Praktikuma Kimia Fisika IITahun Akademik 2014/2015ELEKTROLISIS UNTUK MENENTUKANBILANGAN AVOGADROI. TUJUAN1. Menentukan bilangan Avogadro (No).2. Mempraktekkan konsep bilangan Avogadro (No).

II. TEORIDalam sel elektrolisa yaitu sel elektrokimia dengan reaksi kimia yang tak spontan dijalankan oleh pemberian listrik dari luar, pengendapan dan evolusi gas yang cukup besar, hanya terjadi jika potensial yang cukup besar, hanya terjadi jika potensial yang diberikan melebihi potensial arus nol, dengan kuantitas yang disebut potensial lebih. (Atkins, 1990 : 461).Elektrolisis adalah disosiasi suatu elektrolit menjadi ion pada elektroda dengan adanya arus listrik. Konduksi listrik yang melewati larutan elektrokut akan menghasilkan perubahan kimia. Elektrolisis tersusun atas alat-alat yaitu voltameter atau sel elektrolisis. (ilmukimia.org)Gas brown yang ditemukan oleh Yull Brown merupakan campuran gas hidrogen hidrogen-oksigen yang dihasilkan dari sistem elektrolisis. Elektrolisis adalah suatu peristiwa yang terjadi ketika arus listrik dialirkan melalui senyawa ionik dan senyawa tersebut mengalami reaksi kimia. Persamaan kimia elektrolisa air sebagai berikut :Energi (listrik) + 2H2O(l) O2(g) + 2H2(g)Ketika energi listrik diberikan pada dua molekul air, maka air akan terurai menjadi unsur-unsur penyusun aslinya yaitu satu molekul oksigen dan dua molekul hidrogen. Pada proses ini molekul air terbagi menjadi ion hidrogen positif (H+) dan ion hidroksida (OH-).H2O(l) + e- HH+ merupakan proton yang bebas menangkap elektron (e- ) dari katoda, kemudian menjadi atom hidrogen biasa dan netral.H+ + e- HAtom hidrogen ini berkumpul dengan atom hidrogen lain dan membentuk molekul gas dalam bentuk gelembung kemudian naik kepermukaan.H + H H2(l)Elektroda positif menyebabkan ion hidroksida (OH-) bergerak ke anoda. Ketika mencapai anoda, kelebihan elektron dilepas yang kemudian diambil oleh hidroksida dari atom hidrogen sebelumnya. Ion hidroksida bergabung dengan molekul hidroksida yang lain dan membentuk 1 molekul oksigen dan 2 molekul air :4OH- O2(g) + 2H2O(l) + 4 e-Molekul oksigen yang dihasilkan dari proses ini sangat stabil, kemudian gelembungnya naik ke permukaan. Proses tersebut terjadi secaraberulang, bergantung pada jenis kation dalam larutan. Jika kation berasal dari logam dengan potensial elektrode lebih kecil atau rendah maka air yang akan tereduksi.Massa produk yang dihasilkan selama proses elektrolisis dikembangkan pertama kali oleh Michael Faraday (1791-1867). Hubungan antara muatan dan arus digambarkan oleh persamaan sebagai berikut:q = I x tdimana q menyatakan muatan elektron (Coloumb), I menyatakan arus (Ampere), dan t menyatakan waktu (sekon).Muatan listrik ditentukan oleh banyaknya mol elektron yang melewati rangkaian, yang diberikan oleh persamaan sebagai berikut :Muatan total (q) = nFDimana F menyatakan kontanta Faraday (96.500 Coloumb ) dan n menyatakan jumlah mol (mol). (Jumiati, dkk, 2013 : 6-7).Elektrokimis merupakan bidang pengetahuan yang besar, termasuk yang dipandang dari segi paling luas, sel bahan bakar, pengubahan energi matahari menjadi energi listrik, korosi logam, baterai, proses-proses perdagangan untuk produksi secara besar-besaran dari bahan-bahan seperti aluminium, khlor dan natrium hidroksida dan sintesa elektroganik.Dalam lucutan spontan suatu sel galvanik, energi listrik diturunkan dari kecendrungan yang tidak dapat dipisahkan dari suatu reaksi redokssutuk dapat terjadi. Dalam suatu reaksi elektrolit sebaliknya, suatu sumber energi listrik luar digunakan untuk memaksa reaksi kimia terjadi dalam arah yang berlawanan dengan yang spontan.Karena arah yang berlawanan dari arus elektron dalam sel-sel galvanik dan elektrolik. Dalam tiap jenis sel, katoda didefinisikan sebagai elektroda yang mengalami reduksi, dan anoda adalah elektroda yang mengalami oksidasi.(Underwood, 1980 : 337-340).Elektrolisis terjadi ketika aliran arus listrik melalui senyawa ionik dan senyawa tersebut mengalami reaksi kimia. Larutan elektrolit dapat menghantar listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Ion-ion itulah yang menghantarkan arus listrik melalui larutan. Hantaran listrik melalui larutan elektrolit terjadi sebagai berikut sumber arus searah memberi muatan yang berbeda pada kedua elektroda. Katoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif) bermuatan negatif, sedangkan anoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub positif) bermuatan positif. Spesi (ion, molekul atau atom) tertentu dalam larutan akan mengambil elektron dari katoda, sementara spesi lainnya melepas elektron ke anoda. Selanjutnya elektron akan dialirkan ke katoda melalui sumber arus searah. Elektrolit kuat mempunyai daya hantar yang relatif baik meskipun konsentrasinya relatif kecil, sedangkan elektrolit lemah mempunyai daya hantar yang relatif buruk meskipun konsentrasinya relativ besar. Pada proses elektolisis selain jenis larutan, jenis elektroda juga mempengaruhi hasil elektrolisis. Disini elektroda dipilih berdasarkan kemampuannya untuk menghantarkan listrik (bersifat konduktor). Maka elektroda yang dipilih adalah bersifat logam. Jenis elektroda kita pilih berdasarkan deret volta dan segi ekonomis.Faktor yang mempengaruhi elektrolisis antara lain adalah: 1. Penggunaan katalisatorKatalisator misalnya H2SO4 dan KOH berfungsi mempermudah proses penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen karena ion-ion katalisator mampu mempengaruhi kesetabilan molekul air menjadi menjadi ion H dan OH yang lebih mudah di elektrolisis karena terjadi penurunan energy pengaktifan. Zat tersebut tidak mengalami perubahan yang kekal (tidak dikonsumsi dalam proses elektrolisis). Penggunaan asam sulfat sebagai katalis dalam proses elektrolisis menjadi pilihan utama dibandingkan KOH. Karena asam sulfat melepaskan H+ yang memudahkan membentuk gas hidrogen. Sedangkan KOH melepaskan OH- yang menghambat pembentukan gas hidrogen. 2. Luas permukaan tercelup Semakin banyak luas yang semakin banyak menyentuh elektrolit maka semakin mempermudah suatu elektrolit untuk mentransfer elektronnya. Sehingga terjadi hubungan sebanding jika luasan yang tercelup sedikit maka semakin mempersulit elektrolit untuk melepaskan electron dikarenakan sedikitnya luas penampang penghantar yang menyentuh elektrolit. Sehingga transfer elektron bekerja lambat dalam mengelektrolisis elektrolit.3. Sifat logam bahan elektroda Penggunaan medan listrik pada logam dapat menyebabkan seluruh elektron bebas bergerak dalam metal, sejajar, dan berlawanan arah dengan arah medan listrik. Ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung-ujung sebuah konduktor, muatan-muatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan arus listrik. Konduktivitas listrik didefinisikan sebagai rasio rapat arus terhadap kuat volta. Deret Volta Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au.Semakin ke kanan maka semakin besar massa jenisnya.4. Konsentrasi Pereaksi Semakin besar konsentrasi suatu larutan pereaksi maka akan semakin besar pula laju reaksinya. Ini dikarenakan dengan prosentase katalis yang semakin tinggi dapat mereduksi hambatan pada elektrolit. Sehingga transfer elektron dapat lebih cepat mengelektrolisis elektrolit dan didapat ditarik garis lurus bahwa terjadi hubungan sebanding terhadap persentase katalis dengan transfer elektron.(M. Farid R, dkk, 2012: 2-3).

III. PROSEDUR KERJA3.1 Alat dan bahan3.1.1 Alat1. Ampelas: sebagai pembersih lempengan tembaga.2. Kabel: sebagai penghubung arus.3. Baterai: sebagai sumber arus.4. Gelas piala 250 mL: sebagai tempat larutan. 5. Stopwatch: sebagai pengukur waktu.6. Termometer : sebagai pengukur suhu.

3.1.2 Bahan1. Lempengan tembaga: sebagai elektroda.2. Larutan NaOH: sebagai larutan elektrolit3. Larutan NaCl: sebagai larutan elektrolit4. H2O: sebagai pengencer larutan.5.

3.2 Cara Kerja

1. Elektroda tembaga dibersihkan dengan ampelas2. Salah satu elektroda dipakai sebagai anoda, Elekroda tersebut ditimbang pada neraca analitik.3. Kedua elektroda tembaga dimasukkan kedalam 80 mL larutan A dan rangkaian listrik disusun seperti gambar.4. Gelas piala dipanaskan sampai suhu mencapai 80o C dan suhu dijaga supaya tetap.5. Ketika suhu sudah tetap 80o C aliran listrik dihubungkan dan dialirkan melalui larutan A. Pada saat yang sama pencatatan waktu dimulai dengan menggunakan stopwatch.6. Sesudah 10 menit aliran listrik dimatikan, anoda dibersihkan dengan air kemudian dikeringkan dengan tisu.7. Anoda ditimbang sekali lagi.8.

3.3 Skema kerja

Elektroda tembaga

dibersihkan dengan ampelas ditandai sebagai anoda dan katoda

KatodaAnoda

dimasukkan ke dalam 80 mL larutan A yang telah dipanaskan sampai 80oC dihubungkan dengan aliran listrik yang berasal dari baterai waktu dicatat dengan stopwatch aliran dimatikan setelah 10 menit

Anoda dan Katoda

dibersihkan dengan air dikeringakan dengan kertas tisu ditimbang

Hasil

3.4 Skema Alat

4321

Keterangan : 1. Anoda2. Katoda3. Baterai (sumber arus)4. Larutan A (NaCl dan 1 gr NaOH dalam 2 L air suling)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Data

Waktu (menit)Massa Anoda (g)Massa Katoda (g)

011,42012,220

211,41512,235

511,38112,240

1011,34512,266

1511,33812,304

Tabel 1. Perubahan Massa Anoda Setelah Elektrolisist (s)m Awal (g)m Akhir (g)m

12011,42011,4150,005

30011,42011,3810,039

60011,42011,3450,075

90011,42011,3380,082

Tabel 2. Perubahan Massa Katoda Setelah Elektrolisist (s)m Awal (g)m Akhir (g)m

12012,22012,2350,015

30012,22012,2400,020

60012,22012,2660,046

90012,22012,3040,084

4.2 Perhitungane Cu= = = 31,75 g/molqe= 1,6 x10-19 cF = 96500 c/mol

Anodaa. t = 120 sI = = = 0,1267 AQ= = = 96545,4 c/molNo= = = 6,0340 x 1023 mol-1

b. t = 300 sI = = = 0,3951 AQ= = = 96495,5 c/molNo= = = 6,0309 x 1023 mol-1

c. t = 600 sI = = = 0,3799 AQ= = = 96494,6 c/molNo= = = 6,0309 x 1023 mol-1

d. t = 900 sI = = = 0,2769 AQ= = = 96492,896 c/molNo= = = 6,0308 x 1023 mol-1

No rata-rata= = = 6,0316 x 1023 mol-1% kesalahan= x 100 %= x 100 %= 0,1926 %

Katodaa. t = 120 sI = = = 0,3799 AQ= = = 96494,6 c/molNo= = = 6,0309 x 1023 mol-1

b. t = 300 sI = = = 0,2026 AQ= = = 96488,25 c/molNo= = = 6,0305 x 1023 mol-1

c. t = 600 sI = = = 0,2330 AQ= = = 96492,39 c/molNo= = = 6,0307 x 1023 mol-1

d. t = 900 sI = = = 0,2836 AQ= = = 96474,6 c/molNo= = = 6,0296 x 1023 mol-1

No rata-rata= = = 6,0304 x 1023 mol-1% kesalahan= x 100 %= x 100 %= 0,17 %

Persamaan Regresi Anodax = t y= m

XyXyx2

1200,0050,614400

3000,03911,790000

6000,07545360000

9000,08273,8810000

= 480 = 0,0502 = 32,775 = 318600

= 1920 = 0,201 = 131,1 = 1274400

B = = = 5,22 x 10-5A = B = 0,0502 5,22 x 10-5 x 480 = 0,0036

Jadi persamaan regresinya adalahy= A + Bx = 0,0036 + 5,22 x 10-5 x

Katodax= ty= m

xYxyx2

1200,0151,814400

3000,020690000

6000,04627,6360000

9000,08475,6810000

= 480= 0,0412 = 27,75 = 318600

= 1920 = 0,165 = 111 = 1274400

B = = = 9,0136 x 10-5A = B = 0,0412 9,0136 x 10-5 x 480 = 2,01 x 10-3

Jadi persamaan regresinya adalahy= A + Bx = 2,01 x 10-3 + 9,0136 x 10-5 x

4.3 GrafikGrafik 1. Perbandingan antara m (perubahan massa) dengan t (waktu) pada anoda

Grafik 2. Perbandingan antara m (perubahan massa) dengan t (waktu) pada katoda

4.4 Pembahasan

Praktikum kali ini adalah elektrolisis untuk menentukan bilangan Avogadro. Percobaan kali ini menggunakan prinsip elektrolisis yaitu suatu larutan elektrolit yang dapat mengirim dan menghantarkan listrik dari suatu elektroda. Dan juga terjadi proses elektrolisis dimana terjadinya penguraian energi listrik menjadi energi kimia.Elektrolisis merupakan proses yang tidak spontan karena elektrolisis membutuhkan energi dari luar berupa energi listrik yang berasal dari baterai. Energi yang berasal baterai digunakan sebagai sumber arus terjadi reaksi yaitu energi listrik menjadi energi kimia.Dala1m percobaan ini zat yang digunakan sebagai larutan elektrolit adalah campuran dari natrium hidroksida dengan natrium klorida yang diencerkan dengan aqua dest. Ketika zat-zat ini berada dalam gelas piala maka masing-masing zat akan terion sempurna menjadi ion-ionnya.Dalam percobaan ini terlihat bahwa ion-ion yang telah terionisasi menempel pada anoda dan larutan akan berubah menjadi warna kuning kecoklatan dan terjadi endapan pada dasar gelas piala. Endapan yang terbentuk adalah endapan tembaga (II) oksida. Selain itu jumlah ion yang mengendap tergantung pada waktu atau lamanya elektron tersebut dialiri arus. Dan juga tergantung pada suhu larutan. Semakin besar suhu dari larutan elektrolit maka ion yang mengendap akan semakin banyak.Dari percobaan untuk menentukan bilangan Avogadro ini menggunakan elektrolisis ini diperoleh nilai Avogadro pada anoda 6,0316 x 1023 mol-1. Sedangkan pada katoda nilai atau bilangan Avogadro yang diperoleh adalah 6,0304 x 1023 mol-1. Dengan persen kesalahan masing-masingnya 0,1926 % dan 0,17 %. Hal ini terjadi karena pada akhir dari perhitungan besar arus daya dari baterai yang digunakan hampir habis. Kesalahan terjadi karena penyetelan waktu yang kurang teliti dan dalam penimbangan elektroda yang kurang teliti. Reaksi yang terjadi dalam proses elektrolisis ini adalah :NaOH Na++ OH-NaCl Na+ + Cl-H2O H++ OH-Pada praktikum ini digunakan dua buah elektroda. Elektroda yang dipakai adalah lempengan tembaga. Salah satu elektroda diberi label katoda dan anoda. Pada saat proses elektrolisis berat dari anoda berkurang karena terjadinya oksidasi, sedangkan berat katoda bertambah yang terjadi karena katoda mengalami reduksi yang menyebabkan menempelnya zat di katoda yang merupakan lempengan tembaga.

V. KESIMPULAN DAN SARANIII. IV. V. 5.1 Kesimpulan Dari praktikum yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :1. Elektrolisis merupakan proses perbahan energi listrik menjadi energi kimia.2. Pada praktikum ini katoda akan mengalami penambahan massa sedangkan anoda mengalami penurunan massa. 3. Penghitungan bilangan Avogadro dalam praktikum ini menggunakan perubahan massa dari anoda maupun katoda dan waktu.4. Nilai Avogadro yang diperoleh dari praktikum ini mendekati nilai Avogadro (No) pada teori.

5.2 SaranAgar praktikum selanjutnya dapat berjalan dengan baik, praktikan hendaknya :1. Teliti dalam melakukan penimbangan.2. Pahami cara dan prinsip kerja.3. Sebaiknya digunakan elektroda tembaga yang baru.4. Gunakan sumber energi baru karena dapat mempengaruhi percobaan.

DAFTAR PUSTAKAAtkins, P.W. 1997. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi ke-4. Jakarta : Erlangga.Bird, Tony. 1987. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta : Gramedia.

Farid, R. R. M, Soehartanto, Totok. Ir. DEA, Suprapto, M.Si, Ph.D. Perancangan dan Pembuatan Alat Pemroduksi Gas Brown Dengan Metode elektrolisis Berskala Laboratorium. Jurnal Teknik Pomits Vol 1(2012) : 1-4.

Underwood, A.L, A. Day.1983. Analisa Kimia Kuantitatif Edisi ke-4. Jakarta : Erlangga.

Lampiran 1. Gambar Hasil Percobaan1. Larutan A (yang terbuat dari 100 gram NaCl, 1 gram NaOH, dan 1 L akuades) dipanaskan pada hotplate sampai suhu 80. 2. Elektroda Cu yang masing-masingnya dihubungkan dengan baterai Anoda dihubungkan dengan kutub positif dan katoda dengan kutub negatif kemudian dimasukkan ke dalam larutan A selama 5 menit.

3. Anoda dan Katoda yang telah dikeringkan lalu ditimbang.

Lampiran 2. Jawaban Pertanyaan1. Endapan merah jingga yang terbentuk selama proses elektolisis ini adalah Cu2O.1. Larutan boleh diganti dengan CuSO4, karena didalam air terionisasi sempurna menjadi Cu+2.1. Lempengan Cu harus diamplas terlebih dahulu karena lempeng Cu harus bersih dari pengotor dan tembaga dapat teroksidasi dengan udara.

Lampiran 3. Struktur Senyawa UtamaNoStruktur SenyawaNama Struktur

1.

2.

3.

Natrium Hidroksida

Natrium Klorida

Akuades

Lampiran 4. Analisa Artikel IlmiahA. Judul artikel ilmiah : Efisiensi arus elektrolisis pada sel elektrolisis platina-platina asam nitrat.

B. Tujuan penelitianUntuk mengetahui pengaruh beberapa parameter besar arus elektrolisis dan temperatur terhadap efisiensi arus sel elektrolisis.

C. Skema kerja

Kompartime dimasukkan anolyte 4 M HNO3 , 0,5 M AgNO3 dan catholyte 13 M HNO3 kedalam kompartime anoda dan kompartime katoda diatur arus listrik 10 A diatur kecepatan pengaduk 1000 ppm dibuat variasi arus elektrolisis yaitu 3,5 A dan 10 A dijaga suhu agar tetap pada suhu 25 C

Sampel Anolite diambil melalui lubang sampel

Terbentuk Ag+ diamati perubahan warna dari jernih ke warna hitam dianalisis secara titrasi dihitung harga efisiensi arus elektrolisis Ag+2 dibuat variasi temperatur 25, 15, dan 10 C Hasil dialiri arus elektrolisis pada 10 A

D. Analisa Metode Metode yang digunakan adalah anolit dan katolit yang telah dimasukkan ke dalam kompartimen anoda dan katoda, sel dibangkitkan dengan arus 10 A dan pengadukan diatur pada kecepatan 1000 rpm. Pada sampel anolit diambil melalui lubang sampel, sedangkan pada Ag+2 dianalisa dengan cara titrasi. Pada jurnal ini memiliki kelebihan yaitu menggunakan alat yang cukup bagus yaitu sel elektrolisis yang terbuat dari gelas teflon sehingga hasil yang didapatkan lebih akuat, dimana sampel yang akan dianalisis yaitu anolit, katolit dan Ag+2.

Elektrolisis untuk Menentukan Bilangan Avogadro