sendiri-sendiri menemukan proses yang efisien untuk memproduksinya. Pada tahun 1990-an produksi aluminium diseluruh dunia yang menggunakan proses Hall-Heroult
mencapai 1,5 x 10
7
ton metrik.
Proses Hall-Heroult melibatkan pengendapan aluminium secara katodik, dari lelehan kriolit Na
3
AlF
6
yang mengandung Al
2
O
3
terlarut, dalam sel elektrolisis. Setiap sel terdiri dari kotak baja persegi panjang yang panjangnya sekitar 6 m, lebar 2
m, dan tinggi 1 m, yang berfungsi sebagai katoda, dan grafit pejal sebagai anoda yang mencuat melewati atap sel hingga ke bak lelehan kriolit. Arus yang sangat besar
50.000 sampai 100.000 A dilewatkan dalam sel dan sebanyak 100 sel seperti ini disusun secara seri.
Lelehan kriolit yang berdisosiasi sempurna menjadi ion-ion Na
+
dan AlF
6 3-
, merupakan pelarut yang baik untuk aluminium oksida, menghasilkan distribusi
kesetimbangan dari ion-ion seperti Al
3+
, AlF
2+
, AlF
2 +
, AlF
3 +
, AlF
4 -
, AlF
5 2-
, AlF
6 3-
, dan O
2-
dalam elektrolit. Kriolit meleleh pada suhu 1000 C, tetapi titik lelehnya turun
dengan adanya aluminium oksida terlarut, sehingga suhu sel operasi hanya 950 C.
Dibandingkan dengan titik leleh Al
2
O
3
murni 2050 C, suhu tersebut merupakan suhu
yang rendah, dan ini sebabnya proses Hall-Heroult biasa berhasil. Lelehan aluminium memiliki kerapatan yang sedikit lebih besar sehingga materi ini mengumpul didasar
sel, untuk selanjutnya disadap secara berkala. Oksigen merupakan produk anoda yang utama, tetapi zat ini bereaksi dengan elektroda grafit menghasilkan karbon dioksida.
a. Reaksi Anodik
Dalam proses elektrolisis reaksi yang dapat terjadi pada anoda adalah :
Universitas Sumatera Utara
C
s
+ O
2 g
CO
2 g
2C
s
+ O
2 g
2CO
g
Jika potensial sel elektrolisis lebih besar dari 1,02 Volt maka reaksi yang dapat terjadi adalah :
Al
2
O
3
+ 3C
s
4Al
l
+ 3CO
2 g
b. Reaksi Katodik
Reaksi yang dapat terjadi disekitar katoda adalah dekomposisi ion AlF
4 -
dari kriolit menjadi ion Al
3+
dan F
-
:
AlF
4 -
Al
3+
+ 4F
-
Reaksi Al
3+
pada katoda;
Al
3+
+ 3e Al
l
Dan reaksi antara natrium dari kriolit dengan Al :
Al
l
+ 3Na
+
3Na + Al
3+
c. Reaksi Utama Elektrolisis Alumina
Reaksi keseluruhan pada industri elektrolisis alumina dengan menggunakan anoda karbon adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
2Al
2
O
3 l
+ 3C
s
4Al
l
+ 3CO
2 g
Reaksi ini berlangsung pada temperatur sekitar 977 C, beda potensial 1,18 Volt.
Mekanisme reaksi yang paling sering terjadi adalah reduksi Al
2
O
3
secara langsung dengan reaksi :
Al
2
O
3
2Al
3+
+ 3O
2-
Reaksi katodik : 2Al
3+
+ 6e
-
6Al
l
Reaksi anodik : 3O
2-
32 O
2
+ 6e
-
2.6 Besi dan Silika
a. Besi
Besi merupakan logam industri terpenting sudah dikenal sejak zaman purba. Besi merupakan unsur terbanyak keempat dalam litosfer bumi setelah oksigen,
silikon, aluminium. Kegunaan besi terpenting ialah pembuatan baja alloy. Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Besi melebur
pada temperatur 1535 C. Zat-zat pencemar ini memegang peranan penting dalam
kekuatan struktur besi.
Sifat besi yang mudah mengalami korosi pada berbagai keadaan, sifat elektrokimia besi menjadi bahan kajian sejak lama. Terlihat bahwa oksidasi lebih
mudah terjadi oleh adanya gugus yang mengendapkan produknya. Ion ferri mudah
Universitas Sumatera Utara
tereduksi ke ferro, tetapi dalam keadaan alkali justru ferro berubah menjadi ferri. Agar FeOH
3
tidak mengendap, suasananya harus asam.
Reaksi besi dan oksidasi rumit karena didorong dengan adanya kelembaban. Produk karatnya non-stoikiometri dan sifatnya dapat protektif maupun tidak. Besi
dapat larut dalam asam mineral encer. Bila asam non-oksidator tidak ada udara terbentuk ferro sedangkan biala ada udara atau asam nitrat dan kromat memasifkan
besi.
Ion ferro dan ferri dalam larutan mudah saling diubah dengan reaksi redoks ferro hidroksida yang baru diendapkan berwarna putih dengan adanya udara menjadi
hijau atau hitam, kemudian membentuk ferri hidroksida merah cokelat. Amoniak hanya mengendapkan besi sebagian karena terbentuk kompleks amina.
Ion ferri biasanya merah cokelat akibat bentukan kompleks, sedangkan ion ferrinya sendiri tidak berwarna. Ferri mengkompleks dengan sianida. Besi merupakan
logam termurah karena sifat fisik menarik, mudah dielektroplating dari berbagai elektrolit, tetapi besi tidak bernilai dekoratif, tetap terkena korosi, ia hanya dipakai
secara terbatas termasuk electroforming pada cetakan karet, gelas, plastik, pada alloy nikelnya dan sebagainya.
b. Silika
