Elektrolisis

Elektrolisis adalah penguraian suatu elektrolit oleh arus listrik. Pada sel elektrolisis. Reaksi kimia akan terjadi jika arus listrik dialirkan melalui larutan elektrolit, yaitu energi listrik (arus listrik) diubah menjadi energi kimia (reaksi redoks). Tiga ciri utama, yaitu:

• Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion-ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga electron dapat mengalir melalui larutan.

• Ada sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus listrik searah (DC).

• Ada 2 elektroda dalam sel elektrolisis.

Elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut Katoda, sedangkan elektoda yang mengalirkan elektron kembali ke sumber arus listrik luar disebut Anoda. Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi yang elektrodanya negative (-) dan Anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi yang elektrodanya positive (+)

Hukum Elektrolisis Faraday

Di awal abad ke-19, Faraday menyelidiki hubungan antara jumlah listrik yang mengalir dalam sel dan kuantitas kimia yang berubah di elektroda saat elektrolisis. Ia merangkumkan hasil pengamatannya dalam dua hukum di tahun 1833.

C (Coulomb) adalah satuan muatan listrik, dan 1 C adalah muatan yang dihasilkan bila arus 1 A (Ampere) mengalir selama 1 s. Tetapan fundamental listrik adalah konstanta Faraday F, 9,65 x104 C, yang didefinisikan sebgai kuantitas listrik yang dibawa oleh 1 mol elektron. Dimungkinkan untuk menghitung kuantitas mol perubahan kimia yang disebabkan oleh aliran arus listrik yang tetap mengalir untuk rentang waktu tertentu.

Hantaran listrik melalui larutan elektrolit dapat dianggap sebagai aliran electron. Jadi apabila electron telah dapat mengalir dalam larutan elektrolit berarti listrik dapat mengalir dalam larutan tersebut. Elektron berasal dari kutub katode atau kutub negatif. Sedangkanpada anode melepaskan ion positip dan membentuk endapan pada logam katode. Di dalam larutan terurai proses: CuSO4 Cu2+ + SO42 - Ion Cu2+ ini akan berpindah menuju keping katode sedangkan ion SO42- akan menuju keping anode. Lama-lama keping katode ini akan timbul endapan dan terjadi perubahan massa. Massa ini dapat dihitung dengan cara :

G = a . I . t

Dimana:

G = jumlah endapan tembaga Cu (gram)

a = tara kimia listrik (gr/ampere.jam)

I = kuat arus listrik (ampere)

t = lamanya pengaliran arus (jam)

Untuk tembaga nilai a = 1,186 gr/ampere.jam, karena G telah dapat diketahui maka I arus dapat diperoleh dengan:

I = G/at

Kegunaan sel Elektrolisis

Pembuatan Gas di Laboratorium

Sel elektrolisis banyak digunakan dalam industri pembuatan gas misalnya pembuatan gas oksigen, gas hydrogen, atau gas klorin. Untuk menghasilkan gas oksigen dan hydrogen, Anda dapat menggunakan larutan elektrrolit dari kation golongan utama (K+,Na+) dan anion yang mengandung oksigen (So42-,, NO3-) dengan electrode Pt atau karbon. Reaksi elektrolisis yang mengahsilkan gas,misalnya elektrolisis larutan Na2SO4 menggunakan electrode karbon.

Reaksi yang terjadi :

Na2SO4 (aq) 2Na+ (aq) + SO42-

Katode (C) : 2H2O (l) +2e- 2OH- (aq) +H2 (g)

Anode (C) : 2H2O (l) 4e- + 4H+ +O2 (g)

Karena pada katode dan anode yang bereaksi adalah air, semakin lama air semakin berkurang sehingga perlu ditambahkan. Perlu diingat bahwa walaupun yang bereaksi air, tidak berarti elektrolit Na2SO4 tidak diperlukan. Elektrolit ini berguna sebagai penghantar arus listrik.

Proses penyepuhan

Penyepuhan suatu logam emas, perak, atau nikel, bertujuan menutupi logam yang penampilannya kurang baik atau menutupi logam yang mudah berkarat. Logam-logam ini dilapiasi dengan logam lain yang penampilan dan daya tahannya lebih baik agar tidak berkarat. Misalnya mesin kendaraan bermotor yang terbuat dari baja umumya dilapisi kromium agar terhindar dari korosi . Beberapa alat rumah tangga juga disepuh dengan perak sehingga lebih awet dan penampilannya tampak lebih baik. Badan sepede titanium dilapisi titanium oksida (TiO2)yang bersifat keras dan tidak dapat ditembus oleh oksigen atau uap air sehingga terhindar dari reaksioksida yang menyebabkan korosi.Prinsip kerja proses penyepuhan adalah penggunaan sel dengan elektrolit larutandan electrode reaktif. Contoh jika logam atau cincin dari besi akan dewlaps emas digunakan larutan elektrolit AuCl3(aq). Logam besi (Fe) dijadikan sebagai katode, sedangkan logam emasnya (Au) sebagai anode. Apa yang terjadi jika kedua logam ini ditukar posisinya? Mengapa? Reaksi yang berlangsung dalam proses penyepuhan besi dengan emas yaitu :

AuCl3 (aq) Au3+ (aq) + 3Cl- (aq)

Katode (cincin Fe) : Au3+ (aq) + 3e-Au (s)

Anode (Au) : Au (s) Au3+ (aq) + 3e-

Proses yang terjadi yaitu oksidasi logam emas (anode) menjadi Au3+(aq) Kation ini akan bergerak ke katode menggantikan kation Au3+ yang direduksidi katode. Kation Au3+ di katode direduksi membentuk endapan logam emas yang melapisi logam atau cincin besi. Proses ini cukup murah karena emas yang melapisi besihanya berupa lapisan tipis.

Proses Pemurnian logam kotor

Proses pemurnian logam kotor banyak dilakukan dalm pertambangan . logamtransisi yang kotor dapat dimurnikan dengan cara menempatkannya sebagai anode dan logam murni sebagai katode. Elektrolit yang digunkan adalah elektrolit yang mengandung kation logam yang dimurnikan. Contoh : prose pemurnian nikel menggunakan larutan NiSO4 . nikel murni digunakan sebagai katode, sedangkan nikel kotor (logam yang dimurnikan ) digunakan sebagai anode. Reaksi yang terjadi, yaitu:

NiSO4 (aq) Ni2+ (aq) + SO42- (aq)

Katode (Ni murni) : Ni2+ (aq) + 2e-Ni (s)

Anode ( Ni kotor) : Ni (s) Ni2+ (aq) + 2e-

Logam nikel yang kotor pada anode dioksidasi menjadi ion Ni2+. Kemudian, ionNi2+ pada katode direduksi membentuk logam Ni dan bergabung dengan katode yang merupakan logam murni. Kation Ni2+ di anode bergerak ke daerah katode menggantikan kation yang direduksi. Untuk mendapatkan logam nikel murni (di katode) harus ada penyaringan sehinggga kotoran(tanah, pasir danlain-lain) hanya berada dianode dan tidak berpindah ke katodes ehingga daerah di katode merupakan daerah yang bersih.