Pembuatan Agar - Agar dari Rumput Laut

Pembuatan Agar - Agar dari Rumput Laut

Dasar Teori

Peristiwa ekstraksi agar-agar dari rumput laut ini merupakan peristiwa

transfer massa, dengan difusi kompoenen agar-agar dari fase padat (rumput laut) ke fase cair (air) dan akanmencapai keadaan jenuh atau keseimbangan yang ditandai dengan tidak ada perubahan konsentrasi agaragar dalam pelarut terhadap waktu.

Parameter keseimbangan ini menunjukkan rasio minimum antara pelarut dengan padatan yang diekstraksi ( Perry, 1984). Parameter ini sangat penting diketahui karena dapat digunakan untuk menentukan tingkat ekstraksi yang sesuai dengan derajat pemisahan yang diinginkan. Pada penelitian ini, hubungan keseimbangan ekstraksi agar-agar dari rumput laut menggunakan pelarut air dianggap mengikuti hukum Henry.

Cl* = H . Cs (1)

Dalam hal ini, Cl* adalah konsentrasi agar-agar dalam larutan yang seimbang dengan konsentrasi agar-agar dalam padatan ( Cs). Kadar agar-agar dalam padatan ditentukan menggunakan neraca massa agar-agar dalam tangki setiap waktunya:

Co . M = Cs .M + Cl . V

Atau Cs=M

Co.M - Cl.V (2)

Dengan menggunakan rumput laut kering dengan ukuran kecil, dapat diambil asumsi bahwa difusi gel agaragar dalam padatan (rumput laut) ke permukaan berlangsung sangat cepat, sehingga kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kecepatan perpindahan

Produk agar-agar diperoleh dari ekstraksi satu jenis rumput laut saja dan campuran berbagai macam rumput laut. Hasil agar-agar dari campuran ini bermutu, tidak kalah dengan agar-agar yang dihasilkan dari satu jenis saja. Keberhasilan itu dikarenakan komposisinya telah sesuai.
Pembuatan agar-agar tidak sulit, peralatan dan bahan mudah diperoleh. Oleh karena itu sangat bila petani rumput laut juga mengolah agar-agar. Langkah-langkah pembuatan agar-agar diuraikan di bawah ini dan hasil akhirnya berupa tepung, batangan, atau lembaran. Adapun cara pengolahan rumput laut menjadi agar-agar sebagai berikut.
A. Pencucian dan Pembersihan
Rumput laut dicuci dengan air tawar sampai bersih. Kotoran yang menempel seperti pasir, karang, lumpur dan rumput laut jenis lain dihilangkan.
B. Perendaman dan Pemucatan
Perendaman dilakukan agar rumput laut menjadi lunak, sehingga proses ekstraksi nantinya dapat berjalan dengan baik. Caranya rumput laut direndam dalam air murni sebanyak 20 kali berat rumput laut selama 3 hari. Setelah itu pemucatan dilakukan dengan direndam dalam larutan kaporit 0,25 % atau larutan kapur tohor 5 % sambil diaduk, setelah 4 – 6 jam, rumput laut dicuci kembali selama 3 jam untuk menghilangkan bau kaporit. Rumput laut yang telah bersih dan pucat dikeringkan selama 2 hari, sampai tahap ini rumput laut dapat disimpan lebih dulu bila tidak segera diolah.
C. Pelembutan
Untuk lebih memudahkan ekstrasi, dinding sel perlu dipecah dengan ditambah H2SO4 selama 15 menit. Banyaknaya H2SO4 tergantung pada jenis rumput laut, yaitu Gracilaria 5 – 10 %. Gelidium 15 % dan Hypnea 25 %. Bila tidak ada asam sulfat dapat digunakan asam asetat, asam sitrat, buah asam atau daun asam. Oleh karena asam sulfat ini berbahaya, maka diperlukan pencucian dengan cara rumput laut direndam dlam air bersih selama 15 menit kemudian ditiriskan.
D. Pemasakan
Rumput laut dimasak dalam air sebanyak 40 kali berat rumput laut. Setelah mendidih ( 90 – 100 C ),kita tambahkan asam cuka 05 % untuk memperoleh pH 6 – 7. Bila > 7, pH nya diturunkan dengan penambahan asam cuka dan bila < 6, ditambahkan NaOH. Pemeriksaan pH dapat dilakukan dengan memakai kertas pH. Pemanasan ini dilakukan kira-kira 45 menit tetapi dapat juga selama 2 – 4 jam tergantung cara pengadukannya. Proses setelah pemasakan tergantung dari bentuk akhir agar-agar yang diinginkan, yakni berupa batangan, lembaran atau pun tepung.
E. Proses Pengolahan Agar-agar Batangan / Lembaran
1. Pengepresan dan Pencetakan
Hasil dari pemasakan kemudian disaring dengan kain belacu dan dipres. Cairan yang keluar ditampung dalam bejana dan dinetralkan dengan penambahan air soda sehingga pHnya menjadi 7 – 7,5. Bila pH sudah tercapai, cairan kemudian dimasak kembali sambil diaduk. Setelah mendidih, hasilnya dituangkan kedalam cetakan, kira-kira 6 jam agar-agar sudah dingin dan membeku. Ampas hasil pengepresan dapat digunakan lagi dengan cara ditambahkan air sebanyak 75 % dari jumlah air semula, kemudian ampas itu dipanaskan dan disaing. Cairan yang keluar dapat digunakan sebagai campuran dalam proses selanjutnya, sehingga pada akhirnya ada ampas yang tidak bisa dipakai lagi. Ampas ini dapat digunakan sebagai makanan ternak.
2. Pendinginan
Cairan yang telah beku didinginkan dalam ruangan pendingin pada suhu – 20 C selama 4 – 5 hari. Pendinginan ini dilakukan agar pemadatan benar-benar terjadi dengan sempurna.
3. Pengeringan
Agar-agar dikeluarkan dari cetakan. Hasil yang diperoleh adalah agar-agar batangan. Bila dinginkan agar-agar berbentuk lembaran, agar-agar batangan dipotong setebal 0,5 cm. Sebagai alat pemotong dapat digunakan kawat halus dari baja, agar-agar batangan atau lembaran kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari.
4. Pengepakan
Agar-agar yang betul-betul kering dimasukkan dalam kantong plastik dengan berat masing-masing 10 gram. Bahan yang dipakai untuk membuat agar-agar kertas berupa rumput laut dari jenis Grasilaria sp. Dalam proses pembuatannya, rumput laut ini dicuci dengan air tawar sampai bersih, kemudian direndam dalam air kapur. Setelah 20 menit, dijemur memakai alas dari kain kasa. Lama penjemuran dapat hanya satu hari, tetapi dapat juga sampai 3 hari, tergantung dari intensitas matahari. Prinsipnya rumput laut benar-benar kering.

F. Proses Pengolahan Agar-agar Tepung
1. Penyaringan dan Penggilingan
Agar-agar yang telah, masak disaring dengan fillet press filtrate. Cairan yang keluar ditampung dan didinginkan selama 7 jam. Agar-agar beku dihancurkan dan dipres dengan kain. Hasilnya berupa lembaran-lembaran yang kemudian diangin-anginkan. Lembaran-lembaran kering dipotong kira-kira 3 x 5 mm, kemudian dimasukkan dalam alat pemggiling atau grinder. Hasil penggilingan adalah agar-agar tepung.
2. Pengepakan
Agar-agar tepung dimasukkan dalam kertas glasin yang dilapisi lilin atau dapat juga dimasukkan plastic kemudian dibungkus dengan kertas. Untuk jelasnya berikut disajikan skema pembuatan agar-agar baik tepung

koagulasi dan flokulasi

KOAGULASI/FLOKULASI
Koagulasi/flokulasi adalah proses pengumpulan partikel-partikel halus yang tidak dapat diendapkan secara gravitasi, menjadi partikel yang lebih besar sehingga bisa diendapkan dengan jalan menambahkan bahan koagulasi (koagulan). Adapun bahan koagulan yang sering dipergunakan yaitu:
a. Tawas (Al2(SO4)3)
b. Fero Sulfat (FeSO4)
c. Natrium Aluminat (NaAlO2)
d. Feri Sulfat (Fe2(SO4)3)
e. Fero Chlorida (FeCl2)
f. Feri Chlorida (FeCl3).
Disamping bahan-bahan yang telah disebutkan di atas, saat ini banyak terdapat di pasaran, yaitu “Coagulant Aid” (Koagulan Tambahan) yang berfungsi untuk mendapatkan air yang lebih jernih, mempercepat proses pengendapan (membantu fungsi bahan koagulan). Macam-macamnya antara lain:
a. Super floc
b. Magni floc
c. Aqua floc
Secara tradisional untuk koagulasi air banyak dipakai seperti biji kelor (Moringa Oleifera), karat besi, tanah gambut dan sebagainya.
Biji kelor dipilih yang sudah tua dan kering di pohon (kadar air 10%). Menurut penelitian/pengalaman Pusat Litbang Pemukiman Departemen Pekerjaan Umum bahwa 6 biji kelor kering yang sudah digerus cukup sebagai koagulan dan desinfektan 1 liter air. Biji kelor sebagai desinfektan juga karena mengandung senyawa myrosin, emulsin, asam gliserid, asam palmitat, asam stearat, asam oleat, lemak, minyak dan senyawa yang bersifat bakteriosidis.
Penggunaan karat besi jauh lebih murah dibandingkan dengan Al2SO4. Penelitian Pusat Litbang Pemukiman PU menunjukkan bahwa koagulan karat besi ternyata biayanya hanya seperdua puluh empat kali tawas (Al2SO4).
Tanah gambutpun (2-3 meter dari muka tanah) dapat dipakai sebagai koagulan 1/2 kg tanah gambut cukup untuk mengadakan proses koagulasi air sebanyak 200 liter.
Kegunaan/Kemampuan
Kegunaan koagulasi/flokulasi yaitu memudahkan partikel-partikel tersuspensi yang sangat lembut dan bahan-bahan koloidal di dalam air menjadi agregat/jonjot (proses sebelum penggumpalan) dan membentuk flok, sehingga dapat dipisahkan dengan proses pengendapan dan dapat juga berfungsi menghilangkan beberapa jenis organisme dalam air.
Proses Koagulasi/Flokulasi
Proses koagulasi/flokulasi yang terjadi bila menggunakan:
Tawas
Persenyawaan Al2(SO4)3 disebut juga tawas, merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena bahan ini palg ekonomis (murah), mudah didapatkan di pasaran, serta mudah penimpanannya. Selain itu bahan ini cukup efektif untuk menurunkan kadar karbonat
Dengan demikian makin banyak dosis tawas yang ditambahkan pH makin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawas optimum yang harus ditambahkan. Pemakaian tawas paling effektif antara pH 5,8-7,4.
Untuk pengaturan (menaikkan) pH biasanya ditambahkan larutan kapor Ca(OH)2 atau soda abu (Na2CO3).
Feri Sulfat dan Feri Chlorida
Bahan ini bersifat korosif, serta tidak tahan penyimpanan lama dan mempunyai sifat asam. Endapan Fe(OH)3 efektif terbentuk pada pH 5,5. Untuk pengaturan pH biasanya ditambahkan larutan kapur. Reaksi yang terjadi dengan bikarbonat, dalam air atau dengan kapur.
Garam feri ini biasanya dipakai untuk koagulasi air buangan industri. Tetapi setelah itu harus diolah lagi untuk menghilangkan Fe yang ada dalam air tadi.
Fero Sulfat dan Fero Chlorida
Flokulasi dengan ferro ini biasanya akan lebih baik dengan penambahan larutan akpur atau NaOH dengan perbandingan 1 : 2 Fe sebagai pengaturan kondisi flukulasi.
Reaksi yang terjadi :
Reaksi dengan bikarbonat dan basa membentuk Fe(OH)2 yang sedikit larut dan selanjutnya akan dioksidasi oleh Oksigen terlarut menjadi Fe(OH)3 yang tidak dapat larut.
Natrium Aluminat
Bahan ini masih kurang populer penggunannya. Reaksinya dengan karbohidrat atau CO2 dalam air:
NaAlO2 + Ca(HCO3)2 + H2O Al(OH)3 + CaCO3 + NaHCO2
2 NaAlO2 + 2 CO + 4 H2O 2 Al(OH)3 + 2 NaHCO3
Kapur
Pengaruh penambhan kapur Ca(OH)2 atau menaikkan pH dan bereaksi dengan bikarbonat membentuk endapan CaCO3 . Bila kapur yang ditambahkan cukup banyak sehingga pH = 10,5, maka akan terbentuk endapan Mg(OH)2.
Kelebihan ion Ca pada pH tinggi dapat diendapkan dengan penambahan soda abu.
Coagulan Aid
Biasanya untuk mendapatkan air yang lebih jernih dan mempercepat proses pengendapan ditambahkan coagulan aid yang berfungsi membentu/memacu proses koagulasi. Bahan yang sering dipakai sebagai koagulasi aid ialah Flocculant dari bahan polymer organik.
Polymer adalah bahan organik yang berat molekulnya besar. Biasanya sering disebut juga polyelektrolit.
Bahan ini ada yang asli (alamiah) dan ada yang syntesis. Polyelektrolit sintetis diklassifikasikan berdasarkan atas jenis muatan pada rantai polymer sebagai berikut :
a. Anion polyelektrolit : Polymer bermuatan negatif
b. Kation poltelektrolit : Polimer bermuatan positif
c. Polyelektrolit bukan ion : Polymer tak bermuatan
Bermacam-macam polyelektrolit, tergantung dari pabrik yang memproduksinya seperti : super floc, magnifloc, Kononfloc, Aquafloc dan lain sebagainya. Dosisi polyelektrilit yang ditambahkan ada batasannya, sehingga tidak mengganggu/membahayakan kesehatan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi terbentuknya floc pada proses koagulasi :
a. Dosis dan jenis bahan koagulan
b. Kondisi pH
c. Alkalinitas
d. Kekeruhan air baku
e. Type suspended solid
f. Pengadukan
Untuk mengetahui dosis bahan koagulan optimum yang ditambhkan ditentukan berdasarkan percobaan laboratorium yang dinamakan Yar Test.
Yar Test
Alat yang dipergunakan untuk percobaan Yar Test adalah floc tester yang dilengkapi dengan alat-alat gelas dan pengadukan yang sempurna, atau dapat dilakukan dengan alat pengaduk sederhana misalnya dengan pengaduk batang bambu.
Bahan koagulan yang biasa dikerjakan untuk percobaan koagulasi adalah tawas. Sedangkan untuk pengaturan kondisi pH bisa digunakan kapur. Penambahan kapur diperlukan apabila air bakunya asam atau pH < 7.
Pada dasarnya percobaan ini meliputi :
a. Menentukan dosis bahan koagulant (tawas) yang ditambahkan dengan variasi dosis tawas yang berbeda-beda.
b. Untuk air yang asam perlu ditambahkan kapur dengan dosis yang divariasi untuk mendapatkan kondisi pH yang optimum.
c. Dengan kondisi pH yang telah dipilih, dilakukan optimasi berapa dosis tawas yang tepat yang harus ditambahkan.

Standar ini menetapkan suatu metode pengujian koagulasi flokulasi dengan cara jartest, termasuk prosedur umum untuk mengevaluasi pengolahan dalam rangka mengurangi bahan-bahan terlarut, koloid, dan yang tidak dapat mengendap dalam air dengan menggunakan bahan kimia dalam proses koagulasi-flokulasi, yang dilanjutkan dengan pengendapan secara gravitasi.

Koagulasi adalah proses pembubuhan bahan kimia (koagulan) ke dalam air yang akan dioIah. Flokulasi adalah proses penggumpalan bahan terlarut, kolois, dan yang tidak dapat mengendap dalam air. Uji koagulasi-flokulasi dilaksanakan untuk menentukan dosis bahan-bahan kimia, dan persyaratan yang digunakan untuk memperoleh hasil yang optimum. Variabel-variabel utama yang dikaji sesuai dengan yang disarankan, termasuk :

• Bahan kimia pembantu
• pH
• Temperatur
• Persyaratan tambahan dan kondisi campuran.

Metode uji ini digunakan untuk mengevaluasi berbagai jenis koagulan dan koagulan pembantu pada proses pengolahan air bersih dan air Iimbah. Pengaruh konsentrasi koagulan dan koagulan pembantu dapat juga dievaluasi dengan metode ini. Peralatan yang diperlukan terdiri dari: Pengaduk, Gelas Kimia, Rak Pereaksi Bahan kimia dan bahan pembantu, digunakan untuk larutan dan suspensi pengujian, kecuali koagulan pernbantu dapat dipersiapkan setiap akan digunakan dengan membuat larutan sampai mencapai konsentrasi 10 gr/L. Koagulan pembantu, dalam perdagangan tersedia berbagai macam koagulan pembantu atau polielektrolit.

Prosedur pengujian :

1. Masukkan volume contoh uji yang sama (1000 mL) kedalam masing-masing gelas kimia. Tempatkan gelas hingga baling-baling pengaduk berada 6,4 mm dari dinding gelas. Catat temperatur contoh uji pada saat pengujian dimulai.
2. Letakkan bahan (kimia) uji pada pereaksi.
3. Operasikan pengaduk muIti posisi pada pengadukan cepat dengan kecepatan kira-kira 120 Rpm. Tambahkan larutan atau suspensi pada setiap penentuan dosis yang telah ditentukan sebelumnya.
4. Kurangi kecepatan sampai pada kecepatan minimal, untuk menjaga keseragaman partikel flok yang terlarut melalui pengadukan lambat selama 20 menit.
5. Setelah pengadukan lambat selesai, angkat baling-baling dan lihat pengendapan partikel flok.
6. Setelah 15 menit pengendapan, catat bentuk flok pada dasar gelas dan catat temperatur contoh uji, Dengan menggunakan pipet atau siphon, keluarkan sejumlah cairan supernatan yang sesuai sebagai contoh uji untuk penentuan warna, kekeruhan, pH dan analisis lainnya.
7. Ulangi langkah 1 sampai 6 di atas sampai semua variabel penentu terevaluasi. Untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti prosedur berpasangan 3 dan 3 jartest dianjurkan.

Elektrolisis

Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektroda dan elektrolit.
Elektroda yang digunakan dalam proses elektolisis dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

• Elektroda inert, seperti kalsium (Ca), potasium, grafit (C), Platina (Pt), dan emas (Au).
• Elektroda aktif, seperti seng (Zn), tembaga (Cu), dan perak (Ag).

Elektrolitnya dapat berupa larutan berupa asam, basa, atau garam, dapat pula leburan garam halida atau leburan oksida. Kombinasi antara elektrolit dan elektroda menghasilkan tiga kategori penting elektrolisis, yaitu:

1. Elektrolisis larutan dengan elektroda inert
2. Elektrolisis larutan dengan elektroda aktif
3. Elektrolisis leburan dengan elektroda inert

Pada elektrolisis, katoda merupakan kutub negatif dan anoda merupakan kutub positif. Pada katoda akan terjadi reaksi reduksi dan pada anoda terjadi reaksi oksidasi.

a. Sel dan elektrolisis

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.
Reaksi total sel Daniell adalah

Zn + Cu²⁺(aq) –> Zn²⁺(aq) + Cu (10.36)

Andaikan potensial lebih tinggi dari 1,1 V diberikan pada sel dengan arah kebalikan dari potensial yang dihasilkan sel, reaksi sebaliknya akan berlangsung. Jadi, zink akan mengendap dan tembaga akan mulai larut.

Zn²⁺(aq) + Cu –> Zn + Cu²⁺(aq) (10.37)

Gambar 10.6 menunjukkan representasi skematik reaksi kimia yang terjadi bila potensial balik diberikan pada sel Daniell. Bandingkan dengan Gambar 10.2.

Gambar 10.6 Electrolisis. Reaksi kebalikan dengan yang terjadi pada sel Daniell akan berlangsung. Zink mengendap sementara tembaga akan melarut.

b. Hukum elektrolisis Faraday

Di awal abad ke-19, Faraday menyelidiki hubungan antara jumlah listrik yang mengalir dalam sel dan kuantitas kimia yang berubah di elektroda saat elektrolisis. Ia merangkumkan hasil pengamatannya dalam dua hukum di tahun 1833.

Hukum elektrolisis Faraday Jumlah zat yang dihasilkan di elektroda sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui sel. Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, jumlah mol zat yang berubah di elektroda adalah konstan tidak bergantung jenis zat. Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 1 mol logam monovalen adalah 96 485 C(Coulomb) tidak bergantung pada jenis logamnya.

C (Coulomb) adalah satuan muatan listrik, dan 1 C adalah muatan yang dihasilkan bila arus 1 A (Ampere) mengalir selama 1 s. Tetapan fundamental listrik adalah konstanta Faraday F, 9,65 x10⁴ C, yang didefinisikan sebgai kuantitas listrik yang dibawa oleh 1 mol elektron. Dimungkinkan untuk menghitung kuantitas mol perubahan kimia yang disebabkan oleh aliran arus listrik yang tetap mengalir untuk rentang waktu tertentu.
Contoh soal 10.7 hukum elektrolisis Faraday
Arus sebesar 0,200 A mengalir melalui potensiometer yang dihubungkan secara seri selama 20 menit. Satu potensiometer memiliki elektrode Cu/CuSO₄ dan satunya adalah elektrode Pt/ H₂SO₄ encer. Anggap Ar Cu = 63,5. Tentukan

1. jumlah Cu yang mengendap di potensiometer pertama.
2. Volume hidrogen pada S. T. P. yang dihasilkan di potensiometer kedua.

Jawab
Jumlah muatan listrik yang lewat adalah 0,200 x 20 x 60 = 240, 0 C．

1. Reaksi yang terlibat adalah Cu²⁺ + 2e^-–> Cu, maka massa (w) Cu yang diendapkan adalah. w (g) = [63,5 (g mol^-1)/2] x [240,0 (C)/96500(C mol^-1)] = 0,079 g
2. Karena reaksinya 2H⁺ + 2e^-–> H₂, volume hidrogen yang dihasilkan v (cm³) adalah.
   v (cm³) = [22400 (cm³mol^-1)/2] x [240,0(C)/96500(C mol^-1)] = 27,85 cm³

c. Elektrolisis penting di industri

Elektrolisis yang pertama dicoba adalah elektrolisis air (1800). Davy segera mengikuti dan dengan sukses mengisolasi logam alkali dan alkali tanah. Bahkan hingga kini elektrolisis digunakan untuk menghasilkan berbagai logam. Elektrolisis khususnya bermanfaat untuk produksi logam dengan kecenderungan ionisasi tinggi (misalnya aluminum). Produksi aluminum di industri dengan elektrolisis dicapai tahun 1886 secara independen oleh penemu Amerika Charles Martin Hall (1863-1914) dan penemu Perancis Paul Louis Toussaint Héroult (1863-1914) pada waktu yang sama. Sukses elektrolisis ini karena penggunaan lelehan Na₃AlF₆ sebagai pelarut bijih (aluminum oksida; alumina Al₂O₃)．
Sebagai syarat berlangsungnya elektrolisis, ion harus dapat bermigrasi ke elektroda. Salah satu cara yang paling jelas agar ion mempunyai mobilitas adalah dengan menggunakan larutan dalam air. Namun, dalam kasus elektrolisis alumina, larutan dalam air jelas tidak tepat sebab air lebih mudah direduksi daripada ion aluminum sebagaimana ditunjukkan di bawah ini.

Al³⁺ + 3e^-–> Al potensial elektroda normal = -1,662 V (10.38)

2H₂O +2e^-–> H₂ + 2OH^- potensial elektroda normal = -0,828 V (10.39)

Metoda lain adalah dengan menggunakan lelehan garam. Masalahnya Al₂O₃ meleleh pada suhu sangat tinggi 2050 °C, dan elektrolisis pada suhu setinggi ini jelas tidak realistik. Namun, titik leleh campuran Al₂O₃ dan Na₃AlF₆ adalah sekitar 1000 °C, dan suhu ini mudah dicapai. Prosedur detailnya adalah: bijih aluminum, bauksit mengandung berbagai oksida logam sebagai pengotor. Bijih ini diolah dengan alkali, dan hanya oksida aluminum yang amfoter yang larut. Bahan yang tak larut disaring, dan karbon dioksida dialirkan ke filtratnya untuk menghasilkan hidrolisis garamnya. Alumina akan diendapkan.

Al₂O₃(s) + 2OH^-(aq)–> 2AlO₂^- (aq) + H₂O(l) (10.40)

2CO₂ + 2AlO₂ ^-(aq) + (n+1)H₂O(l) –> 2HCO₃^- (aq) + Al₂O₃·nH₂O(s) (10.41)

Alumina yang didapatkan dicampur dengan Na₃AlF₆ dan kemudian garam lelehnya dielektrolisis. Reaksi dalam sel elektrolisi rumit. Kemungkinan besar awalnya alumina bereaksi dengan Na₃AlF₆ dan kemudian reaksi elektrolisis berlangsung.

Al₂O₃ + 4AlF₆^3-–> 3Al₂OF₆^2- + 6F^- (10.42)

Reaksi elektrodanya adalah sebagai berikut.

Elektroda negatif: 2Al₂OF₆^2- + 12F^- + C –> 4AlF₆^3- + CO₂ + 4e^- (10.43)

Elektroda positif: AlF₆^3- + 3e^-–> Al + 6F^- (10.44)

Reaksi total: 2Al₂O₃ + 3C –> 4Al + 3CO₂ (10.45) Kemurnian aluminum yang didapatkan dengan prosedur ini kira-kira 99,55 %. Aluminum digunakan dalam kemurnian ini atau sebagai paduan dengan logam lain. Sifat aluminum sangat baik dan, selain itu, harganya juga tidak terlalu mahal. Namun, harus diingat bahwa produksi aluminum membutuhkan listrik dalam jumlah sangat besar.
Latihan
10.1 Bilangan oksidasi
Tentukan bilangan oksidasi setiap unsur yang ditandai dengan hurugf tebal dalam senyawa berikut.
(a) HBr (b) LiH (c) CCl4 (d) CO (e) ClO^- (f) Cl₂O₇ (g) H₂O₂ (h) CrO₃ (i) CrO4^2- (j) Cr₂O₇^2-
10.1 Jawab
(a) +1 (b) -1 (c) +4 (d) +2 (e) +1 (f) +7 (g) -1 (h) +6 (i) +6 (j) +6
10.2 Reaksi oksidasi reduksi
Untuk tiap reaksi berikut, tentukan bilangan oksidasi atom berhuruf tebal. Tentukan oksidan dan reduktan dan tentukan perubahan bilangan oksidasinya.
(a) PbO₂ + 4H⁺ + Sn²⁺ –> Pb²⁺ + Sn⁴⁺ + 2H₂O
(b) 5As₂O₃ + 4MnO₄^- + 12H⁺ –> 5As₂O₅ + 4Mn²⁺ + 6H₂O
10.2 Jawab
(a) Pb: +4 –> +2 direduksi． Sn: +2 –> +4 dioksidasi
(b) As: +3 –> +5 dioksidasi． Mn: +7 –> +2 direduksi
10.3 Titrasi oksidasi reduksi
0,2756 g kawat besi dilarutkan dalam asam sedemikian sehingga Fe³⁺ direduksi menjadi Fe²⁺. Larutan kemudian dititrasi dengan K₂Cr₂O₇ 0,0200 mol.dm^-3 dan diperlukan 40,8 cm³ larutan oksidan untuk mencapai titik akhir. Tentukan kemurnian (%) besinya.
10.3 Jawab
99,5 %
10.4 Potensial sel
Tentukan potensial sel (pada 25°C) yang reaksi totalnya diberikan dalam persamaan berikut. Manakah yang akan merupakan sel yang efektif?

1. Mg + 2H⁺ –> Mg²⁺ + H₂
2. Cu²⁺ + 2Ag –> Cu + 2Ag⁺
3. 2Zn²⁺ + 4OH^-–> 2Zn + O₂ + 2H₂O

10.4 Jawab

1. Mg –> Mg²⁺ +2e^-, +2,37 V． 2H⁺ + 2e^-–> H₂, 0,00 V; potensial sel: +2,37 V，efektif．
2. Cu²⁺ + 2e^-–> Cu, 0,337 V． Ag–> Ag⁺ + e^-, -0,799 V, potensial sel: -0,46 V，tidak efektif．
3. Zn²⁺ + 2e^-–> Zn, -0,763 V． 4OH^-–> 4e^- + O₂ + 2H₂O, -0.401 V potensial sel: -1,16 V， tidak efektif．

10.5 Persamaan Nernst
Hitung potensial sel (pada 25°C) yang reaksi selnya diberikan di bawah ini.
Cd + Pb²⁺ –> Cd²⁺ + Pb
[Cd²⁺] = 0,010 mol dm^-3; [Pb²⁺] = 0,100 mol dm^-3
10.5 Jawab
0,30 V
10.6 Hukum Faraday
Bismut dihasilkan dengan elektrolisis bijih sesuai dengan persamaan berikut. 5,60 A arus listrik dialirkan selama 28,3 menit dalam larutan yang mengandung BiO⁺. Hitung massa bismut yang didapatkan.
BiO⁺ + 2H⁺ + 3e^- –> Bi + H₂O
10.6 Jawab
6,86 g

Ikatan kimia

·         Definisi Ikatan Kimia

Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut :

a)       atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron (serah terima elektron)

b)       penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari masing-masing atom yang berikatan

c)        penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan

Ø  Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur.

Ø  Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat.

Ø  Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia).

Ø  Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia.

Ø  Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom Helium).

Periode	Unsur	Nomor Atom	K	L	M	N	O	P
1	He	2	2
2	Ne	10	2	8
3	Ar	18	2	8	8
4	Kr	36	2	8	18	8
5	Xe	54	2	8	18	18	8
6	Rn	86	2	8	18	32	18	8

Ø  Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet

o    Lambang Lewis

Adalah lambang atom yang dilengkapi dengan elektron valensinya.

·   Lambang Lewis gas mulia menunjukkan 8 elektron valensi (4 pasang).

·   Lambang Lewis unsur dari golongan lain menunjukkan adanya elektron tunggal (belum berpasangan).

Berdasarkan perubahan konfigurasi elektron yang terjadi pada pembentukan ikatan, maka ikatan kimia dibedakan menjadi 4 yaitu : ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinat / koordinasi / dativ dan ikatan logam.

1).    Ikatan Ion ( elektrovalen )

• Terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil/rendah melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lain yang mempunyai afinitas elektron besar/tinggi menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion).
• Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis (sesuai hukum Coulomb).
• Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur non logam.

 Senyawa yang mempunyai ikatan ion antara lain :

a)       Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan halogen (VIIA)

Contoh : NaF, KI, CsF

b)       Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan oksigen (VIA)

Contoh : Na₂S, Rb₂S,Na₂O

c)        Golongan alkali tanah (IIA) dengan golongan oksigen (VIA)

Contoh : CaO, BaO, MgS

Sifat umum senyawa ionik :

1)       Titik didih dan titik lelehnya tinggi

2)       Keras, tetapi mudah patah

3)       Penghantar panas yang baik

4)       Lelehan maupun larutannya dapat menghantarkan listrik (elektrolit)

5)       Larut dalam air

6)       Tidak larut dalam pelarut/senyawa organik (misal : alkohol, eter, benzena)

2).    Ikatan Kovalen

o    Adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan.

o    Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam).

o    Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion.

o    Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama.

o    Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron).

 

3).    Ikatan Kovalen Koordinasi / Koordinat / Dativ / Semipolar

• Adalah ikatan yang terbentuk dengan cara penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan [Pasangan Elektron Bebas (PEB)], sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama.
• Pasangan elektron ikatan (PEI) yang menyatakan ikatan dativ digambarkan dengan tanda anak panah kecil yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron.  

4).    Ikatan Logam

• v  Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak.
  v  Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain.
  v  Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif.
  v  Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain.
  v  Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.
  v  Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.
  v  Struktur logam seperti gambar di atas, dapat menjelaskan sifat-sifat khas logam yaitu :
  a).    berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam.
  b).    dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
  c).    penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.
   
  Polarisasi Ikatan Kovalen
         Suatu ikatan kovalen disebut polar, jika Pasangan Elektron Ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah 1 atom.
         Meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar daripada atom H.
         Akibatnya atom Cl menarik pasangan elektron ikatan (PEI) lebih kuat daripada atom H sehingga letak PEI lebih dekat ke arah Cl (akibatnya terjadi semacam kutub dalam molekul HCl).
         Jadi, kepolaran suatu ikatan kovalen disebabkan oleh adanya perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom yang berikatan.
  Sebaliknya, suatu ikatan kovalen dikatakan non polar (tidak berkutub), jika PEI tertarik sama kuat ke semua atom

       Dalam tiap molekul di atas, ke-2 atom yang berikatan menarik PEI sama kuat karena atom-atom dari unsur sejenis mempunyai harga keelektronegatifan yang sama.

       Akibatnya muatan dari elektron tersebar secara merata sehingga tidak terbentuk kutub.

       Meskipun atom-atom penyusun CH₄ dan CO₂ tidak sejenis, akan tetapi pasangan elektron tersebar secara simetris diantara atom-atom penyusun senyawa, sehingga PEI tertarik sama kuat ke semua atom (tidak terbentuk kutub).

o    Momen Dipol ( µ )

Adalah suatu besaran yang digunakan untuk menyatakan kepolaran suatu ikatan kovalen.

Dirumuskan :

µ = Q x r           ;           1 D = 3,33 x 10^-30 C.m

keterangan :

µ     = momen dipol, satuannya debye (D)

Q     = selisih muatan, satuannya coulomb (C)

r      = jarak antara muatan positif dengan muatan negatif, satuannya meter (m)