BAB IELEKTROLISIS1.1. Tujuan Percobaan Memahami sel volta (sel galvani) dan pembuktian teori elektrolisis1.2. Tinjauan PustakaElektrolisis adalah suatu proses dimana reaksi kimia terjadi pada elektroda yang tercelup dalam elektrolit, ketika tegangan diterapkan terhadap elektroda itu (Dogra, 1990). Elektrolit adalah larutan yang mempunyai sifat menghantarkan listrik. Elektrolit dapat berupa larutan asam, basa dan larutan garam. Larutan elektrolit mempunyai peranan penting dalam korosi logam karena larutan ini dapat menjadikan kontak listrik antara anoda dan katoda (Sidiq, 2013). Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit atau vakum). Ungkapan kata ini diciptakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara) (Wikipedia.org).Sel galvanik adalah sel di mana energi bebas dari reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Disebut juga sebagai sel elektrokimia. Hubungan antara energi bebas dari reaksi kimia dengan tegangan sel dinyatakan dengan persamaan

........................................................(1.1)dimana F adalah Faraday, E adalah e.m.f sel (dalam volt) dan n adalah jumlah molekul elektron yang berperan pada reaksi kesetimbangan.

Gambar 1.1 Sel VoltaSumber : http://id.wikibooks.org/wiki/Subjek:Kimia/Materi:Elektrokimia

Sel elektrolisis adalah sel di mana energi listrik digunakan untuk berlangsungnya suatu reaksi kimia. Sel ini merupakan kebalikan dari sel galvanik. E.m.f yang diperlukan untuk berlangsungnya proses ini akan sedikit lebih tinggi dari pada e.m.f yang dihasilkan oleh reaksi imia, dan ini didapat dari lingkungannya. Reaksi kimia spontan menghendaki menjadi negatif. Apabila e.m.f. sel adalah positif, maka ini adalah sel galvanik. Kesetimbangan akan terjadi bila dan E sama dengan nol. Reaksi dengan nilai E yang lebih positif akan terjadi lebih dahulu daripada reaksi-reaksi dengan e.m.f. yang kepositifannya lebih rendah.

Gambar 1.2 Sel ElektrolisisSumber : https://www.google.com/Elektrolisis.htmlAda dua jenis elektroda : Anoda: pada sel galvanik, anoda adalah tempat terjadinya oksidasi, bermuatan negatif disebabkan oleh reaksi kimia yang spontan, elektron akan dilepas oleh elektroda ini. Pada sel elektrolisis, sumber eksternal tegangan didapat dari luar, sehingga anoda bermuatan positif apabila dihubungankan dengan katoda. Dengan demikian ion-ion bermuatan negatif mengalir ke anoda untuk dioksidasi. Katoda: adalah elektroda-elektroda tempat terjadinya reduksi berbagai zat kimia. Pada sel galvanik, katoda bermuatan positif bila dihubungkan dengan anoda. Ion bermuatan positif mengalir ke elektroda ini untuk direduksi oleh elektron-elektron yang datang dari anoda. Pada sel elektrolisis, katoda adalah elektroda yang bermuatan negatif. Ion-ion bermuatan positif (kation) mengalir ke elektroda ini untuk direduksi. Dengan demikian, di sel galvanik, elektron bergerak dari anoda ke katoda dalam sirkuit eksternal. Sedangkan di sel elektrolisis, elektron didapat dari aki/baterai eksternal, masuk melalui katoda dan keluar lewat anoda (Dogra, 1990).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 galvanik, Ag+ direduksi menjadi Ag di katoda dan elektroda perak adalah yang positif. Dalam mode elektrolitik, elektroda perak tetap positif, tetapi reduksi Ag+ menjadi Ag terjadi disini karena itu elektroda ini adalah anoda. Dalam sel galvanik, elektroda tembaga negatif adalah anoda (oksidasi Cu menjadi Cu2+). Sementara pada elektrolisis, reduksi terjadi disini dan elektroda tembaga adalah katoda (Oxtoby, 2001).a) OksidasiOksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen (Priwatini, 2008). Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion (Wikipedia.org).Contoh reaksi:(1) Perkaratan logam, misalnya besi 4Fe(s) + 3O2(g) 2Fe2O3(s)(2) Pembakaran gas alam(CH4) CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)(3) Oksidasi glukosa dalam tubuh C6H12O6(aq) + 6O2(g) 6CO2(g) + 6H2O(l)Sumber oksigen pada reaksi oksidasi disebut oksidator. b) Reduksi Reduksi adalah pelepasan atau pengurangan oksigen (Priwatini, 2008). Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion (Wikipedia.org).Contoh reaksi:(1) Reduksi bijih besi (Fe2O3, hematit) dengan karbon monoksida(CO) Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)(2) Reduksi kromium (III) oksida oleh aluminium Cr2O3(s) + 2Al(s) Al2O3(s) + 2Cr(s)(3) Reduksi tembaga(II) oksida oleh gas hidrogen CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g)Zat yang menarik oksigen pada reaksi reduksi disebut reduktor (Priwatini, 2008).

Tabel 1.1 Potensial reduksi dan oksidasi standarPotensial reduksi (V)Potensial reduksi (V)

Au+ + e-Au+1,69Mn2+ + 2e-Mn+1,51Au3+ + 3e-Au+0,15Pt2+ + 2e+Pt+1,20Cu2+ + 2e-Cu+0,34Sn4+ + 2e-Sn2++0,15Ba2+ + 2e-Ba -2,90Ra2+ + 2e-Ra -2,91Cs+ + e-Cs -2,92Rb+ + e-Rb -2,93K+ + e-K -3,05Li+ + e-Li -3,40

H+ + e-H2(g)0,00Potensial oksidasi (V)

Sn2+ + 2e-Sn-0,14Mo3+ + 3e-Mo-0,20Ni2+ + 2e+Ni-0,25Co2+ + 2e-Co-0,287Cd2+ + 2e-Cd-0,40Fe2+ + 2e-Fe-0,44Cr3+ + 3e-Cr-0,74Zn2+ + 2e-Zn-0,76Se2- Se + 2e +0,92S2- S + 2e +0,45S2O32- S4O42- + 2e -0,084OH- O2 + 2H2O + 4e -0,4012I- I(s) + 2e -0,54MnO42- MnO4- + e -0,562CNS- (CNS)2 + 2e -1,072Br- Br2(aq) +2e -1,087

H2O + 2e- 2H2O + H2-0,83ClO2- ClO2(g) + e -1,16

Mn2+ + 2e-Mn-1,18H2O(l) 2H+ + 1/2O2 + 2e -1,23

Al3+ + 3e-Al-1,66Mg2+ + 2e-Mg-2,36Na+ + e-Na-2,71Ca2+ + 2e-Ca-2,87Sr2+ + 2e-Sr-2,892Cl- Cl2(g) + 2e -1,362SO42- S2O43- + 2e -2,012F- F2(g) + 2e -2,87Anion-anion asam oksidasi yang lain, seperti NO3-, NO2-,SO32-PO42- dan sebagainya mempunyai potensial oksidasi lebih kecil dari air.

Sumber: Syukri, 1999Kemampuan suatu logam untuk mendesak logam lain dari larutannya dapat disusun dalam bentuk deret sesuai dengan tegangan yang dihasilkan. Urutan deret tersebut dapat digambarkan melalui deret Volta pada tabel berikut :

Tabel 1.2 Deret VoltaLi K Ca Na Mg AlBa Sr Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb Sb BiH2Cu Ag HgAu Pt

Logam ringan ;Bukan logam muliaLogam berat ;Bukan logam muliaSetengah muliaMulia

Sumber: Widyatmoko, 2009Elektrolisis adalah proses tidak spontan, arus listrik diperlukan agar reaksi dapat berlangsung. Hubungan kuantitatif antara arus listrik dan zat di katoda hasil elektrolisis ditentukan beberapa faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis larutan tembaga sulfat dengan anoda dan katoda tembaga. Faktor yang diteliti adalah arus listrik, lamanya elektrolisis, dan konsentrasi elektrolit. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa peningkatan arus listrik, waktu elektrolisis, suhu elektrolisis dan peningkatan konsentrasi elektrolit akan memperbesar jumlah endapan di katoda. Arus listrik, lamanya elektrolisis, suhu elektrolisis dan konsentrasi elektrolit yang digunakan pada proses elektrolisis akan menentukan kualitas endapan (Sopiah, 2008).Hampir setiap hari kita berhubungan langsung atau tidak langsung dengan hasil elektrolisis. Berikut ini akan dibahas beberapa manfaaat elektrolisis bagi kehidupan manusia yaitu dalam pembuatan klor dan natrium; natrium hidroksida; alumunium, magnesium dan tembaga serta penyepuhan. Pembuatan klor dan natriumGas klor dan natrium dapat dibuat dengan mengelektrolisis NaCl cair, tetapi untuk mendapatkan Na dan Cl2 yang murni secara besar-besaran dipakai elektrolisis dengan sel Downs. Alat ini dibuat sedemikian agar Cl2 dan Na yang terhasil tidak bercampur. Sel Downs terdiri dari bejana yang diisi NaCl cair dan di dalamnya terdapat batang anoda (+) di bagian tengah, dan anoda berupa silinder yang berada dalam silinder lain. Silinder kedua terbuat dari bejana yang berlobang-lobang untuk masuknya NaCl cair. Akibatnya, daerah katoda terpisah dari anoda, sehingga didapat gas Cl2 dan cairan Na yang murni. Pembuatan natrium hidroksidaNatrium hidroksida dapat dibuat dengan elektrolisis larutan NaCl, dengan reaksi total:2NaCl + 2H2OH2(g) + Cl2(g) +2NaOH(aq)Disamping menghasilkan larutan NaOH, dalam elektrolisis ini juga terbentuk gas H2 dan Cl2. Akan tetapi cara ini menghasilkan larutan NaOH yang bercampur dengan NaCl. Untuk mendapatkan larutan NaOH yang murni, elektrolisis dilakukan dengan wadah berisi larutan NaCl, anoda dicelupkan kedalamnya. Dinding bejana bagian dalam dilapisi asbes dan bagian luarnya terbuat dari baja berpori sebagi katoda. Pada anoda terbentuk gas Cl2 yang dialirkan ke pipa atas, sedangkan pada katoda terbentuk gas H2 dan NaOH yang menetes. Larutan NaOH terkumpul dalam bejana besar bagian bawah, dan gas H2 naik ke pipa yang lain di bagian atas. Pembuatan aluminium, magnesium dan tembagaAluminium adalah logam yang kuat dan ringan, dan semakin banyak dibutuhkan. Larutan aluminium seperti AlCl3, jika dielektrolisis tidak menghasilkan logam aluminium pada katoda, karena yang tereduksi adalah H2O. Logam magesium banyak dipakai dalam industri karena mempunyai kerapatan yang tinggi. Logam ini banyak terdapat dalam air laut sebagai ion Mg2+, dan dapat dibuat dengan mengelektrolisis lelehan senyawanya, misal MgCl2. Hasil elektrolisis adalah Mg pada katoda dan gas Cl2 pada anoda. Logam tembaga semakin hari makin banyak dibutuhkan untuk berbagai keperluan. Biasanya logam ini dikotori sekitar 1% oleh logam lain, seperti besi, zink, perak, emas dan platina. Untuk memurnikannya dilakukan elektrolisis. Tembaga yang akan dimurnikan dipakai sebagai anoda dan katodanya tembaga yang telah murni. Keduanya dimasukkan ke dalam larutan CuSO4. Potensial listrik diatur agar yang teroksidasi hanyalah tembaga, sedangkan logam yang tidak aktif (seperti perak, emas dan platina) tidak larut dalam air dan jatuh ke dasar bejana. Akibatnya di katoda terdapat logam tembaga dengan kemurnian sekitar 99,9%, sedangkan logam mulia (perak, emas dan platina) itu dapat dikumpulkan dan berharga tinggi. Penyepuhan listrikSuatu katoda dapat dilapisi oleh logam lain melalui elektrolisis yang disebut penyepuhan listrik. Bahan yang akan dilapisi dipasang sebagai katoda dalam larutan ion logam pelapis. Sebagai contoh, sendok yang akan dilapisi tembaga dipasang sebagai katoda dan logam tembaga sebagai anoda dalam larutan tembaga sulfat. Logam pelapis biasanya mempunyai warna menarik dan berharga, seperti tembaga, zink, kromium, perak, dan emas, agar terlihat mengkilat dan menarik. Di samping itu, logam pelapis juga tahan korosi agar tahan lama. Kadang- kadang pelapis terdiri dari campuran beberapa logam, sehingga lebih bagus dan lebih tahan (Syukri, 1999).1.3. Tinjauan BahanA. Aquadest rumus molekul: H2O berat molekul: 18,02 gram/mol bentuk fisik: cair titik didih: 100 oC densitas: 1 g/cm3 warna : tidak berwarna pH: 7B. Natrium Klorida rumus molekul: NaCl berat molekul: 58,44 gram/mol bentuk fisik: padat (bubuk kristal padat) titik leleh: 801 C titik didih: 1413 C densitas: 2,165 g/cm3 warna: putih pH: 7C. Seng Sulfat rumus molekul: ZnSO4.7H2O berat molekul: 287,56 gram/mol bentuk fisik: padatan titik leleh: 100 oC titik didih: >500 oC densitas: 3,54 g/cm3 warna: putih pH: 4,4-6D. Tembaga Sulfat rumus molekul: CuSO4.5H2O berat molekul: 249,69 gram/mol bentuk fisik: padatan titik leleh: 110 C titik didih: 150C densitas: 2,284 g/cm3 warna: biru pH: 3,7-4,51.4. Alat dan BahanB. Bahan-bahan yang digunakan: agar-agar Aquadest elektroda (Zn, Cu) natrium klorida (NaCl) seng sulfat (ZnSO4.7H2O) tembaga sulfat (CuSO4.5H2O)

A. Alat-alat yang digunakan: batang pengaduk Beakerglass 200 mL botol Aquadest corong kaca kabel penjepit penggaris pipa U volt meter1.5. Prosedur Percobaan membuat jembatan garam dengan melarutkan bubuk agar-agar dengan air secukupnya, lalu masak atau memaanaskan larutan agar-agar dengan menggunakan pembakaran bunsen, menambahkan garam secukupnya, mengaduk hingga matang dan mengental. Setelah itu memasukkan ke pipa U sampai mulut tabung hingga mengeras. membuat larutan ZnSO4 0,5 M sebanyak 100 mL membuat larutan CuSO4 0,5 M sebanyak 100 mL memasukkan larutan ke dalam Beakerglass yang berbeda memasukkan jembatan garam kedalam dua larutan tersebut menjepit elektroda seng dan tembaga dengan kabel penjepit memasukkan elektroda seng kedalam larutan seng sulfat dan elektroda tembaga ke dalam laruta tembaga sulfat menghubungkan kabel penjepit yang telah dijepitkan ke elektroda dalam voltmeter mengamati dan mendata data untuk lembar kerja

1.6. Data PengamatanTabel 1.1. Data pengamatan elekrolisisNo.PerlakuanPengamatan

1.Elektroda CuSebelum dicelupkan ke dalam larutan CuSO4.5H2O: berwarna kuning kecoklatan, tidak ada karat

Sesudah dicelupkan ke dalam larutan CuSO4.5H2O: semakin mengkilat

2.Elektroda ZnSebelum dicelupkan ke dalam larutan ZnSO4.7H2O: berwarna silver tidak ada karat

Sesudah dicelupkan ke dalam larutan ZnSO4.7H2O: semakin mengkilat

3.Larutan CuSO4.5H2O Sebelum dicelupi elektroda Cu: biru tidak ada gelembung

Sesudah dicelupi elektroda Cu: biru

4.Larutan ZnSO4.7H2OSebelum dicelupi elektroda Zn: bening tidak ada gelembung

Sesudah dicelupi elektroda Zn: bening

5.Hasil Voltmeter1,02 Volt

1.7. Persamaan reaksiZn/Zn2+//Cu2+/CuAnoda: Zn Zn2+ + 2e-E = 0,76 voltKatoda: Cu2+ + 2e- CuE = 0,34 volt +Zn + Cu2+ Zn2+ + CuE = 1,10 volt

1.8. Pembahasan Berdasar dari data pengamatan, kita dapat melihat perbedaan untuk larutan dan elektroda sebelum dan sesudah mengalami elektrolisis, yaitu elektroda Cu setelah mengalami elektrolisis tidak timbul karat dan elektroda Zn setelah dikeluarkan dari larutan menjadi lebih mengkilap, dari segi warna tidak terjadi perubahan warna maupun adanya gelembung pada larutan CuSO4.5H2O maupun larutan ZnSO4.7H2O. Berdasarkan percobaan, larutan ZnSO4.7H2O dengan larutan CuSO4.5H2O yang dimasukan elektroda masing-masing adalah logam Zn dan Cu, terdapat arus listrik sebesar 1,02 volt. Hal ini tidak sesuai dengan teori elektrolisis yang seharusnya yakni sebesar 1,1 volt. Perbedaan tersebut dikarenakan faktor yang mempengaruhi elektrolisis yaitu konsentrasi elektrolit, arus listrik, temperatur dan lamanya elektrolisis.1.9. Kesimpulan Pada percobaan elektrolisis, dengan menggunakan larutan ZnSO4.7H2O dan CuSO4.5H2O 0,5 M dan elektroda Zn dan elektroda Cu, dihasilkan energi listrik sebesar 1,02 volt, hal ini tidak sesuai dengan teori elektrosis yaitu sebesar 1,1 volt.

DAFTAR PUSTAKADavid W.Oxtoby, dkk. 2001. Prinsip - Prinsi Kimia Modern. Jakarta: ErlanggaS, Syukri. 1999. Kimia Dasar 3.Bandung: ITB.S.K Dogra-Dogra. 1990. Kimia Fisika dan Soal-Soal, Jakarta: UI Press.Sidiq M. Fajar. 2013. Jurnal. Analisa Korosi Dan Pengendaliannya. Akademi Perikanan Baruna Slawi.Sopiah, Siti. 2008. Jurnal. Analisis Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Elektrolisis Larutan CuSO4 sebagai Bahan Kajian dalam Pembuatan Modul Praktikum dan Pembelajaran Elektronik. Institut Teknologi Bandung.Ika priwatini. 2010. Skripsi. Pengaruh Pendekatan Ctl Dengan Metode Penelurusan Literatur Melalui Internet Dan Perpustakaan Terhadap Prestasi Belajar Siswa Ditinjau Dari Aktivitas Belajar Materi Pokok Reaksi Redoks Kelas X Semester Genap Sma Negeri 2 Sukoharjo Tahun Pelajaran 2007/2008. Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.(___http://www.id.wikipedia.org/wiki/Elektrode (Diakses pada 24 Mei 2015)(___http://id.wikibooks.org/wiki/Subjek:Kimia/Materi:Elektrokimia (Gambar Diakses pada 24 Mei 2015)(___https://www.google.com/Elektrolisis.html (Gambar Diakses pada 24 Mei 2015)