Elek Trol Sis

22
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Reaksi kimia dapat ditimbulkan oeh arus listrik, sebaiknya reaksi kimia dapat dipakai untuk menghasilkan arus listrik. Elektolisis merupakan proses dengan mana reaksi redoks yang tidak bisa berlangsung spontan. Untuk ebih memahami apakah sebenarnya eektroisis itu dapat dilihat pada proses pengisian aki. Dalam proses pengisian aki tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila kedalam suatu larutan elektrolit dialiri arus listrik searah maka akan terjadi reaksi kimia, yaitu penguraian atas elektrolit tadi. Peristiwa penguraian (reaksi kimia) oleh arus searah itulah yang disebut eektrolisis. Sedangkan sel dimana terjadinya reaksi tersebut disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat menghantarkan listrik disebut elektrolit, dan dua buah elektroda yang berfungsi sebagai katoda dan anoda. Reaksi elektrolisis terdiri dari reaksi katode, yaitu reduksi dan reaksi anode, yaitu oksidasi. Spesi apa saja yang terlibat dalam reaksi katode dan anode bergantung pada potensial elektroda dari spesi tersebut, dengan ketentuan spesi yang mengalami reduksi

Transcript of Elek Trol Sis

BAB 1PENDAHULUAN

1.1Latar BelakangReaksi kimia dapat ditimbulkan oeh arus listrik, sebaiknya reaksi kimia dapat dipakai untuk menghasilkan arus listrik. Elektolisis merupakan proses dengan mana reaksi redoks yang tidak bisa berlangsung spontan. Untuk ebih memahami apakah sebenarnya eektroisis itu dapat dilihat pada proses pengisian aki. Dalam proses pengisian aki tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila kedalam suatu larutan elektrolit dialiri arus listrik searah maka akan terjadi reaksi kimia, yaitu penguraian atas elektrolit tadi. Peristiwa penguraian (reaksi kimia) oleh arus searah itulah yang disebut eektrolisis. Sedangkan sel dimana terjadinya reaksi tersebut disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat menghantarkan listrik disebut elektrolit, dan dua buah elektroda yang berfungsi sebagai katoda dan anoda.Reaksi elektrolisis terdiri dari reaksi katode, yaitu reduksi dan reaksi anode, yaitu oksidasi. Spesi apa saja yang terlibat dalam reaksi katode dan anode bergantung pada potensial elektroda dari spesi tersebut, dengan ketentuan spesi yang mengalami reduksi di katode adalah spesi yang potensial oksidasinya paling besar.Berdasarkan ketentuan tersebut, kita dapat meramalkan reaksi-reaksi elektrolisis. Namun demikian, peru juga dipahami bahwa potensial electrode juga dipengaruhi konsentrasi dan jenis elektrodenya. Oleh karena itu, percobaan ini dilakukan untuk mengetahui proses dan manfaat dari proses elektrolisis.Oleh karena itu, percobaan kali ini dilakukan agar praktikan dapat memahami dan mengerti proses serta manfaat dari proses elektrolisis.

1.2Tujuan Percobaan Mengetahui perbedaan elektrolisis dan elektrokimia Mengetahui manfaat elektrolisis dalam kehidupa sehari-hari Mengetahui perbedaan katoda dan anoda dalam reaksi elektrolisisBAB. 2TINJAUAN PUSTAKA

Apabila arus listrik searah dialirkan kedalam larutan elektrolit melalui elektroda maka dalam larutan akan terjadi reaksi kimia. Zat-zat yang ada dalam larutan akan mengalami penguraian, peristiwa elektrolit oleh arus searah inilah yang disebut elektrolisis, sedangkan tempat terjadinya peristiwa elektrolisis disebut sel elektrolisis, berbeda dengan reaksi yang terjadi pada sel volta pada sel elektrolisis reaksi mulai terjasi pada katoda, yaitu tempat arus masuk (pada sel volta reaksi dimulai pada anoda, yaitu tempat arus keluar).Pada katoda terjadi reaksi reduksi. Ion-ion positif (kation) mengikat elektro-elektro yang berasal dari sumber arus. Zat yang terbentuk dari reaksi ini akan melekat pada batang katoda kecuali zat yang dihasilkan berbentuk gas. Apabila hasil reaksi berfase gas maka akan keluar sebagai gelembung-gelembung gas disekitar batang katoda yang selanjutnya air akan bergerak kepermukaan larutan elektrolit. Dalam larutan ini positif menuju katoda dan ion negatif keanoda.Dalam reaksi elektrolisis, pada anoda terjadi reaksi oksidasi yakni reaksi pelepasan elektron, sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi yaitu reaksi yang menangkap elektron. Disamping itu reaksi yang terjadi pada katoda juga tergantung pada jenis kation dalam larutan. Jika kation berasal dari golongan IA, IIA, dan A atau Mn yaitu logam yang potensialnya lebih kecil dari air, maka yang tereduksi adalah airnya. Tetapi kation selain diatas akan tereduksi. Alat elektrolisis terdiri dari sel elektrolitik yang berisi elektrolit dan dua elektroda yaitu katoda dan anoda. Pada suatu percobaan elektrolisis terjadi pada katoda bergantung pada kecenderungan terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi. Pada sel elektrolit katodanya bermuatan negatif sedangkan pada anodanya bermuatan positif. Dalam setiap ketentuan reaksi elektrolisis terjadi persaingan antar spesi (ion atau molekul) untuk mengalami reaksi reduksi dan oksidasi.1) Ion hidrogen (H+)Ion hidrogen reduksi menjadi molekul gas hidrogen.Reaksinya = 2H+ + 2e H22) Ion-ion logamPada elektrolisis larutan garam, ion-ion logam dibedakan atas :a.) Ion logam alkali/alkali tanahIon logam alkali/alkali tanah seperti : Li+, Na+, K+, Ba+, Sr2+, dan Ca+ tidak mengalami reduksi (ingat logam ini reaktif terhadap air), sebagai gantinya air akan mengalami reaksi reduksi.Reaksinya : H2O + 2eH2 + 2OH-b.) Ion logam selain alkali/alkali tanah seperti Ni2+, Cu2+, Zn2+, yang akan tereduksi menjadi atom-atom logam yang akan melekat pada batang katoda.Contoh : Cu2+ + 2e CuNi2+ + 2e NiAu2+ + 2e Au

Jika yang dielektrolisis leburan garam maka ion logam penyusun garam tersebut akan tereduksi menjadi logam.Contoh : Ion Na+ pada elektrolisis cairan NaCl akan tereduksi menjadi ion Na, maka reaksinya adalah Na+ + Cl- NaCl

Reaksi Pada KatodaProses elektrolisis yang terkenal adalah proses penyepuhan, yaitu melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain misalnya penyepuhan tembaga oleh emas, tembaga (logam yang akan dilapisi) digunakan sebagai katoda dan emas (logam pelapis) dipakai sebagai anoda, sebagai elektrolitnya dipakai larutan garam emas, misalnya AuCl.Anoda akan teroksidasi (larut) menurut reaksi :Au(S)Au3+(aq) + 3eSedangkan ion Au3+ dalam larutan akan mengalami reduksi menjadi logam Au yang diendap pada permukaan tembaga (katoda) berdasarkan reaksi : Au3+(aq) + 3eAu(S)1. Dalam industri proses elektrolisis banyak digunakan untuk membuat logam-logam dari senyawa-senyawa, serta untuk memurnikan logam dari campuran zat-zat lain, juga proses elektrolisis sering digunakan dalam pembuatan basa-basa seperti : KOH, NaOH, Ba(OH)2 serta pembuatan gas-gas H2, O2, Cl2, dan sebagainya.2. Proses elektrolisis dapat juga digunakan untuk menghitung konsentrasi suatu ion logam dalam larutan, ion logam diendapkan sebagai logamnya pada katoda.3. Untuk memurnikan logam dari campurannya. Misalnya tembaga yang tercampur dengan logam lain seperti besi dan perak dielektrolisis dengan menggunakan larutan garam Cu. Sebagai anoda digunakan tembaga yangakan dimurnikan, sedangkan katodanya tembaga murni dengan mengatur tegangan sel, dapat diusahakan tembaga murni mengendap pada katoda.Adapun yang menjadi tanda terjadinya reaksi elektrolisis diantaranya adalah :a) Kation akan mengalami reaksi reduksi dikatoda sehingga katoda merupakan elektroda negatif. b) Anion akan mengalami oksidasi dianoda sehingga anoda merupakan elektroda positif.

Beberapa kegunaan elektrolisis :1. Dapat memperoleh unsure logam, halogen, gas hidrogen, dan gas oksigen.2. Dapat menghitung konsentrasi ion logam dalam suatu larutan.3. Salah satu proses elektrolisis yang popular adalah penyepuhan, yaitu melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain.4. Digunakan dalam pemurnian suatu logam.

Dalam peristiwa elektrolisis, reaksi yang tidak spontan dijalankan dengan menambahkan energi (arus listrik) untukmendorong agar reaksi tersebut dapat berjalan. Oleh karena itu, zat hasil reaksi dikutub positif (anode) ditentukan oleh zat-zat apa yang ada disekitar anoda yang paling mudah mengalami oksidasi, bahkan anodanya sendiri dapat mengalami oksidasi. Sedangkan reaksi yang terjadi pada katoda tergantung zat apa yang paling mudah direduksi dikatoda.Berdasarkan hal tersebut maka reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu :1. Bahan Elektroda Bila bahan elektroda terbuat dari grafit atau logam inert (misalnya Pt atau Au) maka elektroda tidak mengalami oksidasi atau reduksi. Jadi, yang mengalami oksidasi atau reduksi spesi-spesi yang ada disekitar elektroda. Bila elektrodanya (terutama anoda) dari logam aktif maka anoda tersebut akan mengalami oksidasi.2. Ion-ion disekitar elektrodaIon-ion yang mempunyai potensial elektroda standar (E) yang lebih positif yang mengalami reaksi lebih dulu (lebih mudah mengalami reaksi).Berikut ini beberapa contoh reaksi elektrolisis terhadap beberapa macam larutan :a. Elektrolisis NaCl cair (leburan) dengan elektroda grafit.2NaCl(l)2Na+(l) + 2Cl-(l)

Anoda (+) : 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e- Katoda (-) : 2Na+(l) +2eNa(l) 2Na+ + 2Cl-2Cl2 + NaHasil elektrolisis terdiri dari gas klorin dianode dan logam natrium dikatoda. Ion OH- yang terjadi bereaksi dengan ion Na+ membentuk NaOH sebagai hasil samping di katoda.b. Elektrolisis larutan NaCl pekat dengan elektroda karbon (grafit)2NaCl(aq) 2Na+(aq) + 2Cl-(aq)

Anoda (+) : 2Cl-(aq) Cl2(g) + 2e- Katoda (-) : 2H2O(l) + 2e-H2(g) + 2OH-(aq) 2Cl-(aq) + 2H2O(l) Cl2(g) + H2(g) + 2OH-(aq)Hasil elektrolisis terdiri atas gas klorin dianoda dan gas hidrogen dikatoda. Ion OH- yang terjadi bereaksi dengan ion Na+ membentuk NaOH sebagai hasil samping dikatoda.

c. Jumlah ion dalam larutan juga menentukan hasil utama suatu reaksi elektrolisis. Misalnya pada elektrolisis larutan NaCl encer, ion Cl- didalam larutan sangat sedikit dibanding dengan molekul air, sehingga yang akan mengalami oksidasi adalah molekul air (bukan ion Cl-). 2NaCl(aq) 2Na+(aq) + 2Cl-(aq)

Anoda (+) : 2H2O(l)O2(g) + 4H+ + 4e-Katoda (-) : 4H2O(l) + 4e-2H2(g) + 4OH-(aq) 6H2O(l) O2(g) + H2(g) + 4OH- + 4H+(aq) Sehingga hasil reaksinya menjadi2H2O(l) O2(g) + 2H2

Penggunaan sel elektrolisis dalam industri.Sel elektrolisis banyak dimanfaatkan dalam industri antara lain pada industri metalurgi (pengolahan logam), industri bahan kimia dan industri kerajinan. Pada industri metalurgi, elektrolisis dimanfaatkan untuk memisahkan logam dari bijihnya.1.MetalurgiProses pemisahan (pemurnian) logam dari bijih logam yang menggunakan proses elektrolisis, antara lain :a. Proses HallUntuk mendapatkan aluminium dari bijih bauksit dilakukan dengan cara elektrolisis leburan Al2O3 yang diperoleh dari bijih bauksit. Pada proses ini leburan Al2O3 yang dicampurkan dengan klidit (Na3AlF6) dielektrolisis dengan menggunakan elektroda dari grafit.b.Pemurnian TembagaPada proses pengambilan tembaga dari bijih tembaga mula-mula dilakukan dengan reduksi, tetapi tembaga yang dihasilkan belum murni, untuk memurnikan tenbaga tersebut dilakukan dengan elektrolisis larutan CuSO4 dengan logam tembaga yang tidak murni dijadikan anoda dan katodanya dari tembaga murni. Pada elektrolisis ini tembaga tidak murni yang ada dianoda akan mengalami oksidasi dan melarut sebagai ion Cu2+, selanjutnya ion Cu2+ tersebut akan bergerak menuju katoda dan mengendap dikatoda sebagai logam tembaga murni.2.Industri kerajinanIndustri kerajinan dari logam,misalnya perhiasan dan alat-alat rumah tangga, banyak yang memanfaatkan proses elektrolisis, yaitu dengan penyepuhan, vernikael dan verkrom. Kursi lipat yang terbuat dari logam besi disepuhdengan logam kromium melalui elektrolisis Cr2(SO4)3 dengan anoda dari logam kromium dan katoda logam yang dilapisi kromium. Cara ini dikenal dengan nama verkrom.Pembuatan perhiasan yang berlapis emas menggunakan cara elektrolisis untuk proses pelapisannya. Perhiasan yang akan dilapisi (disepuh) diletakkan pada katoda, sedangkan elektrolitnya merupakan larutan yang mengandung ion Au3+. Larutan Au3+ harus dibuat dengan konsentrasi yang sekecil-kecilnya agar proses penempelannya sempurna.

BAB 3METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan bahan3.1.1 Alat Tabung U Elektroda (Karbon) Sumber Listrik (Baterai) Pipet Tetes Kawat Tembaga Gelas Kimia Pipet Volume 10mL Lakban Tabung Reaksi3.1.2 Bahan KI 0,5 M Indikator PP FeCl3 CuSO4 Amilum Aquadest

3.2 Prosedur Percobaan3.2.1 KI 0,5M Dimasukkan larutan KI 0,5M ke dalam tabung U Dimasukkan kedua elektroda ke masing-masing mulut tabung dengan sumber arus 9V selama beberapa saat, lalu diputuskan Diamati perubahan yang terjadi pada katoda dan anoda Diambil beberapa mL larutan di ruang katoda Ditambahkan indikator PP Ditambahkan FeCl3 pada tabung reaksi lainnya3.2.2 CuSO4 0,1N Dimasukkan larutan CuSO4 0,1N kedalam tabung U Dimasukkan kedua elektroda ke masing-masing mulut tabung dengan sumber arus 9V selama beberapa saat, lalu diputuskan Diamati perubahan yang terjadi pada katoda dan anoda Ditambahkan indikator PP Ditambahkan FeCl3 pada tabung reaksi lainnya

BAB 4HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel PengamatanPerlakuanPengamatan

1. KI 0,5M- Dimasukkan larutan KI 0,5M ke dalam tabung U- Dimasukkan kedua elektroda ke masing-masing mulut tabung selama beberapa saat, lalu diputuskan- Diambil beberapa mL larutan di ruang katoda: a. (+) Indikator PP

b. (+) FeCl32. CuSO4 0,1N- Dimasukkan larutan CuSO4 0,1N ke dalam tabung U- Dimasukkan masing-masing mulut tabung U dengan sumber arus 9V, selama beberapa saat, lalu putuskan sumber arus- Diambil beberapa mL larutan pada katoda: a. (+) Indikator PP b. (+) FeCl3- KI berwarna kuning

- Anoda berwarna kuning kecoklatan, katoda berwarna bening dan terdapat gelembung.

- Warna indikator PP=kuning(+) Indikator PP menjadi lembayung bersifat basa(+) FeCl3 menjadi kuning bening

- Indikator PP=kuning(+) Indikator PP menjadi keruh(+) FeCl3=tidak terjadi perubahan

4.2 PembahasanElektrolisis merupakan reaksi kimia oleh arus searah secara tidak spontan. Elektrolisis juga dapat dikatakan bahwa reaksi listrik membuat suatu reaksi kimia yang oleh zat kimia tertentu untuk menghasilkan listrik. Dalam sel elektrolisis, muatan positif ada di anoda dan muatan negatif ada di katodanya.Sel elektrokimia, juga disebut sel volta atau sel galvani, adalah suatu alat dimana reaksi kimia terjadi dengan produksi suatu perbedaan potensial listrik antara dua elektroda. Jika kedua elektroda dihubungkan terhadap suatu sirkuit luar dihasilkan aliran arus, yang dapat mengakibatkan terjadinya kerja mekanik sehingga sel elektrokimia mengubah energi ke dalam kerja. Dalam sel elektrokimia muatan positif ada di katoda dan muatan negatifnya ada di anoda, dan pada sel elektrokimia terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.Perbedaan diantara elektrolisis dan elektrokimia adalah elektrolisis merupakan proses reaksi kimia yang ditimbulkan oleh listrik, dalam sel elektrolisis terdiri dari sel elektrolitik yang berisi elektrolit dan dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda, pada sel elektrolisis anoda bermuatan positif (+) dan katoda bermuatan negatif (-), dan reaksi redoks secara tidak spontan. Sedangkan elektrokimia adalah reaksi kimia yang menghasilkan energi listrik, dalam sel elektrokimia terdiri dari sel elektrokimia yang berisis dua elektroda, yaitu katoda dan anoda, dimana anoda bermuatan negatif (-) dan katoda bermuatan positif (+), dan sel elektrokimia reaksi redoks berlangsung spontan.Prinsip dasar dari elektrolisis adalah proses elektrolisis, mengubah energi listrik menjadi energi kimia, reaksi elektrolisis merupakan reaksi tidak spontan karena melibatkan energi listrik dari luar. Reaksi elektrolisis berlangsung di dalam sel elektrolisis yang terdiri dari 1 jenis larutan/leburan elektrolit dan memiliki 2 macam elektroda yaitu elektroda negatif (-) atau katoda, elektroda yang dihubungkan dengan katoda kutub negatif sumber arus listrik elektroda positif (+) atau anoda, elektroda yang dihubungkan dengan katoda dengan kutub positif sumber arus listrik.Deret volta atau deret elektrokimia merupakan urutan logam-logam (ditambah hidrogen) berdasarkan kenaikan potensial elektroda standarnya. Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-H-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pt-Au. Pada deret volta, unsur logam dengan potensial elektroda lebih negatif ditempatkan dibagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektroda yang lebih positif ditempatkan dibagian kanan. Semakin ke kiri kedudukan suatu logam deret tersebut, maka semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron), loga merupakan reduktor yang semakin kuat (semakin mudah oksidasi). Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukannya suatu logam dalam deret tersebut, maka logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron), logam merupakan oksidator yang semakin kuat (semakin mudah mengalami reduksi).Dalam kehidupan sehari-hari elektrolisis dapat diterapkan dalam produksi zat misalnya logam-logam alkali magnesium, alumunium, fluorin, klorin, natrium hidroksida, natrium hipoklorit, dan hidrogen peroksida. Contoh lainnya dalam pemurnian logam misalnya pemurnian tembaga, dan penyepuhan atau electroplating yang dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau memprebaiki penampilan. Dalam percobaan elektrolisis ada digunakan indikator PP, hal ini berfungsi untuk mengetahui adanya basa OH- dalam larutan katoda karena logam K direduksi oleh air.Dalam percobaan yang pertama, yaitu larutan KI dengan elektroda berupa batang karbon didapatkan hasil setelah diberi arus listrik beberapa saat pada anoda menjadi warna kuning kecoklatan, hal ini dikarenakan pada katoda terjadi reaksi 2I- I2 + 2e- dimana I tersebut menimbulkan warna kuning kecoklatan dan pada katoda terbentuk gelembung gas, hal ini karenakan pada katoda terjadi reaksi 2H2O + 2e- 2OH- + H2 dimana gas H2 tersebut yang membuat timbulnya gelembung paada katoda. Setelah diambil beberapa mL dari ruang katoda, dan ditambahkan indikatod PP untuk membuktikan bahwa pada katoda tersebut mengandug atau bersifat basa (OH-), hal ini ditunjukkan pada perubahan warna mejadi lembayung. Dan beberapa di ruang katoda bila ditambah FeCl3 warna kembali menjadi kuning bening.Dalam percobaan yang kedua, yaitu larutan CuSO4 dengan elektroda batang karbon beberapa saat dan didapatkan hasil pada ruang katoda terdapat gelembung, karena sangat sedikit dapat dikatan tidak ada gelembung, hal ini sesuai reaksi Cu2+ + 2e- Cu dan warna larutan menjadi agak keruh karena mengandung Cu. Dan pada ruang anoda terjadi reaksi 2H2O 4e- + O2 + 4H+ dan tidak timbul perubahan. Setelah larutan pada ruang katoda ditambah indikator PP tidak terjadi perubahan karena indikatornya hanya bereaksi pada larutan yang bersifat basa. Bila ditambah FeCl3 larutan tidak terjadi perubahan juga.Dalam percobaan terdapat faktor kesalahan diantaranya pemberian arus yang kurang lama, sehingga perubahan tidak terlalu signifikan, alat yang digunakan belum sepenuhnya bersih, sehingga terjadi reaksi sampingan yang tidak diinginkan.

BAB 5PENUTUP5.1 Kesimpulan Dalam elektrokimia (sel volta), reaksi redoks spontan digunakan sebagai sumber listrik, katoda (+) dan anoda (-). Sedangkan dalam elektrolisis, listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks tak spontan, katoda (-) dan anoda (+). Beberapa kegunaan elektrolisis diantaranya dapat memperoleh unsur-unsur logam, halogen, gas hidrogen, dan gas oksigen. Dapat menghitung konsentrasi ion suatu logam dalam suatu larutan, pemurnian dalam suatu logam, dan yang paling populer adalah penyepuhan, yaitu melapisi suatu logam dengan logam lainnya. Dalam reaksi elektrolisis, pada anoda terjadi reaksi oksidasi yakni reaksi pelepasan elektron, sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi yakni reaksi penangkapan elektron.

5.2 SaranSebaiknya eletroda yang digunakan bukan hanya karbon saja, akan tetapi gunakan juga Pb, Au, atau yang lainnya untuk dibandingkan hasilnya.

DAFTAR PUSTAKA

Harjadi, W. 1990. Ilmu Kimia Analitik Dasar, Gramedia; Jakarta.

Oxtoby, David. 1994. Kimia Modern, Erlangga; Jakarta.

Pudjuatmaka, AH, 1984. Kimia Untuk Univeritas, Erlangga; Jakarta.