KIMIA : Pengamatan Proses Elektrolisis dengan Elektroda Carbon
12/24/2012 11:02:00 PM
Pengamatan Proses
Elektrolisis dengan Elektroda Carbon
A. Tujuan
Mengetahui bagaimana tahapan dan hasil dari proses elektrolisis.
Mengetahui bagaimana tahapan dan hasil dari proses elektrolisis.
B. Teori dasar
Reaksi kimia dapat ditimbulkan oleh arus listrik, sebaliknya reaksi kimia dapat dipakai untuk menghasilkan arus listrik. Elektrolisis merupakan proses dimana reaksi redoks tudak berlangsung secara spontan. Untuk lebih memahami apakah sebenarnya elektrolisis itu dapat dilihat pada proses pengisian aki. Dalam proses pengisian aki tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila ke dalam suatu larutan elktrolit dialiri arus listrik searah maka akan terjadi reaksi kimia, yakni penguraian atas elektrolit tadi. Peristiwa penguraian (reaksi kimia) oleh arus searah itulah yang disebut elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat mengahantarkan listrik yang disebut elektrolit, dan dua buah elektroda yang berfungsi sebagai katoda dan anoda.
Reaksi kimia dapat ditimbulkan oleh arus listrik, sebaliknya reaksi kimia dapat dipakai untuk menghasilkan arus listrik. Elektrolisis merupakan proses dimana reaksi redoks tudak berlangsung secara spontan. Untuk lebih memahami apakah sebenarnya elektrolisis itu dapat dilihat pada proses pengisian aki. Dalam proses pengisian aki tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila ke dalam suatu larutan elktrolit dialiri arus listrik searah maka akan terjadi reaksi kimia, yakni penguraian atas elektrolit tadi. Peristiwa penguraian (reaksi kimia) oleh arus searah itulah yang disebut elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat mengahantarkan listrik yang disebut elektrolit, dan dua buah elektroda yang berfungsi sebagai katoda dan anoda.
*
Susunan Sel Elektrolisis
Sel elektrolisis tidak memerlukan
jembatan garam. Komponen utamanya adalah sebuah wadah, electrode, elektrolit,
dan sumber arus searah.
Electron (listrik) memasuki
larutan melalui kutub negatif (katode). Spesi tertentu dalam larutan mneyerap
electron dari katode dan mengalami reduksi. Sementara itu, spesi ion melepas
electron di anode dan mengalam oksidasi. Jadi, sama seperti pada sel volta,
reaksi di katode adalah reduksi, sedangkan reaksi di anode adalah oksidasi.
Akan tetapi, muatan elektrodenya berbeda. Pada sel volta, katode bermuatan
positif, sedangkan anode bermuatan negative. Pada sel elektrolisis katode
bermuatan negative sedangkan anode bermuatan positif.
*
Reaksi-reaksi elektrolisis
Apabila listrik dialirkan melalui
lelehan senyawa ion maka senyawa ion itu akan diuraikan. Kation direduksi di
katode, sedangkan anion dioksidasi di anode.
Reaksi elektrolisis dalam larutan
elektrolit berlangsung lebih kompleks. Spesi yang bereaksi belum tentu kation
atau anionnya, tetapi mungkin saja air atau elektrodenya. Hal itu bergantung
pada potensial spesi-spesi yang terdapat dalam larutan. Untuk menuliskan reaksi
elektrolisis larutan elektrolit, faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan
adalah:
Reaksi-reaksi yang berkompetisi
pada tiap-tiap electrode.
·
Spesi yang mengalami reduksi di katode adalah
yang mempunyai potensial electrode lebih positif.
·
Spesi yang mengalami oksidasi di anode adalah
yang mempunyai potensial electrode lebih negatif.
Jenis elektrode:
Elektrode inert adalah elektrode
yang tidak terlibat dalam reaksi. Elektrode inert yang sering digunakan yaitu
platina dan grafit.
Overpotensial
Overpotensial adalah potensial
tambahan yang diperlukan sehingga suatu reaksi elektrolisis dapat berlangsung.
Contoh :
Elektrolisis larutan
CuSO4 dengan katode dan anode Cu. Pada elektrolisis larutan
CuSO4 dengan elktrode Cu terbentuk endapan Cu di katode dan anodenya (Cu)
larut.hasil-hasil itu dapat dijelaskan sebagai berikut. Dalam larutan
CuSO4terdapat ion Cu2+, ion SO42- molekul air serta logam tembaga
(elektrode). Berbeda dengan elktrode grafit yang inert (sukar beraksi), tembaga
dapat mengalami oksidasi di anode. Kemungkinan reaksi yang terjadi di katode
aldah reduksi ion Cu2+ atau reduksi air.
Cu2+ +
2e →
Cu
E° = +0.34 V
2H2O + 2e
→ 2OH- + H2 E° = – 0.83 V
Oleh karena potensial reduksi
Cu2+ lebih besar maka reduksi ion Cu2+ lebih mudah berlangsung.
Sementara itu, kemungkinan reaksi yang terjadi di anode adalah oksidasi ion
SO42- ,oksidasi air atau akosidasi Cu.
2SO42- →
S2O82- +
2e
E° = -2.71 V
2H2O → 4H+ + O2 +
4e
E° = -1.23 V
Cu →Cu2+ +
2e
E° = -0.34 V
Oleh karena potensial oksidasi Cu
paling besar maka oksidasi tembaga lbih mudah berlangsung. Jadi, elektrolisis
larutan CuSO4 dengan Cu menghasilkan endapan Cu di katode dan melarutkan
Cu di anode.
CuSO4 →Cu2+ + SO42-
Katode : Cu2+ + 2e →Cu
Anode :
Cu →
Cu2+ + 2e
Cu
→Cu
(anode)
(katode)
Berdasarkan daftar potensial
elektrode standar dapat dibuat suatu ramalan tentang reaksi katode dan reaksi
anode pada suatu elktrolisis. Ramalan mungkin akan meleset jika spesi yang
terlibat mempunyai overpotensial yang signifikan.
Reaksi-reaksi di katode (reduksi)
Reaksi di katode bergantung pada
jenis kation dalam larutan. Jika kation berasal dari logam-logam aktif (logam
golongan IA, IIA, Al atau Mn), yaitu logam-logam yang potensial elektrodanya
lebih kecil ( lebih negative daripada air), maka air yang tereduksi. Kation
selain yang disebutkan di atas akan tereduksi.
Contoh :
Pada elektrolisis larutan NaCl
(kation Na+), air yang tereduksi, bukannya ion Na+ .
Pada elektrolisis larutan
CuSO4 (kation Cu2+), ion Cu2+ yang tereduksi.
Reaksi-reaksi di Anode (Oksidasi)
Elektrode negative (katode) tidak
mungkin ikut bereaksi selama elektrolisis karean logam tidak ada kecenderungan
menyerap elektron membentuk ion negatif. Akan tetapi, elektrode posistif
(anode) mungkin saja ikut bereaksi, melepas electron dan mengalami oksidasi.
Kecuali Pt dan Au, pada umumnya logam mempunyai potensial oksidasi lebih besar
daripada air atau anion sisa asam. Oleh karena itu, jika anode tidak terbuat
dari Pt, Au atau grafit, maka anode itu akan teroksidasi.
L → Lx+ + xe
Elektrode Pt, Au dan Grafit (C)
digolongkan sebagai elektrode inert (sukar bereaksi). Jika anode terbuat dari
elektrode inert, maka reaksi anode bergantung pada jenis anion dalam larutan.
Anion sisa lebih negatif daripada air. Anion-anion seperti itu sukar dioksidasi
sehingga air yang teroksidasi.
2H2O →4H+ + O2 +
4e
Jika anion lebih mudah dioksidasi
daripada air, seperti Br-, dan I-, maka anion itu yang teroksidasi. Skema
reaksi-reaksi elektrolisis:
·
Reaksi di katode bergantung pada jenis kation :
Logam aktif (Golongan
IA,IIA,Al dan Mn): air yang tereduksi. 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Kation lain : kation yang
tereduksi
2H+ + 2e →H2
Lx+ + xe→L
·
Reaksi di anode bergantung pada jenis anode dan
anion :
Sisa asam lain atau
OH- :anion teroksidasi.
Contoh : 2Br- → Br2 +
2e
4OH- → 2H2O + O2 + 4e
Sisa asam oksi : Air tereduksi
2H2O → 4H+ + O2 +
4e
Inert : Anion (Pt,Au,C)
Anode
Anoda tak inert : anode
teroksidasi
L→Lx+ + xe
C. Alat dan Bahan
·
2 buah tabung U
·
Sepasang elektroda C(karbon)
·
Kabel 1,5 v
·
Catu daya
·
Statif dan Klem
·
Pipet tetes
·
Gelas kimia ukuran 100 ml dan 250 ml
·
Larutan Na2SO4 0,5 M dan
KI 0,5 M
·
Indikator BTB
D.
Langkah
kerja
1.
Masukkan kira-kira 50 ml larutan Na2SO4
kedalam tabung U.
2.
Tambahkan 5 tetes indikator BTB pada setiap
lubang tabung U.
3.
Jepit tabung U pada statif.
4.
Elektrolisiskanlah larutan tersebut hingga
terjadi perubahan pada daerah sekitar elektroda.
5.
Amati dan catat hasil pengamatan tersebut.
6.
Lakukan percobaan yang sama pada larutan KI.
E. Hasil Pengamatan
·
Hasil
percboaan
1. Pada Larutan Na2SO4
Warna
larutan sebelum dielektrolisis : Bening
Sesudah
dielektrolisis : Biru pada katoda dan
Oranye pada anoda.
2. Pada Larutan KI
Warna larutan sebelum dielektrolisis
: Bening
Sesudah dielektrolisis : Biru pada katoda dan terbentuk endapan I2
berwarna kuning pada anoda.
·
Pembahasan
Reaksi elektrolisis pada larutan Na2SO4
Na2SO4
→2Na+ +SO42-
Katode(-) : 2H2O + 2e → H2 +
2OH-
Anode(+) : 2H2O
→ 4H+ + O2 + 4e
Karena
pada percobaan elektrolisis menggunakan elektroda C yang termasuk elektroda
inert, maka pada katode tereduksi air karena Na berada pada golongan IA,
menghasilkan ion OH- dan menyebabkan sifat basa pada larutan
sehingga memunculkan warna biru setelah diuji dengan indikator BTB. Pada Anode teroksidasi air juga karena SO4
merupakan sisa asam oksi dan menghasilkan ion H+ yang bersifat
asam dan menyebabkan warna oranye dengan indikator BTB.
Reaksi elektrolisis pada larutan KI
KI →K+
+I-
Katode(-) : 2H2O + 2e → H2 +
2OH-
Anode(+) : 2I- → I2
+ 2e
Karena
pada percobaan elektrolisis menggunakan elektroda C yang termasuk elektroda
inert, maka pada katode tereduksi air karena K berada pada golongan IA,
menghasilkan ion OH- dan menyebabkan sifat basa pada larutan
sehingga memunculkan warna biru setelah diuji dengan indikator BTB. Pada Anode teroksidasi ion I-
karena I merupakan unsur
halogen sehingga terelektrolisis dan menghasilkan endapan I2.
·
Pertanyaan
1.
Dari perubahan warna indikator, ion apa yang
terbentuk pada ruang katode dan anode?
Reaksi
elektrolisis pada larutan Na2SO4
Katode(-) : Biru; basa terbentuk ion
OH-
Anode(+) : Oranye; asam terbentuk ion
H+
Reaksi elektrolisis pada larutan KI
Katode(-) : Biru; basa terbentuk ion OH-
Anode(+) : tidak terbentuk
2.
Bila gas yang terjadi pada katode adalah
hidrogen dan pada anode adalah oksigen tuliskan persamaan setengah reaksinya!
Reaksi
elektrolisis pada larutan Na2SO4
Na2SO4 →2Na+
+SO42-
Katode(-) : 2H2O + 2e → H2 +
2OH-
Anode(+) : 2H2O
→ 4H+ + O2 + 4e
3.
Dari percobaan tersebut tulislah persamaan
reaksi pada kedua percobaan!
Reaksi elektrolisis pada larutan Na2SO4
Na2SO4
→2Na+ +SO42-
Katode(-) : 2H2O + 2e → H2 +
2OH-
Anode(+) : 2H2O
→ 4H+ + O2 + 4e
Reaksi elektrolisis pada larutan KI
KI →K+
+I-
Katode(-) : 2H2O + 2e → H2 +
2OH-
Anode(+) : 2I- → I2
+ 2e
F. Kesimpulan
Menurut percobaan diatas dapat disimpulkan elektrolisis menggunakan elektroda C atau grafit yang termasuk inert menghasilkan perbedaan pada katodenya dan anodenya.
Menurut percobaan diatas dapat disimpulkan elektrolisis menggunakan elektroda C atau grafit yang termasuk inert menghasilkan perbedaan pada katodenya dan anodenya.
Pada katode jika yang tereduksi merupakan
kation golongan IA, IIA, Al dan Mn maka air yang tereduksi selain itu unsur
tersebut yang tereduksi.
Pada anode jika anion merupakan sisa asam oksi
dan OH- maka air yang teroksidasi, jika unsur halogen yang merupakan
anionnya maka unsur tersebut yang akan teroksidasi.
DAFTAR PUSTAKA
Utami, Budi dkk. 2007. Buku
Kimia BSE. Bandung: Pusat Perbukuan Dinas Pendidikan Nasional.
0 komentar