elektrokimia

ELEKTROKIMIA PADA BUAH-BUAHAN

(TOMAT, MANGGA DAN JERUK)

ABSTRAK

Saat ini sebagian panenan buah-buahan kadang  terbuang sia-sia, baik karena melimpahnya panen maupun karena ukuran yang tidak standar. Daripada dibiarkan membusuk, maka perlu dilakukannya usaha untuk emnjadikannya lebih berarti dengan menjadikannya sebagai pembangkit listrik. Tujuan dari penelitian ini adalah Menentukan nilai hambatan, kuat arus dan tegangan pada buah tomat, mangga dan jeruk, serta menyelidiki apakah kandungan air dalam buah tomat, mangga dan jeruk dapat digunakan sebagai larutan elektrolit. Alat yang digunakan dalam eksperimen ini adalah : Avometer, Kabel, Paku beton putih, Tembaga Sedangkan bahan yang digunakan adalah: Buah jeruk, Buah mangga, Buah tomat, Larutan cuka.

Prosedur dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Menyiapkan alat dan bahan seperti yang tercantum diatas, Memberi label 1, 2, 3, 4 pada buah-buahan yang ada, Menancapkan paku beton putih dan kawat tembaga pada masing-masing buah yang akan diukur, Mengikat ujung paku dangan kabel, Menghubungkan kabel dengan AVO meter, kabel yang terhubung dangan tembaga dihubungkan dengan colok positif, sedangkan kabel yang terhubung dengan paku beton putih dihubungkan dengan colok negatif pada AVO meter, Mengukur kuat arus, hambatan dan tegangan pada masing-masing buah-buahan, Mencatat hasilnya. Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis data dapat disimpulkan bahwa buah-buahan dapat dijadikan sebagai larutan elektrolit, dan dapat menghantarkan listrik. Baik dan tidaknya buah-buahan sebagai larutan elektrolit sangat tergantung dari tingkat keasamannya. Jika tingkat keasamannya makin tinggi maka lebih mudah menghantarkan listrik (sifat elektrolitnya makin baik) dan sebaliknya.

 

Kata Kunci : Elektrokimia, Asam, Tomat, Mangga, Jeruk.

Oleh :

Mohamad Woko,

 

 

 

 

 

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG

Saat ini sebagian panenan buah-buahan kadang  terbuang sia-sia, baik karena melimpahnya panen maupun karena ukuran yang tidak standar. Daripada dibiarkan membusuk, maka perlu dilakukannya usaha untuk emnjadikannya lebih berarti dengan menjadikannya sebagai bahan bakar pembangkit listrik. Bila semua ini dapat berjalan dengan baik maka tidak menutup kemungkinana adanya sebuah pembangkit listrik tenaga buah-buahan yang  akan bisa menerangi rumah-rumah kita sebagai listrik alternatif.

Buah-buahan bisa diperoleh dimana-mana dan bisa menjadi sumber tenaga yang bisa diperbaharui sehingga kita tidak perlu takut terjadinya krisis energi listrik. Buah-buahan yang tidak pernah sampai ke toko buah biasanya  terbuang percuma. Biasanya buangan itu akan dibiarkan membusuk di tanah. Oleh karenanya perlu adanya usaha memanfaatkannya untuk membangkitkan listrik.

Buah-buahan dapat menghasilkan listrik hal ini disebabkan hasil pembusukan buah-buahan banyak mengandung  methan dari pembusukan untuk membangkitkan turbin listrik. Disamping itu beberapa buah-bahan banyak yang mengandung asam sehingga dimungkinkan buah-buahan dapat digunakan sebagai larutan elektrolitnya. Buah-buahan pada umumnya banyak mengandung air sehingga jika suatu logam dicelupkan padanya akan timbul beda potensial antara logam dan air sehingga terjadilah potensial elektroda. Sehingga sangat memungkinkan untuk menjadikan buah-buahan sebagai pembangkit listrik alternative. Walaupun demikian perlu adanya suatu kajian apakah menggunakan buah-buahan sebagai pembangkit listrik akan menguntungkan secara ekonomi, masih dipertanyakan.

1.2  RUMUSAN MASALAH

1.   Bagaimanakan nilai hambatan, kuat arus dan tegangan pada buah tomat, mangga dan jeruk

2.   Apakah kandungan air dalam buah tomat, mangga dan jeruk dapat digunakan sebagai larutan elektrolit

1.3  TUJUAN

  1. Menentukan nilai hambatan, kuat arus dan tegangan pada buah tomat, mangga dan jeruk
  2. Menyelidiki kandungan air dalam buah tomat, mangga dan jeruk sebagai larutan elektrolit. serta

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ELEKTROLISIS

Dalam bidang kimia dan manufakturing, elektrolisis adalah metode untuk memisahkan elemen ikatan kimia dan campuran dengan melewatkan arus listrik pada larutan tersebut.

2.2 ELEKTRODA

Sebuah elektroda adalah sebuah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan sebuah bagian non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, sebuah elektrolit atau sebuah vakum). Kata ini diutamakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara). Sebuah elektroda dalam sebuah sel elektrokimia dapat disebut sebagai anoda atau katoda, kata-kata yang juga diciptakan oleh Faraday. Anoda ini didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron datang dari sel dan oksidasi terjadi, dan katoda didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel dan reduksi terjadi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda atau katoda tergantung dari voltase yang diberikan ke sel. Sebuah elektroda bipolar adalah sebuah elektroda yang berfungsi sebagai anoda dari sebuah sel dan katoda bagi sel lainnya.

Jenis-jenis sel volta:

1. Sel Kering atau Sel Leclance

= Katoda : Karbon
= Anoda :Zn
= Elektrolit : Campuran berupa pasta : MnO2 + NH4Cl + sedikit Air

2. Sel Aki

= Katoda: PbO2
= Anoda : Pb
= Elektrolit: Larutan H2SO4
= Sel sekunder

3. Sel Bahan Bakar

= Elektroda : Ni
= Elektrolit : Larutan KOH
= Bahan Bakar : H2 dan O2

4. Baterai Ni – Cd

= Katoda : NiO2 dengan sedikit air
= Anoda : Cd

Jenis-jenis sel elektrokimia:

1. Sel Volta/Galvani

1. terjadi penubahan : energi kimia  energi listrik

2. anode = elektroda negatif (-)

3. katoda = elektroda positif (+)

2. Sel Elektrolisis

1. terjadi perubahan : energi listrik  energi kimia

2. anode = elektroda positif (+)

3. katoda = elektroda neeatif (-)

     

Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:

  1. batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai)
  2. seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai)
  3. pasta sebagai elektrolit (penghantar)

Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder. Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat merubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik (irreversible reaction). Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa dibalik (reversible reaction).

2.3 ELEKROLIT

Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai kedalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik, ion-ion merupakan atom-atom bermuatan elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk asam, basa atau garam. Beberapa gas tertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah.

Dalam kimia, larutan adalah campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat. Zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut (zat) terlarut atau solut, sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven. Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan dinyatakan dalam konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi. Contoh larutan yang umum dijumpai adalah padatan yang dilarutkan dalam cairan, seperti garam atau gula dilarutkan dalam air. Gas dapat pula dilarutkan dalam cairan, misalnya karbon dioksida atau oksigen dalam air. Selain itu, cairan dapat pula larut dalam cairan lain, sementara gas larut dalam gas lain. Terdapat pula larutan padat, misalnya aloi (campuran logam) dan mineral tertentu.

2.4 ASAM

Asam (yang sering diwakili dengan rumus umum HA) secara umum merupakan senyawa kimia yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan dengan pH lebih kecil dari 7. Dalam definisi modern, asam adalah suatu zat yang dapat memberi proton (ion H+) kepada zat lain (yang disebut basa), atau dapat menerima pasangan elektron bebas dari suatu basa. Suatu asam bereaksi dengan suatu basa dalam reaksi penetralan untuk membentuk garam. Contoh asam adalah asam asetat (ditemukan dalam cuka) dan asam sulfat (digunakan dalam baterai atau aki mobil). Asam umumnya berasa masam; walaupun demikian, mencicipi rasa asam, terutama asam pekat, dapat berbahaya dan tidak dianjurkan.

Istilah “asam” merupakan terjemahan dari istilah yang digunakan untuk hal yang sama dalam bahasa-bahasa Eropa seperti acid (bahasa Inggris), zuur (bahasa Belanda), atau Säure (bahasa Jerman) yang secara harfiah berhubungan dengan rasa masam. Dalam kimia, istilah asam memiliki arti yang lebih khusus. Terdapat tiga definisi asam yang umum diterima dalam kimia, yaitu definisi Arrhenius, Brønsted-Lowry, dan Lewis.

Arrhenius: Menurut definisi ini, asam adalah suatu zat yang meningkatkan konsentrasi ion hidronium (H3O+) ketika dilarutkan dalam air. Definisi yang pertama kali dikemukakan oleh Svante Arrhenius ini membatasi asam dan basa untuk zat-zat yang dapat larut dalam air.

Brønsted-Lowry: Menurut definisi ini, asam adalah pemberi proton kepada basa. Asam dan basa bersangkutan disebut sebagai pasangan asam-basa konjugat. Brønsted dan Lowry secara terpisah mengemukakan definisi ini, yang mencakup zat-zat yang tak larut dalam air (tidak seperti pada definisi Arrhenius).

Lewis: Menurut definisi ini, asam adalah penerima pasangan elektron dari basa. Definisi yang dikemukakan oleh Gilbert N. Lewis ini dapat mencakup asam yang tak mengandung hidrogen atau proton yang dapat dipindahkan, seperti besi(III) klorida. Definisi Lewis dapat pula dijelaskan dengan teori orbital molekul. Secara umum, suatu asam dapat menerima pasangan elektron pada orbital kosongnya yang paling rendah (LUMO) dari orbital terisi yang tertinggi (HOMO) dari suatu basa. Jadi, HOMO dari basa dan LUMO dari asam bergabung membentuk orbital molekul ikatan.

Walaupun bukan merupakan teori yang paling luas cakupannya, definisi Brønsted-Lowry merupakan definisi yang paling umum digunakan. Dalam definisi ini, keasaman suatu senyawa ditentukan oleh kestabilan ion hidronium dan basa konjugat terlarutnya ketika senyawa tersebut telah memberi proton ke dalam larutan tempat asam itu berada. Stabilitas basa konjugat yang lebih tinggi menunjukkan keasaman senyawa bersangkutan yang lebih tinggi.

Sistem asam/basa berbeda dengan reaksi redoks; tak ada perubahan bilangan oksidasi dalam reaksi asam-basa. Secara umum, asam memiliki sifat sebagai berikut:

  1. Rasa: masam ketika dilarutkan dalam air.
  2. Sentuhan: asam terasa menyengat bila disentuh, terutama bila asamnya asam kuat.
  3. Kereaktifan: asam bereaksi hebat dengan kebanyakan logam, yaitu korosif terhadap logam.
  4. Hantaran listrik: asam, walaupun tidak selalu ionik, merupakan elektrolit.

Dalam air, reaksi kesetimbangan berikut terjadi antara suatu asam (HA) dan air, yang berperan sebagai basa,

HA + H2O ↔ A + H3O+

Tetapan asam adalah tetapan kesetimbangan untuk reaksi HA dengan air:

Asam kuat mempunyai nilai Ka yang besar (yaitu, kesetimbangan reaksi berada jauh di kanan, terdapat banyak H3O+; hampir seluruh asam terurai). Misalnya, nilai Ka untuk asam klorida (HCl) adalah 107.

Asam lemah mempunyai nilai Ka yang kecil (yaitu, sejumlah cukup banyak HA dan A terdapat bersama-sama dalam larutan; sejumlah kecil H3O+ ada dalam larutan; asam hanya terurai sebagian). Misalnya, nilai Ka untuk asam asetat adalah 1,8 × 10-5.

Asam kuat mencakup asam halida – HCl, HBr, dan HI. (Tetapi, asam fluorida, HF, relatif lemah.) Asam-asam okso, yang umumnya mengandung atom pusat ber-bilangan oksidasi tinggi yang dikelilingi oksigen, juga cukup kuat; mencakup HNO3, H2SO4, dan HClO4. Kebanyakan asam organik merupakan asam lemah. Larutan asam lemah dan garam dari basa konjugatnya membentuk larutan penyangga.

Sekitar tahun 1800, banyak kimiawan Prancis, termasuk Antoine Lavoisier, secara keliru berkeyakinan bahwa semua asam mengandung oksigen. Lavoisier mendefinisikan asam sebagai zat mengandung oksigen karena pengetahuannya akan asam kuat hanya terbatas pada asam-asam okso dan karena ia tidak mengetahui komposisi sesungguhnya dari asam-asam halida, HCl, HBr, dan HI. Lavoisier-lah yang memberi nama oksigen dari kata bahasa Yunani yang berarti “pembentuk asam”. Setelah unsur klorin, bromin, dan iodin teridentifikasi dan ketiadaan oksigen dalam asam-asam halida ditemukan oleh Sir Humphry Davy pada tahun 1810, definisi oleh Lavoisier tersebut harus ditinggalkan. Kimiawan Inggris pada waktu itu, termasuk Humphry Davy, berkeyakinan bahwa semua asam mengandung hidrogen. Kimiawan Swedia Svante Arrhenius lalu menggunakan landasan ini untuk mengembangkan definisinya tentang asam. Ia mengemukakan teorinya pada tahun 1884. Pada tahun 1923, Johannes Nicolaus Brønsted dari Denmark dan Martin Lowry dari Inggris masing-masing mengemukakan definisi protonik asam-basa yang kemudian dikenal dengan nama kedua ilmuwan ini. Definisi yang lebih umum diajukan oleh Lewis pada tahun yang sama, menjelaskan reaksi asam-basa sebagai proses transfer pasangan elektron.

Asam memiliki berbagai kegunaan. Asam sering digunakan untuk menghilangkan karat dari logam dalam proses yang disebut “pengawetasaman” (pickling). Asam dapat digunakan sebagai elektrolit di dalam baterai sel basah, seperti asam sulfat yang digunakan di dalam baterai mobil. Pada tubuh manusia dan berbagai hewan, asam klorida merupakan bagian dari asam lambung yang disekresikan di dalam lambung untuk membantu memecah protein dan polisakarida maupun mengubah proenzim pepsinogen yang inaktif menjadi enzim pepsin. Asam juga digunakan sebagai katalis; misalnya, asam sulfat sangat banyak digunakan dalam proses alkilasi pada pembuatan bensin.

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup, sehingga ditemukan pada hampir semua makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan.

Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut). Rumus kimia asam sitrat adalah C6H8O7 (strukturnya ditunjukkan pada tabel informasi di sebelah kanan). Struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3 propanatrikarboksilat.

 

3. METODE EKSPERIMEN

3.1. Alat dan Bahan

      Alat yang digunakan dalam eksperimen ini adalah :

  1. Avometer
  2. Kabel
  3. Paku beton putih
  4. Tembaga

Sedangkan bahan yang digunakan adalah:

  1. Buah jeruk
  2. Buah mangga
  3. Buah tomat
  4. Larutan cuka

 

3.2. Prosedur Eksperimen

Prosedur dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan alat dan bahan seperti yang tercantum diatas

2. Memberi label 1, 2, 3, 4 pada buah-buahan yang ada.

3.. Menancapkan paku beton putih dan kawat tembaga pada masing-masing buah yang akan diukur

4. Mengikat ujung paku dangan kabel.

5. Menghubungkan kabel dengan AVO meter, kabel yang terhubung dangan tembaga dihubungkan dengan colok positif, sedangkan kabel yang terhubung dengan paku beton putih dihubungkan dengan colok negatif pada AVO meter.

6. Mengukur kuat arus, hambatan dan tegangan pada masing-masing buah-buahan

7. Mencatat hasilnya

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil eksperimen diperoleh data sbb:

Bahan : Tomat.

Label I (mA) R (kW) V (volt)
1

2

3

4

0,5

0,5

0,5

0,5

2

1,8

2

1,9

0,9

0,9

0,9

0,9

Rerata 0,5 1,925 0,9

 

Bahan : Mangga

Label I (mA) R (kW) V (volt)
1

2

3

4

0,7

0,6

0,65

0,7

2

2,1

2,3

2,3

1,5

1,5

1,45

1,56

Rerata 0,6625 2,175 1,5025

 

Bahan : Jeruk

Label I (mA) R (kW) V (volt)
1

2

3

4

0,75

0,7

0,73

0,72

2

1,9

2,2

2,3

1,55

1,5

1,6

1,5

Rerata 0,725 2,1 1,5375

 

Grafik Nilai I pada masing-masing buah

 

Grafik Nilai R pada masing-masing buah

 

Grafik Nilai V pada masing-masing buah

 

Dari grafik diatas terlihat bahwa nilai I, R dan V pada buah tomat cenderung rendah sedangkan untuk buah mangga dan jeruk relatif tinggi jika dibandingkan dengan buah tomat, hal ini disebabkan karena tingkat keasaman daari buah mangga dan jeruk relatif lebih tinggi jika dibandingkan dengan buah tomat. Semakin tinggi tingkat esaman suatu cairan/zat maka semakin baik untuk digunakan sebagai larutan elektrolit. Dalam penelitian ini pengukuran tingkat keasaman tidak dilakukan dengan menggukanan indikator lakmus, hanya berdasarkan rasa dari masing-masing buah. Dengan asumsi jika muah itu rasanya masam maka nilai keasamannya makin tinggi.

 

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis data dapat disimpulkan bahwa buah-buahan dapat dijadikan sebagai larutan elektrolit, dan dapat menghantarkan listrik. Baik dan tidaknya buah-buahan sebagai larutan elektrolit sangat tergantung dari tingkat keasamannya. Jika tingkat keasamannya makin tinggi maka lebih mudah menghantarkan listrik (sifat elektrolitnya makin baik) dan sebaliknya.

Sedangkan saran dalam eksperimen ini adalah perlu adanya kajian lebih lanjut dari sisi ekonomisnya apabila menggunakan larutan elektrolit yang berasal dari buah-buahan, serta perlu adanya penelitian yang dilengkapi dengan penentuan PH pada masing-masing buah dengan menggunakan Indikator PH. Semoga bermanfaat.

 

6.  PUSTAKA

[1] Darmawijaya, M. Isa. 1992. Klasifikasi Tanah. Yogyakarta: Gajah Mada University

Komentar ditutup.

%d blogger menyukai ini: