Elektrolisis

Minggu, Desember 28, 2014

Bagikan :

Tweet

Pada tahun 1831-1832, jauh sebelum penemuan elektron, Michael Faraday dari Inggris telah menemukan hubungan kuantitatif antara massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis dengan jumlah listrik yang digunakan. Penemuan itu disimpulkannya dalam dua hukum sebagai berikut.

Hukum Faraday I : “Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q).”

G = Q……………………...(1)

Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i) dengan waktu (t).

Q = i x t (coulomb)……….(2)

Jadi persamaan (1) diatas dapat dituliskan sebagai berikut :

G = i x t……………………(3)

Hukum Faraday II : “ Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME).”

G = ME…………………….(4)

Penggabungan hukum Faraday I dan II menghasilkan persamaan sebagai berikut

G = k x i x t x ME…………(5)

Faraday menemukan harga     

Jadi persamaan diatas dapat dinyatakan sebagai berikut

  

Dengan, G = massa zat yang dibebaskan (dalam gram)

               i = kuat arus ( dalam ampere )

   t = waktu (dalam detik)

ME = massa ekivalen

Massa ekivalen dari unsur-unsur logam sama dengan massa atom relative (Ar) dibagi dengan bilangan oksidasinya (biloks).

Sesuai dengan hukum Faraday II jika listrik yang sama dialirkan ke dalam dua atau lebih sel elektrolisis yang berbeda, maka perbandingan massa zat-zat yang dibebaskan sama dengan perbandingan massa ekivalennya.

G1 : G2 = ME1 : ME2………(7)

1.      Stoikiometri Reaksi Elektrolisis

Stoikiometri reaksi elektrolisis didasarkan pada anggapan bahwa arus listrik adalah aliran elektron. Muatan listrik dari 1 mol elektron adalah 96.500 coulomb (tepatnya 96.487). Jumlah muatan dari 1 mol elektron ini sama dengan tetapan Faraday (1 F ).

1 F = 1 Mol elektron = 96.500 coulomb

            Bagaimanakah hubungan kuat arus dan waktu dengan jumlah mol elektron ?  Telah kita ketahui bahwa arus sebesar i ampere yang dialirkan selama t detik membawa muatan sebesar it coulomb. Oleh karena 1 mol elektron =96.500 coulomb, maka dalam it coulomb terdapat

Jumlah mol elektron

3.Penggunaan elektrolisis dalam industry

a.       Produksi Zat

Banyak zat kimia dibuat melalui elektrolisis misalnya logam-logam alkali, magnesium, aluminium, fluorin, klorin, natrium hidroksida, natrium hipoklorit, dan hydrogen peroksida. Klorin dan natrium hidroksida dibuat dari elektrolisis larutan natrium klorida. Proses ini disebut proses klor-alkali dan merupakan proses industry yang sangat penting.

 Elektrolisis larutan NaCl menghasilkan NaOH dikatode dan Cl2 dianode. Selama elektrolisis harus dijaga agar Cl2 yang terbentuk dianode tidak bereaksi dengan NaOH yang terbentuk dikatode. Untuk itu, ruang katode dan anode perlu dipisahkan.

b.      Proses Penyepuhan/Pelapisan Logam

Logam besi/baja mudah terkena korosi/karat. Untuk melindungi besi/baja dari korosi, maka besi/baja dilapisi suatu logam yang sukar teroksidasi, seperti nikel (Ni), timah (Sn), krom (Cr), perak (Ag), atau emas (Au).

Prinsip kerja penyepuhan/pelapisan logam adalah sel elektrolisis larutan dengan

menggunakan elektrode yang bereaksi. Digunakan larutan AuCl3(aq) sebagai penghantar.

Reaksi         : AuC1₃(aq)                  Au³⁺⁽aq) + 3 Cl-(aq)

Katode (Fe) : Au ³⁺(aq) + 3 e-         Au(s)

Anode (Au) : Au(s)                          Au³⁺⁽aq) + 3 e-

Proses: Logam emas di anoda dioksidasi dan berubah menjadi ion Au³⁺ · Ion Au³⁺ yang terjadi bergabung dengan ion Au³⁺ dalam larutan. Kemudian ion Au³⁺ di katode direduksi membentuk endapan emas. Karena di katode digunakan besi, maka endapan emas akan melapisi besi.

Listrik mengalir antara lempengan tembaga dalam larutan asam dikromat (H₂Cr₂O₇), yang dipertahankan dengan menambah kromium(III) oksida (Cr₂O₃) dalam larutan. Setelah beberapa menit lempeng tembaga sudah dilapisi oleh lapisan mengkilap kromium.

c . Proses Pemurnian Logam Kotor

Prinsip pemurnian logam transisi dengan menggunakan reaksi elektrolisis larutan dengan elektrode yang bereaksi. Logam yang kotor ditempelkan di anode dan logam murni ditempatkan di katode. Larutan yang digunakan adalah yang mempunyai kation logam tersebut.

Contoh : pemurnian logam tembaga

Katode : tembaga murni

Anode : tembaga kotor (yang akan dimurnikan)

Digunakan larutan CuSO₄

Reaksi                     : CuSO₄ (aq)                 Cu²⁺  (aq) + SO₄^2- (aq)

Katode (Cu murni) : Cu²⁺ (aq) + 2  e-          Cu(s)

Anode (Cu kotor)   : Cu(s)                            Cu²⁺ (aq) + 2 e-

Proses:

            Logam Cu yang kotor dioksidasi dan berubah menjadi larutan Cu²⁺. Ion Cu²⁺ bergabung dengan larutan yang ada dan bergerak ke katode. Di katode, ion Cu²⁺ direduksi membentuk logam kembali. Pada waktu ion Cu²⁺ di anode bergerak ke katode, maka harus ada penyaring, sehingga yang ke katode hanya ion Cu²⁺ saja, sedangkan pengotornya tetap di anode. Akibatnya daerah katode adalah daerah bersih dan Cu²⁺ yang diendapkan akan menghasilkan logam Cu yang murni.

Tag : Materi Kimia kelas XI