Jurnal Praktikum

Kimia Fisika II

“Sel Elektrolisis: Penentuan Suhu Terhadap ”

Tanggal Percobaan:

Selasa, 13-Mei-2014

Disusun Oleh:

Aida Nadia (1112016200068)

Kelompok 3 Kloter I:

Wiwiek Anggraini (1112016200045)

Millah Hanifah (1112016200073)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2014

I. Abstrak

Telah dilakukan praktikum mengenai “Sel Elektrolisis: Penentuan Suhu Terhadap

”. Pada percobaan ini dilakukan pengukuran terhadap kuat arus (I) dan

tegangan (V) dari suatu larutan CuSO4 0,1 M dengan elektroda C dan Cu pada berbagai

suhu yaitu 300C, 50

0C, dan 70

0C. Berdasarkan hasil percobaan, pada elektroda Cu berada

pada katoda (-) terjadi reaksi reduksi sehingga pada elektroda ini Cu yang tereduksi

menjadi padatan Cu yang ditandai dengan bertambahnya massa Cu setelah reaksi

elektrolisis. Sedangkan, pada elektroda C berada pada anoda (+) terjadi reaksi oksidasi,

sehingga pada elektroda ini karena inert maka air yang teroksidasi, hal ini ditandai dengan

timbulnya gelembung pada elektroda ini yang diduga merupakan gelembung O2. Percobaan

ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu larutan elektrolit terhadap

Hasil percobaan pada berbagai percobaan yaitu 4, 632 kJ/der, pada suhu 300C

didapat = - 1408,9 kJ dan - 5,404 kJ; pada suhu 500C didapat = - 1432,06 kJ

dan 64,076 kJ; dan pada suhu 700C didapat = - 1416,62 kJ dan 172,156 kJ.

Percobaan ini berlangsung spontan karena

Kata kunci : sel elektrolisis, pengaruh suhu, , spontan

II. Pendahuluan

Elektrokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara

reaksi kimia dan aliran listrik. Aliran listrik merupakan aliran sesuatu yang bermuatan

seperti electron. Reaksi kimia manakah yang berhubungan dengan adanya aliran electron?

Reaksi yang berhubungan dengan adanya aliran electron adalah reaksi yang melibatkan

pelepasan dan penerimaan electron atau yang kita kenal dengan reaksi oksidasi dan reduksi

atau reaksi redoks (Mulyani dan Hendrawan, 2014: 113).

Reaksi redoks ada yang berlangsung spontan (G<0) dan tidak spontan (G>0).

Reaksi redoks spontan dapat dirancang untuk menghasilkan arus listrik yang dapat

digunakan untuk menghasilkan kerja mekanik. Sedangkan reaksi redoks tidak spontan

dapat dilangsungkan dengan menambahkan energi listrik dari luar.

Reaksi elektrokimia melibatkan perpindahan elektron-elektron bebas dari suatu

logam kepada komponen di dalam larutan. Kesetimbangan reaksi elektrokimia penting

dalam sel galvani (yang menghasilkan arus listrik) dan sel elektrolisis (yang menggunakan

arus listrik). Pengukuran daya gerak listrik (DGL) suatu sel elektrokimia dalam jangkauan

suhu tertentu dapat digunakan untuk menentukan nilai-nilai termodinamika reaksi yang

berlangsung serta koefisien aktifitas dari elektrolit yang terlibat. (Milama, 2014: 36)

Pada sel galvani elektrode positif menjadi katode, dan elektrode negatif sebagai

anode, sedangkan pada sel elektrolisis sebaliknya, yaitu elektrode negatif sebagai katode,

dan elektrode positif sebagai anode. Pada sel elektrolisis zat-zat dapat terurai sehingga

terjadi perubahan massa [1,2,3,4]. Peruraian tersebut disebabkan oleh energi listrik yang

diangkut oleh ion-ion yang bergerak di dalam larutan elektrolit, atau karena adanya daya

gerak listrik di dalam sel tersebut. Daya gerak listrik ini merupakan perbedaan potensial

standar elektrode negatif (katode) dan potensial standar elektrode positif (anode).

Perbedaan potensial standar ini biasanya disebabkan perbedaan bahan yang dipakai antara

anode dan katode, namun bisa juga bahan yang dipakai sama, tetapi konsentrasi larutan

elektrolitnya berbeda. Jenis yang terakhir ini disebut sel konsentrasi. (Daryoko, dkk., 2009)

Kespontanan suatu reaksi kimia (redoks) dapat terjadi jika ada energi yang bekerja

dalam sistem. Dalam termodinamika sel elektrokimia, William Gibbs mengatakan bahwa

panas yang dihasilkan (kalor) merupakan perubahan bentuk dari kerja yang dilakukan sel

(Wlistrik).

Wlistrik = Q . V

= ( I . t ) ( I . R )

Wlistrik = I2 . R . t

Kerja yang dilakukan oleh sel elektrokimia sama dengan penurunan energi Gibbs,

yaitu kerja maksimum di luar kerja, -PV. Secara umum, penurunan energi Gibbs

dirumuskan dan pada keadaan standar Kriteria kespontanan

reaksi dapat ditentukan melalui E. Suatu proses atau reaksi dikatakan spontan jika .

Dari persamaan , maka reaksi dapat dikatakan spontan jika dan tidak

spontan jika . Selain itu, ada yang disebut dengan energi bebas Gibbs,

yaitu kerja yang dapat dilakukan oleh sistem dalam proses yang reversible pada suhu dan

tekanan tetap, dengan rumusan . (Milama, 2014:

36-37)

Koefisien suhu dari potensial sel yakni dapat digunakan untuk menentukan besaran-

besaran termodinamika lain seperti Δ S dan Δ H. Dari persamaan fundamental:

dG = -SdT + VdP, maka:

p = - S atau S = -

p

T = V atau V =

T

Dengan demikian perubahan entropi:

Δ S = -

P

Δ S = -

P

Δ S = nF

P

Dan perubahan entalpi:

Δ H = Δ G + TΔ S

Δ H = -nFE + nFT

P

Δ H = -nF

P

Harga

P (koefisien suhu) diperoleh melalui pengukuran E pada berbagai suhu

dengan P tetap. (Mulyani dan Hendrawan, 2014: 136)

Sel elektrolisis tersusun atas elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif

(katoda). Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi.

Ada dua tipe elektroda, yakni elektroda inert dan reaktif. Bila anoda berupa elektroda inert,

reaksi oksidasi sangat bergantung pada jenis anion yang ada dalam larutan, sebaliknya bila

anoda berupa elektroda reaktif maka elektroda itu akan larut. Karbon merupakan salah satu

elektroda inert yang paling murah dibandingkan dengan elektroda inert yang lain.

Pemakaian karbon aktif sebagai elektroda telah banyak dikembangkan, baik hanya sebatas

sebagai research maupun skala industri. Karbon memiliki sifat-sifat antara lain, tahan

terhadap medium asam maupun basa, ukuran pori dan luas muka spesifik dapat dikontrol,

bersifat inert, mudah ditempeli dengan logam, memiliki luas muka spesifik yang relatif

tinggi, dan mudah diperoleh dengan harga yang relatif murah. Oleh karena itu dalam

penelitian ini akan digunakan karbon sebagai elektroda (

Ada dua jenis elektroda: (a) Anoda: pada sel elektrolisis, sumber eksternal tegangan

didapat dari luar, sehingga anoda bermuatan positif apabila dihubungkan dengan katoda.

Dengan demikian ion-ion bermuatan negatif mengalir ke anoda untuk dioksidasi. (b).

Katoda: pada sel elektrolisis, katoda adalah elektroda yang bermuatan negatif. Ion-ion

bermuatan positif (kation) mengalir ke elektroda ini untuk direduksi. Dengan demikian,

pada sel elektrolisis elektron didapat dari aki/baterai eksternal, masuk melalui katoda dan

keluar lewat anoda. (Dogra, 2009: 513)

Elektroda-elektroda gas: disini elektroda inert (Pt, C, Au) yang berhubungan

dengan gas pada tekanan 1 atm (kecuali ditentukan) dan ion-ionnya dalam larutan,

misalnya elektroda gas hidrogen dan lain-lain. Sifat elektroda inert akan sedemikian rupa

sehingga bila tegangan eksternal diubah sedikit saja dari nilai kesetimbangan, reaksi akan

terjadi satu arah atau sebaliknya. Elektroda logam-ion logam: disini elektroda logam

dicelupkan dalam suatu larutan yang mengandung ion-ion logam tersebut, dan elektroda

logam ikut berperan pada reaksi kimia. Reaktivitas logam akan menjadi perantara, kalau

tidak, logam-logam reaktif akan bereaksi dengan air dan tidak bekerja sebagai elektroda.

Sebagai contoh ialah elektroda tembaga yang dicelupkan dalam larutan sulfat tembaga.

(Dogra, 2009: 514-515)

III. Material dan Cara Kerja

A. Material

Alat:

Pipet tetes

Spatula

Neraca O’hauss

Gelas ukur

Gelas kimia 100 ml

Statif dan klem 1 buah

Power supply

Termometer

Kaki tiga

Kawat kassa

Pembakar spirtus

Multimeter 2 buah

Kabel penghubung

Stopwatch

Korek api

Amplas

Bahan:

Akuades

Larutan CuSO4 0,1 M

Elektroda C dan Cu

B. Cara Kerja

1. Bersihkan masing-masing elektroda dengan mengamplas dan mencelupkannya atau

membilasnya dengan akuades, kemudian keringkan dan ditimbang.

2. Masukkan larutan CuSO4 0,1 M sebanyak 50 ml ke dalam gelas kimia 100 ml.

3. Rangkai alat percobaan seperti pada gambar dan atur power supply pada tegangan 3

Volt.

4. Pasang elektroda Cu pada katoda dan C pada anoda dan masukkan ke dalam larutan

CuSO4 0,1 M.

5. Panaskan larutan CuSO4 0,1 M sampai suhu 300C serta melakukan elektrolisis

selama 2 menit dan menjaga suhu tetap konstan pada 300C selama elektrolisis

berlangsung serta mengamati perubahannya.

6. Catat arus dan tegangan listrik pada elektrolisis suhu 300C.

7. Matikan power supply, cuci elektroda Cu dengan air lalu keringkan dan timbang

dengan neraca O’hauss.

8. Lakukan langkah di atas dengan suhu larutan CuSO4 500C dan 70

0C.

IV. Hasil Praktikum dan Pembahasan

A. Hasil Praktikum

Hasil Pengamatan:

No Suhu

( T )

Kuat

arus

( I )

Tegangan

( V )

Waktu

(t)

Massa Cu di katoda Massa C di anoda

Sebelum

elektrolisis

Setelah

elektrolisis

Sebelum

elektrolisis

Setelah

elektrolisis

1. 300C 0, 02 3, 65 120 2, 4 2, 45 5, 45 5, 40

2. 500C 0, 05 3, 71 120 2, 45 2, 50 5, 35 5, 23

3. 700C 0, 08 3, 67 120 2, 39 2, 55 5, 25 5, 10

Perhitungan:

Keadaan standar:

E°sel = Ered - Eoks

E°sel= 0,337 v – (-1,23 v) = 1,567 v

Δ G° = - nFE°sel

= - (4) (96500 C) (1,567 V)

= - 604862 J

= - 604,862 kJ

ΔS = nF

= (4) (96500 C) (0,012 V/der)

= 4632 J/der = 4, 632 kJ/der

*Pada suhu 30°C

Δ G = - nFE

= - (4) (96500 C) (3,65 V)

= - 1408900 J = - 1408,9 kJ

Δ H = ΔG + T ΔS

= - 1408,9 kJ + (303 K) (4, 632 kJ/der)

= - 5,404 kJ

*Pada suhu 50°C

Δ G = - nFE

= - (4) (96500 C) (3,71 V)

= - 1432060 J = - 1432,06 kJ

Δ H = ΔG + T ΔS

= - 1432,06 kJ + (323 K) (4, 632 kJ/der)

= 64,076 kJ

*Pada suhu 70°C

Δ G = - nFE

= - (4) (96500 C) (3,67 V)

= - 1416620 J = - 1416,62 kJ

Δ H = ΔG + T ΔS

= - 1416,62 kJ + (343 K) (4, 632 kJ/der)

= 172,156 kJ

Persamaan Reaksi :

Larutan yang digunakan: CuSO4(aq) → Cu2+

(aq) + SO42-

(aq)

Elektroda (Cu) Katoda (-): 2Cu2+

(aq) + 4e- → 2Cu(s)

Elektroda (C) Anoda (+): 2H2O(l) → 4H+

(aq) + 4e- + O2(g)

2Cu2+

(aq) + 2H2O(l) → 2Cu(s) + 4H+

(aq) + O2(g)

B. Pembahasan

Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan mengenai sel elektrolisis:

Penentuan Suhu Terhadap . Percobaan kali ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh suhu larutan elektrolit terhadap

Sel elekterolisis adalah sel yang menggunakan energi lisrik untuk

berlangsungnya reaksi kimia. Kriteria kespontanan reaksi dapat ditentukan melalui E.

Suatu proses atau reaksi dikatakan spontan jika . Dari persamaan ,

maka reaksi dapat dikatakan spontan jika dan tidak spontan jika

. Selain itu, ada yang disebut dengan energi bebas Gibbs, yaitu kerja

yang dapat dilakukan oleh sistem dalam proses yang reversible pada suhu dan tekanan

tetap, dengan rumusan .

Pada percobaan kali ini dilakukan pengukuran terhadap kuat arus (I) dan

tegangan (V) dari suatu larutan CuSO4 0,1 M dengan elektroda C dan Cu pada berbagai

suhu yaitu 300C, 50

0C, dan 70

0C. Berdasarkan hasil percobaan, pada elektroda Cu

berada pada katoda (-) terjadi reaksi reduksi sehingga pada elektroda ini Cu yang

tereduksi menjadi padatan Cu yang ditandai dengan bertambahnya massa Cu setelah

reaksi elektrolisis. Sedangkan, pada elektroda C berada pada anoda (+) terjadi reaksi

oksidasi, sehingga pada elektroda ini karena inert maka air yang teroksidasi, hal ini

ditandai dengan timbulnya gelembung pada elektroda ini yang diduga merupakan

gelembung O2. Hasil percobaan pada berbagai percobaan yaitu 4, 632 kJ/der, pada

suhu 300C didapat = - 1408,9 kJ dan - 5,404 kJ; pada suhu 50

0C didapat =

- 1432,06 kJ dan 64,076 kJ; dan pada suhu 700C didapat = - 1416,62 kJ dan

172,156 kJ. Percobaan ini berlangsung spontan karena

Berdasarkan hasil percobaan maka dapat disimpulkan, bahwa jika semakin

besar suhu menyebabkan kuat arus yang dihasilkan lebih besar, tegangannya semakin

besar, dan endapan yang terbentuk semakin banyak, serta nilai ΔG semakin kecil dan

ΔH semakin besar.

V. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan:

Sel elekterolisis adalah sel yang menggunakan energi lisrik untuk berlangsungnya reaksi

kimia.

Pada elektroda Cu berada pada katoda (-) terjadi reaksi reduksi sehingga pada elektroda

ini Cu yang tereduksi menjadi padatan Cu yang ditandai dengan bertambahnya massa Cu

setelah reaksi elektrolisis.

Pada elektroda C berada pada anoda (+) terjadi reaksi oksidasi, sehingga pada elektroda

ini karena inert maka air yang teroksidasi, hal ini ditandai dengan timbulnya gelembung

pada elektroda ini yang diduga merupakan gelembung O2.

Hasil percobaan pada berbagai percobaan yaitu 4, 632 kJ/der, pada suhu 300C didapat

= - 1408,9 kJ dan 64,076 kJ; pada suhu 500C didapat = - 1432,06 kJ dan

64,076 kJ; dan pada suhu 700C didapat = - 1416,62 kJ dan 172,156 kJ.

Percobaan ini berlangsung spontan karena

Semakin besar suhu menyebabkan kuat arus yang dihasilkan lebih besar, tegangannya

semakin besar, dan endapan yang terbentuk semakin banyak, serta nilai ΔG semakin kecil

dan ΔH semakin besar.

VI. Referensi

Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta: UI-Press.

Milama, Burhanudin. 2014. Panduan Praktikum Kimia Fisika 2. Jakarta: UIN P.IPA

FITK-Press.

Mulyani, S., dan Hendrawan. 2014. Kimia Fisika II. Bandung: UPI-Press.

Isana. 2007. Variasi Suhu (Temperatur) dan Waktu Sel Elektrolisis Berbagai Merk

Minuman dengan Elektroda Karbon.

http://staff.uny.ac.id/system/files/penelitian/Isana%20Supiah%20YL.,%20Dra.,%20

M.Si./Sel%20elektrolisis.pdf . Diakses pada tanggal 18 Mei 2014 Pukul 20:24 WIB.

Daryoko, M., dkk. 2009. Optimasi Proses Reaksi Pembangkitan Ag2+

Pada Sel Elektrolisis

Berkapasitas Satu Liter. http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2010/03/D-

12%20_MULYONO_.pdf . Diakses pada tanggal 18 Mei 2014 Pukul 20:27 WIB.