)
1
0,2049
600
800
200
2
0,2049
Diameternya
48cm
K = 2á´« r 48 = 2 x 3,14 x r 48 = 6,28 r r= 7,64 cm V = 4/3 á´« r3 = 4/3 . 3,14 . (7,64)3 = 1867, 02 cm3 = 1,9 L
Pada praktikum ini
aluminium foil dimasukkan ke dalam larutan asam klorida, terbentuk gas hidrogen
yang ditandai dengan tidak berwarna dan timbulnya gelembung-gelembung gas. Reaksi
ini tergolong reaksi redoks.
Pada percobaan pertama
menggunakan reaktor dimasukkan aluminium foil 0,249 gram kedalam botol berisi
NaOH 50ml 3M timbul gelembung-gelembung gas hidrogen serta reaksi berlangsung
secara eksoterm yang menyebabkan air naik dari 600 ml menjadi 800 ml. Sehingga
diperoleh gas hidrogen yang dihasilkan sebesar 200 ml. Pada percobaan kedua
menggunakan balon, 0,249 gram aluminium foil direaksikan dengan 50 ml NaOH 3M yang
menyebabkan balon mengembang sebesar 48cm, sehingga diperoleh volume gas
hidrogen sebesar 1,9L
Al membentuk ion
Al(OH)4- berarti bilangan oksidasinya berubah dari nol menjadi +3. Sedang
bilangan oksidasi H dari +1 menjadi nol. Berarti baik dalam asam maupun basa,
reaksi redoks yang terjadi sebagai akibat dari sifat keamfoteran Al, ternyata
perubahan bilangan oksidasinya sama.
Pengikisan permukaan
logam aluminium dianggap sebagai tolok ukur, sehingga semakin banyak pengikisan
permukaan logam aluminium oleh larutan perendaman maka semakin banyak
nuklida-nuklida aktif yang ikut lepas. Namun pada pelaksanaannya pengikisan
permukaan juga dibatasi, dari segi teknis maksimum tebal pengikisan permukaan
yang diperbolehkan adalah 0,50 mm. Kelarutan kerapatan alumnium terhadap
perendaman menggunakan larutan perendam NaOH yang menunjukkan bahwa dengan
semakin meningkatnya konsentrasi NaOH dan waktu proses perendaman maka dapat
menaikkan kelarutan aluminium. Hal ini menunjukkan semakin banyak logam
aluminium yang terkikis berarti semakin banyak nuklida-nuklida yang menempel di
logam yang terlepas.
Hidrogen juga dapat
menyebabkan reaksi pembakaran, contohnya adalah ketika balon berisi gas
hidrogen disulut dengan api. Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan
terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran
hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2
H2O(l) + 572kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan
oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan
api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C. Lidah api hasil pembakaran
hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak
terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi
terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Karakteristik lainnya dari api
hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga
kerusakan akibat ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. H2
bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi
dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorindan fluorin, menghasilkan
hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.
IV.Kesimpulan
-Gas hidrogen
dapat terbentuk dari persamaan 2 Al(s) + 2 NaOH(aq) + 6 H2O(l) → 2
NaAl(OH)4(aq) + 3 H2(g)
-Volume gas
hidrogen yang diperoleh dari aluminium foil + NaOH sebanyak 200 ml
