Post on 26-Dec-2015
Pengukuran Jumlah arus listrik (C) yang diperlukan untuk mengubah analit secara kuantitatif ke tingkat oksidasi yang berbeda
Q → mol é → mol analit Jenis-jenis metode coulometri: 1.Coulometri potensial tetap2.Coulometri arus tetap3.Elektrogavimetri Contoh: Peramalan kapasitas baterai pada
kendaraan listrik
Q (coulumb) merupakan jumlah muatan yang dipindahkan dalam 1 detik oleh arus 1 A
Q = I . T 1 F = 1 mol é = 6,02 × 1023 é 1 F = 96487 C Contoh: Suatu arus tetap 0,8A digunakan untuk mengendapkan
Cu pada katode dan menghasilkan O2 pada anode. Hitung massa masing-masing zat yang terbentuk dalam waktu 15,2 menit.
Q = I . T = 0,8 A × 912 detik = 729,6 C
eq
FFC
C
3
3
1056,7
1056,7/96487
6,729
gram
molCueq
molCugCueqCumassa
24,0
/2
/5,631056,7 3
gram
molOeq
molOgOeqOmassa
06,0
/4
/321056,7
2
22
32
Elektrolisis dapat dilakukan dengan 3 cara:1.Potensial yang digunakan tetap2.Arus yang digunakan tetap3.Potensial elektroda kerja tetap Eappl = Ec - Ea + (ncc + nck) + (nac + nak) – IREappl : potensial yang digunakan
Ec ; Ea : potensial termokimia pd katode & anode
n : kelebihan teganganI : arusR : hambatan
Note: harga n selalu negatif
Contoh: Untuk menentukan tembaga (II), yang terdiri dari 2
elektoda Pt,masing2 dengan luas permukaan 150 cm2, dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ion Cu2+ 0,022 M dan ion H+ 1 M. hambatannya 0,5Ω. Cu diendapkan di katode dan O2 dibebaskan di anode, dengan tekanan bagian 1 atm di anode.
Cu2+ + H2O → Cu(s) + ½ O2(g) + 2H+
Dari persamaan Nernst:
Esel = 0,29 – 1,23
= - 0,94 V
29,0
022,0
1log
2
0591,034,0
CuE
23,1
)1(
1log
2
0591,023,1
22
OE
Pemolaran kinetik hanya terjadi pada anode (O2 dibebaskan),sedangkan di katode sangat cepat
Pemolaran konsentrasi di anode juga diabaikan , karena di anode (H2O) berada dalam jumlah yang banyak
Eappl = Ec - Ea + ncc + nak – IR Jika dianggap dilakukan pada arus 1,5 A sesuai
kerapatan arus 0,01 A/cm2, dengan nak O2 = -0,85 V, maka didapatkan:
Eappl = 0,29 - 1,23 + 0 – 0,85 – (1,5 × 0,5)
= - 2,5 VJadi, potensial kasar yang dibutuhkan untuk
menghasilkan arus awal 1,5 A adalah – 2,5 V
Diharapkan arus menurun (pengurangan ion Cu2+ dalam larutan)
II = arus pd t menit ; I0 = arus awal; dg tetapan k :
D = koefisien difusi; A = luas penampang ; V = volume ;δ = ketebalan lapisan
Jadi setelah sekitar 30 menit, arus turun dari 1,5A menjadi 0,08A. Cu yang terendapkan sekitar 96%
ktI eII 0
...8,25
V
ADk
Ea tetap, sedangkan Ec berkurang
AnodeH2O ⇌ ½ O2(g) + 2H+ + 2é
2H+ + 2é ⇌ H2(g)
Cd2+ + 2é ⇌ Cd(s)
Pb2+ + 2é ⇌ Pb(s)
KatodeCu2+ + 2é ⇌ Cu(s)
Gaya elektrostatis menunda kemolaran konsentrasi dg cara menaikkan kecepatan ion Cu2+ menuju permukaan elektroda
Eappl akan semakin bertambah
2H+ + 2é ⇌ H2(g)
Cu2+ + 2é ⇌ Cu(s)
Membandingkan dengan elektroda yang ketiga yang potensialnya dalam larutan diketahui dan tetap (elektroda pembanding)
Perbedaan potensial pada elektroda pembanding dengan katode diukur dengan potensiometer/ volt meter elektronik
Dapat digunakan untuk sistem yang menghasilkan endapan dengan sifat-sifat fisika yang kurang baik dan reaksi yang tidak menghasilkan zat padat sama sekali
Tidak terbatas pada hasil yang akan ditimbang
Rangkaian pada coulometri potensial tetap:a.Sel elektrolisisb.Potensiostatc. Integrator
Ada 2 jenis sel:1.Elektrode kerja (kasa platina) dan elektroda
pasangan (kawat platina)2.Elektrode kerja bejana berisi raksa
Pemisahan elektrode untuk mencegah hasil reaksi dan gangguan dalam analisis
Jembatan garam mengandung elektrolit yang sama dengan sampel
Raksa berfungsi untuk memisahkan unsur-unsur yang mudah direduksi
Sel ini berguna untuk penentuan secara coulometri ion-ion logam dan senyawa organik
Alat elektronik yang menjaga potensial elektroda kerja tetap
Untuk menunjukkan jumlah coulomb yang diperlukan untuk menyelesaikan suatu elektrolisis
Sumber kesalahan pada titrasi coulometri:1. Perubahan arus selama di amperstat2. Kesalahan pengukuran arus / potensial3. Kesalahan pengukuran waktu4. Kesalahan proses titrasi5. Keefektifan arus kurang dari 100%
Arus dijaga tetap secara hati-hati dn diketahui secara tepat → Amperstat
Jumlah coulomb = jumlah analit yang terlibat
Potensial elektrode dinaikkan, jika arus dijaga tetap
Reaksi analit tidak terjadi pada permukaan elektrode kerja
Asam lemah atau kuat dapat dititrasi dengan tingkat ketelitian tinggi menggunakan ion OH- pada katode
2 H2 + 2é → 2 OH- + H2(g)
Menggunakan elektrode perak dan menambahkan ion Cl- atau Br-
AgCl dan AgBr tidak mengganggu reaksi penetralan
Titrasi basa kuat/lemah dapat dilakukan dengan ion H+ pada ande Pt
Dapat menggunakan suatu elektrode logam perak
Titik akhir ditunjukkan secara potensiomentri/zat penunjuk
Dapat memakai beberapa pereaksi yang tak biasa digunakan pada analisis volumetri
Jenis yang ditentukan
Reaksi elektrode Reaksi secara analitik
Asam 2H2O + 2é ⇌ 2OH- + H2 OH- + H+ ⇌ H2O
Basa 2H2O ⇌ 2H+ + ½ O2 + 2é H+ + OH- ⇌ H2O
Cl- , Br- , I- Ag ⇌ Ag+ + é Ag+ + Cl- ⇌ AgCl ; …
Cl- , Br- , I- 2Hg ⇌ Hg22+ + 2é Hg2
2+ + Cl- ⇌ Hg2Cl2 ; …
Redoks Mn2+ ⇌ Mn3+ + é Mn3+ + Fe2+ ⇌ Mn2+ + Fe3+
Pada penentuan Cd secara coulometri, logam Cd dihasilkan di katode dengan memberikan arus sebesar 2 A selama 4 jam. Tentukan logam Cd yang terendapkan di katode.
t = 4 jam = 14.400 detik Q = I . t = 2 A . 14400 detik = 28.800 coulomb 1 Faraday akan menghasilkan Cd sebanyak:
Jadi 28.800 C akan mengendapkan Cd:
gramCdAr
562
112
2
gram715,1696487
56800.28