Sel Elektrolisis : Reaksi pada Katoda dan Anoda, Hukum Faraday, Penerapan, Contoh Soal dan Pembahasan

Sel Elektrolisis

Elektrolisis adalah peruraian zat elektrolit dengan menggunakan arus listrik. Sebenarnya dari penamaan anda juga bisa langsung menyimpulkan begitu. Elektro = Listrik, Lisis = Peristiwa pecah/pisah/terurai. Makanya elektrolisis itu begitu maksudnya.



Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya pada artikel pembahasan Sel volta

Disini pun masih sama prinsipnya dalam menentukan mana katoda dan mana anoda.

Prinsipnya adalah

KRAO = Katoda Reduksi Anoda Oksidasi

Perbedaannya adalah pada konsep aliran elektronnya.
Jika pada sel volta, elektron mengalir langsung dari kedua elektroda. Pada sel elektrolisis aliran elektronnya akan berbeda karena perlu ada sumber listriknya.

Jadi aliran elektronnya begini


Bisa dilihat pada gambar bahwa elektron mengalir dari anoda (proses oksidasi) menuju ke kutub positif pada sumber listrik, kemudian elektron dari sumber listrik mengalir menuju katoda (proses reduksi).

Lalu ada pertanyaan, kan anoda memberikan elektron? kenapa dianggap sebagai kutub positif?
jawabannya adalah karena anoda itu dihubungkan dengan kutub positif sumber listrik, maka anoda pada elektrolisis kita tandai sebagai kutub positifnya,
sedangkan pada katoda dianggap sebagai kutub negatifnya, karena dihubungkan dengan kutub negatif pada sumber listrik.

mereka elektroda ini tak lain adalah perpanjangan dari si sumber listriknya. Maka penandaan kutub negatif dan positifnya harus sama dengan sumber listrik tersebut.

Berbeda dengan sel volta yang tak dihubungkan dengan sumber listrik, justru sel volta secara spontan menghasilkan listrik.

Maka pada Sel Elektrolisis kita kenal istilah

KNAPE = Katoda Negatif Anoda Positif sel Elektrolisis

Reaksi pada Katoda dan Anoda Sel Elektrolisis

Ada dua jenis elektroda yang harus diketahui berkaitan dengan reaksi di katoda dan anoda, yaitu :
1. Elektroda inert (Pt, C, Au): Yaitu elektroda yang tidak ikut bereaksi
2. Elektroda tidak inert (selain Pt, C, Au) yang akan teroksidasi pada anoda

Reaksi pada Katoda

1. Ion logam golongan IA, IIA, Al3+ atau Mn2+ dalam larutan tidak direduksi, yang direduksi adalah air. Hal ini karena E°red H2O lebih besar daripada ion-ion tersebut. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
2H2O(l) + 2e- → 2OH-(aq) H2(g)

2. Ion logam selain pada nomor 1 tadi, akan direduksi menjadi endapan logamnya.
Logamx++ xe- → Logam (endapan)

Contoh :
Ni2+(aq) + 2e- → Ni(s)

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(aq)

Ag+(aq) + e- → Ag(s)


3. Seluruh ion logam lelehan atau leburan dari golongan alkali dan alkali tanah direduksi lalu mengendap pada katoda karena lelehan/leburan tidak mengandung air.

Li+(aq) + e- → Li(s)

Ca2+(aq) + 2e- → Ca(s)


4. Ion H+ direduksi menjadi gas H2
2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Reaksi pada Anoda

1. Jika Anoda menggunakan elektroda inert (Pt, C, Au) maka reaksinya sebagai berikut

a. Ion OH- dari basa maka reaksi yang terjadi :

4OH-(aq) → 2H2O(aq) + O2(g) + 4e-

b. Ion sisa asam yang mengandung oksigen (SO42-, NO3-, PO43- dll) tidak dioksidasi namun air (H2O) yang dioksidasi. karena E°oks H2O lebih besar dari sisa asam yang mengandung oksigen. Reaksi yang terjadi :

2H2O(aq) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-

c. ion sisa asam yang tidak mengandung oksigen (Cl- , Br- , I- dll) akan dioksidasi.

2Cl-(s) → Cl2(g) + 2e-

2Br-(s) → Br2(g) + 2e-

2. Jika Anoda menggunakan elektroda tidak inert (selain Pt, C, Au) maka yang akan teroksidasi adalah logam elektrodanya menjadi ionnya.
Contoh :

Ni(s) → Ni2+(aq) + 2e-  

Cu(aq) → Cu2+(aq) + 2e-  

Ag(s) → Ag+(aq) + e-

Reaksi Peruraiannya (Reaksi Elektrolisis total)

Untuk menuliskan reaksi peruraiannya, anda perlu memperhatikan apa yang digunakan pada katoda, dan juga anoda. Kemudian anda juga perlu mengetahui larutannya apa. Agar anda bisa menuliskan reaksi Elektrolisis keseluruhannya.

Contoh Soal dan pembahasannya :
1. Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda Pt (Elektroda Pt Inert)

                     AgNO3        →  Ag+ + NO3-                              x4    
Katoda (+)   : Ag+(aq) + e-  → Ag(s)                                                                  x4
Anoda (-)     : 2H2O(aq)     → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-                    x1


                      4AgNO3                       → 4Ag+ + 4NO3-                                    
Katoda (+)   : 4Ag+(aq) + 4e-                    → 4Ag(s)                                                                   
Anoda (-)     : 2H2O(aq)                       → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-                   
--------------------------------------------------------------------------
Reaksi sel     : 4AgNO3(aq) + 2H2O(aq) → 4Ag(s) + 4H+(aq) + 4NO3- + O2(g)
                      4AgNO3(aq) + 2H2O(aq) → 4Ag(s) + 4HNO3 + O2(g)

2. Elektrolisi leburan NaCl dengan elektroda Cu ( Elektroda Cu tidak inert)

                      NaCl           → Na+ + Cl-                                         x2
Katoda (+)   : Na+(aq) + e-  → Na(s)                                                                  x2
Anoda (-)     : Cu(aq)          → Cu2+(aq) + 2e-                            x1

                      2NaCl               → 2Na+ + 2Cl-                                                    
Katoda (+)   : 2Na+(aq) + 2e-    → 2Na(s)                                                              
Anoda (-)     : Cu(aq)                 → Cu2+(aq) + 2e-                            

Reaksi sel     : 2NaCl  + Cu(aq) → 2Na(s) + Cu2+ +  2Cl-  
                      2NaCl  + Cu(aq) → 2Na(s) + CuCl2

Karena leburan maka di katoda bukan air yang bereaksi, kan tidak ada airnya. Namanya juga leburan, bukan larutan.

3. Elektrolisis larutan kalium iodida (KI) dengan elektroda C (elektroda C inert)

                      KI                  → K+ + I-                          x2      
Katoda (+)   : 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)
Anoda (-)     : 2I-(s)               → I2(g) + 2e-

                        2KI             → 2K+ + 2I-                      
Katoda (+)   : 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)
Anoda (-)     : 2I-(s)               → I2(g) + 2e-
--------------------------------------------------------
Reaksi sel     : 2KI + 2H2O  → 2K+ + 2OH- + I2 + H2
                      2KI + 2H2O  → 2KOH + I2 + H2

Pada katoda yang bereaksi adalah H2O karena K tergolong dalan logam alkali. (ingat poin 1 pada reaksi katoda yang tadi sudah kita pelajari)

Hukum Faraday

1. Hukum Faraday I
“Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut”.

Rumus:

m = e . i . t / 96.500

q = i . t

m = massa zat yang dihasilkan (gram)
e = berat ekivalen = Ar/ Valensi= Mr/Valensi
i = kuat arus listrik (amper)
t = waktu (detik)
q = muatan listrik (coulomb)


2. Hukum Faraday II
“Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut.”

Rumus:

m1 : m2 = e1 : e2

m = massa zat (garam)
e = beret ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi

Contoh:

Pada elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda inert, dialirkan listrik 10 ampere selama 965 detik.

Hitunglah massa tembaga yang diendapkan pada katoda dan volume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada (O°C, 1 atm), (Ar: Cu = 63.5 ; O = 16).

Jawab:

CuSO4 (aq)  Cu2+(aq) + SO42-(aq)

Katoda [elektroda – : reduksi] : Cu2+(aq) + 2e–  Cu(s)

Anoda [elektroda + : oksidasi]: 2 H2O(l)  O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e–

a. massa tembaga:
m = e . i . t/96.500 = (Ar/Valensi) x (10.965/96.500) = 63.5/2 x 9.650/96.500 = 31.25 x 0,1 = 3,125 gram

b. volume oksigen
m1 : m2 = e1 : e2
mCu : mO2 = eCu : eO2

3,125 : mO2 = 6.32/2 : 32/4

3,125 : mO2 = 31,25 : 8

mO2 = (3.125 x 8)/31.25 = 0.8 gram

mol O2 = 0.8/32 = 8/320 = 1/4 mol

volume O2 (0°C, 1 atm) = 1/40 x 22.4 = 0.56 liter

Aplikasi/penerapan Sel Elektrolisis

a. Penyepuhan logam (elektroplatting)
Pada proses penyepuhan (pelapisan) yang bertindak sebagai anode adalah logam yang digunakan untuk melapisi, sedangkan pada katode adalah logam yang hendak dilapisi

b. Pemurnian logam
Pada pemurnian logam, penggunaan elektroda dan larutan menyesuaikan apa yang ingin dimurnikan. Contoh : Tembaga, digunakan tembaga kotor pada anoda, tembaga murni pada katoda, dan larutannya menggunakan CuSO4.

c. Pembuatan gas
Karena reaksi pada sel elektrolisis dapat menghasilkan gas, misalnya H2 , Cl2 ,Odan lain-lain, maka elektrolisis ini juga kadang digunakan sengaja memang untuk mendapatkan gas tersebut.

Sekian dulu pembahasan mengenai elektrolisis, Tinggalkan komentar jika ada yang dirasa kurang jelas, semoga bermanfaat.
Silakan simpan alamat situs ini untuk mempermudah anda membuka kembali situs ilkimia.
Lebih mudah memahami ilmu kimia, di ilkimia.

Subscribe to receive free email updates:

0 Response to "Sel Elektrolisis : Reaksi pada Katoda dan Anoda, Hukum Faraday, Penerapan, Contoh Soal dan Pembahasan"

Posting Komentar