Karakteristik Arus Elektrolisis Air Untuk Menghasilkan Air Alkali dan Asam

Nama: MARINTAN SIMBOLON

Nim:1106223046

Kelas:TR-46-01

A.JUDUL PERCOBAAN 

Mengukur  tegangan arus elektrolisis air

B.TUJUAN PERCOBAAN

Untuk mengetahui tingkat tegangan arus ketika mengelektrolisis air untuk menghasilkan air alkali dan asam

C.ALAT DAN BAHAN 

1.Teko

2.Kabel 

3.Air 

4.Steker

5.Lampu LED

6.Resistor 100 k 

7.Batang karbon 

8.Batang stainless

9.Kapas 

10.TDS

11.power meter digital

12.Stopwatch

D.KAJIAN TEORITIS 

Elektrolisis air adalah peristiwa penguraian senyawa air (H2O) menjadi oksigen (O2) dan hidrogen gas (H2) dengan menggunakan arus listrik yang melalui 5 air tersebut. Pada katode, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidroksida (OH- ). Sementara itu pada anode, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katode. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari karakteristik arus elektrolisis air mineral untuk menghasilkan hidrogen,basa dan air asam.Dengan adanya medan listrik,ion positif akan tertarik ke katoda sedangkan ion negatif akan tertarik ke anoda. Setara rangkaian dapat digambarkan sebagai rangkaian transien RLC. Komponen  dioda memastikan bahwa arus elektrolitik adalah arus searah. Sakelar S membagi waktu peralihan t1, t2, dan t3. Pada tahappertama hingga t1,arus elektrolit meningkat secara eksponensial, seperti halnya arus pengisian induktor(L). Molekul dalam air minum mengalami sifat magnetik.Arah ion dipol yang asalnya acak,akanberkobar secara teratur dengan arah medan listrik. Pada tahap kedua hingga t2,arus elektrolit berkurang secara eksponensial,seperti arus pengisian kapasitor (C). Pada tahap ke-3, mulai t3, hingga cenderung konstan, seperti halnya arus yang mengalir melaluiresistor(R).Faktor yang mempengaruhi elektrolisis air yaitu, kualitas elektrolit, suhu, tekanan, resistansi elektrolit, material dari elektroda, dan material pemisah.

 

Gambar 1. Elektrolisis Air

Beda potensial yang dihasilkan oleh arus listrik antara anoda dan katoda akan mengionisasi molekul air menjadi ion positif dan ion negatif. Pada katoda terdapat ion postif yang menyerap elektron dan menghasilkan molekul ion H2, dan ion negatif akan bergerak menuju anoda untuk melepaskan elektron dan menghasilkan molekul ion O2. Reaksi total elektrolisis air adalah penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen akan muncul di katoda, yaitu elektroda yang terhubung ke arus negatif dan oksigen di anoda, yaitu elektroda yang terhubung ke arus positif.

F.DATA PENGAMATAN 

 

G.ANALISIS HASIL PENGAMATAN

Dalam melakukan analisis karakteristik arus dalam proses elektrolisis air , percobaan elektrolisis dilakukan tiga kali untuk jenis air(kran,air garam,air le-minerae) dengan TDS yang berbeda. Pengukuran arus menggunakan meteran listrik digital.Tujuan dari percobaan ini adalah mengetahui karakteristik arus elektrolisis pada pembuatan air alkali dan air asam.Grafik 1,2,3 menunjukkan hasil pengukuran arus elektrolisis pada waktu nyata untuk air jenis 1,2, dan 3 dengan TDS 226,248,184.Arus elektrolisis diukur setiap 10 menit dalam jangka waktu 3 jam. Pada tahap awal arus elektrolisis meningkat hingga mencapai puncaknya.Pada tahap kedua arus menurun, dan pada tahap ketiga arus cenderung naik turun. Sistem instrumentasi elektrolisis yang dirancang disebut wadah ionisasi air, Portable Water Ionizer (PWI), dibuat dengan volume tetap maksimum 1,4 liter. Wadah tersebut dibagi menjadi dua untuk sisi anoda dan katoda yang masing-masing memiliki volume 20ml dan 1200 ml, dipisahkan oleh membran. Elektroda terbuat dari karbon grafit dan stainless steel (SS), ditempelkan pada tutup teko dengan panjang 12 cm, diameter 1 mm, jarak antar elektroda 7 cm. Beberapa lubang dilubangi pada sisi anoda botol untuk diisi dengan membran kapas, dengan luas lubang sekitar 1 cm2 .Arus elektrolisis diukur selama tiga jam pada interval waktu tertentu. Tegangan sumber, ukuran bejana elektrolisis dan dimensi elektroda dijaga konstan.

H.KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan Air alkali terbentuk di katode disebabkan keberadaan ion-ion logam yang umum terdapat  air minum (N⁺, K⁺, Ca²⁺, dan Mg²⁺). Besarnya pH dari alkali lebih disebabkan  oleh ion-ion logam alkali (N⁺ dan  K⁺),  daripada oleh ion-ion logam alkali tanah (Ca²⁺ dan Mg²⁺). Air asam terbentuk di anode disebabkan oleh keberadan anion-anion yang umum terdapat dalam air minum (Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-, dan CO₃^2-/HCO₃^- ). Besarnya pH dari air asam lebih disebabkan oleh keberadaan anion-anion bermuatan -1 (yaitu Cl^- dan NO₃^-) dari pada oleh anion-anion bermuatan -2 (yaitu SO₄^2-, dan CO₃^2-).Alat atau instrumen elektrolisis air minum untuk memperoleh produk berupa air alkali dan air asam telah dirancang dan dibuat dalam penelitian ini. Instrumen tersebut bentuknya sederhana, portabel, dengan bahan elektrode dari  stainless steel dan grafit. Tegangan listrik dapat diperoleh langsung dari modul sel surya atau melalui baterai, dan konverter.Pada waktu elektrolisis selama 3 jam mengalami kenaikan pH yang diakibatkan karena waktu elektrolisis semakin besar dan semakin banyaknya pembentukan konsentrasi OH- , sedangkan pada waktu elektrolisis selama 2 jam mengalami penurunan pH yang diakibatkan karena waktu elektrolisis semakin kecil dan semakin kecilnya pembentukan konsentrasi OH- ,kenaikan pH air hasil elektrolisis dipengaruhi oleh tegangan dan lama waktu elektrolisis.