PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web...

66
TI222 – Kimia lanjut 09 / 01 - 66 Elektrokimia Sel Volta Sel Volta adalah sel elektrokimia yang menghasil- kan arus listrik sebagai akibat terjadinya reaksi pada kedua elektroda secara spontan Misalnya : sebatang logam seng tercelup dalam larutan seng sulfat dan sebatang logam tercelup dalam larutan tembaga sulfat BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revis i : 2 Sept - 1999

Transcript of PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web...

Page 1: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 01 - 47

Elektrokimia

Sel Volta

Sel Volta adalah sel elektrokimia yang menghasil-kan arus listrik sebagai akibat terjadinya reaksi pada kedua elektroda secara spontan

Misalnya : sebatang logam seng tercelup dalam larutan seng sulfat dan sebatang logam tercelup dalam larutan tembaga sulfat

Logam seng mempunyai kecenderungan untuk melarut sebagai ion seng, Zn 2+, tetapi sebaliknya ion seng dalam larutan mempunyai kecende-rungan untuk mengendap sebagai atom Zn.

Zn Zn 2+ + 2e ..... 1)

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 2: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 02 - 47

Kecenderungan Zn untuk melarut > daripada kecenderungan Zn2+ untuk mengendap. (kesetimbangan kanan)

Kecenderungan Cu2+ untuk mengendap sebagai Cu > daripada kecenderungan Cu untuk melarut

Cu Cu 2+ + 2e ..... 2)

Kedudukan kesetimbangan agak ke kiri

++++

+++++++++++

- -- -- -- -

Zn

----

----- - - - - -

+ ++ ++ ++ +

Cu

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 3: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 03 - 47

Jika kedua elektroda itu digabungkan menjadi sel volta (gambar di bawah ini)

Jembatangaram

+Cu

e-

Zn

Zn 2+

SO 42-

Cu 2+

SO 42-

-------

-------

-

----

--

-------

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 4: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 04 - 47

Kelebihan elektron pada elektroda Zn akan mengalir ke elektroda Cu dimana terdapat kekurangan elektron, maka Zn akan terus melarut menghasilkan elektron, sedangkan ion-ion Cu2+ akan terus mengendap sebagai Cu.

Elektroda Zn terdapat kelebihan elektron, jadi polaritas elektroda ini adalah (-); Elektroda ini disebut Anoda, karena di sini terjadi setengah reaksi Oksidasi

Zn Zn 2+ + 2e

Polaritas elektroda Cu yang kekurangan elektron adalah (+); Elektroda ini disebut Katoda, karena disini terjadi setengah-reaksi Reduksi.

Cu 2+ + 2e Cu

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 5: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 05 - 47

Jumlah dari kedua setengah reaksi ini reaksi sel ;

Arus listrik yang dihasilkan pada sel di atas adalah karena reaksi (3) di atas.

Jembatan garam yang digunakan pada pem-buatan sel di atas adalah sebuah pipa berbentuk U yang berisi elektrolit (biasanya KCl atau KNO3) dan agar-agar padat

Alat ini biasanya digunakan untuk membuat kontak listrik antara dua larutan elektrolit dalam sel volta

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 6: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 06 - 47

Lebih sederhana ialah dengan menggunakan secarik kertas saring yang sebelumnya dicelupkan ke dalam larutan pekat KCl.

A. Cara penulisan sel Volta

Menurut perjanjian sel ini ditulis sebagai berikut :

Zn | Zn 2+ || Cu 2+ | Cu ............ (4)

Elektroda negatif (anoda) ditulis di sebelah kiriElektroda positif (katoda) ditulis di sebelah kanan.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 7: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 07 - 47

Tanda | menyatakan perbatasan antara dua fasa yang berbeda

Tanda || khusus digunakan untuk menunjukkan penggunaan “jembatan garam” dalam mengadakan hubungan listrik antara dua larutan elektrolit.

Jika hubungan ini dibuat melalui suatu dinding berpori maka perbatasan antara kedua larutan itu tidak dinyatakan dengan tanda || melainkan dengan memakai tanda I

B.Cara menurunkan reaksi sel

Tiap reaksi sel merupakan reaksi redoks, maka Reaksi sel = jumlah setengah reaksi oksidasi dan reduksi.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 8: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 08 - 47

Reaksi sel = Reaksi pada anoda + Reaksi pada katoda ……………………………………(5)

Untuk sel (4)

Oksidasi (pada Anoda) : Zn Zn 2+ + 2e

Reduksi (Pada Katoda) : Cu 2+ + 2e Cu

Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu

C. Hubungan antara potensial sel dan potensial elektroda

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 9: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia lanjut 09 / 09 - 47

E sel = E katoda - E anoda ............(6a)

Bila zat-zat dalam larutan berada dalam Keadaan standard yaitu pada konsentrasi 1 molar, maka

E selo = E o

katoda - E oanoda ............(6a)

= E o+ - E o

+

Jika seandainya sel (4) ditulis sebagai

Cu | Cu 2+ || Zn 2+ | Zn ............ (7)

Reaksi sel yang diturunkan menurut persamaan (5)

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 10: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 010 - 47

Oksidasi : CuReduksi : Zn 2+ + 2e

Cu 2+ + 2eZn

Reaksi sel : Cu + Zn 2+ Cu 2+ + Zn ..... (8)

Reaksi ini tidak spontan, artinya tidak terjadi dengan sendiri, dan potensial dari sel yang ditunjukkan oleh persamaan (7) adalah negatif.

Reaksi (8) hanya dapat terjadi jika dialirkan arus listrik dari luar, sehingga sel berfungsi sebagai sel elektrolisis.

D.Elektroda Pembanding

Beda potensial dapat diukur dengan perbedaan antara dua buah elektroda (potensial sel)

Untuk dapat memberikan harga tertentu pada potensial elektroda,

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 11: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 011 - 47

maka didefinisikan elektroda hidrogen standar sebagai elektroda pembanding, potensial diberi harga 0 volt

Elektroda hidrogen standar terdiri atas logam platina berlapis hitam platina, tercelup dalam la-rutan yang mengandung ion H+ pada konsentrasi 1,0 M & dialiri gas hidrogen pada tekanan 1 atm

2H + + 2e H 2

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 12: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 012 - 47

Pt

H 2 ( 1 atm )

Pt berlapishitam platina

Larutan HCl 1 M

Gambar 3 Elektroda hidrogen standar Pt | H2 (1 atm) | H+ (1 M)

Potensial setiap elektroda dapat ditentukan de-ngan cara menggabungkannya dengan elektroda hidrogen standar dan potensial dari

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 13: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 013 - 47

sel yang diperoleh diukur berdasarkan persamaan (6) potensial elektroda itu kemudian dihitung.

Contoh :

Uraian di atas dapat disimpulkan :

Potensial dari setiap elektroda x ialah potensial dari sel yang dibentuk dari elektroda ini dan elektroda hidrogen standar, dengan elektroda x ditulis di sebelah kanan.Elektroda H2 standar || Elektroda x ………….. (9)

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 14: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 014 - 47

E = E - E

E = E - 0 E = Esel x

sel x x sel

H2

Karena elektroda x ditulis di sebelah kanan (kato-da) maka potensial elektroda, menurut definisi di atas adalah untuk reaksi reduksi

Elektroda Pembanding Kalomel

Elektroda hidrogen standar tidak mudah dibuat, sehingga kurang

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 15: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 015 - 47

praktis maka digunakan elektroda kalomel sebagai elektroda pembanding.

Potensial dari elektroda ini sebagai berikut :

Hg | Hg2Cl2 (s) | KCl (aq)

Bergantung pada konsentrasi larutan KCl yang digunakan.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 16: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 016 - 47

Elektroda Kalomel 0,1 M

Hg | Hg2Cl2 (s) | KCl (0,1 M)E = 0,3338 - 7,5 x 10-5 (t - 25)

……….. (10a)

Elektroda Kalomel 1,0 M

Hg | Hg2Cl2 (s) | KCl (1,0 M)E = 0,2800 - 2,4 x 10-4 (t - 25)

……….. (10b)

Elektroda Kalomel jenuh

Hg | Hg2Cl2 (s) | KCl (jenuh)E = 0,2415 - 7,6 x 10-4 (t - 25)

……….. (10c)

t dinyatakan dalam CBINA NUSANTARA

Edisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 17: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 017 - 47

Dua bentuk konstruksi elektroda kalomel seperti gambar di bawah ini

Hg

Hg + Hg 2Cl 2

KCl

Kapas

Hg

Hg + Hg 2Cl 2

KCl

Kapas

Cara Pengukuran Potensial SelBINA NUSANTARA

Edisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 18: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 018 - 47

Kedua elektroda dalam sel volta diukur pada arus nol (rangkaian terbuka) daya gerak listrik sel.

VoltmeterPotensiometer

Berdasar metode kompensasiPoggendorff

Memberikan harga lebih kecil dari padadaya gerak listrik sel

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 19: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 019 - 47

Ketergantungan Potensial pada konsentrasi

Persamaan Nernst

- G = n F E atau

G = - n F E …………. (11)

E dalam voltF = tetapan Faraday dalam Coulomb = 96500

coulomb

G = Energi dalam satuan Joule

Jika reaksi : aA + bB cC + dD

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 20: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 020 - 47

Energi bebas :

G = G RT ln C D

A B ........... (12)

c d

a b

Go = perubahan energi bebas standarR = tetapan gas = 8,31 JK-1 mol-1

[A], [B], …. = konsentrasi zat A, B, ….

Substitusikan persamaan (11) ke dalam persamaan (12) memberikan

- n F E = - n F E + RT ln C D

A B

E = E - RTnF

ln C D

A B ........... (13)

c d

a b

c d

a b

atau

Persamaan ini menyatakan kebergantungan potensial E pada konsentrasi, dikenal sebagai persamaan NERNST. Harga n dalam persamaan tersebut adalah = jumlah elektron yang dipertukarkan.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 21: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 021 - 47

Soal 1Hitung potensial dari elektroda Zn | Zn2+ (0,1 molar) dan dari elektroda Cu | Cu2+ (0,01 molar) pada 25 C

Soal 2Hitung potensial dair sel Zn | Zn2+ (0,1 m) || Cu2+ (0,01 m) | Cu pada 25 C

Potensial standar, Eo ada hubungannya dengan tetapan kesetimbangan reaksi.

Jika suatu reaksi mencapai kesetimbangan pada suhu dan tekanan tertentu, maka G = 0 dan persamaan (12) ditulis sebagai

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 22: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 022 - 47

0 = G RT ln C D

A B

G = - RT ln C D

A B

c d

a b

c d

a b

atau,

G = - RT ln K ..................... (14)K = tetapan kesetimbangan

Bagi zat-zat dalam larutan dalam keadaan standar G = Go dan E = Eo sehingga persamaan (11) mengambil bentuk

Go = - n F Eo ……………………….(15)

Jika persamaan ini kemudian disubstitusikan ke dalam persamaan (14) didapat

E = RTnF

ln K ....................... (16)

K = tetapan kesetimbangan

Berbagai Jenis Elektroda

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 23: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 023 - 47

Tiap sel Volta terdiri atas dua buah elektroda atau setengah - sel.Beberapa jenis elektroda yang penting

A. Elektroda logam - ion logam Elektroda jenis ini terdiri atas sebuah logam aktif yang tercelup dalam larutan yang mengandung ionnya sendiri. Potensialnya bergantung pada konsentrasi ion ini.

B. Elektroda Gas Yang paling penting dari elektroda jenis ini elektroda hidrogen : Pt | H2

| H+

Dapat digunakan untuk menentukan pH larutan, karena potensi

C.Elektroda logam - garam tak larut

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 24: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 024 - 47

Elektroda jenis ini terdiri atas logam berlapis. Salah satu garamnya yang sukar larut dan tercelup dalam larutan yang mengandung anion garam tersebut.

D.Elektroda membran Salah satu elektroda membran penting adalah elektroda gelas yang banyak dipakai dalam pengukuran pH larutan.

Jenis-jenis sel Volta

Bergantung pada kombinasi kedua elektrodanya dapat dibedakan dua jenis sel Volta

A. Sel kimiaB. Sel konsentrasi

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 25: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 025 - 47

Sel kimia, dibentuk dari dua elektroda yang berbeda jenisnya; Sel ini disebut sel kimia oleh karena reaksi selnya adalah reaksi kimia

A. Sel kimia dengan dua larutan elektrolit

B. Sel kimia dengan satu larutan elektrolit

Sel konsentrasi digunakan dua elektroda yang sama, tetapi dengan konsentrasi larutan elektrolitnya yang berbeda

A. Sel konsentrasi dengan satu larutan elektrolit

B. Sel konsentrasi dengan dua larutan elektrolit

Sel Volta sebagai sumber energiA. Sel primerB. Sel sekunder

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 26: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 026 - 47

C.Sel bahan bakar (“Fuel Cell”)

Elektrolisis

1. Reaksi-reaksi pada elektroda

Sel elektrolisis arus listrik bagi suatu sumber dari luar sel dialirkan ke dalam larutan di dalam sel.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 27: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 027 - 47

Ion-ion positif (kation) ke arah elektroda negatif (katoda)Ion-ion negatif (anion) ke arah elektroda positif (anoda)

Kedua elektroda terjadi reaksi kimia akibat dari pada proses perpindahan elektron

Peristiwa reduksi : Proses terjadinya absorpsi elektron oleh ion positif atau oleh air

Peristiwa oksidasi : Proses terjadinya pelepasan elektron

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 28: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 028 - 47

Reaksi Redoks (Reduksi - Oksidasi) bergantung pada berbagai faktor : Keadaan dan jenis elektrolit dalam

sel Jenis elektroda yang digunakan Beda potensial listrik antara kedua

elektroda Suhu

2. Elektrolisis leburan elektrolit

Elektrolisis ini penting dalam pembuatan logam-logam aktif, seperti Na, Mg dan Al

Pada elektrolisis MgCl2, terjadi reaksi-reaksi sebagai berikut :

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 29: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 029 - 47

Pada pembuatan logam Al, digunakan larutan Al2O3, dalam Na3AlF6 (Kriolit)Elektrolisis dilakukan pada 850 oCGrafit sebagai kedua elektroda

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 30: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 030 - 47

Reaksi-reaksi yang terjadi

Oksidasi :Reduksi :

Reaksi Sel :

6O 2- 3O 2 + 12e4Al 3+ + 12e 4Al

2Al 2O 3 4Al + 3O 2

3. Elektrolisis larutan elektrolit

Keadaan di sini lebih rumit, oleh karena adanya molekul-molekul pelarut yang dapat pula dioksi-dasi (pada anoda) atau direduksi (pada katoda) Jadi pada masing-masing elektroda terdapat beberapa kemungkinan reaksi

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 31: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 031 - 47

a. Elektrolisis HCl : oksidasi : 2Cl- Cl2 + 2e(elektroda lamban) : reduksi : 2H+ + 2e H2

b. Elektrolisis HCl : oksidasi : 2Cl- Cl2 + 2e(elektroda lamban) : reduksi: 2H2O + 2e H2 + 2OH-

c. Elektrolisis NaCl : oksidasi : 2Cl- Cl2 + 2e(anoda, grafit, : reduksi : Na+ + e Nakatoda merkuri)

d. Elektrolisis K2SO4 : oksidasi : 2H2O 4H+ + O2 + 4e

(elektroda lamban) : reduksi : 2H2O + 2e H2 + 2OH-

e. Elektrolisis AgNO3 : oksidasi : 2H2O 4H+ + O2 + 4e

(elektroda lamban) : reduksi : Ag+ + e Ag

f. Elektrolisis AgNO3 : oksidasi : Ag Ag+ + e(anoda perak, reduksi : Ag+ + e Agkatoda perak)

Dari contoh-contoh tersebut bahwa tidak selalu terjadi reduksi atau

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 32: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 032 - 47

oksidasi dari ion-ion dalam larutan, terutama kation logam-logam aktif (Na+, K+, Mg2+) dan anion yang mengandung oksigen (SO4

2-, NO3-,

PO43-). Hal ini disebabkan karena

reduksi atau oksidasi dari zat-zat ini disertai dengan energi aktivasi yang tinggi sehingga reaksi-reaksi relatif lebih sulit terjadi.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 33: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 033 - 47

4. Banyaknya reaksi yang terjadi

Menurut Faraday, massa zat yang dihasilkan atau yang bereaksi dalam elektrolisis.

Berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang lewat dalam larutan

Berbanding lurus dengan berat atom atau berat molekul zat terlarut

Berbanding terbalik dengan jumlah elektron per mol yang diperlukan untuk menimbulkan perubahan bilangan oksidasi yang terjadi.

Jumlah muatan listrik yang lewatQ = I t Coulomb

I = kuat arus dalam Amperet = waktu selama arus listrik lewat dalam detik

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 34: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 034 - 47

Jika A menyatakan berat atom atau berat molekul dan n ialah jumlah mol elektron yang diperlukan per mol zat yang bereaksi atau dihasilkan, maka

W

W

A I tn

= A I tn F

................. (17)

W = massa zat yang bereaksi/dihasilkan (gram)1 = tetapan perbandinganF

Harga F dapat ditentukan

Ag+ + e Ag

Ditemukan bahwa muatan listrik 1 Coulomb (1 Ampere yang mengalir selama 1 detik) mengendap sebanyak 1,11800 mg Ag.

Pada contoh ini :

A = 107,868 ; I = 1 ampere ; t = 1 detikn = 1 ; W = 1,11800 x 10-3 g

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 35: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 10 / 035 - 47

Menurut persamaan di atas

1118001 1

1, x 10 =

107,868

F = 96483 Coulomb F = 96500 CoulombF = tetapan Faraday

-3F

5. Penggunaan Elektrolisis

Elektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara yang dapat menyediakan tenaga listrik dengan murah.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 36: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 036 - 47

Proses ini digunakan, misalnya dalam pembuatan logam-logam natrium, magnesium atau alumi-nium, pembuatan hidrogen peroksida, Kalium kromat, gas hidrogen dan klor, dan sejumlah besar zat-zat lainnya.

Gas hidrogen yang dibuat dengan proses elektrolisis sangat murni dan oleh karenanya sangat baik untuk digunakan dalam proses hidrogenasi minyak dalam pembuatan margarin.

Proses elektrolisis juga banyak dipakai dalam “electroplating” dimana permukaan suatu logam dilapisi dengan logam lain yang lebih mulia; misalnya besi dapat dilapisi dengan nekel, tembaga dan krom. Proses pelapisan ini dikerjakan untuk melindungi logam terhadap korosi atau dengan tujuan dekoratif.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 37: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 037 - 47

Aplikasi penting lainnya adalah dalam pemurnian logam-logam tertentu, misalnya pemurnian tembaga untuk dipakai sebagai kabel penghantar arus listrik.

Peristiwa korosi dan cara pencegahannya

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 38: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 038 - 47

1. Korosi sebagai peristiwa elektrokimia

Pada dasarnya proses korosi adalah proses per-pindahan elektron, jadi merupakan proses redoks.

Korosi secara elektrokimia terjadi jika pada sistem korosi terdapat bagian-bagian yang dapat berperan sebagai anoda maupun sebagai katoda dalam lingkungan yang mengandung elektrolit.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 39: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 039 - 47

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 40: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 040 - 47

2. Korosi yang disertai absorpsi oksigen

Tiap proses korosi terdiri atas dua proses yaitu

Oksidasi pada pusat anoda Reduksi pada pusat katoda

Kedua proses ini terjadi bersamaanOksidasi merupakan pelarutan logam

Dalam lingkungan netral atau basa terdapat kemungkinan reduksi dari air, 2 H2O + 2e H2 + 2OH-

Reaksi ini tidak terjadi dalam jumlah yang berarti oleh karena pada umumnya pembentukan gas hidrogen pada permukaan logam tidak berlang-sung dengan mudah.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 41: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 041 - 47

Jika dalam larutan terdapat oksigen, maka reaksi reduksi

2 H2O + O2 + 4e 4OH-

akan terjadi jauh lebih mudah.

3. Korosi karena reaksi diferensial

Sekalipun tidak terdapat pusat-pusat katoda pada permukaan besi berupa logam yang relatif lebih mulia, namun korosi dapat berlangsung jika kon-sentrasi oksigen pada bagian-bagian permukaan tidak sama

Sebatang logam besi yang dicelupkan vertikal ke dalam air mengalami korosi pada ujung yang tercelup.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 42: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 042 - 47

Berdasarkan persamaan Nernst, potensial dari suatu elektroda di mana terjadi reaksi

2 H2O + O2 + 4e 4OH-

Bergantung pada tekanan gas oksigen

E

PO= E - RT

4F ln

OH

= E - RT4F

ln OH + RT4F

ln PO

-

-2

4

2

Udara

AirPusat Katoda2H 2O + O 2 + 4e 4OH -

Pusat AnodaFe Fe 2+ + 2e

a

Korosi mulai disebelah bawah

{{

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 43: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 043 - 47

4. Cara-cara pencegahan korosi

Mencegah kontak antara logam dan lingkungan yang dapat menyebabkan korosi dapat dilakukan dengan mengecat permukaan logam

Lapisan cat harus menutupi permukaan logam dengan sempurna, tidak berpori dan tidak mudah rusak.

Cara lain, melapisi permukaan logam dengan logam lainContoh : Besi dilapisi dengan Seng, Timah atau Krom

Pelapisan dengan Krom tujuannya dekoratif

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 44: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 044 - 47

Pelapisan dengan seng dikenal sebagai proses Galvanisasi, lebih efektif daripada pelapisan dengan timah.

Metode lain dalam pencegahan korosi ialah Dengan cara mencegah terjadinya

reaksi pada pusat anoda atau Pada pusat katoda dengan

menggunakan inhibitor

Inhibitor Anodik : Zat pengoksidasi seperti nitrit, nitrat, kromat atau dikromat.

Inhibitor Katodik : Mempengaruhi reaksi pada katoda

Proteksi Katodik : Cara lain dalam pencegahan korosi.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 45: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 045 - 47

Cara ini banyak digunakan untuk melindungi pipa-pipa besi dalam tanah. Pipa yang dilindungi itu dihubungkan dengan logam yang lebih aktif dari besi.

Contoh : Korosi besi dalam lingkungan netral yang mengandung oksigen

Permukaan besi selalu mengandung zat-zat asing dalam bentuk atom logam yang relatif lebih mulia, misalnya tembaga, yang dapat

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 46: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

TI222 – Kimia Lanjut 11 / 046 - 47

berperan sebagai pusat-pusat katoda dalam proses korosi.

Proses korosi diawali dengan pelarutan besi menjadi ion besi (Fe2+).Elektron-elektron yang dilepaskan tertarik pada pusat-pusat katoda (Cu) dan di sini terjadi reduksi yang melibatkan air dan oksigen terlarut.

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 2 Sept - 1999

Page 47: PERSAMAAN REAKSI - BINA NUSANTARA :: …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037224472.doc · Web viewElektrolisis adalah proses yang penting sekali dalam industri, terutama di negara-negara

S0372-Bahan Pendukung 8.-Kimia Teknik Sipil 08 / 047 - 047

Ion OH- yang dihasilkan berdifusi ke dalam larutan dan bereaksi dengan ion Fe2+ membentuk Fe(OH)2 yang kemudian mengendap pada permukaan besi.

Endapan ini berwarna hijau muda dapat teroksidasi lebih lanjut (jika persediaan oksigen cukup) menjadi besi oksidasi terhidrasi yang dikenal sebgai karatan besi dengan warnanya yang khas yaitu merah coklat.

A. Fe Fe2+ + 2eB. Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 (endapan hijau)C. 4Fe(OH)2 + O2 2H2O + 2Fe2O3.H2O

(karatan yang berwarna merah coklat)

BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005