MODUL SEL ELEKTROLISIS Standar Kompetensi : 2. Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari. Kompetensi dasar : 2.2. Menjelaskan reaksi oksidasi-reduksi dalam sel elektrolisis I. Indikator: 1. Mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis melalui percobaan. 2. Menuliskan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau lelehan dengan elektrode aktif ataupu n elektrode inert. II. Tujuan: Siswa dapat, 1. Mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis melalui percobaan. 2. Menuliskan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau lelehan dengan elektrode aktif ataupu n elektrode inert. III. Materi Ajar : Merupakan kebalikan dari sel volta, dimana arus listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks yg tak spontan. Reaksi elektrolisis adalah reaksi yg terjadi ketika listrik dialirkan melalui elektrolit (peruraian yg disebabkan arus listrik) Karena memerlukan arus listrik dari luar, maka sel elektrolisis lebih sederhana, tidak memerlukan jembatan garam dan cukup dalam satu wadah. Jadi komponen utamanya adalah elektroda (katoda dan anoda), larutan atau lelehan elektrolit dan sumber arus searah. Gambar susunan sel elektrolisis : Ingat! Sel Volta : Anoda : Tempat terjadi oksidasi Bermuatan (-) Tempat terjadi reduksi Bermuatan (+) Aliran electron : Electron dihasilkan oleh anoda Sel elektrolisis : Anoda : Tempat terjadi oksidasi Bermuatan (+) Tempat terjadi reduksi Bermuatan (-) Aliran electron : Electron (listrik) masuk melalui katoda Modul Sel Elektrolisis_2014 Page 1
Reaksi-reaksi elektrolisis : Reaksi di katoda (reduksi) bergantung pada jenis kation, karena logam tidak mungkin menjadi bermuatan (-). Logam aktif (gol. IA, IIA, Al, dan Mn) : air yg tereduksi. 2H 2 O (l) + 2e H 2(g) +2OH - (aq) Kation lain : kation yg tereduksi c/ 2H + (aq) + 2e H 2(g) Cu +2 (aq) + 2e Cu (s) Reaksi di anoda (oksidasi) bergantung pada jenis anoda dan anion. Inert : anion (Pt, Au, C) Sisa asam oksi : air yg teroksidasi 2H 2 O (l) 4H + (aq) + O 2(g) + 4e Anoda sisa asam lain atau OH- : anion teroksidasi c/ 4OH - 2H 2 O + O 2 + 4e 2Br - Br 2 + 2e Anoda tak inert : Anoda yg teroksidasi L (s) L x+ (aq) + xe Modul Sel Elektrolisis_2014 Page 2
Apabila elektrolitnya berupa lelehan, maka kation dan anion lelehan langsung mengalami reaksi reduksi dan oksidasi jika elektrodaya inert. Jika elektrodanya tidak inert maka yang bereaksi hanya pada anodanya. LATIHAN : Tulislah reaksi elektrolisis berikut : 1. elektrolisis larutan AgNO 3 dengan elektroda grafit. 2. elektrolisis larutan KI dengan elektroda grafit. 3. elektrolisis larutan Na 2 SO 4 dengan elektroda Pt. 4. elektrolisis lelehan MgCl 2 dengan elektroda Zn 5. elektrolisis larutan AgNO 3 dengan katoda besi dan anoda tembaga PENYELESAIAN : HUKUM FARADAY Menyatakan hubungan kuantitatif antara massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis dengan jumlah listrik yang digunakan. Hukum Faraday 1 : massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan W = Q = i x t Hukum Faraday 2 : massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu W = ME = Ar biloks Sehingga : Ket : W = Q =. ME =. i =. t =. W = i x t x Ar 96500 biloks Modul Sel Elektrolisis_2014 Page 3
Co/ Hitung ME dari reaksi berikut : 1. Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s). Ar Cu = 64 2. Ag + (aq) + e Ag(s). Ar Ag =108 3. Au 3+ (aq) + 3e Au(s). Ar Au = 197 Penyelesaian : Hukum Faraday 3 : Setiap larutan yang mendapatkan arus listrik yang sama,maka dari setiap larutan akan menghasilkan massa zat yang secara ekivalen sama = 1 dimana W = Maka, W 1 : W 2 = ME 1 : ME 2 Jadi Stoikiometri Reaksi Elektrolisis Prinsif : arus listrik adalah aliran electron. Berlaku : 1 mol electron = 1 Faraday = 96500 coulomb mol elektron = i x t 96500 Modul Sel Elektrolisis_2014 Page 4
LATIHAN : 1. Larutan CuSO 4 mengalami proses elektrolisis dengan kuat arus 1,5 Ampere dalam waktu 1 jam. Tentukan ; ( Ar Cu = 64 ) a. Reaksi di katode, anode dan elektrolisis jika elektrodanya Pt b. Hitung massa tembaga yang mengendap di katode. 2. Larutan AgNO 3 mengalami proses elektrolisis denga kuat arus 10A dengan waktu 5 menit, tentukan a. Reaksi proses elektrolisis b. Hitung massa perak yang mengendap di katode ( Ar Ag = 108 ) 3. Aluminium diperoleh melalui proses elektrolisis lelehan Al 2 O 3. Hitung massa aluminium yang diperoleh setiap jam jika kuat arus yang digunakan 100 A ( Ar Al=27 ) 4. Berapa jumlah Faraday ( jumlah elektron ) yang diperlukan untuk mereduksi 1 mol ion MnO 4 - menjadi Mn 2+ 5. Kedalam larutan NiSO 4 dialirkan listrik 0,2 F. Tentukan volume gas oksigen yang dihasilkan di anode jika diukur pada STP. Modul Sel Elektrolisis_2014 Page 5