PEMISAHAN SECARA ELEKTROLISIS

I. Tujuan1. Mengetahui perubahan yang terjadi pada anoda dan katoda dari proses elektrolisis2. Mengetahui factor yang mempengaruhi elektrolisis

II. Landasan TeoriElektrokimia adalah kajian reaksi redoks yang dilaksanakan sedemikian sehingga di dalam system itu dapat ditentukan potensial listrik yang dapat diukur. Di dalamsebuah sel volta sebuah reaksi redoks spontan membangkitkan arus listrik yang mengalir lewat rangkaian luar. Semua sel elektrokimia harus mempunyai rangkaian dalam, ion dapat mengalir dalam bentuk ionnya berdifusi. Beberapa tipe sel tertentu menggunakan jembatan garam unuk maksud tertentu. Dalam masing-masing sel oksidasi berlangsung pada anoda dan reduksi berlangsung pada katoda.(Keenan, 1984)Elektrolisis adalah suatu proses dimana reaksi kimia terjadi pada elektroda yang tercelup dalam elektrolit. Ketika tegangan diberikan terhadap elektroda itu. Elektroda yang bermuatan positif disebut anoda dan elektroda yang bermuatan negatif disebut katoda. Elektroda seperti platina yang hanya mentransfer electron dari larutan disebut electron inert. Elektroda reaktif adalah elektroda yang secara kimia memasuki reaksi elektroda selama elektrolisis, terjadilah reduksi pada katoda dan oksidasi pada anoda. Gambaran umum tipe reaksi elektroda dapat diringkas sebagai berikut :1. Arus listrik yang membawa ion akan diubah pada elektroda2. Ion negative yang sulit dibebaskan pada katoda menyebabkan pengurangan H2O dan pembentukan H2 dan OH- dan absorpsi electron3. Ion negative yang sulit dibebaskan pada anoda menyebabkanpengurangan H2O dan electron(Dogra, 1998)Jika tembaga dioksida disisi kiri, ion Cu2+masuk ke larutan. Electron yang dilepaskan pada reaksi melewati rangkaian luar dari kiri ke kanan, seperti digambarkan oleh perubahan jarum ampermeter. Electron masuk ke lembaran perak dan, pada antar muka logam larutan elektron diikat oleh ion Ag+, sebagai atom yang melapisi pada permukaan perak. Proses ini akan menyebabkan kenaikan muatan positif dalam gelas piala sebelah kiri dan menurunkan muatan di gelas piala sebelah kanan, tetapi tidak untuk jembatan garam. Jembatan memungkinkan aliran netto ion positif ke gelas piala sebelah kanan dan ion negative ke gelas piala sebelah kiri, yang menjaga netralitas muatan disetiap sisi.Reaksi oksidasi reduksi ini terdiri dari dua setengah reaksi yang terpisah. Setengah reaksi oksidasi di gelas piala sebelah kiri adalah :Cu (s) Cu2+ (aq) + 2eDan setengah reaksi reduksi di gelas piala sebelah kanan adalah :Ag+ (aq) + e Ag (s)(David, 2001)Dalam elektrolisis, sumber aliran listrik digunakan untuk mendesak electron agar mengalir dalam arah yang berlawanan denga aliran spontan. Hubungan antara jumlah energi listrik yang dikonsumsi dan perubahan kimia yang dihasilkan dalam elektrolisis merupakan salah satu persoalan penting yang dicarikan jawabannya oleh Michael Faraday (1791-1867). Hukum faraday pertama tentang tentang elektrolisis menyatakan bahwa jumlah perubahan kimia yang dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati suatu elektrolisis. Hukum kedua tentang elektrolisis menyatakan bahwa : Sejumlah tertentu arus listrik menghasilkan jumlah ekivalen yang sama dari benda apa saja dalam suatu elektrolisis(Petrucci, 1985)Mengikuti apa yang dikatakan Michael Faraday, para ahli kimia menyebut sisi berlangsungnya oksidasi dalam sel elektrokimia sebagai anoda dan sisi berlangsungnya reduksi sebagai katoda. Dalam sel Galvani seperti yang baru saja di diskusikan, tembaga adalah anoda (karena dioksidasi) dan perak adalah katoda (karena Ag+direduksi). Electron-elektron mengalir pada rangkaian luar dari anoda ke katoda. Dalam larutan ion positif dan negative keduanya bebas untuk bergerak. Didalam sebuah sel elektrokimia, ion-ion negative (anion) bergerak menuju anoda, dan ion positif (kation) bergerak ke katoda.Reaksi kimia netto dalam sel Galvani dalam sederhana ini (Cu|Cu2+||Ag+|Ag) sama dengan yang berlangsung jika sebuah lembaran tembaga ditempatkan dalam larutan perak nitrat dalam air, tetapi ada perbedaan penting dalam prosesnya. Karena komponen reaksi dipisahkan kedalam dua tempat, sementara kontinuitas listrik dijaga, perpindahan langsung electron dari atom tembaga ke ion perak dihindari, dan mereka dipaksa berjalan melalui rangkaian luar (kawat) sebelum akhirnya melakukan pengaruh netto yang sama. Arus electron yang melalui kawat dapat diguanakan untuk berbagai tujuan. Sebagai contoh, jika sebuah lampu bohlam ditempatkan dalam rangkaian listrik, arus yang melewatinya akan mengakibatkan bohlam menyala.(David, 2001)Sel galvani adalah alat yang dapat mengubah energy kimia menjadi listrik. Untuk sampai kepada sel galvani, perhatikanlah beberapa percobaan berikut ini. Jika sebatang logam dicelupkan kedalam larutan ion logam tersebut, terjadi kesetimbangan antara logam dengan larutan ion lainnya. Contoh logam tembaga (Cu) dicelupkan ke dalam larutan CuSO4, da logam seng (Zn) dicelupkan kedalam larutan ZnSO4. Pada kedua system ini tidak terlihat adanya perubahan tetapi sebenarnya ada kesetimbangan :Cu2+(aq) + 2e-Cu (s)Zn2+(aq) + 2eZn (g)Artinya, serah terima electron terjadi secara langsung dan bolak balik. Karena system dalam keadaan setimbang maka mata tidak akan mampu melihat, baik pada batang logam maupun dalam larutan.(Syukri, 1999)Faktor yang menentukan reaksi kimia elektrolisis antara lain konsentrasi (keaktifan) elektrolit yang berbeda ada yang bersifat inert (tak aktif) dan elektoda tak inert. Hasil elektrolisis dapat disimpulkan ; reaksi pada katoda (katoda tidak berperan) ada K+, Ca2+, Na+, H+. Dari asam dan logam lain (Cu2+), reaksi pada anoda, untuk anoda inert ada OH-, Cl-, Br-, dan I- dan sisa asam lainnya serta anoda tidak inert (bukan Pt dan C).(Anshory, 1984)

III. Prosedur PercobaanA. Alat dan Bahan1. Alata. Seperangkat alat gelasb. Elektroda tembagac. Eksikator/desikatord. Neracae. Bateraif. Elektroda karbong. Ovenh. Magnetic stirrer2. Bahana. Larutan sampel yang berisi ion cupri dan zinkb. Asam sulfat pekatc. Asam nitrat pekatd. NaOHe. Aquadesf. Aseton

B. Skema Kerja1. Katoda dan AnodaPemisahan dan Penentuan Kadar Ion Cupri

DibersihkanDitimbang katodanya

100mL sampel + 1mL asam sulfat dan asam nitrat pekatDipasangkan keduanya pada alat elektrolisis

Dimasukkan ke dalam gelas kimiaDielektrolisis pada potensial tetap 1,8 volt 45 menitDihentikan elektrolisis dan dilepaskan katodanyaDimasukkan dalam asetonDikeringkan katoda tersebutDitimbang beratnya (data 1)Dielektrolisis lagi selama 10 menitDiulangi langkah sebelumnyaDicatat hasil penimbangan (data2)Diulangi kembali hingga dioeroleh data yang konstan

Endapan CuDicatat waktu elektrolisis semuanya dan kuat arus yang digunakan

Dilarutkan dalam asam nitratDicuci katoda dengan aquadesDipanaskan didalam ovenDidinginkan dalam eksikator

HasilDitimbang lagi

2. Katoda Penentuan Kadar Ion Zink

NaOH pekatDipasang kembali

Ditambahkan ke dalam sisa elektrolisis pada kegiatan ADielektrolisis pada potensial 2,7 volt selama 30 menitDilakukan hal yang sama seperti percobaan pemisahan ion cupriDicatat waktu yang digunakan dan arus selama proses elektrolisis

HasilDicuci elektroda dan dikeringkan setelah selesai

IV. Hasil dan PembahasanA. Data1. Voltase= 1,8 Volt2. Kuat arus= 0,5 A3. Massa awal katoda= 10 gr4. Massa awal anoda= 10 grNoAnodaKatodaWaktu(menit)LarutanMassa Akhir(gram)

AnodaKatoda

1CuAg5Fe(NO3)29,952010,042

2FeZn5AgNO39,957910,168

3ZnNi5Cu(NO3)29,94910,048

4NiCu5Zn(NO3)29,95510,051

5AgFe15Ni(NO3)29,496010,135

B. PembahasanPada percobaan kali ini praktikan melakukan percobaan dengan menggunakan virtual lab, karena alat yang akan digunakan tidak ada. Maka, percobaan ini tidak sesuai dengan prosedur.Praktikan melakukan percobaan ini sebanyak 5 kali percobaan.Percobaan pertama dilakukan dengan Cu sebagai anodanya dan Ag sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Fe(NO3)2. Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 9,9520 gr dan massa akhir katoda 10,042 gr.Reaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Cu2+(aq) + 2e Cu(s)E = +0,34Reaksi setengah sebelah kanan :Ag+(aq) + e Ag(s) E = +0,80Elektrolisis :CuCu2+ + 2eE = +0,34 x1CuCu2+ + 2eE = +0,34Ag+ + e Ag E = +0,80 x22Ag+ + 2e 2Ag E = +1,60 +Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2AgE = +1,94Notasi sel :Cu Cu2+ Ag+ Ag

Percobaan kedua dilakukan dengan Fe sebagai anodanya dan Zn sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah AgNO3. Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 9,9579 gr dan massa akhir katoda 10,168 gr.Reaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Fe2+(aq) + 2e Fe(s)E = -0,44Reaksi setengah sebelah kanan :Zn2+(aq) + 2e Zn(s) E = -0,76Elektrolisis :Fe Fe2+ + 2eE = -0,44Zn2+ + 2e Zn E = -0,76 +Fe + Zn2+ Fe2+ + Zn E = -1,20Notasi sel :Fe Fe2+ Zn2+ Zn

Percobaan ketiga dilakukan dengan Zn sebagai anodanya dan Ni sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Cu(NO3)2. Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 9,949 gr dan massa akhir katoda 10,048 gr.Reaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Zn2+(aq) + 2e Zn(s) E = -0,76Reaksi setengah sebelah kanan :Ni2+(aq) + 2e Ni(s) E = -0,25Elektrolisis :Zn Zn2+ + 2eE = -0,76Ni2+ + 2e Ni E = -0,25 +Zn + Ni2+ Zn2+ + Ni E = -1,01Notasi sel :Zn Zn2+ Ni2+ Ni

Percobaan keempat dilakukan dengan Ni sebagai anodanya dan Cu sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Zn(NO3)2. Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 9,955 gr dan massa akhir katoda 10,051 gr.Reaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Ni2+(aq) + 2e Ni(s) E = -0,25Reaksi setengah sebelah kanan :Cu2+(aq) + 2e Cu(s) E = +0,34Elektrolisis :Ni Ni2+ + 2eE = -0,25Cu2+ + 2e Cu E = +0,34 +Ni + Cu2+ Ni2+ + Cu E = +0,09Notasi sel :Ni Ni2+ Cu2+ Cu

Percobaan kelima dilakukan dengan Ag sebagai anodanya dan Fe sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Ni(NO3)2. Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 9,4960 gr dan massa akhir katoda 10,135 gr.Reaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Ag+(aq) + e Ag(s) E = +0,80Reaksi setengah sebelah kanan :Fe2+(aq) + 2e Fe(s)E = -0,44Elektrolisis :AgAg+ + eE = +0,80 x22Ag 2Ag+ + 2eE = +1,60Fe2+ + 2e Fe E = +0,80 x1Fe2+ + 2e Fe E = -0,44 +2Ag + Fe2+ 2Ag+ + FeE = +1,16Notasi sel :Ag Ag+ Fe2+ Fe

Semua percobaan dilakukan selama 5 menit kecuali percobaan yang kelima dilakukan selama 15 menit. Voltase yang digunakan sama yaitu 1,8 volt dan kuat arus yang digunakan juga sam yaitu 0,5 A.Pada saat dilakukan elektrolisis electron bergerak dari anoda menuju katoda. Massa anoda akan berkurang dan katoda akan bertambah. Semakin besar waktu yang digunakan maka electron akan bergerak cepat. Sedangakan larutan berpengaruh pada massa elektroda.Dapat dilihat dari perubahan massa pada percobaan yang kedua bila dibandingkan dengan percobaan yang kelima. Pada percobaan kedua larutan yang digunakan adalah AgNO3 dielektrolisis selama 5 menit dan pada percobaan kelima larutan yang digunakan adalah Ni(NO3)2 dielektrolisis selama 15 menit. Hasil yang didapatkan perubahan massa katoda pada percobaan kedua lebih besar dibandingkan perubahan massa katoda pada percobaan lima. Hal ini tidak dipengaruhi oleh waktu melainkan oleh larutan yang dimasukkan. Waktu hanya mempengaruhi kecepatan electron yang berpindah.

V. Kesimpulan dan SaranA. KesimpulanDari percobaan virtual elektrolisis yang telah praktikan lakukan, dapat disimpulkan :1. Pada proses elektrolisis electron bergerak dari anoda menuju katoda2. Factor yang mempengaruhi selama proses elektrolisis adalah waktu dan larutan yang digunakan

B. SaranPada praktikum ini praktikan hanya melakukannya melalui media virtual lab tidak dilakukan secara langsung karena alat dan bahan yang digunakan tidak memadai. Untuk itu praktikan menyarankan agar menyediakan alat dan bahan sehingga praktikum dilakukan dengan efektif.

VI. Daftar PustakaAnshory, Irfan. 1984. Kimia. Bandung: Ganeca ExactDogra.1998. Kimia Fisiska. Jakarta: Universitas IndonesiaKeenan. 1984. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: ErlanggaOxtoby, David.W. 2001. Kimia Modern. Jakarta: ErlanggaPetrucci, Ralph H. 1985. Kimia Dasar Prinsip Terapan Modern Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: ErlanggaS, Syukri. 1999. Kimia Dasar 3. Bandung: ITB

VII. LampiranA. Gambar PercobaanPercobaan 1

Percobaan 2

Percobaan 3

Percobaan 4

Percobaan 5

B. Pertanyaan prapraktikum1. Sebutkan deret volta murni dari yang mudah teroksidasi sampai yang mudah tereduksi!Jawab : Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, H2O2,Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, (H+), Sb, Br, Au, Hg, Ag, Pb, Au2. Sebutkan judul praktikum hari ini!Jawab : Pemisahan secara Elektrolisis3. Bagaimanakah bunyi hokum faraday yang berkaitan dengan elektrolisis? Sebutkan kedua hukum tersebut serta cantumkan rumusnya secara matematika!Jawab : Hukum Faraday I : Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut.Rumus : m = e . i . t96500q = i . tDimana : m = massa zat yang dihasilkan (gram) e = berat ekivaleni = kuat arus listrik (amper)t = waktu (detik)q = muatan listrik (coloumb)Hukum Faraday II : Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut.Rumus : m1: m2 = e1: e2Dimana : m = massa zat (gram)e = berat ekivalen4. Apakah pengaruh tingkat keasaman/kebebasan larutan dalam proses elektrolisis? Keadaan manakah yang lebih baik untuk suatu proses pemisahan secara elektrogravimetri?Jawab : Pengaruh tingkat keasaman adalah berfungsi untuk memberikan suasana asam pada larutan dan mempercepat reaksi dimana konduktivitas akan naik sehingga transfer ion akan lebih cepat berlangsung.5. Tuliskan reaksi reduksi untuk ion cupri dan ion zink serta lengkap pula dengan data potensialnya!Jawab : a. reaksi reduksi ion cupriCu2+(aq) + 2e Cu(s) E = +0,34b. reaksi reduksi ion zinkZn2+(aq) + 2e Zn(s) E = -0,76

C. Pertanyaan Pascapraktikum1. Hitunglah berat logam yang terdapat pada larutan sampel sesuai dengan hasil praktikum saudara! Selanjutnya hitung hasil yang diperoleh secara teoritis menurut huku faraday! Bandingkan keduanya dan hitung persentase rendemen hasil kerja saudara!Jawab : kami tidak melakukan praktikum sesuai dengan prosedur percobaan, kami melakukan praktikum dengan menggunakan virtual lab, jadi kami tidak dapat menjawab pertanyaan ini.2. Apakah fungsi zat-zat berikut dalam kegiatan praktikum ini?a. Asam sulfat pekatb. Asam nitrat pekatc. Aseton dan NaOH pekatJawab : Fungsi asam sulfat pekat dan asam nitrat pekat adalah berfungsi untuk mengionkan CuSO4yang merupakan salah satu larutan dalam cuplikan sehingga terbentuk ion Cu2+dan SO42-. Hal ini dapat terjadi karena rata-rata logam dapat larut dalam asam. Selain itu penambahan H2SO4dan HNO3berfungsi untuk memberikan suasana asam pada larutan dan mempercepat reaksi dimana konduktivitas akan naik sehingga transfer ion akan lebih cepat berlangsung. Adanya suasana asam juga dapat mengendapkan logam Cu. Selain fungsi itu diatas medium asam nitrat juga sangat diperlukan, yaitu dengan menurunkan konsentrasi Cu2+oleh elektroreduksi, katoda semakin negatif sampai tereduksinya nitratSedangkan aseton digunakan sebagai pelarut non polar yaitu untuk melarutkan pengotor yang bersifat non polar yaitu polimer yang berasal dari botol penyimpan cuplikan. Selain itu, pencucian dengan aseton berfungsi untuk mengeringkan batang karbon karena aseton bersifat mudah menguap (volatil) sehingga tidak mempengaruhi berat elektroda pada saat penimbangan.NaOH digunakan agar sebagai penyeimbang larutan agar larutan tidak terlalu asam dan pengondisian larutan yang mana sisa dari elektrolisis tersebut adalah ion Zn2+3. Elektroda apalagi yang dapat saudara gunakan untuk proses pemisahan ion logam dari larutannya? sebutkan syarat elektroda tersebut, baik yang digunakan untuk anoda maupun katoda!Jawab : Elektrolisis larutan CuSO4 dengan katoda karbon dan anoda tembaga20