Tugas Proses Elektrolisis Pada Aluminium [PDF]

Citation preview

PROSES ELEKTROLISIS PADA ALUMINIUM (HALL-HEROULT) Dibuat untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik II Oleh: Romario Abdullah 441 416 026 Pendidikan Kimia Kelas B Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Gorontalo



Gambar 1. Aluminium Aluminium ialah unsur kimia yang memiliki lambang Al dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api. Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Ringan dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi. Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks.



Proses pembuatan aluminium meliputi dua tahap, yaitu: 1. Pemurnian Al2O3 dari bauksit Ke dalam bauksit ditambahkan larutan NaOH pekat sehingga Al2O3 larut sedangkan zat lainnta tidak ikut larut, dengan persamaan reaksi: Al2O3(s) + 2NaOH(aq) → 2NaAlO2(aq) + H2O(l) Kemudian larutan NaAlO2 diasamkan dengan cara mereaksikan dengan HCl sehingga terbentuk endapan Al(OH)3, dengan persamaan reaksi: NaAlO2(aq) + H2O(l) + HCl(aq) → Al(OH)3(s) + NaCl(aq) Endapan Al(OH)3 yang dihasilkan kemudian disaring dan dipanaskan sehingga terurai menjadi Al2O3 (Alumina) dan uap air, dengan persamaan reaksi: Panas Al(OH)3(s) → Al2O3(s) + 3H2O(g) 2. Elektrolisis Al2O3 dengan Kriolit (Na3AlF6 ) Al2O3 (Alumina) murni dicampur dengan larutan elektrolit yaitu Kriolit Na3AlF6 untuk menurunkan titik leleh Al2O3. Dinding bejana untuk elektrolisis terbuat dari besi yang dilapisi grafit sekaligus sebagai katoda. Sedangkan anodanya digunakan batang-batang karbon yang dicelupkan ke dalam campuran. Seperti terdapat pada gambar:



Gambar 2. Sel Hall-Heroult untuk pembuatan aluminium dari elektrolisis lelehan Al2O3 Kemudian larutan Al2O3 dalam kriolit dimasukkan ke dalam sel Hall-Heroult, dan dialiri listrik. Sehingga ion Al3+ direduksi di katoda menjadi Al cair dan ion O2– dioksidasi di anoda menjadi gas oksigen. Reaksi yang terjadi: Al2O3(l) → 2Al3+(l) + 3O2–(l) Katoda Anoda



: :



Al3+(l) + 3e– 2O2–(l)



→ →



Al(l) O2(g)



+



4e



4Al3+(l) + 6O2–(l)



→



4Al(l)



+



3O2(g)



–



(x 4) (x 3) +



Gas oksigen yang terbentuk dapat bereaksi dengan anoda karbon membentuk CO2 sehingga anoda semakin habis dan pada suatu saat harus diganti. Aluminium dibuat melalui proses Hall-Héroult, suatu metode komersial pembuatan aluminium melalui elektrolisis aluminium oksida yang dilarutkan dalam lelehan kriolit, Na3AlF6. Campuran kriolit dielektrolisis pada suhu sekitar 950°C.



Gambar 2. Sel Hall-Heroult untuk pembuatan aluminium



Aluminium oksida dielektrolisis dalam kriolit cair (elektrolit). Lelehan Al terbentuk pada katode dan berkumpul di bawah sel, yang dikeluarkan secara berkala. Walaupun reaksi pada elektrolisis sangat rumit, tetapi reaksi bersihnya dapat dituliskan seperti berikut: Katode Anode Reaksi sel



: : :



4Al3+(aq) + 12e– → 4Al(l) 12O2–(aq) + 3C(s) → 3CO2(g) + 12e– 2[2Al3+ + 3O2–] + 3C(s) → 4Al(l) + 3CO2(g) [2Al3+ + 3O2–] = Al2O3



Anode karbon dibuat dari karbonasi minyak bumi yang harus diganti secara kontinu sebab sering terkontaminasi oleh pengotor. Aluminium dibuat dalam jumlah besar untuk paduan logam. Logam aluminium murni bersifat lunak dan mudah terkorosi. Penambahan sejumlah kecil logam lain, seperti Cu, Mg, atau Mn, aluminium akan menjadi keras dan tahan terhadap korosi. Beberapa aluminium digunakan untuk mengekstraksi logam lain.



Diagram Alir Bauksit



Menambahkan NaOH pekat panas



Terbentuk NaAlO2



Mengasamkan dengan menambahkan HCl



Tetbentuk Al(OH)3



Dipanaskan pada suhu 1200oC



Terbentuk padatan Al2O3 (Alumina)



Dimasukkan dalam larutan Kriolit Na3AlF6



Al2O3 (Alumina) cair Memasukkan ka dalam sel Hall-Heroult dan mengaliri listrik



Al3+ (Aluminium) Pada katoda