Top Banner
LAPORAN PRAKTIKUM PROSES KIMIA ACARA : PEMBUATAN NATRIUM HIDROKSIDA DAN ASAM KLORIDA DENGAN METODE ELEKTROLISIS LARUTAN NATRIUM KLORIDA Disusun oleh : Nama : Hera Herdiyanti NIM : 011300338 Prodi : TEKNOKIMIA NUKLIR Semester : V Teman Kerja : 1. Banu Suharto 2. Trisma Fallihah Asisten : Ir. Bangun Warsito, M.Sc SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL 1
35

Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Jul 12, 2016

Download

Documents

Sun Qujelz

Laporan Praktikum Pembuatan NaOH HCl (Proses Kimia)
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

LAPORAN PRAKTIKUM

PROSES KIMIA

ACARA :

PEMBUATAN NATRIUM HIDROKSIDA DAN ASAM KLORIDA

DENGAN METODE ELEKTROLISIS LARUTAN NATRIUM KLORIDA

Disusun oleh :

Nama : Hera Herdiyanti

NIM : 011300338

Prodi : TEKNOKIMIA NUKLIR

Semester : V

Teman Kerja : 1. Banu Suharto

2. Trisma Fallihah

Asisten : Ir. Bangun Warsito, M.Sc

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR

BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

YOGYAKARTA

2015

1

Page 2: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

PEMBUATAN NATRIUM HIDROKSIDA DAN ASAM KLORIDA

DENGAN METODE ELEKTROLISIS LARUTAN NATRIUM KLORIDA

I. TUJUAN

Menghitung efisiensi, neraca massa, dan neraca ekonomi proses pembuatan natrium

hidroksida dan asam klorida dengan mengelektrolisis larutan garam dapur (air laut)

menggunakan elektroda karbon sebagai anodanya dan air raksa sebagai katodanya.

II. DASAR TEORI

2.1 Soda Kaustik (NaOH)

Natrium hidroksida (Na OH ), juga dikenal sebagai soda kaustik, adalah sejenis

basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida

dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika

dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan

digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air

minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum

digunakan dalam laboratorium kimia.

Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk

pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembab cair dan secara

spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan

akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol,

walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan

KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya. Larutan natrium

hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.

Dalam sebuah industri, khususnya industri kimia kaustik soda atau NaOH

memiliki peranan yang sangat penting dalam proses produksi. Dalam pembuatan pulp

dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen dan sebagai pembersih drain, bahan

ini (kaustik soda) berguna sebagai penetralisir sifat keasaman yang di akibatkan

dalam pemakaian DDBS. Oleh karenanya menjadikan kaustik soda sebagai bahan

yang memiliki peranan sangat penting dalam industri. Oleh karena itu, kami akan

menjabarkan beberapa kegunaan kaustik soda (NaOH) dalam suatu proses industri.

2

Page 3: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Soda kaustik pada mulanya dibuat melalui kaustisasi soda (abu) LeBlanc

dengan menggunakan gamping :

Na2CO3 + Ca(OH)2 2 NaOH + CaCO3

Kalsium karbonat hasil reaksi tidak larut sama sekali dalam larutan kaustik. Produksi

soda kaustik dengan cara elektrolitik sudah dikenal pada abad kedelapan belas, tetapi

baru pada tahun 1890 soda kaustik diproduksi dengan cara ini. Sampai beberapa tahun

sebelum perang dunia I, kuantitaas soda kaustik yang dihasilkan sebagai hasil

samping produksi klor dari proses elektrolisis boleh dikatakan dapat diabaikan bila

dibandingkan dengan yang dibuat dari soda abu dengan kaustisasi gamping. Tetapi

pada tahun 1940 produksi soda kaustik elektrolitik sudah melewati soda kaustik

gamping dan pada tahun 1962 soda kaustik gamping sudah hampir tidak dibuat lagi.

2.1.1Kegunaan kaustik soda atau natrium hidroksida

Natrium hidroksida ( Na OH ), juga dikenal sebagai alkali kaustik soda dan,

adalah kaustik logam dasar . Natrium hidroksida adalah basa yang umum di

laboratorium kimia.  Natrium hidroksida ( Na OH ) banyak digunakan di banyak

industri, terutama sebagai kuat kimia dasar dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil,

air minum, sabun dan deterjen dan sebagai pembersih drain.

Pada tahun 1998, total produksi dunia sekitar 45 juta ton.Amerika Utara dan

Asia secara kolektif memberikan kontribusi sekitar 14 juta ton, sementara Eropa

memproduksi sekitar 10 juta ton. Di Amerika Serikat, produsen utama natrium

hidroksida adalah Dow Chemical Company, yang telah produksi tahunan sekitar 3,7

juta ton dari situs di Freeport, Texas , dan Plaquemine, Louisiana. Produsen utama AS

termasuk Oxychem , PPG , Olin , Pioneer Perusahaan (yang dibeli oleh Olin), Inc

(PIONA), dan Formosa. Semua perusahaan-perusahaan ini menggunakan proses

chloralkali.

Natrium hidroksida adalah pokok dasar dalam industri kimia. Dalam massal itu

yang paling sering ditangani sebagai air solusi , karena solusi lebih murah dan lebih

mudah ditangani. Ia digunakan untuk mendorong reaksi kimia dan juga untuk

netralisasi bahan asam.

Hal ini dapat digunakan juga sebagai agen penetralisir dalam pemurnian minyak

bumi.Hal ini juga digunakan untuk tugas yang berat dan pembersihan industri.

3

Page 4: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

2.2 Asam Klorida (HCl)

Larutan asam klorida atau yang biasa kita kenal dengan larutan HCl dalam

air, adalah cairan kimia yang sangat korosif dan berbau menyengat.HCl termasuk

bahan kimia berbahaya atau B3.Di dalam tubuh HCl diproduksi dalam perut dan

secara alami membantu menghancurkan bahan makanan yang masuk ke dalam usus.

Dalam skala industri, HCl biasanya diproduksi dengan konsentrasi

38%.Ketika dikirim ke industri pengguna, HCl dikirim dengan konsentrasi antara

32~34%.Pembatasan konsentrasi HCl ini karena tekanan uapnya yang sangat

tinggi, sehingga menyebabkan kesulitan ketika penyimpanan.

Asam klorida ditemukan pada abad kelima belas oleh Basilius Valentinus.

Hidrogen klorida berwujud gas pada suhu dan tekanan kamar. Larutannya di dalam

air dikenal sebagai asam klorida (hydraulic acid), atau jika larutan HCl itu berada

dalam konsentrasi komersial dinamakan asam muriat (muriatic acid). Konsentrasi

asam komersial biasanya adalah 18oBe’ (gravitas spesifik 1,142) atau 27,9% dan

20oBe’ (gravitas spesifik 1,179) atau 35,2% HCl. HCl anhidro tersedia di dalam

silinder baja dan harganya jauh lebih mahal karena tingginya biaya silinder yang

digunakan.

Pemakai asam klorida terbesar adalah industri logam, kimia, makanan, dan

migas. Pemakaian terbesar adalah untuk cuci asam baja (perlakuan permukaan untuk

membersihkan kerak fabrikasi). Sebelum tahun 1963 cuci asam dilakukan dengan

menggunakan asam sulfat. Asam klorida kemudian menguasai pasaran ini karena

asam klorida dapat bereaksi dengan kerak pabrik lebih cepat dari pada asam sulfat,

sedang logam dasarnya tidak banyak terserang. Di samping itu permukaan baja hasil

cuci lebih baik dan lebih cocok untuk operasi pelapisan, juga kuantitas cairan limbah

bekas cuci lebih sedikit.

Pembuatan asam klorida dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :

1. hasil samping klorinasi senyawa hidrokarbon aromatik dan alifatik

2. reaksi garam dengan asam sulfat

3. pembakaran hidrogen dengan klor

4. proses Hargreaver, yaitu dengan reaksi sebagai berikut :

4 NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O 2 Na2SO4 + 4 HCl

4

Page 5: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Langkah-langkah dasar produksi asam klorida hasil samping meliputi

penyingkiran hidrokarbon yang tak terklorinasi, diikuti dengan absorpsi asam klorida

di dalam air, contoh klorinasi adalah :

C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl

Oleh karena klorinasi hidrokarbon alifatik dan aromatik membebaskan kalor dalam

jumlah besar maka diperlukan peralatan khusus untuk mengendalikan suhu reaksi.

Asam klorida bersifat sangat korosif terhadap kebanyakan logam sehingga

pemilihan bahan konstruksi untuk pabriknya perlu dilakukan dengan hati-hati sekali.

Penyerapan hidrogen klorida di dalam air dalam setiap proses di atas memberikan

kira-kira 1625 kJ/kg hidrogen klorida yang terserap. Kalor ini harus dikeluarkan dari

absorber sebab jika tidak maka efisiensinya akan turun.

Berikut ini adalah beberapa bidang yang memanfaatkan HCl, baik pada skala

industri maupun skala rumah tangga.

1. Asam klorida digunakan pada industri logam untuk menghilangkan karat atau kerak

besi oksida dari besi atau baja.

2. Sebagai bahan baku pembuatan vinyl klorida, yaitu monomer untuk pembuatan

plastik polyvinyl chloride atau PVC.

3. HCl merupakan bahan baku pembuatan besi (III) klorida (FeCl3) dan

polyalumunium chloride (PAC), yaitu bahan kimia yang digunakan sebagai bahan

baku koagulandanflokulan. Koagulan dan flokulan digunakan pada pengolahan air.

4. Asam klorida dimanfaatkan pula untuk mengatur pH (keasaman) air limbah cair

industri, sebelum dibuang ke badan air penerima.

5. HCl digunakan pula dalam proses regenerasi resin penukar kation (cation exchange

resin).

6. Di laboratorium, asam klorida biasa digunakan untuk titrasi penentuan kadar basa

dalam sebuah larutan.

7. Asam klorida juga berguna sebagai bahan pembuatan cairan pembersih porselen.

8. HCl digunakan pada proses produksi gelatin dan bahan aditif pada makanan.

9. Pada skala industri, HCl juga digunakan dalam proses pengolahan kulit.

10. Campuran asam klorida dan asam nitrat (HNO3) atau biasa disebut dengan aqua

regia, adalah campuran untuk melarutkan emas.

5

Page 6: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

11. Kegunaan-kegunaan lain dari asam klorida diantaranya adalah pada proses produksi

baterai, kembang api dan lampu blitz kamera.

2.3 Elektrolisis

Elektrolisis adalah proses peruraian suatu zat karena adanya aliran listrik.

Beberapa faktor yang menentukan proses kimia dalam elektrolisis adalah :

1. Konsentrasi larutan elektrolit

2. Bahan elektroda yang digunakan

Dalam sel, reaksi oksidasi reduksi berlangsung dengan spontan, dan energi

kimia yang menyertai reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Bila potensial

diberikan pada sel dalam arah kebalikan dengan arah potensial sel, reaksi sel yang

berkaitan dengan negatif potensial sel akan diinduksi. Dengan kata lain, reaksi yang

tidak berlangsung spontan kini diinduksi dengan energi listrik. Proses ini disebut

elektrolisis. Pengecasan baterai timbal adalah contoh elektrolisis.

Rangkaian sel elektrolisishampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel

elektrolisisdari sel voltaadalah, pada sel elektrolisis, komponenvoltmeterdiganti

dengan sumber arus (umumnya baterai).Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis,

ditempatkan dalam suatu wadah.Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke dalam larutan

maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis.Elektroda yang digunakan

umumnya merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas

(Au).Elektroda berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi.Reaksi

reduksiberlangsung di katoda, sedangkan reaksi oksidasiberlangsung di anoda.Kutub

negatif sumber arus mengarah pada katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub

positif sumber arus tentunya mengarah pada anoda.Akibatnya,katodabermuatan

negatif dan menarik kation-kation yang akantereduksi menjadi endapan logam.

Sebaliknya, anodabermuatan positif dan menarik anion-anionyang akanteroksidasi

menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan

endapan logam di katoda dan gas di anoda.

Ada dua prinsip yang khas dari elektrolisis yaitu :

1. Kaitan antara beda potensial yang digunakan dan arus yang mengalir melalui sel

elektrolisis

2. Discas yang selektif di antara ion-ion pada permukaan elektroda

6

Page 7: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Reaksi elektrolisis merupakan redoks yang tidak spontan, tetapi terjadi karena

diberi energi listrik dari luar.Hal ini dapat terjadi dalam sel elektrolisis dengan

mencelupkan dua elektroda (batang logam atau karbon) ke dalam larutan

elektrolit.Kedua elektroda dihubungkan masing-masing dengan kutub sumber arus

searah (DC). Elektroda yang dihubungkan dengan kutub negative akan kelebihan

electron dan disebut katoda, sedangkan yang lain akan bermuatan positif disebut

anoda.

Reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda bergantung pada beberapa factor,

yaitu sebagai berikut :

1. Jenis kation dan anion dalam wadah

2. Keadaan ion apakah dalam cair (lelehan) atau larutan

3. Elektrodanya apakah inert atau ikut bereaksi dalam larutan

4. Potensial listriknya harus mencukupi untuk proses elektrolisis

Agar terjadi elektrolisis diperlukan potensial minimum, karena :

1. Adanya perbedaan potensial antara elektroda menyebabkan ion-ion dalam system

bergerak ke elektroda

2. Diperlukan potensial tambahan untuk discas ion pada elektrolisis yang disebut

overpotensial

Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis

larutan. Pada proses elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion

pasti teroksidasi di anoda. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis

lelehan garam NaCl (yang dikenal dengan istilah sel Downs), sesuai reaksi di bawah

ini:

Katoda (-)           :   2 Na+(l) + 2 e-   2 Na(s) ……………….. (1)

Anoda (+)            :   2 Cl-(l) Cl2(g) +  2 e- ……………….. (2)

Reaksi sel            :   2 Na+(l) +  2 Cl-

(l) ——>  2 Na(s) +  Cl2(g) …….. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan

ion OH- (basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Terbentuknya ion OH-

7

Page 8: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

pada katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi

merah muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). Dengan

demikian,terlihat bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk

elektrolisis larutan.

Gambar 1. Elektrolisis NaCl

Dari pembahasan di atas, kita dapat menarik beberapa kesimpulan yang

berkaitan dengan reaksi elektrolisis :

1. Baik elektrolisis lelehan maupun larutan, elektroda inert tidak akan bereaksi;

elektroda tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda

2. Pada elektrolisis lelehan, kation pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksi

di anoda

3. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion alkali, alkali tanah, ion

aluminium, maupun ion mangan (II), maka air yang mengalami reduksi di katoda

4. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion sulfat, nitrat, dan ion sisa

asam oksi, maka air yang mengalami oksidasi di anoda

Elektrolisis larutan natrium kloridaadalah salah satu proses yang penting

dalam industri untuk memproduksi gas klor dan natrium hidroksida. Pada katoda,

terjadi persaingan antara air dengan ion Na+. Berdasarkan Tabel Potensial Standar

Reduksi, air memiliki E°redyang lebih besar dibandingkan ion Na+. Ini berarti, air lebih

mudah tereduksidibandingkan ion Na+.Oleh sebab itu, spesi yang lebih banyak

bereaksi di katodaadalah air. Sementara, berdasarkan Tabel Potensial Standar

Reduksi, nilai E°red ion Cl- dan air hampir sama. Oleh karena oksidasi air memerlukan

potensial tambahan (overvoltage), maka oksidasi ion Cl- lebih mudah dibandingkan

8

Page 9: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

oksidasi air.Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di anodaadalah ion Cl-. Dengan

demikian, reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCladalah sebagai

berikut :

Katoda (-)      :  2 H2O(l) +  2 e-  H2(g) +  2 OH-(aq) ..........….. (1)

Anoda (+)      :  2 Cl-(aq)   Cl2(g) +  2 e- ………….. (2)

Reaksi sel       :  2 H2O(l) +  2 Cl-(aq)   H2(g) +  Cl2(g) +  2 OH-

(aq) ……. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan

ion OH-(basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Terbentuknya ion OH- pada

katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah

muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). Dengan demikian, terlihat

bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis

larutan.

Untuk mengurangi kandungan pengotor NaCl dalam larutan NaOH, dapat

dilakukan dengan menggunakan sel air raksa khusus untuk mengelektrolisis air laut.

Dalam sel air raksa ini logam natrium membentuk amalgama Na-Hg. Logam natrium

dapat dipungut dengan cara diekstrak menggunakan aquadest. Proses ini sering

disebut proses klor alkali, dan sering mengakibatkan pencemaran air raksa ke

lingkungan, sehingga sisa hasil proses ini jika akan dibuang ke lingkungan harus

dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Reaksi yang terjadi adalah :

2 Na-Hg + 2 H2O 2 NaOH + H2 + Hg

Beberapa jenis sel untuk mengelektrolisis air antara lain :

1. Sel diafragma, sel ini mempunyai satu diafragma, biasanya terbuat dari serat asbes

yang memisahkan anode dari katode. Dengan demikian ion dapat berpindah

karena migrasi listrik, tetapi difusi produknya terhalang. Anodenya biasanya

terbuat dari grafit dan katode dari besi tuang. Diafragma itu kemudian tersumbat

karena pemakaian dan ini akan terlihat dari meningkatnya penurunan voltase dan

tekanan hidrostatik pada umpan air garam. Diafragma itu haru diperbarui secara

berkala. Diafragma itu memungkinkan air garam mengalir dari anode ke katode

dan dengan demikian menghentikan atau mengurangi reaksi samping.

9

Page 10: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

2. Sel membran, sel ini menggunakan membran semipermeabel untuk memisahkan

kompartemen anode dari katode. Dengan menggunakan sel diafragma, migrasi

balik ion-ion itu dikendalikan oleh laju aliran fluida melalui diafragma dan ini

diatur dengan mengendalikan tinggi permukaan zat cair di dalam kedua

kompartemen itu secara teliti. Dalam sel membran kedua sel itu dipisahkan

dengan lembaran plastik yang aktif kimia, yang dapat melewatkan ion natrium,

tetapi menolak ion hidroksil.

3. Sel raksa, sel raksa operasinya sangat berbeda dari sel-sel jenis lain. Anodenya

grafit dan katodenya adalah kolam aliran raksa.

2.4 Hukum Faraday

Michael Faraday menerangkan hubungan kuantitatif antara jumlah zat yang

bereaksi di katoda dan anoda dan muatan listrik total yang melewati sel. Hasil

penelitian Michael Faraday dikenal dengan nama Hukum Faraday, yang dinyatakan

sebagai berikut :

Listrik sebanyak 96.500 C yang mengalir melalui sel menghasilkan 1 gram ekuivalen

reaksi kimia pada masing-masing electrode

Muatan elektron (e) tunggal (dinyatakan dalam coulomb) adalah sama dengan :

1,6021773 x 10-19 C, sehingga jumlah muatan yang ditunjukkan oleh 1 mol elektron

adalah :

Q = (6,022137 x 1023 mol-1) (1,6021773 x 10-19 C)

= 96.485,31 C.mol-1

Jumlah muatan tersebut disebut tetapan Faraday (F).

Arus listrik adalah jumlah muatan yang mengalir melalui sebuah rangkaian per

satuan waktu. Jika Q adalah besarnya muatan dalam coulomb dan t adalah waktu

dalam detik yang diperlukan untuk melalui sebuah titik dalam rangkaian, maka arus I

(dalam Ampere) adalah :

t

QI

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)

10

Page 11: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Larutan garam dapur

KarbonAir raksa

V

A

CaCO3

Benzene + Aquadest

Arus I ampere yang lewat selama t detik menyebabkan It coulomb muatan melewati

rangkaian. Jumlah elektron dalam mol adalah :

Mol elektron C/mol96,485

tI

. . . . . . . . . . . . . . . . . (2)

Dari jumlah mol elektron yang lewat dalam rangkaian, maka jumlah mol senyawa

yang bereaksi pada elektroda dalam sel elektrokimia dapat dihitung.

Gambar 2. Rangkaian alat percobaan

III. ALAT DAN BAHAN

3.1 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

1. Satu set rangkaian elektrolisis

2. Adaptor

3. Elektrode

4. Amperemeter

5. Voltmeter

6. Neraca analitik

7. Gelas beker

8. Erlemmeyer

9. Pipet gondok

10. Pipet tetes

11. Ball pipet

12. Buret

13. Gelas ukur

11

Page 12: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

14. Kaca arloji

15. Labu leher tiga

16. pH indikator

17. Corong pemisah

18. Statif

19. Corong berselang

3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

1. Garam dapur (NaCl)

2. Air raksa

3. Heksana

4. Minyak

5. CaCO3

6. Grafit

7. Asam Oksalat (H2C2O4)

8. Indikator PP

9. Natrium hidroksida (NaOH)

10. Asam klorida (HCl)

11. Aquadest

IV. LANGKAH KERJA

1. Larutan garam dapur dengan konsentrasi 10% dengan cara menimbang 75 gram

NaCl kemudian dilarutkan ke dalam aquadest sebanyak 750 mL, kemudian

dimasukkan ke dalam rangkaian alat yang digunakan untuk elektrolisis.

2. Air raksa ditimbang dimasukkan dengan teliti ke dalam rangkaian alat.

3. Aquadest dimasukkan dengan teliti ke dalam rangkaian alat

4. Sebanyak 75 mL heksena dan 75 mL akuades dimasukkan dengan teliti ke dalam

rangkaian alat

5. Minyak dimasukkan dengan teliti ke dalam rangakaian hingga menutupi keluaran

selang pada rangkaian

6. Alat dirangkai.

12

Page 13: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

7. CaCO3 dimasukkan dalam corong pemisah dan diletakkan di bagian atas

rangkaian

8. Rangkaian diisolasi agar oksigen dan pengotor dari luar tidak ikut dalam proses

elektrolisis

9. Tegangan listrik DC dinyalakan

10. Dilakukan elektrolisis selama 3 hari. Selama melaksanakan proses elektrolisis,

diukur tegangan dan arus listriknya

11. Setelah proses elektrolisis berakhir, sisa larutan garam dapurnydan akuades yang

berada dalam rangkaian dibuang dengan cara dipipet dengan hati-hati

12. Air raksa yang berada dalam rangkaian juga dipipet dengan hati-hati

13. Larutan NaOH dan sisa larutan NaCl diambil dengan memipetnya dengan hati-

hati dan memindahkannya ke dalam gelas beker.

14. Larutan NaOH yang terbentuk ditentukan konsentrasinya dengan cara dititrasi

dengan menggunakan HCl 0,1 N.

15. Dibuka dari rangkaiannya dan dimasukkan cairannya ke dalam corong pemisah,

kemudian dipisahkan kedua larutan dengan cara didiamkan.

16. Larutan HCl yang terdapat dalam rangkaian diambil dengan cara memisahkannya

menggunakan corong pemisah dari larutannya

17. HCl yang terbentuk ditentukan konsentrasinya dengan cara dititrasi menggunakan

NaOH yang telah distandarisasi dengan Asam Oksalat 0,1 N

18. Neraca massa dan neraca ekonominya dibuat dan efisiensi proses

elektrolisisditentukan

V. DATA DAN PERHITUNGAN

5.1 Elektrolisis NaCl

Massa NaCl = 700 gram

Volume akuades untuk melarutkan NaCl = 2 liter

Tegangan : 12 V

Arus : 100 mA

5.2 Standarisasi NaOH dan HCl

a. Standardisasi NaOH dengan Asam OksalatMasasa asam oksalat : 0,6325 g (dalam labu ukur 100 mL) Volume asam oksalat : 10,00 mL Volume NaOH : 10,2 mL

13

Page 14: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

10,1 mL

N NaOH = mg as. oksalat V NaOH x FP x BE as. Oksalat

¿ 632,5 mg

10,15mL x 10010

x63,5 grek ¿0,0989 N

b. Standarisasi HCl dengan NaOH Terstandarisasi Volume HCl : 10,00 mL Volume NaOH : 9,30 mL N NaOH : 0,0989 N

V HCl . N HCl=V NaOH .N NaOH N HCl=V NaOH . NNaOH

V HClN HCl=

9,30 mL .0,0989 N10,00 mL

N HCl=0,0920 N

5.3 Penentuan Konsentrasi NaOH dan HCl Hasil a. Penentuan Konsentrasi NaOH Hasil

Volume HCl : 19,00 mL 19,30 mL

Normalitas HCl : 0,0920 N Volume NaOH hasil : 10,00 mL Normalitas NaOH hasil :

V HCl . N HCl=V NaOH . N NaOH N NaOH=V HCl . NHCl

V NaOHN NaOH=19,15mL .0,0920 N

10,00mLN HCl=0,1762 N

b. Penentuan Konsentrasi HCl Hasil Volume NaOH : 0,2 mL

0,2 mL Normalitas NaOH : 0,0989 N Volume HCl hasil : 10,00 mL Normalitas HCl hasil :

V HCl . N HCl=V NaOH . N NaOH N HCl=V NaOH . NNaOH

V HClN HCl=

0,2 mL .0,0989 N10,00 mL

N HCl=0,001978 N

Vol. HCl yang dihasilkan = 100 mL

Vol. NaOH yang dihasilkan = 750 mL

5.4 Menentukan Berat NaOH dan Berat HCl hasil Proses

1. NaOH

Berat NaOH = N NaOH x BE NaOH x V NaOH yang diperoleh

= 0,1762 ek/L x 40 gr/ek x 750 mL x (1L/1000mL)

= 5,286 g

2. HCl

14

Page 15: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Berat HCl = N HCl x BE HCl x V hasil HCl

= 0,001978 ek/L x 36,5 gr/ek x 100 mL x (1L/1000mL)

= 0,0072 gr

5.5. Menghitung effisiensi

a. Efisiensi elektrolisis

*Karena arus dipasang secara seri, maka kuat arus yang melewati rangkaian dihitung

dengan cara :

Itotal = I1 + I2 + I3 + I4

V = 12 volt

I = 100 mA = 0,1 A

t = 92 = 331200 detik

Q = I x t

= 0,1 A x 331200 dtk

= 33120 C

Berat NaCl = 75 gr x 85 % (kadar NaCl)

= 63,75 g

Mol NaCl mula-mula = 63,75 g / 58,5 g/mol

= 1,0897 mol

NaCl yang terurai

Reaksi yang terjadi secara umum adalah:

2 NaCl 2 Na+ + 2 Cl-

2 Na+ + 2Hg + 2e- 2NaHg

2 Cl - Cl 2 + 2e -

2 NaCl + 2Hg Cl2 + 2NaHg

1ek = 1C

1 ek = 96.500 C/mol

Mol e- = 33120 C

96500 C /mol

= 0,3432 mol

Reaksi di anoda

2 Cl-Cl2 + 2 e-

15

Page 16: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

maka mol Cl2 = ½ mol e-

mol Cl2 = ½ mol e- = ½ x 0,3432mol = 0,1716 mol

Pada reaksi:

2 NaCl + 2Hg Cl2 + 2NaHg

Maka mol NaCl = 2 mol Cl2 = mol e- = 0,3432 mol

Berat NaCl yang terurai = mol NaCl x BM NaCl

= 0,3432 mol x 58,5 gr/mol

= 20,0779 gr

Diketahui NaCl umpan = 75 gr/750 mL (kemurnian NaCl 85 % )

Maka NaCl umpan = m NaCl x 85 %

= 75 g x (85/100)

= 63,75 g

Efisiensi elektrolisis = NaClteruraiNaClumpan x 100%

= 20,0779 gram63,75 gram x 100%

= 32,59 %

b. Efisiensi NaOH

Reaksi di katoda :

2H2O + 2 e- H2 + 2 OH-

maka 2 mol e- = 1 mol H2

1 mol H2 = ½ x mol e-

= ½ x 0,3432 mol

= 0,1716 mol

Pada reaksi pembentukan NaOH dari amalgama dan air :

2NaHg + 2H2O 2NaOH + H2 + 2Hg

1 mol H2 = 2 mol NaOH

mol NaOH = ½ x mol H2

= ½ x 0,1716 mol

= 0,0858 mol

16

Page 17: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Jika NaOH reaksinya sempurna, maka :

Berat NaOH teoritis = mol NaOH x BM NaOH

= 0,0858 mol x 40 g/mol

= 3,432 g

Sehingga,

Efisiensi NaOH =

NaOH hasil prosesNaOH . seharusnya sec ara teoritis

×100 %

= 5,286 gram3,432 gram x 100%

= 154,02%

c. Efisiensi HCl

Reaksi Anoda :

2 Cl- Cl2 + 2 e-

maka 2 mol e-= 1 mol Cl2

1 mol Cl2 = ½ x mol e-

= ½ x 0,3432 mol

= 0,1716 mol

Pada reaksi klorinasi :

C6H6 + Cl2 C6H5 Cl + HCl

Mol Cl2 = mol HCl = 0,1716 mol

Jika Cl2 berubah menjadi HCl sempurna maka :

Berat HCl sebenarnya (teoritis)

Berat HCl = mol HCl x BM HCl

= 0,1716 mol x 36,5 g/mol

= 6,2634 gram

Sehingga,

Efisiensi HCl= MassaHClh asilproses

MassaHClteoritisx100 %

= 0,0072 gram6,2634 gram x 100%

= 0,114 %

5.6 Neraca Massa

17

Page 18: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Hexane

Hg

HexaneH2O

H2O

NaOH

NaHg

HCl

Hg

Cl-

Na+

Listrik

H2ONaCl

H2O

NaCl

ELEKTROLISIS

Hg

Reaktor Klorinas

i

Hidrolisis

H2O

C6H13Cl

Cl2

NaHgH2O

H2

Hg

Reaksi yang terjadi secara umum adalah:

2 NaCl 2 Na+ + 2 Cl-

2 Na+ + 2Hg + 2e- 2NaHg

2 Cl - Cl 2 + 2e -

2 NaCl + 2Hg Cl2 + 2NaHg

Mol e- = 33120 C

96500 C /mol

=0,3432 mol

1. Neraca Massa Reaktor Elektrolisis

Input

a. Garam dapur (NaCl)

NaCl masukan = 75 g

b. H2O

H2O masukan = 750 g

Jumlah massa input = NaCl + H2O

= 75 gram + 750 gram

= 825 gram

Output

a. Na+

Massa Na+ = molNa+ x ArNa+

= 0,3432 mol x 23gr/mol

= 7,8936 gr

b. H2O

18

Page 19: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Massa H2O = massa H2O input

= 750 gram

c. Cl-

Massa Cl- = mol Cl-x Ar Cl-

= 0,3432 mol x 35,5 gr/mol

= 12,1836 gr

d. NaCl sisa

Massa NaCl bereaksi = Mr NaCl x Mol NaCl yang bereaksi

= 58,5 gram/mol x 0,3432 mol

= 20, 0772 gram

massa NaCl yang tersisa = NaCl masukan - massa NaCl yang terurai

= 75 gr - 20,0772 g

= 54,9228 g

Jumlah massa output = mNa+ + mCl- + mNaCl sisa + mH2O= (7,8936 + 12,1836 + 54,9228 + 750) gram= 825 gram

2. Neraca Massa Reaktor Hg

Input

a. Na+

Massa Na+ = 7,8936 gram

b. Hg

Massa Hg = 100 g

Jumlah massa input = Massa Na++Massa Hg

= (7,8936 + 100 ) gram

= 107,8936 gram

Output

a. NaHg

Massa NaHg = mol NaHg x Mr NaHg

= 0,3432 mol x 223 gram/mol

= 76,5336 gram

b. Hg sisa

Massa Hg bereaksi = mol Hg x Mr Hg

= 0,3432 mol x 200 g/mol

= 68,64 gram

19

Page 20: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Massa Hg sisa = Massa Hg mula-mula - Massa Hg bereaksi

= (100 – 68,64) gram

= 31,36 g

Jumlah output = massa NaHg + massa Hg sisa

= (76,5336 + 31,36) g

= 107,8936 gram

3. Neraca Massa Hidrolisis

Input

a. NaHg

NaHg masukan = 75,5336 gram

b. H2O

Massa Aquadest = 750 mL asumsi ρ H2O adalah 1 g/ml

c. Hg

Berat Hg masukan = Berat Hg yang tidak bereaksi pada elektrolisis

= 31,36 gram

Jumlah massa input = Berat (NaHg + H2O+ Hg)

= (75,5336 + 750 + 31,36 ) gram

= 856,8936 gram

Output

a. NaOH

NaOH terbentuk = 5,285 gram

b. H2O sisa

Reaksi : 2NaHg + 2H2O 2NaOH + H2 + 2HgMol H2O bereaksi= mol NaOH terbentuk

Mol NaOH terbentuk = 5,285 gram

40 gram/mol = 0,1321 mol

Berat H2O bereaksi = 0,1321 mol x 18 gram/mol

= 2,3782 gram

Berat H2O sisa = Berat H2O awal – berat H2O bereaksi

= 750 g – 2,3782 gram

= 747,6217 g

c. NaHg sisa

Reaksi : 2NaHg + 2H2O 2NaOH + H2 + 2HgMol NaHg bereaksi = mol NaOH

20

Page 21: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

= 0,3432 mol

Massa NaHg sisa = mol NaHg input – mol NaHg bereaksi

= 0,3432 mol - 0,1321 mol

= 0,1911 mol

Massa NaHg sisa = 0,1911 mol x 223 gram/mol

= 42,6153 gram

d. Hg sisa

Reaksi : 2NaHg + 2H2O 2NaOH + H2 + 2HgMol Hg = mol NaHg bereaksi

= 0,1321 mol

Massa Hg bereaksi= 0,1321 mol x 200grammol

= 26,42 gram

Hg sisa total = m Hg input + m Hg bereaksi

= 31,36 gram +26,42 gram

= 52,84 gram

e. H2

Reaksi : 2NaHg + 2H2O 2NaOH + H2 + 2HgMol H2 = ½ x mol NaOH terbentuk

Berat H2 = ½ x 5,285 gram

40 gram/mol

= 0,0661 g

Jumlah massa output = Massa (NaOH+Total Hgsisa + NaHg sisa +H2O sisa + H2)

= (0,0661 +52,84 +42,6153 + 747,6217+0,0661) gram

= 843,2092 gram

VI. PEMBAHASAN

Praktikum kali ini bertujuan untuk membuat NaOH dan HCl dengan bahan

baku garam dapur menggunakan metode elektrolisis. Garam dapur yang digunakan

memiliki kemurnian yang rendah. Ini merupakan salah satu cara untuk meningkatkan

harga jual. Harga jual NaOH dan HCl dipasaran akan jauh lebih mahal jika

dibadningkan dengan NaCl.

Selain itu, praktikum ini juga bertujuan untuk menghitung efisiensi dan neraca

massa proses pembuatan natrium hidroksida dan asam klorida dari tiap tahapan

prosesnya. Elektrolisis merupakan proses peruraian suatu zat karena adanya aliran

21

Page 22: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

listrik yang melibatkan reaksi redoks tak spontan serta memanfaatkan energi listrik

untuk menghasilkan suatu reaksi kimia. Dalam industry kimia, elektrolisis dapat

dimanfaatkan untuk menghasilkan gas klor dan natrium serta membuat natrium

hidroksida. Elektrolisis NaCl pada praktikum ini dilakukan pada keadaan tertutup.

Sel yang digunakan dalam elektrolisis ini adalah sel raksa,sedangkan bahan

elektrode pada anode yang digunakan dalam percobaan adalah perak ,sedang

katodenya adalah Hg. Pada reaksi di katoda, dihasilkan gas hodrogen (H2). Agar gas

ini tidak keluar ini tidak keluar selama proses elektrolisis, aliran gas tersebut ditutup

dengan menggunakan minyak. Gas Cl2 dialirkan kedalam campuran heksana dan H2O

,sehingga terjadi reaksi antara gas Cl2 dengan larutan heksan. Reaksi antara klor dan

benzene ini disebut dengan reaksi klorinasi. Reaksinya adalah sebagai berikut:

C6H14 + Cl2 C6H13Cl + HCl

Gas klor yang lolos ditangkap dengan CaCO3 ,karena gas Cl2 sangat beracun.

Aquades digunakan untuk memisahkan HCl dengan chloro benzene (untuk ekstrak),

sedangkan ion Na+ akan bereaksi dengan Hg menjadi amalgama (NaHg).Amalgama

tidak akan terdekomposisi karena adanya air garam.Reaksi yang terjadi :

2Na+ + 2Hg 2NaHg

Sel air raksa digunakan karena air raksa dapat memberi keuntungan dapat

menghasilkan produk yang mutunya sangat tinggi dan dapat mengurangi kebutuhan

akan evaporasi. Selain itu, elektrode Hg dapat juga meminimalisir kandungan

pengotor NaCl dalam larutan NaOH. Namun selain memberikan keuntungan ternyata

sel Hg juga memberi kerugian.Salah satu kerugian dari Hg adalah perlunya

pengendalian limbah Hg ke lingkungan karena raksa yang dibuang ke lingkungan

walaupun sangat kecil jumlahnya ternyata sangat berbahaya karena dapat

menyebabkan penyakit.Oleh karena itu, setelah proses elektrolisis selesai, Hg

dikembalikan ke tempatnya semula. Sifat Hg yang mudah menguap pada suhu

kamar,maka dalam percobaan sebelum digunakan Hg dapat ditambah dengan air

supaya Hg yang menguap tertahan oleh molekular air.

Katoda Hg juga mempunyai potensial yang tinggi sehingga sanggup

mereduksi H2O menjadi H2 dan OH- serta dapat mereduksi ion Na+ menjadi Na yang

larut dalam cairan Hg membentuk amalgama. Amalgama yang terbentuk akan

terpisah Hg nya bila terkena aquadest, karena amalgam NaHg tidak membentuk

ikatan yang kuat sehingga mudah terlepas.

2NaHg + 2H2O 2NaOH + H2 + 2Hg

22

Page 23: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Untuk mengetahui konsentrasi dari HCl dan NaOH hasil percobaan maka

selanjutnya dilakukan titrasi. Titrasi HCl hasil proses dilakukan dengan menggunakan

NaOH yang telah distandarisasi dengan asam oksalat, sedangkan titrasi NaOH hasil

prosesdilakukan dengan menggunakan asam HCl 0,1 N. Dari hasil perhitungan

diketahui bahwa konsentrasi HCl hasil proses adalah 0,001978 N dan NaOH hasil

proses adalah 0,1762 N.

Sesuai dengan praktikum yang dilakukan, efisiensi elektrolisis yang diperoleh

berdasarkan perhitungan adalah 32,56%, efisiensi HCl yang diperoleh berdasarkan

proses elektrolisis adalah sebesar 0,114% dan efisiensi NaOH 154,02%. Efisiensi

proses HCl masih sangat kecil, ini karena ada kesalahan praktikan yang tidak

memisahkan HCl dengan heksane terlebih dahulu.

Selain itu dilakukan pula perhitungan terhadap neraca massa. Neraca massa

merupakan perhitungan semua bahan yang masuk reaktor,bahan yang keluar reaktor,

dan akumulasi yang disebabkan oleh operasi industri dalam interval waktu tertentu.

Dari perhitungan diperoleh neraca massa elektrolisis, neraca massa NaOH dan neraca

massa HCl input tidak sama dengan outputnya. Hal ini sesuai dengan hukum neraca

massa,

Massa input = Massa output + Akumulasi

VII. KESIMPULAN

1. Efisiensi yang diperoleh dari percobaan :

Effisiensi pembuatan NaOH = 154,02 %

Effisiensi pembuatan HCl = 0,114%

Effisiensi elektrolisis = 32,56%

2. Konsentrasi NaOH hasil elektrolisis = 0,1762 N

Konsentrasi HCl hasil elektrolisis = 0,001978 N

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. Elektrolisis Kimia IPA SMA.Online. Sumber:

http://tugassekolahq.blogspot.com/2012/02/elektrolisis-kimia-ipa-sma.html, diakses

pada tanggal 17 Desember 2015.

Lukman. 2009. Mengenal Kegunaan Larutan Asam Klorida. Online. Sumber:

http://anekailmu.blogspot.com/2009/06/mengenal-kegunaan-larutan-asam-

klorida.html, diakses pada tanggal 17 Desember 2015

23

Page 24: Laporan Praktikum Pembuatan Naoh Hcl

Yogyakarta, 20 Desember 2015Asisten, Praktikan,

Ir. Bangun Wasito, M.Sc Sri Sundari Retnoasih

24