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.
Top Related