ISSN: 1410-8917 Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 76 – 79

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi
Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Efek KOH terhadap Rendemen Magnesium Hidroksida pada Elektrolisis Sistem C │ KOH ║ MgSO 4 ,KCl │ C
Fitria Fatichatul Hidayah a , Linda Suyati a* , Rahmad Nuryanto a
a Physical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jl Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: linda_suyati@live.undip.ac.id Art ic le   Info Ab s t rac t Keywords: Potassium Hydroxide,
Electrolysis, Magnesium hydroxide Magnesium  hydroxide  is  useful  as  a  raw  material  for  hydrogen  storage  and  the  raw material for magnesium oxide (MgO). Magnesium was separated by electrolysis method, the result was the magnesium hydroxide. This study aims were to precipitate magnesium hydroxide by electrolysis of C|KOH||MgSO4, KCl|C system and to determine the effect of KOH on the of electrolysis yield in the form of Mg(OH) 2 . The electrolysis cell consisted of 2-compartment, the first compartment contained MgSO 4 solution -KCl in the cathode and other  compartment  containing  KOH  solution  at  the  anode.  Electrolysis  was  conducted using  a  U-tube  which  was  blocked  by  KCl  salt  bridge,  graphite  electrode  and  9  volt  of potential  and  the  electrolysis  time  of  120  minutes.  The  magnesium  hydroxide  was characterized  using  FTIR  and  AAS  spectrophotometers.  The  presence  of  KOH  increased the Mg(OH) 2 precipitate. The highest yield was obtained at KOH 0.25 M which was 99.59%. The  magnesium  content  obtained  was  51.26%.  There  was  a  similarity  between  FTIR Mg(OH) 2 spectra  of  electrolysis  result  with  standard  Mg(OH) 2 which  proved  that  the electrolysis precipitate was Mg(OH) 2 .

## Ab s t rak
Kata kunci:
Kalium Hidroksida, Elektrolisis, Magnesium hidroksida Magnesium hidroksida bermanfaat sebagai bahan baku penyimpan gas hidrogen, bahan baku  pembuatan  magnesium  oksida  (MgO).  Magnesium  dipisahkan  dengan  metode elektrolisis,  hasilnya  berupa  magnesium  hidroksida.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengendapkan magnesium hidroksida melalui elektrolisis sistem C|KOH||MgSO 4 ,KCl|C dan  menentukan  pengaruh  KOH  terhadap  rendemen  hasil  elektrolisis  sistem  berupa Mg(OH) 2. .  Sel  elektrolisis  terdiri  dari  2-kompartemen,  kompartemen  pertama  berisi larutan  MgSO 4 -KCl  di  katoda  dan  kompartemen  lain  berisi  larutan  KOH  pada  anoda. Elektrolisis menggunakan tabung U yang disekat jembatan garam KCl, elektroda berupa grafit  dan  potensial  terpasang  9  volt  dengan  waktu  elektrolisis  selama  120  menit. Magnesium  hidroksida  dikarakterisasi  menggunakan  spektrofotometer  IR  dan  AAS. Keberadaan KOH meningkatkan endapan Mg(OH) 2 hasil elektrolisis. Rendemen tertinggi yang dihasilkan diperoleh pada penggunaan KOH 0,25 M yaitu 99,59%. Diperoleh kadar Magnesium  sebanyak  51,26%.  Ada  kemiripan  antara  spektra  FTIR  Mg(OH) 2 hasil elektrolisis dengan Mg(OH) 2 standar yang membuktikan bahwa endapan hasil elektrolisis merupakan Mg(OH) 2.

## 1. Pendahuluan
Bitterns  memiliki  kadar  magnesium  sebesar  15  - 17,98%  [1-3]  sehingga  dapat  dijadikan  sumber
magnesium  dalam  bentuk  magnesium  hidroksida. Magnesium hidroksida mempunyai prospek dan manfaat sebagai bahan baku penyimpan gas hidrogen, bahan baku pembuatan magnesium oksida (MgO), obat maag [4-6].
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 76 – 79
Pemisahan ion magnesium secara selektif dalam bentuk magnesium  hidroksida  melalui  elektrolisis  sistem MgSO 4 -KCl-H 2 O  telah  diterapkan  oleh  [7].  Sistem MgSO 4 -KCl-H 2 O kurang efisien sehingga
disempurnakan  oleh  sistem  C │ KOH ║ MgSO 4 ,KCl │ C, sistem  ini  membentuk  senyawa  KOH,  Cl 2 ,  H 2 dan melepaskan  panas.  Senyawa  KOH  mudah  terurai  dalam bentuk  ion-ionnya  sehingga  dapat  memperkecil kelarutan  Mg(OH) 2 [8,  9].  Keberadaan  KOH  menjadi fasilitator pembentukan
endapan magnesium hidroksida.
Penelitian  ini  melaporkan  bahwa  Mg(OH) 2 dapat terbentuk  melalui  proses  elektrolisis  dengan  sistem C │ KOH ║ MgSO 4 ,KCl │ C.  Keberadaan  KOH  mempertinggi rendemen Mg(OH) 2 . Penelitian ini dapat dijadikan model pengekstraksian magnesium dari bitterns dengan metode elektrolisis.

## 2. Metode
Penelitian  menggunakan  larutan  model  berupa larutan  MgSO 4 -KCl,  larutan  KOH  berkonsentrasi  2;  1; 0,75;  0,5;  0,25;  0,1;  0,05;  0,01  M,  HCl,  fenolftalin,  dan aquades. Alat elektrolisis yang digunakan adalah tabung U yang disekat jembatan garam. Grafit digunakan sebagai elektrode  inert.  Pencatu  daya  Montana  sebagai  sumber arus  listrik  eksternal.  Multimeter  analog  sanwa  untuk mengkontrol kuat arus listrik selama elektrolisis. Neraca analitik  digital  untuk  menimbang  endapan  hasil elektrolisis.

## Konstruksi alat
Alat  elektrolisis  2-kompartemen  dikonstruksikan seperti  Gambar  2.1.  Bagian  kanan  adalah  kompartemen katodik dan bagian kiri kompartemen anodik.
Gambar 1. Sel 2-kompartemen

## Elektrolisis Larutan
Larutan  MgSO 4 -KCl  15  mL  dimasukkan  dalam kompartemen  katodik  dan  kompartemen  anodik  diisi dengan 15 mL larutan KOH dengan variasi konsentrasi 1; 0,8;  0,6  0,4;  0,2;  0,1  M.  Kedua  kompartemen dihubungkan dengan agar-agar sebagai jembatan garam. Elektrode  yang  digunakan  sebagai  anode  dan  katode adalah  grafit.  Elektrolisis  dilakukan  dengan  variasi potensial terpasang 3; 4; 6; 7,5; 9; 12; 13,8 volt. Masing- masing  elektrolisis  dilakukan  2  jam.  Setelah  proses elektrolisis  selesai,  pasta  putih  di  katode mengendap,
endapan  disaring  sambil  dicuci  10  kali  dengan  akuades dingin 10 o C, kemudian dikeringkan.

## Analisis Hasil Elektrolisis
Endapan  Mg(OH) 2 ditimbang  memakai  neraca analitik  digital.  Massa  endapan  hasil  timbangan dibandingkan  dengan  massa  magnesium  hidroksida hasil  perhitungan  teretik  sehingga  diperoleh  nilai rendemen.  Endapan  magnesium  hidroksida  dianalisis menggunakan AAS untuk menentukan kadar magnesium dalam  sampel  magnesium  hidroksida.  Sebagai  data penguat,  bahwa  endapan  hasil  elektrolisis  berupa magnesium hidroksida digunakan spektrofotometer IR.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Secara  kualitatif  Mg(OH) 2 hasil  elektrolisis  berupa pasta  putih  terendapkan  di  kompartemen  katode  dan setelah proses pengeringan berupa padatan putih, Secara kuantitatif  ditentukan  oleh  perolehan  massa  endapan Mg(OH) 2 yang dihasilkan dari elektrolisis tersebut.
Proses Elektrolisis Sistem C|KOH||MgSO 4 ,KCl|C
Pada  anode,  anion  melepaskan  elektron  menuju katode  sehingga  di  anode  terjadi  reaksi  oksidasi.  Setiap terjadi reaksi oksidasi, anode kekurangan elektron maka ion  SO 42- dan  Cl - berdifusi  menuju  anode  untuk menyeimbangkan  muatan  elektron  pada  kedua kompartemen, sehingga terjadi aliran ion dari larutan ke elektrode anode.
Berdasarkan potensial reduksinya, ion Cl- = 1,36 volt lebih  tinggi  dibanding  ion  SO 42- =  0,16  volt  [9].  Ion  Cl - lebih mudah melepas elektron menjadi gas Cl 2 (Reaksi 1). Gas  Cl 2 diindentifikasikan  sebagai  warna  kuning kehijauan  dan  berbau  menyengat  khas  gas  klor,  warna kuning kehijauan lama kelamaan menyebar dan menjadi lebih  pekat.  Ion  SO 42- bereaksi  dengan  H 2 O  membentuk H 2 SO 4 dan  melepaskan  O 2 (Reaksi  2).  Indikasi terbentuknya  H 2 SO 4 ditunjukkan  adanya  perubahan warna merah muda (pH= 9-12) menjadi jernih (pH = 4). Pada  menit  terakhir,  lapisan  elektroda  mualai  rontok sehingga  larutan  pada  kompartemen  anodik  berwarna coklat.  Lapisan  elektrode  rontok  disebabkan  kuat  arus semakin  tinggi  mengakibatkan  peningkatan  produksi gas  Cl 2 dan  larutan  H 2 SO 4 .  Keberadaan  H 2 SO 4 yang semakin  pekat  pada  kompartemen  anodik  dinetralkan melalui  pembentukan  sulfit  dan  CO 2 (Reaksi  3).  Reaksi yang terjadi:
2 Cl -(aq) → Cl 2(g) + 2e E 0 sel = - 1,36 V  (1)
SO 42-(aq) + 2H 2 O ( l ) → H 2 SO 4(aq) + O 2 (g) (2)
Pada  saat  yang  sama,  akibat  reaksi  reduksi  H + (Reaksi  4)  maka  katode  kelebihan  elektron,  sehingga menarik  kation  K + dan  Mg 2+ disekitar  katode  untuk menggantikan H+. Ion K + dan Mg 2+ dari larutan mengalir ke elektrode (katode). Ion K + dan Mg 2+ tereduksi menjadi K dan Mg (Reaksi 5 dan 6) yang reaktif terhadap molekul H 2 O  membentuk  senyawa  KOH,  Mg(OH) 2 dan  gas  H 2 (Reaksi 7 dan 8).
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 76 – 79
2H + + 2 e- → H 2 (g) (4) K +(aq) + e- → K (s) E 0 = - 2,925 V (5) Mg 2+(aq) + e- → Mg (s) E 0 = - 2,356 V (6)
K (s) + H 2 O (l) → KOH (aq) + H 2 (g) + Q 1 (7)
Mg (s) + 2H 2 O (l) → Mg(OH) 2(s) + H2 (g) + Q 2 (8)

## Pengaruh Voltase terhadap Massa Magnesium
Hidroksida
Penggunaan  voltase  terpasang  pada  proses elektrolisis  bertujuan  untuk  menentukan  jenis  endapan yang dihasilkan, karena ion pada katode dapat tereduksi dan  voltase  untuk  reduksi  tiap  ion  berbeda-beda. Hubungan  konsentrasi  KOH  terhadap  massa  endapan magnesium hidroksida ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Grafik pengaruh voltase terhadap massa magnesium hidroksida.
Peningkatan massa endapan magnesium hidroksida karena voltase sebanding dengan kuat arus listrik, Kuat arus  meninggi  menyebabkan  ketersediaan  OH - banyak sehingga  semakin  mudah  membentuk  Mg(OH) 2 . Penurunan  massa  endapan  magnesium  hidroksida, karena  pada  voltase  tinggi  terjadi  persaingan  reaksi, pembentukan  gelembung  gas  pada  voltase  tinggi  lebih banyak  daripada  produksi  logam  Mg  dan  K,  karena produksi  gas  memiliki  potensial  sel  lebih  rendah  dari potensial reduksi K + maupun Mg 2+ . Semakin meningkatnya gelembung gas dari reduksi H + berupa H 2 (Reaksi  4.4)  dapat  menutupi  semua  pori  permukaan elektrode  sehingga  menghalangi  jalannya  K + maupun Mg 2+ ke  elektrode,  berakibat  reduksi  K + maupun  Mg 2+ menjadi  sulit.  Menurunnya  ketersediaan  K  dan  Mg berdampak pada sedikitnya endapan yang diperoleh pada elektrolisis.

## Pengamatan Perubahan Kuat Arus terhadap Waktu Elektrolisis
Pada  setiap  variasi  konsentrasi  KOH  menghasilkan kuat  arus  yang  berbeda,  hal  ini  dikarenakan  besarnya hantaran listrik bergantung pada jumlah ion efektif yang dapat  menghantarkan  arus  listrik.  Hasil  pengamatan perubahan kuat arus selama elektrolisis ditunjukkan oleh gambar 2:
Gambar 2. Grafik pengamatan waktu terhadap kuat arus
Data Gambar 2 dapat diketahui bahwa arus berubah tiap-tiap waktu elektrolisis, hal ini terjadi karena kation Mg 2+ dan K + masih banyak sehingga membutuhkan kuat arus  yang  lebih  tinggi  untuk  membentuk  endapan Mg(OH) 2 dan  larutan  KOH,  lama  kelamaan  kuat  arus berubah  karena  kation  tersebut  membetuk  produk berupa endapan sehingga reaksi konstan dengan indikasi warna pp pada kompartemen katodik memudar.
Pengaruh Konsentrasi KOH pada Perolehan Massa Mg(OH) 2
Secara kuantitatif dapat dilihat dari grafik perolehan massa  endapan  yang  dihasilkan  terhadap  pengaruh penambahan konsentrasi KOH pada proses elektrolisis.
Gambar 3. Grafik pengaruh [KOH] terhadap perolehan massa Mg(OH) 2
Peningkatan massa endapan Mg(OH) 2 terjadi karena Adanya  K + yang  berdifusi  menuju  katode  meningkat, maka semakin bayak ion K + yang tereduksi menjadi K dan berakibat semakin banyak basa kuat KOH yang terbentuk di katode (Reaksi 9). Senyawa KOH mudah larut dalam air dan dapat terdisosiasi membentuk ion K + dan OH - , dalam sistem  kesetimbangan  basa  sukar  larut  dalam  air sehingga  ion  senama  berperan  menstabilkan  endapan Mg(OH) 2 .  Semakin  besar  konsentrasi  KOH  yang terbentuk,  maka  ketersediaan  OH - yang  menekan kesetimbangan  reaksi  untuk  bergeser  ke  arah  produk sehingga  endapan  Mg(OH) 2 semakin  banyak  dan berakibat memperkecil kelarutan Mg(OH) 2 .
KOH (aq) → K +(aq) + OH -(aq) (9)
Mg 2+(aq) + 2OH -(aq) Mg(OH) 2(s) (10) Peningkatan konsentrasi mengakibatkan peningkatan konduktifitas yang diiringi oleh peningkatan  kuat  arus  sehingga  proses  reduksi  ion  K + lebih  banyak  sementara  reduksi  ion  Mg 2+ semakin
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 76 – 79
menurun, Banyaknya ketersediaan K, ternyata membuat OH - lebih  mudah  bereaksi  dengan  K  daripada  Mg, mengakibatkan  pembentukan  KOH  lebih  mudah terbentuk daripada pembentukan Mg(OH) 2 .
Penentuan Rendemen dan Karakterisasi Endapan Hasil Elektrolisis Sistem C|KOH||MgSO4,KCl|C
Variasi  konsentrasi  menghasilkan  rendemen  yang berbeda-beda.  Rendemen  yang  dihasilkan  pada penggunaan KOH berkonsentrasi 2; 1; 0,75; 0,5; 0,25; dan 0,1  M  berturut-turut  sebesar  36,7;  31,47;  54,00;  99,59; dan 30,98%. Hasil analisis menggunakan AAS diperoleh kadar magnesium dalam Mg(OH) 2 hasil elektrolisis pada penggunaan KOH berkonsentrasi 2; 1; 0,75; 0,5; 0,25; dan 0,1 M berturut-turut sebesar 49,89; 50,88; 49,80; 49,68; 51,26; 51,27%.
Penentuan  gugus  fungsional  pada  endapan  hasil elektrolisis  diperoleh  perbandingan  spektra  IR  standar Mg(OH) 2 dengan  spektra  IR  Mg(OH) 2 endapan  hasil elektrolisis ditunjukkan pada Gambar 4.4:
Gambar 4. (a) Spektra IR Mg(OH) 2 sampel dan (b) Spektra IR Mg(OH) 2 standar
Berdasarkan perbandingan spektra pada Gambar 4, terdapat kemiripan bentuk spektra, puncak spektra dan overtone  antara  spektra  IR  Mg(OH) 2 hasil  elektrolisis dengan  Mg(OH) 2 standar.  Adanya  gugus – OH  bebas streaching dan O-H ikatan hidrogen berturut-turut pada bilangan gelombang 3695,61 cm -1 dan 3433,29 cm -1 , serta adanya  vibrasi  Mg-O  pada  bilangan  gelombang  802,39 cm -1 sehingga memberikan informasi dan membuktikan bahwa endapan hasil elektrolisis merupakan Mg(OH) 2 .

## 4. Kesimpulan
Magnesium  dapat  diendapkan  sebagai  magnesium hidroksida
melalui
elektrolisis
sistem C|KOH||MgSO4,KCl|C.  Keberadaan  KOH  meningkatkan massa  endapan  Mg(OH) 2 hasil  elektrolisis  pada konsentrasi  tertentu.  Berdasarkan  hasil  penelitian diperoleh  rendemen  Mg(OH) 2 tertinggi  yaitu  99,59% dengan  kadar  magnesium  sebesar  51,26%  pada penggunaan KOH 0,25 M voltase 9 volt.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  B.S  Lalkaka,  Manufacture  of  Magnesium  Chloride and  Other  Allied  Products  at  Kharagoda  by  the
Pioneer  Magnesia  Works,  Ltd, Proceedings  of  the Indian National Science Academy , 9, 1, (1943)
[2]  Kesara  Bhuntumkomol,  Supatra  Munsakul,  Bancha Udomsakdhi, Recovery of chemicals [MgSO 4 , MgCl 2 , MgCO 3 , KCl]  from  Thai  bittern  [mother  liquor  in Thailand], in, Thai National AGRIS Centre, 1976.
[3]  Klaus  Schwochau,  Extraction  of  metals  from  sea water,  in: Inorganic  Chemistry ,  Springer  Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 1984, pp. 91-133.
[4]  Oren  V  Bonney,  Recovery  of  magnesium  as magnesium  hydroxide  from  sea  water,  in,  Google Patents, 1982.
[5]  Alan  G.  Sharpe,  Inorganic  Chemistry,  in,  Longman Group Ltd, Essex, 1992.
[6]  Oliver  Lee  Maddan,  Apparatus  and  method  for producing  magnesium  from  seawater,  in,  Google Patents, United States, 2001.
[7]  WH Rahmanto, Muhammad Asy'ari, Sel Elektrolisis 3 – Kompartemen  untuk  Ekstraksi  Magnesium  dan Sulfat dari Sistem Larutan MgSO4 – KCl – H 2 O, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 9, 1, (2006)
[8]  G  Svehla,  Buku  Teks  Analisis  Anorganik  Kualitatif Makro dan  Semimikro,  PT,  Kalman  Media  Pustaka, Jakarta, 1990.
[9]  Tony  Bird,  Kimia  Fisik  untuk  Universitas, PT Gramedia, Jakarta , (1993)
(a)
(b)