LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK

PEMBUATAN TEMPAT PENYIMPANAN GAS HIDROGEN

Kamis, 19 september 2013

Disusun oleh :

SHOFIA FITHRIANI SANUSI    (1112096000007)

LUTHFI RIZKI FAUZI                (1112096 000020)

YESI TRISTIYANTI                    (1112096000016)

MELANI SABRINA                  (1112096000010)

KIMIA 3 –A

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2013

I.                    PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Perkembangan Ilmu pengetahuan mendorong manusia untuk berpikir dan menghasilkan beberapa pembaharuan serta perkembangan di segala aspek kehidupan. Salah satu aspek kehidupan yang sangat berkembang saat ini adalah seputar bahan bakar sebagai sumber segala kegiatan manusia dimasa mendatang nantinya. Bermula ditemukannya api, manusia berusaha untuk menemukan Energi terbarukan, ekonomis, mudah digunakan, tidak cepat habis dan ramah lingkungan, hingga sampailah pada ditemukannya Energi yang berasal dari Gas Hidrogen.

Setiap Energi memerlukan tempat penampungan dan penyimpanan sumber bahan bakar tersebut, untuk menampung dan menyimpannya jika akan digunakan dilain waktu. Hal tersebut menjadi sangat penting, pada Energi Gas Hidrogen. Terlebih Hidrogen dalam fase gas tersebut dapat mudah bereaksi dengan gas lainnya dan memiliki kecendrungan membahayakan kesehatan serta keselamatan Manusia. Gas Hidrogen yang telah diketahui melalui beberapa jurnal, merupakan sumber energy yang ramah lingkungan haruslah disimpan dalam suatu tempat yang didesain aman dan nyaman bagi manusia yang menggunakannya.

Pembuatan tempat penampungan dan penyimpanan Gas Hidrogen tidak didesain sebagai suatu wadah. Tapi, dirancang agar dapat meredam tekanan yang besar dihasilkan dari gas hydrogen tersebut yang berakibat meledak jika ditempatkan dalam ruangan bertekanan tinggi serta bahan penyusunnya juga. Mudah digunakan merupakan hal terpenting dalam perancangan bentuk tempat penyimpanan Gas hydrogen tersebut. Sehingga, tempat juga dilengkapi dengan alat pengukur tekanan gas. Selain untuk mengukur tekanan gas, alat tersebut juga berguna untuk mengukur seberapa banyak volume gas yang dikeluarkan (dengan beberpa perhitungan gas ideal).

2.      Tujuan

·         Praktikan dapat membuat tempat penampungan dan penyimpanan Gas Hidrogen sederhana

II.                    TINJAUAN PUSTAKA

Media penyimpanan energi adalah suatu metode atau alat untuk menyimpan beberapa bentuk energi yang bisa diambil pada suatu waktu tertentu untuk berbagai kepentingan. Alat yang digunakan untuk menyimpan energi kadang-kadang disebut dengan akumulator. Semua bentuk energi yang termasuk ke dalam energi potensial (misal: energi kimia, energi listrik, dan sebagainya) atau energi termal dapat disimpan. 

Penyimpanan energi adalah proses alami yang usianya setua usia alam semesta ini. Energi muncul pada penciptaan awal alam semesta dan sudah disimpan dalam berbagai media seperti bintang, yang saat ini dapat dimanfaatkan oleh manusia secara langsung (dengan pemanasan surya) ataupun secara tidak langsung (melalui budidaya pertanian). Penyimpanan energi memungkinkan manusia untuk menyeimbangkan kebutuhan dan ketersediaan energi. 

Sistem penyimpanan energi secara komersial saat ini dapat dikategorikan ke dalam energi mekanis, listrik, kimia, termal, dan nuklir. Sebagai suatu kegiatan, penyimpanan energi sudah berlangsung sejak zaman prasejarah, meski tidak begitu jelas dikatakan sebagai aktivitas penyimpanan energi. Contohnya adalah penggunaan balok kayu dan bebatuan besar untuk pertahanan melawan musuh; balok kayu dan bebatuan besar digulingkan dari bukit untuk menyerang musuh yang menginvasi. 

Aplikasi yang masih ada saat ini dalam hal penyimpanan energi adalah pengendalian saluran air untuk menggerakkan mesin penggiling untuk pemrosesan hasil panen atau menggerakkan mesin. Sistem kompleks reservoir dan bendungan dibangun untuk menyimpan air sebagai sumber energi potensial. Di beberapa area di dunia, dengan menggunakan keuntungan geografis dapat menyimpan sejumlah besar reservoir air ketika tidak dibutuhkan, dan dilepaskan menjadi energi listrik ketika terjadi beban puncak listrik. 

Penyimpanan energi menjadi faktor utama dalam pembangunan ekonomi dengan penyebaran energi listrik dan pemurnian bahan bakar kimia seperti bensin, minyak tanah, dan gas alam pada akhir tahun 1800an. Tidak seperti media penyimpanan energi organik seperti kayu atau batu bara, listrik telah digunakan segera setelah dihasilkan pertama kalinya. Listrik seringkali tidak disimpan pada skala besar, namun suatu saat nanti hal itu akan banyak terjadi dengan ditemukannya teknologi penyimpanan energi listrik seperti baterai Lithium ion dan NiMH yang merupakan baterai yang telah dan mampu menyimpan energi listrik dan mensuplainya bagi mobil listrik yang ada saat ini. Penyimpanan energi akan sangat diperlukan mengingat beberapa jenis sumber energi tidak dapat diandalkan selamanya. Angin tidak selamanya bertiup untuk menggerakkan turbin, cahaya matahari tidak bisa dimanfaatkan secara optimal ketika cuaca berawan atau di malam hari. Bahkan pembangkit listrik tenaga air saat ini banyak dihadapkan oleh ancaman kekeringan. 

Penyelesaian masalah dalam penyimpanan energi untuk tujuan kelistrikan dimulai dengan ditemukannya baterai pada pertama kalinya. Alat penyimpan energi elektrokimia ini digunakan secara terbatas karena kapasitasnya yang kecil dan biaya dalam pembuatannya yang mahal dibandingkan dengan energi listrik yang dihasilkan oleh pemangkit listrik pada sejumlah energi yang sama. Penyelesaian lainnya dari masalah yang sama adalah dengan ditemukannya kapasitor. 

Bahan bakar kimia telah menjadi bentuk yang umum dari penyimpanan energi, baik dalam pembangkit listrik maupun transportasi, meski sebagian sulit untuk diproduksi kembali dari pembentuknya. Bahan bakar kimia yang umum digunakan adalah batu bara, bensin, solar, gas alam, LPG, propana, butana, etanol, biodiesel, dan hidrogen. Bahan bakar ini dengan segera dapat diubah menjadi energi mekanis dan listrik dengan mesin kalor (turbin dengan boiler atau mesin pembakaran dalam). Generator listrik jenis ini digunakan hampir di setiap pembangkit listrik di seluruh dunia. 

Alat elektrokimia seperti fuel cell dikembangkan pada masa yang sama dengan baterai. Namun dengan berbagai alasan, fuel cell tidak berkembang dengan baik hingga muncul penerbangan luar angkasa berawak di mana sumber listrik non termal dibutuhkan dalam wahana antariksa. Perkembangan fuel cell telah meningkat pada tahun-tahun ini akibat permintaan terhadap sumber energi non hidrokarbon meningkat. 

Pada saat ini, bahan bakar hidrokarbon cair menjadi bentuk penggunaan energi yang dominan. Namun, bahan bakar jenis ini akan menghasilkan gas rumah kaca ketika digunakan untuk menggerakkan mesin mobil, truk, kereta, kapal, dan pesawat terbang. Energi non-karbon seperti hidrogen, atau rendah emisi karbon seperti etanol dan biodiesel, berkembang merespon ancaman yang sangat mungkin terjadi akibat emisi gas rumah kaca. Beberapa teknologi lainnya juga telah diteliti seperti flywheel atau penyimpanan udara terkompresi. Jaringan penyimpanan energi menjadikan penghasil energi mengirim kelebihan energi listrik dari jaringan transmisi listrik menuju lokasi penyimpanan energi yang nantinya akan dikeluarkan ketika kebutuhan listrik membesar. Jaringan penyimpanan energi berperan penting dalam menyeimbangkan suplai dan permintaan energi. 

Hidrogen sedang dikembangkan sebagai media penyimpanan energi. Hidrogen bukanlah sumber energi utama, namun metode penyimpanan energi yang portable, karena hidrogen harus dibuat oleh sumber energi lain. Namun, sebagai media penyimpanan energi, mungkin akan signifikan jika dilihat perannya sebagai energi terbarukan. 

Hidrogen dapat digunakan pada mesin pembakaran internal konvensional atau pada fuel cell yang mengubah energi kimia secara langsung menjadi energi listrik tanpa pembakaran. Proses produksi hidrogen membutuhkan proses pengubahan gas alam oleh uap, atau dengan cara yang mungkin lebih ekologis, elektrolisis air menjadi hidrogen dan oksigen. Cara yang lama menghasilkan karbon dioksida dalam prosesnya sebagai hasil sampingan. 

Kehilangan energi terjadi pada siklus penyimpanan hidrogen dari produksinya untuk pemakaian langsung pada kendaraan, pengembunan atau kompresi, dan konversi kembali menjadi listrik, serta siklus penyimpanan hidrogen untuk pemakaian fuel cell stasioner seperti kombinasi mikro panas dan energi dengan biohidrogen, pengembunan atau kompresi, dan konversi menjadi listrik. 

Dengan energi terbarukan yang tidak bisa selalu tersedia seperti energi angin dan matahari, output dari kedua energi itu mungkin dapat menjadi energi listrik untuk melakukan elektrolisis. Apapun kemungkinannya, apakah kemampuan konversi energi matahari dan angin menjadi listrik cukup rendah atau energi yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi hidrogen cukup besar, hidrogen hanya akan menjadi media penyimpanan energi dan digunakan hanya jika dibutuhkan. 

Ahli nuklir menyatakan bahwa menggunakan energi nuklir untuk menghasilkan hidrogen akan menyelesaikan masalah inefisiensi dalam memproduksi hidrogen. Mereka menggaris bawahi kemungkinan menggunakan pembangkit listrik tenaga nuklir pada kapasitas penuh terus menerus dengan tetap menyalurkan energi listrik ke jaringan transmisi listrik setempat pada beban puncak. Hal ini berarti efisiensi lebih besar juga bagi PLTN tersebut. Reaktor generasi keempat dari PLTN memiliki potensi untuk memisahkan hidrogen dari air dengan cara termokimia menggunakan panas nuklir di siklus iodin-sulfur. 

Efisiensi penyiimpanan hidrogen umumnya berkisar 50 hingga 60% secara keseluruhan, yang berarti lebih rendah dibandingkan baterai. Dibutuhkan sekitar 50 kWh untuk memproduksi satu kilogram hidrogen dengan elektrolisis, sehingga biaya listrik untuk memproduksinya adalah hal yang penting untuk dibahas. Jika menggunakan harga standar Rp. 294,00 per kWh, maka akan dibutuhkan biaya sebesar Rp. 14.700,00 per kg hidrogen, namun itu belum termasuk biaya lainnya seperti alat elektrolisis, kompresor atau pengembunan, penyimpanan, dan transportasi yang besarnya tidak dapat diabaikan. 

Penyimpanan hidrogen bawah tanah adalah kegiatan penyimpanan hidrogen dalam gua, kubah garam, atau ladang gas alam dan minyak yang telah habis. Sejumlah besar gas hidrogen telah disimpah oleh Imperial Chemical Industries di gua bawah tanah sejak beberapa tahun yang lalu tanpa kesulitan berarti. Penyimpanan sejumlah besar hidrogen di bawah tanah dapat difungsikan sebagai penyimpanan energi masal yang penting untuk aspek keekonomian hidrogen pada masa depan. 

Berbagai varian biofuel seperti biodiesel, minyak tumbuh-tumbuhan, bahan bakar alkohol, atau biomassa dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar hidrokarbon. Berbagai proses kimia dapat mengubah karbon dan hidrogen di batu bara, gas alam, biomassa dari tumbuhan dan hewan, serta limbah organik menjadi rantai pendek hidrokarbon yang sesuai sebagai pengganti bahan bakar hidrokarbon yang ada saat ini. Contohnya adalah diesel Fischer-Tropsch, metanol, dimetil eter, dan syngas. Dengan harga minyak di atas 35 USD sudah cukup menjanjikan secara ekonomi bagi biofuel untuk diproduksi secara masal (ECN, 1994).

III.                    METODOLOGI PENELITIAN

Alat dan bahan 

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah kaleng, selang aquarium, botol kecap, cawan arloji, gelas ukur, neraca analitik, solatip, kran, pentil ban, solder,lem, balon, dan gunting. Sedangkan, bahan yang digunakan, yaitu aluminium foil dan larutan NaOH 

Cara kerja 

kaleng dilubangi bagian atasnya (bukan pada tutupnya, tapi didinding kaleng paling atas). Kemudian, lubang tersebut di tempeli dengan kran air dan direkatkan dengan lem serta solatip. Setiap, tempelan pada kaleng diberi lem tambahan. Bagian atas (tutup kaleng) dilubangi. Lalu, ditempatkan pentil ban pada lubang tersebut. Kemudian direkatkan kembali dengan solatip. Pada salah satu pentil ban tersebut dihubungkan dengan selang aquarium dengan panjang kira – kira 30 cm. sisa selang, dihubungkan pada mulut botol kecap. Kemudian, setiap penggabungan antara kaleng dengan bahan lainnya, direkatkan lagi menggunakan solatip. Pada ujung kran dihubungkan dengan balon. Didalam kaleng, ditempatkan karbon aktif.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil percobaan, alat penyimpaan yang dibuat oleh praktikan gagal, karena terjadi kebocoran wadah. Gas yang dihasilkan bervariasi berdasarkan jumlah massa aluminium foil yang digunakan. Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali dengan variasi massa aluminium foil dan volume NaOH. Berikut tabel massa aluminium foil yang digunakan dan volume NaOH :

No.	MAluminiumFoil (gram)	VNaOH (ml)
1	0,2009	15
2	0,5048	25
3	0,6032	50

                Terjadinya perbedaan massa dan volume tersebut, karena praktikan mencoba untuk mereaksikan massa alumunium foil dan NaOH dalam jumlah yang banyak dengan maksud Balon mengembang sempurna. Tapi, balon hanya mengembang kecil, meskipun gas yang dihasilkan sangat banyak ( 0,6032 gram dengan 50 ml NaOH) hingga cairan bekas reaksi naik pada seperempat bagian selang.

            Meskipun gas yang dihasilkan sangat besar dengan tekanan yang besar, balon yang diletakkan pada ujung kran, tidak menimbulkan mengembangnya balon sebagai indicator keberadaan gas hydrogen dalam kaleng. Hal tersebut terjadi, kemungkinan karena sambungan antara kaleng dan kran; kaleng dengan pentil; selang dengan pentil ban; serta tutup botol kecap tidak direkatkan dengan rapat sehingga beberapa gas ada yang keluar lewat celah celah tersebut. Selain hal tersebut, perancangan dari bangun wadah tersebut tidak mempermudah gas untuk dapat dikeluarkan dari kaleng, sehingga gas yang relative banyak didalam kaleng, tidak dapat mengisi volume balon.

V.                  PENUTUP

·         Kesimpulan

                                Berdasarkan hasil percobaan membuat alat penampungan dan penyimpanan Gas hydrogen, alat yang telah dibuat tidak bisa mengeluarkan Gas Hirogen dengan baik.

Daftar Pustaka:

http://id.wikipedia.org/wiki/Penyimpanan_energi

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_analisis/lompatan-teknologi-penyimpanan-gas-hidrogen/

https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&ved=0CCwQFjAB&url=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FPenyimpanan_energi&ei=2ApDUu3dII3OrQfnroFo&usg=AFQjCNG-TQrdsrpkx_iVPnHisvkSbdz0QQ

Pembuatan Tawas dari Sisa Pembuatan Gas Hidrogen

 PEMBUATAN TAWAS DARI LIMBAH ALUMUNIUM FOIL

I. PENDAHULUAN

a. Latar Belakang

Dewasa ini, kebutuhan manusia tidak hanya terbatas pada sandang, pangan, dan papan. Tapi, juga kebutuhan sekunder dan tersier lainnya, seperti untuk melakukan mobilitas, kenyamanan, dan lainnya. Untuk memenuhi semua kenyamanan manusia tersebut, manusia berusaha mencari suatu bahan dasar yang berguna dalam membantu pekerjaan manusia lainnya. Salah satunya ialah Alumunium.

Penggunaan Alumunium banyak diterapkan di hampir seluruh kebutuhan Manusia.  Bebrapa diantaranya, yaitu sebagai pembungkus makanan dan minuman; pelapis pada lampu kendaraan; alat – alat keperluan masak; bahan pembuat pesawat; sebagai alat pemancar TV/radio; dan sebagainya. Banyaknya penggunaan alumunium dalam kehidupan sehari – hari tidak terlepas dari sifatnya yang jika telah mengalami proses tertentu, maka sifatnya akan mengikuti perubahan tersebut sesuai keperluan yang diharapkan. beberapa diantaranya, yaitu bersifat mudah dibentuk; tidak berbahaya; bersifat ringan; merupakan media penghantar panas yang baik (konduktor); tidak mudah berkarat; dan sebagainya.

Penggunaan yang banyak terhadap Alumunium terutama pada penggunaannya sebagai pembungkus makanan dan minuman akan menyebabkan permasalahan, yaitu masalah lingkungan. Masalah lingkungan tersebut ialah salah satunya adalah sampah, sehingga menimbulkan permasalahan lainnya, seperti pencemaran tanah, air; penyempitan ruang terbuka,ketidakindahan suatu wilayah; dan lain sebagainya.

Meskipun memiliki banyak kegunaan dari dan menghasilkan sisa, ternyata alumunium dapat didaur ulang dan digunakan lagi (recycle). Salah satu pemanfaatan limbah Alumunium, yaitu recycle mendorong Praktikan untuk mencoba menggunakannya sebagai bahan dasar dalam pembuatan Tawas. Sehingga Tawas yang dihasilkan dapat digunakan untuk menjernihkan Air dan keperluan Manusia lainnya. Serta dapat mengurangi Limbah, terutama yang berbahan dasar Alumunium.

b. Tujuan

• Praktikan dapat melakukan kegiatan Praktikum yang ramah lingkungan dengan meminimalisir jumlah buangan limbah

• Praktikan dapat memanfaatkan sisa reaksi kimia aluminium foil dengan larutan pekat atau dari kegiatan membuat gas Hidrogen

• Praktikan dapat membuat Tawas dengan Bahan dasar berupa Limbah alumunium

II. TINJAUAN PUSTAKA

Limbah merupakan konsekuensi dari adanya aktifitas manusia karena setiap aktifitas manusia cenderung menghasilkan limbah atau buangan. Jumlah atau volume sampah sebanding dengan tingkat konsumsi manusai terhadap barang atau material yang digunakan sehari – hari. Salah satu limbah yang banyak ditemukan ialah kaleng. Proses daur ulang akan menghemat energy dan eksploitasi sumber daya alam sekaligus mengurangi timbunan sampah di bantar gebang. (pahlono,2007)

Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium murni, logam putih keperak-perakan memiliki karakteristik yang diinginkan pada logam. Ia ringan, tidak magnetik dan tidak mudah terpercik, merupakan logam kedua termudah dalam soal pembentukan, dan keenam dalam soal ductility.

Tawas (Alum) adalahkelompok 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 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 ini dikenal dengan nama KAl(SO4)2.12 H2O yang dikenal banyak sebagai koagulan didalam pengolahan air maupun limbah. Sebagai koagulan alum sulfat sangat efektif untuk mengendapkan partikel yang melayang baik dalam bentuk koloid maupun suspensi. Alum merupakan salah satu senyawa kimia yang dibuat dari molekul air dan dua jenis garam, salah satunya biasanya Al2(SO4)3. 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 memiliki titik leleh 900oC. 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 dan kalium hidroksida. Logam aluminium bereaksi secara cepat dengan KOH panas menghasilkan larutan garam kalium aluminat.

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

2Al (s) + 2KOH (aq) + 2H2O (l)       —————->          2KAlO2 (aq) + 3H2 (g)

Larutan aluminat dinetralkan dengan asam sulfat mula-mula terbentuk endapan berwarna putih dari aluminium hidroksida Al(OH)3.

2KAlO2 (aq) +2H2O (l) + H2SO4(aq)   ———–>            K2SO4(aq) + Al(OH)3 (s)

Dengan penambahan asam sulfat endapan putih semakin banyak dan jika asam sulfat berlebihan endapan akan larut membentuk kation K+, Al3+, dan SO42-, jika didiamkan akan terbentuk kristal dari tawas kalium aluminium sulfat. Secara singkat reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut

H2SO4(aq) + K2SO4(aq) + 2Al(OH)3 (s)    ——->      2Kal(SO4)2 (aq) + 6H2O

24 H2O + 2Kal(SO4)2 (aq) ———–>       2Kal(SO4)2.12H2O(s)

Alum kalium sangat larut dalam air panas, sehingga ketika setelah penambahan H2SO4 yang membentuk endapan dan kemudian dipanaskan, pemanasan sebaiknya dilakukan pada suhu 60-80oC untuk menguapkan airnya dan suhu pemanasan tidak boleh lebih dari 80oC karena tawas akan larut dalam air mendidih. Ketika kristalin alum kalium dipanaskanterjadi pemisahan secara kimia, dan sebagian garam yang terdehidrasi terlarut dalam air. Pada proses penguapan selama 10 menit dan didinginkan akan terbentuk Kristal dari KAl(SO4)2.12 H2O.

Reaksi keseluruhan

2Al (s) + 2KOH (aq)+ 10H2O (l) +H2SO4(aq)      —————–>       2KAl(SO4)2.12H2O(s) + 3H2(g)

III. METODE PENELITIAN

a. Alat dan bahan

• Larutan asam Sulfat Pekat 25%

• Aquades

• Kertas saring

• Pemanas

• Pengaduk

• Magnet stirrer

• Gelas kimia 500ml

• Corong buncher

• Erlenmeyer

• Buret

• Statif dan klem

• Timbangan

b. Cara kerja

1. Bahan limbah cair hasil reaksi aluminium disiapkan (sisa dari percobaan pertama tentang pembuatan gas H2)

2. Limbah tersebut disaring dan filtratnya ditampung didalam Erlenmyer

3. Jika filtrate terlalu sedikit, maka ditambahkan Aquades sampai setengah Volume awal

4. Ditambahkan asam Sulfat 50% dari buret kedalam filtrat sembari diaduk

5. pH-nya diukur sampai sekitar 1 – 2, sehingga penambahan asam sulfat dihentikan

6. campuran tersebut dipanaskan pada suhu 60 ° - 80° C selama 10 menit

7. campuran didiamkan dan didinginkan di udara terbuka sampai menjadi Kristal

8. Kristal yang sudah jadi disaring 

9. Kristal dicuci dengan 20ml alchohol  dan air 50/50, kemudian dikeringkan

10. Kristal yang  sudah jadi ditimbang

11. Ditentukan titik lelehnya dan yield tawas yang dihasilkan kemudian dihitung.

PRODUKSI GAS HIDROGEN

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK

PRODUKSI GAS HIDROGEN

Kamis, 12 September 2013

Dosen Pembimbing Praktikum:

ADI RIYADHI , MSi

Disusun oleh:

 SHOFIA FITHRIANI SANUSI (1112096000007)

  LUTHFI RIZKI FAUZI             (1112096 000020)

 YESI TRISTIYANTI                 (1112096000016)

 MELANI SABRINA                   (1112096000010)

KIMIA 3 -A

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2013

PENDAHULUAN

1.   Latar Belakang

Revolusi teknologi  dan krisis bahan bakar yang terjadi saat ini telah mengantarkan kita berfikir kreatif untuk menciptakan energi  alternatif terbarukan yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan. Salah satu sumber energy alternatif yang ramah lingkungan adalah gas hidrogen. Salah satu energi alternatif yang ramah lingkungan adalah gas hidrogen. Hafez et al., (2009) menyatakan bahwa pembakaran gas hidrogen dapat menghasilkan energi yang lebih tinggi yaitu sekitar 142 kj/g atau 3 kali lebih baik jika dibandingkan hidrokarbon atau minyak bumi.Gas hidrogen memiliki berbagai keuntungan dibanding bahan bakar yang lain,yaitu hidrogen adalah bahan bakar bersih  ( rendah polusi) yang memiliki kandungan energi tinggi dan tidak berkontribusi dalam polusi atau emisi gas rumah kaca ke atmosfer pada saat pembakaran. (Kirtay, 2011). Selain itu, tidak menimbulkan penipisan lapisan ozon atau hujan asam karena pembakarannya hanya menyisakan uap air dan energi panas di udara .

Hidrogen ini juga telah digunakan bertahun-tahun sebelum akhirnya dinyatakan sebagai unsur yang unik oleh Cavedish pada tahun 1776. Hidrogen diperkirakan membentuk komposisi lebih dari 90% atom-atom di alam semesta (sama dengan tiga perempat masa alam semesta). Unsur ini ditemukan di bintang-bintang dan memainkan peranan yang penting dalam memberikan sumber energi jagad raya melalui reaksi-reaksi proton-proton dan siklus karbon-nitrogen. Proses fusi atom-atom hydrogen menjadi helium di matahari menghasilkan jumlah energi yang sangat besar. Hydrogen dalam bentuk cair sangat penting untuk bidang penelitian suhu rendah (cryogenics) dan studi uperkonduktivitas karena titik cairnya hanya 20 derajat di atas 0 Kelvin (Porwoko, 2001: 321).

 Selain itu, gas hidrogen (H2) mempunyai gravimetrik densitas energi yang paling tertinggi diantara beberapa bahan bakar dan cocok terhadap elektrokimia dan proses pembakaran untuk konversi energi tanpa menghasilkan emisi karbon yang telah memberikan konstribusi pada polusi lingkungan dan perubahan iklim. Sekarang ini, sebagian besar H2 diproduksi dengan cara elektrolisa air atau perubahan dari metan. Teknologi produksi H2 secara bio (Bio-H2) memberikan pendekatan yang lebar terhadap produksi H2 termasuk biofotolisis langsung, biofotolisis tidak langsung, foto fermentasi dan fermentasi gelap. Fermentasi tanpa menggunakan cahaya ini merupakan salah satu energi bersih masa depan untuk menuju sasaran tanpa limbah dikarenakan dapat dipakainya limbah pertanian dan limbah industry sebagai substrat mikroorganisma (Mahyudin dan Koesnandar, 2006).

2.   Tujuan

·      Membuat gas hidrogen dengan mereaksikan alumunium dengan basa

·      Mengetahui sifat-sifat dari gas hydrogen

·      Mengetahui kegunaan gas hidrogen dalam kehidupan

TINJAUAN PUSTAKA

1.   Informasi Umum tentang Hidrogen

Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Hidrogen atau H₂ mempunyai kandungan energi per satuan berat tertinggi, dibandingkan dengan bahan bakar manapun. Hidrogen ini merupakan unsur yang sangat aktif secara kimia, sehingga jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebas. Di alam, hidrogen terdapat dalam bentuk senyawa dengan unsur lain, seperti dengan oksigen dalam air atau dengan karbon dalam metana. Sehingga untuk dapat memanfaatkanya, hidrogen harus dipisahkan terlebih dahulu dari senyawanya agar dapat digunakan sebagai bahan bakar.

Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.

Dalam keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam keadaan gas diatomik. Namun, gas hidrogen sangatlah langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena beratnya yang ringan yang menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi. Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur paling melimpah di permukaan bumi ini. Kebanyakan hidrogen bumi berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air. Gas hidrogen dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan merupakan komponen alami dari kentut. Penggunaan metana sebagai sumber hidrogen akhir-akhir ini juga menjadi semakin penting.

Informasi umum
Nama, lambang, nomor atom	hidrogen, H, 1
Deret kimia	nonlogam
Golongan, periode, blok	1, 1, s
Berat atom standar	1,00794(7) g·mol−1
Konfigurasi elektron	1s1
Elektron per kelopak	1

2.   Sumber dan Pembuatan Hidrogen

Hidrogen diperkirakan membentuk komposisi lebih dari 90% atom-atom di alam semesta (sama dengan tiga perempat massa alam semesta). Unsur ini ditemukan di bintang-bintang dan memainkan peranan yang penting dalam memberikan sumber energi jagat raya melalui reaksi proton-proton dan siklus karbon-nitrogen. Proses fusi atom-atom hidrogen menjadi helium di matahari menghasilkan jumlah energi yang sangat besar.

Hidrogen dapat dipersiapkan dengan berbagai cara:

• ·Uap dari elemen karbon yang dipanaskan
• ·Dekomposisi beberapa jenis hidrokarbon dengan energi kalor
• ·Reaksi-reaksi natrium atau kalium hidroksida pada aluminium
• ·Elektrolisis air
• ·Pergeseran asam-asam oleh metal-metal tertentu

Tiap-tiap metode memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing. Tetapi secara umum parameter yang dapat dipertimbangkan dalam memilih metode pembuatan H₂ adalah biaya, emisi yang dihasilkan, kelayakan secara ekonomi, skala produksi dan bahan baku. Berikut metode-metode yang digunakan dalam pembuatan hydrogen :

a.      Steam Reforming

Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propana atau etana direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700 – 1000^oC) dengan bantuan katalis, untuk menghasilkan hidrogen, karbon dioksida (CO₂) dan karbon monoksida (CO). Sebuah reaksi samping juga terjadi antara karbon monoksida dengan steam, yang menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida. Persamaan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah:

CH₄ + H₂O         CO + 3H₂

CO + H₂O            CO₂ + H₂

Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian dimurnikan, dengan memisahkan karbon dioksida dengan cara penyerapan. Steam reforming banyak digunakan untuk memproduksi gas hidrogen secara komersil di berbagai sektor industri, diantaranya industri pupuk dan hidrogen peroksida (H₂O₂). Akan tetapi metode produksi seperti ini sangat tergantung dari ketersediaan gas alam yang terbatas, serta menghasilkan gas CO₂, sebagai gas efek rumah kaca.

b.      Reaksi alumunium dengan Basa

alumunium beralkalin untuk dijadikan fuel cell alumunium alkalinudara. Fuel cell alumunium alkalin-udara adalah serangkaian anoda alumunium dalam larutan beralkalin dan gas oksigen berada dikatoda yang akan menghasilkan energi listrik. Fuel cell berbasis alumunium alkalin-udara sangat ramah lingkungan karena produk sampingnya adalah air dan bahan kimia (aluminum oksida (Al2O3) dan aluminum hidroksida Al(OH)3 yang dibutuhkan industry pemurnian air dan industri kertas serta alat-alat elektronik (Kulakov & Ross 2007). Penelitian ini mencoba untuk memanfaatkan limbah alumunium foil (pembungkus makanan) dan limbah kaleng minuman sebagai sumber dari alumunium untuk produksi hidrogen. Penelusuran pustaka dan referensi belum ditemukan laporan mengenai pemanfaatan limbah alumunium foil dan limbah alumunium dari kaleng minuman untuk produksi gas hidrogen. Untuk itulah dilakukan penelitian produksi gas hydrogen dari limbah alumunium foil dengan menggunakan katalis NaOH. Produksi gas hidrogen melalaui jalur ini selain memanfaatkan limbah di lingkungan sekitar juga merupakan energi yang mudah dikonversikan menjadi listrik dan bahan bakar, aman untuk lingkungan, karena tidak menyisakan limbah beracun, dan bersih, hanya air dan bahan kimia seperti aluminum hidroksida Al(OH)3 yang dapat digunakan kembali.

c.       Gasifikasi Biomasa

Metode yang kedua adalah gasifikasi biomasa atau bahan alam seperti jerami, limbah padat rumah tangga atau kotoran. Di dalam prosesnya, bahan-bahan tadi dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah reaktor. Proses pemanasan ini mengakibatkan ikatan molekul dalam senyawa yang ada menjadi terpecah dan menghasilkan campuran gas yang terdiri dari hidrogen, karbon monoksida dan metana.

Selanjutnya dengan cara yang sama seperti pada steam reforming, metana yang dihasilkan diubah menjadi gas hidrogen. Gasifikasi biomasa atau bahan organik memiliki beberapa keunggulan, antara lain menghasilkan lebih sedikit karbon dioksida, sumber bahan baku yang berlimpah dan terbarukan, bisa diproduksi di hampir seluruh tempat di dunia serta biaya produksi yang lebih murah.

d.      Gasifikasi Batu Bara

Gasifikasi batu bara merupakan metode pembuatan gas hidrogen tertua. Biaya produksinya hampir dua kali lipat dibandingkan dengan metode steam reforming gas alam. Selain itu, cara ini pula menghasilkan emisi gas buang yang lebih signifikan. Karena selain CO₂ juga dihasilkan senyawa sulfur dan karbon monoksida.

Melalui cara ini, batu bara pertama-tama dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah reaktor untuk mengubahnya menjadi fasa gas. Selanjutnya, batu bara direaksikan dengan steam dan oksigen, yang kemudian menghasilkan gas hidrogen, karbon monoksida dan karbon dioksida.

e.       Elektrolisa Air (H₂O)

Elektrolisa air memanfaatkan arus listrik untuk menguraikan air menjadi   unsur-unsur pembentuknya, yaitu H₂ dan O₂. Gas hidrogen muncul di kutub negatif atau katoda dan oksigen berkumpul di kutub positif atau anoda. Hidrogen yang dihasilkan dari proses elektrolisa air berpotensi menghasilkan zero emission, apabila listrik yang digunakan dihasilkan dari generator listrik bebas polusi seperti energi angin atau panas matahari. Namun demikian dari sisi konsumsi energi, cara ini memerlukan energi listrik yang cukup besar.

Selain keempat metode di atas, masih ada metode lain untuk memproduksi gas hidrogen, yaitu antara lain photoelektrolisis, dekomposisi air pada suhu tinggi (themal decomposition of water), photobiological production, plasmatron, fermentasi bahan organik dan lain-lain.

3.   Sifat-sifat Unsur Hidrogen

a.      Sifat Fisika Dan Kimia Hidrogen

a)        Sifat Fisika

§ Titik lebur                     : -259,14⁰C

§ Titik didih                     : -252,87 ⁰C

§ Warna                             : tidak berwarna

§ Bau                                   : tidak berbau

§ Densitas                          : 0,08988 g/cm3 pada 293 K

§ Kapasitas panas           : 14,304 J/gK

b)       Sifat Kimia

§ Panas Fusi                    : 0,117 kJ/mol H2

§ Energi ionisasi 1         : 1312 kJmol

§ Afinitas electron         : 72,7711 kJ/mol

§ Panas atomisasi          : 218 kJ/mol

§ Panas penguapan       : 0,904 kJ/mol H2

§ Jumlah kulit                  : 1

§ Biloks minimum         : -1

§ Elektronegatifitas       : 2,18 (skala Pauli)

^§   Konfig electron            : 1s¹

§ Biloks maksimum        : 1

§ Volume polarisasi        : 0,7 ų

§ Struktur                           : hcp (hexagonal close packed) (padatan H2)

§ Jari-jari atom                  : 25 pm

§ Konduktifitas termal   : 0,1805 W/mK

§ Berat atom                      : 1,0079

§ Potensial ionisasi          : 13,5984 eV

Kelarutan dan karakteristik hidrogen dengan berbagai macam logam merupakan subyek yang sangat penting dalam bidang metalurgi (karena perapuhan hidrogen dapat terjadi pada kebanyakan logam) dan dalam riset pengembangan cara yang aman untuk meyimpan hidrogen sebagai bahan bakar. Hidrogen sangatlah larut dalam berbagai senyawa yang terdiri dari logam tanah nadir dan logam transisi dan dapat dilarutkan dalam logam kristal maupun logam amorf. Kelarutan hidrogen dalam logam disebabkan oleh distorsi setempat ataupun ketidakmurnian dalam kekisi hablur  logam.

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) + 572  kJ (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 klorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.

4.   Kegunaan Hidrogen

a.       Bidang kimia organik.

Hidrogen sering dipakai untuk reaksi hidrogenasi senyawa alkena atau alkuna untuk sintesis senyawa organik. Senyawa hidrida misalnya MgH₂, NaH, LiH, dan lain-lain sering dipakai untuk reagen pereduksi senyawa organik dan hal ini sering dipakai dalam proses sistesis senyawa organik misalnya untuk reduksi senyawa aldehid atau keton.

b.       Bidang industri.

Hidrogen banyak digunakan dalam industri kimia maupun industri petrokimia. Penggunaan terbesar hidrogen adalah untuk proses peng-upgrading-an bahan bakar fosil dan untuk pembuatan gas NH₃ sebagai bahan dasar untuk industri pupuk. Dalam industri makanan hidrogen banyak dipakai untuk meningkatkan kejenuhan minyak menjadi lemak seperti banyak dipergunakan dalam industri margarine. Untuk industri petrokimia maka hidrogen banyak dipakai untuk proses hidrodealkilasi, hidrodesulfurasi, dan hidrocracking. Hidrogen juga dipakai sebagai bahan dasar untuk industri penghasil methanol dan industri penghasil HCl. Industri pertambangan hidrogen dipakai untuk agen pereduksi biji logam.

c.       Bidang fisika dan teknik.

Hidrogen dipakai sebagai shielding gas untuk pengelasan. Hidrogen juga dipakai sebagai zat pendingin rotor dalam generator listrik di stasiun penghasil listrik. Disebabkan hidrogen memiliki konduktifitas termal yang tingga maka hidrogen cair dipakai dalam studi-studi kriyogenik meliputi penelitian superkonduktor. Karena hidrogen sangat ringan maka banyak dipakai sebagai gas pengangkat dalam balon dan pesawat udara kecil untuk tujuan penelitian.

Hidrogen di campur dengan nitrogen dipakai sebagai gas pelacak kebocoran yang dapat diaplikasikan dalam bidang otomotif, kimia, stasiun pembangkit listrik, aerospace, dan telekomonikasi.Isotop hidrogen seperti deuterium dipakai dalam aplikasi reaksi nuklir sebagai medium yang dapat memperlambat laju netron yang dihasilkan dari reaksi fisi dan fusi. Deuterium juga dipakai untuk penanda reagen yang akan direaksikan untuk proses sintesis. Tritium dihasilkan dari reactor nuklir dipakai untuk produksi bom hidrogen dan sebagai label dalam cat luminasi

METODOLOGI PERCOBAAN

1.    Alat dan Bahan

a.       Alat

Alat yang digunakan dalam percobaan pembuaran hydrogen ini adalah botol minuman air kemasan, selang , botol kecap, labu ukur, gelas ukur, gelas arloji, batang pengaduk, neraca analitik dan gelas piala

b.       Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah alumunium foil, aquadest, NaOH dan aquades

2.   Cara Kerja

a.      Pembuatan Reaktor Penghasil Gas Hidrogen

·      Selang dipotong sepanjang 40 cm

·      Bagian bawah dan atas botol kemasan dilobangi  menggunakan solder

·      Selang simasukkan kedalam lobang atas botol kemasan dan bagian atas botol kecap( sebagai reaktor ) setelah itu botol kemasan dimasukkan kedalam gelas piala  yang telah berisi air.

·      Reaktor siap untuk digunakan seperti pada gambar .

b.      Pembuatan larutan NaOH 3M , 250 mL

·      Serbuk NaOH ditimbang dengan teliti sesuai dengan hasil perhitungan.

·      Serbuk NaOH tersebut dimasukkan dan di larutkan dengan aquadest kedalam gelas piala sambil diaduk.

·      Kemudian dimasukkan kedalam labu ukur 250 mL dan tambahkan aquadest sedikit demi sedikit sampai tanda batas.

c.       Pembuatan gas hidrogen

·      25 mL NaoH 3M dan 0,2014 gram  alumunium foil dimasukkan kedalam reaktor

·      Reaktor dikocok untuk mempercepat laju reaksinya

·      Diamati yang terjadi

·      Dilakukan langkah yang sama untuk masssa alumunium foil 0,3020 gram  dan 0,4043 gram

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Percobaan ke-	Massa Alumunium foil ( gram )	V1 ( mL)	V2 ( mL )	∆ V ( mL )	Ket reaktor	Ket di beaker
1	0,2014	700	890	190	Ada gelembung +	Ada tekanan +
2	0,3020	600	860	260	Ada gelembung ++	Ada tekanan ++
3	0,4043	600	940	340	Ada gelembung +++	Ada tekanan +++

Berdasarkan tabel diatas  dapat diketahui bahwa Percobaan yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui dan mempelajari cara pembuatan serta sifat-sifat hydrogen, dimana hydrogen merupakan suatu molekul gas diatomic paling ringan di dunia, yang pada suhu dan tekanan standar tidak berwarna, tidak berbau dan tidak dapat dirasakan yang mana pada percobaan kali ini dibuat dari basa kuat NaOH.

Percobaan pertama logam yang digunakan disini adalah 0,2014 kertas Al foil  yang berwarna perak. Alumunium foil ini ditambahkan pada 25 mL NaOH 3M yang terdapat dalam reaktor nya menimbulkan gelembung-gelembung pada reaktor dan menyebabkan air yang terdapat dalam gelas piala naik 190 mL dari volume 700 mL menjadi 890 mL.  Sedangkan pada percobaan kedua menggunakan 25 mL NaOH 3M dengan volume awal di gelas piala 600 mL setelah ditambah 0,3020 gram alumunium foil volumenya bertambah menjadi 860 mL sehingga didapat selisihnya adalah 260 mL.Pertambahan volume pada gelas beaker dan adanya gelembung pada reaktor tersebut menandakan adanya gas hidrogen yang terbetuk.Serta percobaan yang ketiga adalah dengan menambahkan 0,4043 mL pada 25 mL larutan NaOH menyebabkan gelembung pada reaktornya lebih banyak dari percobaan 1 dan 2 serta menyebabkan pertambahan volume sebesar 340 mL dari volume awal 600 mL menjadi 940 mL selain itu tekanan yang dihasilkan semakin besar. Maka dari data- data diatas dapat diketahui bahwa Semakin banyak alumunium foil yang digunakan semakin besar volume dan tekanan gas hidrogen yang dihasilkan.

  

PENUTUP

1.   Kesimpulan

Semakin banyak alumunium foil yang digunakan semakin besar volume gas hidrogen yang dihasilkan

2.   Saran

Berdasarkan uraian di atas semoga memberikan manfaat bagi pembaca khususnya bagi penyusun secara pribadi.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk perbaikan penyusunan laporan di masa yang akan datang.

DAFTAR PUSTAKA

http://anekailmu.blogspot.com/2009/04/pembuatan-gas-hidrogen-h2.html

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37616/5/Chapter%20I.pdf

http://desi4ict.wordpress.com/2012/11/25/makalah-hidrogen-h2/

Bottom of Form

LAMPIRAN