elektrokimia catatan

7/25/2019 elektrokimia catatan

http://slidepdf.com/reader/full/elektrokimia-catatan 1/21

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

PengertianReaksi kimia dapat digolongkan menjadi berbagai macam reaksi. Salah satu diantaranyaadalah reaksi yang berkaitan dengan perubahan bilangan oksidasi dari atom-atom sebelumdan sesudah reaksi. Dari tinjauan bilangan oksidasi reaksi dapat dibedakan menjadi 2 jenisreaksi yaitu :

1. Golongan reaksi dimana atom-atom yang terlibat tidak mengalami perubahan bilangan oksidasi sebelum dan sesudah reaksi. Reaksi dimana atom-atom yang terlibattidak mengalami perubahan bilangan oksidasi disebut reaksi bukan reduksi-oksidasiyang lazim disebut reaksi bukan redoks.

2. Golongan reaksi dimana diantara atom-atom yang terlibat ada yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. Sebelum dan sesudah reaksi bilangan oksidasi atom-atom yang terlibat tidak sama berubah!. Reaksi ini disebut reaksi reduksi-oksidasi (reaksi redoks)

1. A. PENGERTIAN REAKSI REDOKS

Redoks reduksi-oksidasi!. Reduksi adalah penerimaan elektron atau penurunan bilanganoksidasi" sedangkan oksidasi adalah pelepasan elektron atau peningkatan bilangan oksidasi

#$%&$' : R()*S+ R(D,*S+

#u2a! 2e / #u s! )ga! e / )gs!

#$%&$' : R()*S+ $*S+D)S+

0ns! / 0n2a! 2e )ls! / )la! e

Aturan-aturan enentuan !ilangan oksidasi "

1. )tom-atom dalam unsur memiliki bilangan oksidasi nol

2. )tom ' dalam senyaa memiliki bilangan oksidasi 1

. Dalam hidrida logam misal %a'" 3a'2" )l'! bilangan oksidasi ' 4 -1

5. )tom $ dalam senyaa memiliki

6. Dalam senyaa 72$" bilangan oksidasi $ 4 2

8. Dalam peroksida misal '2$2" %a2$2" 3a$2! bilangan oksidasi $4 -1

9. )tom logam dalam senyaa memiliki bilangan oksidasi positi



;. <umlah bilangan oksidasi atom-atom dalam senyaa 4 %ol

=. <umlah bilangan oksidasi atom-atom dalam ion 4 muatan ion

1>. <ika dua atom berikatan" bilangan oksidasi negati selalu dimiliki atom yang

keelektronegatiannya lebih besar

Konse-konse dasar Redoks

1. $ksidasi adalah peristia pelepasan elektron atau penambahan kenaikan! bilanganoksidasi

2. Reduksi adalah peristia penangkapan elektron atau pengurangan penurunan! bilangan oksidasi

. Reduktor pereduksi! adalah zat yang mengalami oksidasi atau zat yang melepaskanelektron" atau zat yang bilangan oksidasinya naik

5. $ksidator adalah zat yang mengalami reduksi atau zat yang menangkap elektron atauzat yang bilangan oksidasinya turun

6. Redoks adalah reaksi yang terdiri dari peristia reduksi dan oksidasi atau reaksi perubahan bilangan oksidasi

8. Reaksi disproporsionasi autoredoks! adalah reaksi redoks dimana hanya satu jenisatom yang mengalami reduksi dan oksidasi atau reaksi redoks dimana hanya satu jenis

atom yang bilangan oksidasinya berubah9. ?ol elektron adalah selisih bilangan oksidasi

PEN#ETARAAN REAKSI REDOKS

$.%ETODE &I'ANGAN OKSIDASI

@angkah-langkah penyetaraan reaksi :

1. ?enentukan unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi berdasarkan perubahan

bilangan oksidasi tiap unsur

2. ?enyetarakan jumlah unsur yang mengalami redoks dengan menambahkan koeisienyang sesuai

. ?enentukan besarnya kenaikan atau penurunan bilangan oksidasi dari unsur-unsuryang mengalami perubahan bilangan oksidasi

5. ?eneyetarakan perubahan bilangan oksidasi tersebut dengan memberikan koeisienyang sesuai

6. ?enyetarakan jumlah atom ' dan $ serta unsur-unsur yang lain



onto soal

* .%ETODE SETENGA+ REAKSI (ION E'EKTRON)

@angkah-langkah penyetaraan reaksi:

1. ?enuliskan zat-zat yang mengalami reaksi redoks saja

2. ?emisahkan reaksi menjadi 2" setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi

. ?enyetarakan atom-atom yang mengalami redoks" kecuali atom hydrogen '! dan

oksigen $!

5. ?enyetarakan atom oksigen $! dengan menambahkan molekul '2$ ke ruas yangkekurangan oksigen

6. ?enyetarakan atom 'idrogen '! dengan menambahkan ion ' ke ruas yangkekurangan atom '

8. ?enyetarakan muatan dengan menambahkan elektron ke ruas yang memiliki muatanlebih positi

9. ?enyamakan jumlah elektron pada kedua persamaan setengah reaksi reduksi danoksidasi



;. ?enyatukan kedua persamaan setengah reaksi menjadi reaksi redoks yang utuh

=. ?engembalikan ke bentuk reaksi aal

ONTO+ SOA'

PENGERTIAN SE' E'KTROKI%IA

&ranser elektron pada reaksi redoks dalam larutan berlangsung melalui kontak langsungantara partikel-partikel berupa atom " molekul atau ion yang saling serah terima elektron.Aembahasan transer elektron melalui sirkuit luar sebagai gejala listrik" dan reaksi redoksyang seperti ini akan dipelajari pada elektrokimia.



Sel elektrokimia merupakan suatu sel atau tempat terjadinya aliran elektron yang disebabkanoleh perubahan energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya. Sel ini dikelompokkanmenjadi dua macam yaitu :

1. Sel Bolta

2. Sel (lektrolisis

Sel Bolta melibatkan perubahan energi kimia menjadi energi listrik sedangkan sel elektrolisismelibatkan perubahan energi listrik menjadi energi kimia. 3agaimanakah proses terjadinya

perubahan energi tersebutC

SE' ,O'TA

Sel Bolta sel galani! memanaatkan reaksi spontan EG F >! untuk membangkitkan energi

listrik" selisih energi reaktan tinggi! dengan produk rendah! diubah menjadi energi listrik.Sistem reaksi melakukan kerja terhadap lingkunganSel (lektrolisa memanaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi non spontan EG >!lingkungan melakukan kerja terhadap sistem*edua tipe sel menggunakan elektroda" yaitu zat yang menghantarkan listrik antara sel danlingkungan dan dicelupkan dalam elektrolit campuran ion! yang terlibat dalam reaksi atauyang membaa muatan.

KO%PONEN SE' ,O'TA

Rangkaian sel elektrokimia pertama kali dipelajari oleh 'IGI GA',ANI 19;>!

danA'ESSANDRO ,O'TA 1;>>!. Sehingga disebut sel Galani atau sel Bolta. *eduanyamenemukan adanya pembentukan energi dari reaksi kimia tersebut. (nergi yang dihasilkandari reaksi kimia sel Bolta berupa energi listrik



Sel Bolta terdiri atas elektroda logam seng dan tembaga! larutan elektrolit 0nS$5 dan#uS$5!" dan jembatan garam agar-agar yang mengandung *#l!. @ogam seng dan tembaga

bertindak sebagai elektroda. *eduanya dihubungkan melalui sebuah oltmeter. (lektrodatempat berlangsungnya oksidasi disebut )noda elektroda negati!" sedangkan elektrodatempat berlangsungnya reduksi disebut *atoda elektroda positi!

(@(*&R$D)(lektroda terbagi menjadi dua jenis yaitu anoda dan katodaSetengah reaksi oksidasi terjadi di anoda. (lektron diberikan oleh senyaa teroksidasi zat

pereduksi! dan meninggalkan sel melalui anodaSetengah reaksi reduksi terjadi di katoda. (lektron diambil oleh senyaa tereduksi zat

pengoksidasi! dan masuk sel melalui katoda.Setengah sel oksidasi: anoda berupa batang logam 0n dicelupkan dalam 0nS$5Setengah sel reduksi: katoda berupa batang logam #u dicelupkan dalam #uS$5&erbentuk muatan relati pada kedua elektroda dimana anoda bermuatan negati dan katoda

bermuatan positi *edua sel juga dihubungkan oleh jembatan garam yaitu tabung berbentuk , terbalik berisi

pasta elektrolit yang tidak bereaksi dengan sel redoks gunanya untuk menyeimbangkanmuatan ion kation dan anion!Dimungkinkan menggunakan elektroda inakti yang tidak ikut bereaksi dalam sel olta inimisalnya grait dan platinum.

%$&)S+ S(@ B$@&)HSel Bolta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati untuk sel 0nI#u2!

0ns!J0n2a!K#u2a!J#us!

3agian anoda setengah sel oksidasi! dituliskan disebelah kiri bagian katodaGaris lurus menunjukkan batas asa yaitu adanya asa yang berbeda aueous s solid! jikaasanya sama maka digunakan tanda koma,ntuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis dalam notasi diujung kiri dan ujung kanan.A$&(%S+)@ S(@

Sel olta menjadikan perubahan energi bebas reaksi spontan menjadi energi listrik(nergi listrik ini berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua elektroda oltase!atau disebut juga potensial sel (sel! atau gaya electromotie em!,ntuk proses spontan (sel >" semakin positi (sel semakin banyak kerja yang bisa

dilakukan oleh selSatuan yang dgunakan 1 B 4 1 <I#Aotensial sel sangat dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi" oleh karena itu potensial selstandar diukur pada keadaan standar 2=; *" 1 atm untuk gas" 1 ? untuk larutan dan padatanmurni untuk solid!.A$&(%S+)@ S(@ S&)%D)R Aotensial elektroda standar adalah potensial yang terkait dengan setengah reaksi yang adaadah elektroda!?enurut kesepakatan potensial elektroda standar selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi3entuk teroksidasi ne L bentuk tereduksi ( 1I2 selAotensial elektroda standar seperti halnya besaran termodinamika dapat dibalik dengan

mengubah tandanya( sel 4 ( katoda M ( anoda



+lmuan telah menyepakati untuk memilih setengah reaksi rujukan dengan nilai > untukreaksi:

2'a" 1 ?! 2e L '2g" 1 atm! (orujukan 4 >

'2g" 1 atm! L 2'a" 1 ?! 2e M(orujukan 4 >

Dengan nilai rujukan ini kita bisa menyusun sel olta yang menggunakan elektroda hidrogenstandar sebagai salah satu elektrodanya dan mengukur potensial sel dengan alat ukur"kemudian kita dapat menentukan potensial elektroda standar banyak zat secara luas.Semua nilai adalah relati terhadap elektroda hidrogen standar reerensi!

2' a" 1 ?! 2e N '2 g" 1 atm!

?enurut konensi semua setengah reaksi ditulis sebagai reaksi reduksi artinya semua reaktan pengoksidasi dan semua produk pereduksi %ilai (o yang diberikan adalah setengah reaksi tertulis" semakin positi nilainya semakin besar kecenderungan reaksi tersebut terjadi %ilai (o memiliki nilai yang sama tetapi berbeda tanda jika reaksinya kita balik3erdasarkan tabel semakin keatas semakin oksidator dan semakin kebaah semakin reduktor.R()*S+ R(D$*S SA$%&)%Setiap reaksi redoks adalah jumlah dari kedua setengah reaksi" sehingga akan ada reduktordan oksidator ditiap-tiap sisi reaksi3erdasarkan tabel maka reaksi spontan (osel >! akan terjadi antara oksidator sisi reaktan!dan reduktor sisi produk! yang terletak dibaahnya?isal #u2 kiri! dan 0n kanan! bereaksi spontan dan 0n terletak dibaah #u2

@ogam yang dapat menggantikan '2 dari asam. )mbil salah satu logam" tuliskan reaksioksidasinya lalu jumlah untuk memperoleh (osel jika positi maka '2 akan terlepas@ogam yang tidak dapat menggantikan '2" dengan langkah yang sama" namun jika hasilnya(osel F >" maka reaksi tidak spontan@ogam yang dapat menggantikan '2 dari air" logam yang terletak dibaah reduksi air @ogam yang dapat menggantikan logam lain dari larutannya" yaitu logam yang terletakdibagian baah tabel dapat mereduksi logam yang terletak dibagian atas tabel.Pengaru Konsentrasi terada Potensial Sel

Sejauh ini potensial sel standar diukur dari potensial setengah sel juga pada keadaan standarsementara kebanyakan sel olta tidak beroperasi pada keadaan standarnya3erdasarkan persamaan yang telah diketahui:

EG 4 EGo R& ln O sedangkan

EG 4 -n7(sel juga EGo 4 -n7(osel sehingga

-n7(sel 4 -n7(osel R& ln O

(sel 4 (osel M R&In7! ln O

Alikasi Persamaan Nernst

Saat O F 1 sehingga PreaktanQ PprodukQ maka (sel (oselSaat O 4 1 sehingga PreaktanQ 4 PprodukQ maka (sel 4 (osel



Saat O 1 sehingga PreaktanQ F PprodukQ maka (sel F (osel<ika kita memasukkan nilai R dan & pada 2=;

(sel 4 (osel M >">6=2 BIn! log O pada 26o#!

SE' E'EKTRO'ISIS

Dalam tulisan ini" kita akan mempelajari tentang reaksi-reaksi sel elektrolisis aspekkualitati!. *emudian kita akan menghitung massa endapan logam dan olume gas yangdihasilkan dari reaksi elektrolisis aspek kuantitati!. *ita juga akan mempelajari pengaruh

besarnya arus listrik terhadap kuantitas produk elektrolisis yang dihasilkan.

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoksyang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita. 3aterai aki yang dapatdiisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari

lihat Elektrokimia I : Penyetaraan Reaksi Redoks dan Sel Volta!. 3aterai aki yang sedangdiisi kembali recharge! mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan kimia yang diinginkan. )ir" '2$" dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalamsel elektrolisis. Aroses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Reaksiyang terjadi adalah sebagai berikut : 2 '2$l! 2 '2g! $2g!

Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel olta. ang membedakan sel

elektrolisisdari sel olta adalah" pada sel elektrolisis" komponen oltmeter digantidengan sum!er arus (umumn/a !aterai). @arutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis"

ditempatkan dalam suatu adah. Selanjutnya" elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupunlelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. (lektroda yang digunakan umumnya merupakanelektroda inert" seperti Grait #!" Alatina At!" dan (mas )u!. (lektroda berperan sebagaitempat berlangsungnya reaksi. Reaksireduksi berlangsung di katoda" sedangkanreaksi oksidasi berlangsung di anoda. Kutu! negati0 sum!er arus mengara ada katoda

(se!a! memerlukan elektron) dan kutu! ositi0 sum!er arus tentun/a mengara ada

anoda. )kibatnya" katoda bermuatan negati dan menarik kation-kation yangakan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya"anoda bermuatan positi danmenarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. &erlihat jelas baha tujuanelektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di anoda.

)da dua tipe elektrolisis" yaitu elektrolisis lelean (le!uran) dan elektrolisis larutan. Aada proses elektrolisis lelean" kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti teroksidasi di

anoda. Sebagai contoh" berikut ini adalah reaksi elektrolisis lelehan garam %a#l yangdikenal dengan istilah sel Do1ns! :

*atoda -! : 2 %al! 2 e M 2 %as! TTTTTT.. 1!

)noda ! : 2 #l M l! #l2g! 2 e M TTTTTT.. 2!

Reaksi sel : 2 %al! 2 #l M

l! 2 %as! #l2g! TTTTTT.. P1! 2!Q



Reaksi elektrolisis lelean garam Nal menghasilkan endapan logam natrium di katoda dan

gelembung gas #l2 di anoda. 3agaimana halnya jika lelean garam Nal digantidenganlarutan garam NalC )pakah proses yang terjadi masih samaC ,ntuk mempelajarireaksielektrolisis larutan garam Nal" kita mengingat kembali Deret ,olta lihat

Elektrokimia I : Penyetaraan Reaksi Redoks dan Sel Volta!.

Aada katoda" terjadi persaingan antara air dengan ion %a. 3erdasarkan Ta!el Potensial

Standar Reduksi" air memiliki E2red yang lebih besar dibandingkan ion %a. +ni berarti" airlebih mudah tereduksi dibandingkan ion %a. $leh sebab itu" spesi yang bereaksidi katodaadalah air. Sementara" berdasarkan Ta!el Potensial Standar Reduksi"nilai E2red ion #l M dan air hampir sama. $leh karena oksidasi air memerlukan potensialtambahan overvoltage!" makaoksidasi ion l 3 le!i muda di!andingkan oksidasi air.$leh sebab itu" spesi yang bereaksi di anoda adalah ion #l M . Dengan demikian" reaksi yangterjadi pada elektrolisis larutan garam Nal adalah sebagai berikut :

*atoda -! : 2 '2$l! 2 e M '2g! 2 $' M a! TTTT 1!

)noda ! : 2 #l M a! #l2g! 2 e M TTTTTT.. 2!

Reaksi sel : 2 '2$l! 2 #l M a! '2g! #l2g! 2 $' M

a! TTTTTTTT. P1! 2!Q

Reaksi elektrolisis larutan garam Nal menghasilkan gelembung gas '2 dan ion $'- basa!di katoda serta gelembung gas #l2 di anoda. &erbentuknya ion $' M pada katoda dapatdibuktikan dengan perubahan arna larutan dari bening menjadi merah muda setelah diberisejumlah indikator enoltalein pp!. Dengan demikian" terlihat baha produk elektrolisislelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis larutan.

Selanjutnya kita mencoba mempelajari elektrolisis larutan %a2S$5. Aada katoda" terjadi persaingan antara air dan ion %a. 3erdasarakan nilai E2red" maka air yangakan tereduksi dikatoda. Di lain sisi" terjadi persaingan antara ion S$5

2- dengan airdi anoda. $leh karena bilangan oksidasi S pada SO4

-* tela men5aai keadaan

maksimumn/a6 /aitu 78" maka spesi S$52-

tidak dapat mengalami oksidasi. )kibatnya" spesiair yang akan teroksidasi dianoda. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

*atoda -! : 5 '2$l! 5 e M 2 '2g! 5 $' M a! TTT.. 1!

)noda ! : 2 '2$l! $2g! 5 'a! 5 e M TTTTTT.. 2!

Reaksi sel : 6 H 2Ol! ""# 2 H 2g! $ O2g! $ % H $a&! $ % OH ' a&! (((((((()) *+! $ 2!,

6 H 2Ol! ""# 2 H 2g! $ O2g! $ % H 2Ol! ((((((() *+! $ 2!,

2 '2$l! 2 '2g! $2g! (((((((()) *+! $ 2!,



Dengan demikian" baik ion %a maupun S$52-" tidak bereaksi. ang terjadi justru adalah

peristia elektrolisis air menjadi unsur-unsur pembentuknya. 'al yang serupa jugaditemukan pada proses elektrolisis larutan ?g%$!2 dan * 2S$5.

3agaimana halnya jika elektrolisis lelehan maupun larutan menggunakan elektroda yangtidak inert" seperti %i" 7e" dan 0nC &ernyata" elektroda yang tidak inert hanya dapat bereaksidi anoda" sehingga produk yang dihasilkan di anoda adalah ion elektroda yang larut se-a-

logam yang tidak inert mudah teroksidasi!. Sementara" jenis elektroda tidak mempengaruhi produk yang dihasilkan di katoda. Sebagai contoh" berikut adalah proses elektrolisis larutangaram %a#l dengan menggunakan elektroda #u :

*atoda -! : 2 '2$l! 2 e M '2g! 2 $' M a! (((((((()) +!

)noda ! : #us! #u2a! 2 e M (((((((()) 2!

Reaksi sel : #us! 2 '2$l! #u2a! '2g! 2 $' M

a! (((((((()) *+! $ 2!,

Dari pembahasan di atas" kita dapat menarik beberapa kesimpulan yang berkaitan denganreaksi elektrolisis :

1. 3aik elektrolisis lelehan maupun larutan" elektroda inert tidak akan bereaksiUelektroda tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda

2. Aada elektrolisis lelehan" kation pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksi dianoda

. Aada elektrolisis larutan" bila larutan mengandung ion alkali" alkali tanah" ionaluminium" maupun ion mangan ++!" maka air yang mengalami reduksi di katoda

5. Aada elektrolisis larutan" bila larutan mengandung ion sulat" nitrat" dan ion sisa asamoksi" maka air yang mengalami oksidasi di anoda

Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut en/euan. Dalam

proses en/euan" logam yang lebih mahal dilapiskan diendapkan sebagai lapisan tipis! pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis. 3aterai umumnyadigunakan sebagai sumber listrik selama proses en/euan berlangsung. @ogam yang ingindisepuh berungsi sebagai katoda dan lempeng perak logam pelapis! yang merupakan logam

penyepuh berungsi sebagai anoda. @arutan elektrolit yang digunakan harus mengandungspesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh dalam hal ini" ion perak!. Aada proseselektrolisis" lempeng perak di anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. +on peraktersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. ?etode inirelati mudah dan tanpa biaya yang mahal" sehingga banyak digunakan pada industri perabotrumah tangga dan peralatan dapur.



Setelah kita mempelajari aspek kualitati reaksi elektrolisis" kini kita akan melanjutkandengan aspek kuantitati sel elektrolisis. Seperti yang telah disebutkan di aal" tujuan utamaelektrolisis adalah untuk mengendapkan logam dan mengumpulkan gas dari larutan yangdielektrolisis. *ita dapat menentukan kuantitas produk yang terbentuk melalui konsep moldan stoikiometri.

Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitati sel elektrolisis adalah 7araday 7!.7araday dideinisikan sebagai muatan dalam #oulomb! mol elektron. Satu 7aradayeuialen dengan satu mol elektron. Demikian halnya" setengah 7araday euialen dengansetengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui" setiap satu mol partikelmengandung 8">2 V 1>2 partikel. Sementara setiap elektron mengemban muatan sebesar 1"8 V1>-1= #. Dengan demikian :

1 7araday 4 1 mol elektron 4 8">2 V 1>2 partikel elektron V 1"8 V 1>-1= #Ipartikel elektron

1 7araday 4 =82> # sering dibulatkan menjadi =86>> # untuk mempermudah perhitungan!

'ubungan antara 7araday dan #oulomb dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

7araday 4 #oulomb I =86>>

#oulomb 4 7araday V =86>>

#oulomb adalah satuan muatan listrik. #oulomb dapat diperoleh melalui perkalian arus listrik)mpere! dengan aktu detik!. Aersamaan yang menunjukkan hubungan #oulomb" )mpere"dan detik adalah sebagai berikut :

#oulomb 4 )mpere V Detik

O 4 + V t

Dengan demikian" hubungan antara 7araday" )mpere" dan detik adalah sebagai berikut :

7araday 4 )mpere V Detik! I =86>>

7araday 4 + V t! I =86>>

Dengan mengetahui besarnya 7araday pada reaksi elektrolisis" maka mol elektron yangdibutuhkan pada reaksi elektrolisis dapat ditentukan. Selanjutnya" dengan memanaatkankoeisien reaksi pada masing-masing setengah reaksi di katoda dan anoda" kuantitas produkelektrolisis dapat ditemukan.

'ukum 7araday 1 menyatakan baha massa zat yang dibebaskan pada suatu elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir.

Secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.

G W O ................. 1!

*eterangan :



G 4 massa zat yang dibebaskan gram!O 4 jumlah listrik yang digunakan #oulomb!

)pabila jumlah muatan listrik merupakan hasil kali kuat arus +! dengan aktu t!" maka

persamaan di atas dapat ditulis seperti berikut.

G 4 + . t ...................... 2!

Seperti kita ketahui baha dalam reaksi elektrolisis di katode terjadi reaksi reduksi dengan persamaan:

@na! n eX Y @s!

,ntuk mengendapkan 1 mol @ diperlukan sejumlah n mol elektron. $leh karena itu" untukmengendapkan sejumlah logam maka jumlah listrik yang diperlukan adalah.

O 4 n eX! V 7 ............................. !

*eterangan :

7 4 *onstanta 7araday =8.6>> #Imol!n eX! 4 mol elektron

<ika persamaan 2! dan persamaan ! kita substitusikan pada persamaan 1! maka diperoleh persamaan seperti berikut.

+ . t 4 n eX! Z =8.6>>n eX! 4 + . t! I =8.6>>

3anyaknya zat yang diendapkan selama elektrolisis dengan arus + ampere dan aktu t detikadalah seperti berikut.

@na! n eX Y @s!n mol eX [ 1 mol @

mol e [ mol

<adi untuk menghitung massa logam yang terendapkan dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini.

G 4 mol V )r 4 V )r

G 4

)rIn disebut juga massa ekuialen ?e!. $leh karena itu" persamaan di atas dapat juga ditulisseperti berikut.



G 4 ?e V .................. 5!

*eterangan :

G 4 massa zat terendapkan gr!+ 4 kuat arus ampere!t 4 aktu sekon!?e4 massa ekuialenn 4 muatan ion @ biloks!

#ontoh Soal 'ukum 7araday 1 1! :

(lektrolisis larutan )g%$ menggunakan elektrode platina" dengan kuat arus 6 ampereselama 2> menit. 'itung massa perak yang mengendap pada katode\

Aenyelesaian:

Diketahui :

+ 4 6 amperet 4 2> menit 4 1.2>> detik?e untuk perak 4 )r I n 4 1>9"= I 1 4 1>9"=

Ditanya : G ...C

G 4

G 4G 4 8"91 gram

<adi" perak yang mengendap pada katode adalah 8"91 gram.


Diberikan reaksi sebagai berikut.

0n2a! 2 eX Y 0ns!

<ika arus sebesar 1> ampere mengalir ke katode selama 1> menit" berapa banyak 0n yangterbentukC )r 0n 4 86!

Aenyelesaian :

Diketahui :

+ 4 1> )t 4 1> menit 4 8>> sekon



)r 0n 4 86?e 4 86I2 4 2"6

Ditanya : G0n ... C

Aembahasan :

G 4

G 4G 4 2">2 gram

<adi" perak yang mengendap 2">2 gram.

#ontoh Soal 'ukum 7araday 1 ! :

Aada elektrolisis leburan garam #a#l2 dengan elektrode karbon digunakan muatan listriksebanyak >">2 7. 'itung olume gas klorin yang dihasilkan di anode" jika diukur padatekanan dan suhu di mana 1 liter gas %2 ?r %2 4 2;! massanya 1"5 gram\

Aenyelesaian:

(lektrolisis leburan #a#l2

*atode : #a2a! 2 eX Y #as!)node : 2 #lXa! Y #l2g! 2 eX

?ol elektron 4 arus listrik 4 >">2 mol?ol #l2 4 >">1 mol lihat koeisien!

?enghitung olume gas #l2" dengan membandingkan gas %2 pada suhu dan tekanan tertentu.

4

4

V 4 >"2 @ 4 2>> m@


)rus listrik sebanyak =.86> ) selama beberapa aktu! dialirkan melalui 1 liter larutan peraknitrat 1 ? dalam sebuah sel elektrolisis. 3ila kedua elektrode dibuat dari platina" hitung p'larutan setelah elektrolisis\

Aenyelesaian :



+onisasi )g%$ : )g%$

l! Y )g a! %$ Xa!

Reaksi elektrolisis )g%$ sebagai berikut:

*atode : )g a! eX Y )gs!)node : 2 '2$l ! Y 5 'a! $2g! 5 eX

?ol eX 4 4 >"1 mol

mol ' W mol eX lihat koeisien reaksi!'! 4 >"1 mol I 1 liter 4 >"1 ?

p' 4 - log '! 4 log >"1! 4 1

2. +ukum 9arada/ *

'ukum 7araday 2 menyatakan baha zat yang dibebaskan dalam elektrolisis berbandinglurus dengan massa ekuialen zat itu.

Gambar 1. Rangkaian Dua Sel (lektrolisis dengan Sumber @istrik yang Sama.Secara matematis" pernyataan tersebut dapat dituliskan seperti berikut.

G W ?e

<ika arus listrik yang sama dialirkan dalam dua buah sel elektrolisis yang berbeda maka perbandingan massa zat yang dibebaskan akan sama dengan perbandingan massaekuialennya. $leh karena itu" menurut hukum 7araday 2" massa zat terendapkan hasil dua

buah elektrolisis dengan arus listrik yang sama secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.



*eterangan :

G 4 massa hasil elektrolisis gram!?e 4 massa ekuialen

#ontoh Soal 'ukum 7araday 2 :

Aada dua elektrolisis" dengan sejumlah arus tertentu dalam aktu 2 jam dibebaskan >"6>5gram gas hidrogen )r ' 4 1!. 'itung banyaknya gas oksigen )r 4 18! yang dapatdibebaskan oleh arus yang sama dalam aktu yang sama\

Aenyelesaian

Diketahui :

G'2 4 >"6>5 gram?e'2 4 1I1 4 1?e$2 4 18I2 4 ;

Ditanya : G$2 ...C

<aaban :

G$2 4 5">2 gram

)nda sekarang sudah mengetahui Hukum Faraday. &erima kasih anda sudah berkunjung keAerpustakaan #yber .

3erikut ini adalah beberapa contoh soal aspek kuantitati sel elektrolisis :

1. Aada elektrolisis larutan )g%$ dengan elektroda inert dihasilkan gas oksigen sebanyak6"8 @ pada S&A. 3erapakah jumlah listrik dalam #oulomb yang dialirkan pada prosestersebutC

Aenyelesaian :

http://perpustakaancyber.blogspot.com/





Reaksi elektrolisis larutan )g%$ dengan elektroda inert adalah sebagai berikut :

*atoda -! : )g e M )g

)noda ! : 2 '2$l! $2g! 5 'a! 5 e M

Gas $2 terbentuk di anoda. ?ol gas $2 yang terbentuk sama dengan 6"8 @ I 22"5 @ 4 ] mol$2

3erdasarkan persamaan reaksi di anoda" untuk menghasilkan ] mol gas $2" maka jumlahmol elektron yang terlibat adalah sebesar 5 V ] 4 1 mol elektron.

1 mol elektron 4 1 7araday 4 =86>> #

<adi" jumlah listrik yang terlibat adalah sebesar =86>> #

2. ,nsur 7luor dapat diperoleh dengan cara elektrolisis lelehan %a7. 3erapakah aktu yangdiperlukan untuk mendapatkan 16 @ gas luorin 1 mol gas mengandung 26 @ gas! denganarus sebesar 1> )mpereC

Aenyeleasian :

Reaksi elektrolisis lelehan %a7 adalah sebagai berikut :

* -! : %al! e M %as!

) -! : 2 7 M

l! 72g! 2 e M

Gas 72 terbentuk di anoda. ?ol gas 72 yang terbentuk adalah sebesar 16 @ I 26 @ 4 >"8 mol 72

3erdasarkan persamaan reaksi di anoda" untuk menghasilkan >"8 mol gas 72" akanmelibatkan mol elektron sebanyak 2 V >"8 4 1"2 mol elektron

1"2 mol elektron 4 1"2 7araday

^aktu yang diperlukan dapat dihitung melalui persamaan berikut :


1"2 4 1> V t! I =86>>

t 4 11;6> detik 4 "22 jam

<adi" diperlukan aktu selama "22 jam untuk menghasilkan 16 @ gas luorin

. )rus sebesar >"562 ) dileatkan pada sel elektrolisis yang mengandung lelehan#a#l2 selama 1"6 jam. 3erapakah jumlah produk yang dihasilkan pada masing-masingelektrodaC

Aenyelesaian :



Reaksi elektrolisis lelehan #a#l2 adalah sebagai berikut :

* -! : #a2l! 2 e M #as!

) ! : 2 #l M l! #l2g! 2 e M

?ol elektron yang terlibat dalam reaksi ini dapat dihitung dengan persamaan berikut :


7araday 4 >"562 V 1"6 V 8>>! I =86>> mol elektron

3erdasarkan persamaan reaksi di katoda" mol #a yang dihasilkan adalah setengah dari molelektron yang terlibat. Dengan demikian" massa #a yang dihasilkan adalah :

?assa #a 4 mol #a V )r #a

?assa #a 4 _ V >"562 V 1"6 V 8>>! I =86>> V 5> 4 >"6>8 gram #a

3erdasarkan persamaan reaksi di anoda6 mol gas #l2 yang dihasilkan adalah setengah darimol elektron yang terlibat. Dengan demikian" olume gas #l2 S&A! yang dihasilkan adalah :

Bolume gas #l2 4 mol #l2 V 22"5 @

Bolume gas #l2 4 _ V >"562 V 1"6 V 8>>! I =86>> V 22.5 @ 4 >"2; @ gas #l2

<adi" produk yang dihasilkan di katoda adalah >"6>8 gram endapan #a dan produk yangdihasilkan di anoda adalah >"2; @ gas #l2 S&A!

5. Dalam sebuah percobaan elektrolisis" digunakan dua sel yang dirangkaikan secara seri.?asing-masing sel menerima arus listrik yang sama. Sel pertama berisi larutan )g%$"sedangkan sel kedua berisi larutan `#l. <ika setelah elektrolisis selesai" diperoleh 1"55 gramlogam )g pada sel pertama dan >"12 gram logam ` pada sel kedua" tentukanlah massa molar)r! logam ` tersebut\

Aenyelesaian :

Reaksi elektrolisis larutan )g%$ :

* -! : )ga! e M )gs!

) ! : 2 '2$l! $2g! 5 'a! 5 e M

@ogam )g yang dihasilkan sebanyak 1"55 gramU dengan demikian" mol logam )g yangdihasilkan sebesar 1"55 I 1>; mol )g

3erdasarkan persamaan reaksi di katoda" mol elektron yang dibutuhkan untuk menghasilkanlogam )g sama dengan mol logam )g koe.isien reaksinya sama!



Sehingga" mol elektron yang digunakan dalam proses elektrolisis ini adalah sebesar 1"55 I1>; mol elektron

Reaksi elektrolisis larutan `#l :

* -! : `a! e M `s!

) ! : 2 #l M l! #l2g! 2 e M

)rus yang sama dialirkan pada sel kedua" sehingga" mol elektron yang digunakan dalam proses elektrolisis ini sama seperti sebelumya" yaitu sebesar 1"55 I 1>; mol elektron

3erdasarkan persamaan reaksi di katoda" mol logam ` yang dihasilkan sama dengan 1 I kali mol elektron" yaitu sebesar 1 I V 1"55 I 1>; mol `

?assa logam ` 4 >"12 gramU dengan demikian" massa molar )r! logam ` adalah sebagai berikut:

mol 4 massa I )r

)r 4 massa I mol

)r 4 >"12 I 1 I V 1"55 I 1>;! 4 29

<adi" )r dari logam ` adalah 29

?ateri juga dapat di lihat disini3erupa Simulasi dan )minasi:

• Dari #hemical (ducation Research Group Simulation

• Sel Galani

• (lektrokimia &itrasi Redoks

• Sel (lekrokimia" 3aterai" *orosi

3erupa Bideo:

• Redoks dari chemmoies.unl.edu berormat .mo uicktime!" berisi berbagaieksperimen tentang reaksi redoks.

• Aendahuluan untuk (lektrokimia

• Aenyetaraan redoks dgn metode Setengah Reaksi

• Reaksi redoks dalam suasana basa

http://www.bimbelsmes.com/artikel/rangkuman/KimXII/R-Redoks&Elektrokimia.pdf

http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/simDownload/index4.html


http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/galvan5.swf


http://dwb4.unl.edu/chemAnime/Electro.htm

http://chemmovies.unl.edu/chemistry/redoxlp/redox000.html

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-i-introduction-to-electrochemistry/

http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Method

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-iv-redox-reaction-in-a-base/

http://www.bimbelsmes.com/artikel/rangkuman/KimXII/R-Redoks&Elektrokimia.pdf


http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/galvan5.swf


http://dwb4.unl.edu/chemAnime/Electro.htm

http://chemmovies.unl.edu/chemistry/redoxlp/redox000.html

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-i-introduction-to-electrochemistry/

http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Method

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-iv-redox-reaction-in-a-base/



• Reaksi elektrokimia dengan *onstanta 7araday

• *orosi dan perlindungan katodik

• 3ilangan $ksidasi

• Aenyetaraan redoks menggunakan bilangan oksidasi

• Sel Bolta

• Sel elektrolisis

Kinetika kimia

Kinetika kimia adalah suatu ilmu yang membahas tentang laju kecepatan! dan mekanismereaksi. 3erdasarkan penelitianyang mula M mula dilakukan oleh ̂ ilhelmy terhadap kecepataninersi sukrosa" ternyata kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi I tekanan zat

M zat yang bereaksi. @aju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi atau tekanan dari produk atau reaktan terhadap aktu.

3erdasarkan jumlah molekul yang bereaksi" reaksi terdiri atas :

1. Reaksi unimolekular : hanya 1 mol reaktan yang bereaksi

#ontoh : %2$6 M %2$5 _ $2

2. Reaksi bimolekular : ada 2 mol reaktan yang bereaksi

#ontoh : 2'+ M '2 +2

. Reaksi termolekular : ada mol reaktan yang bereaksi

#ontoh : 2%$ $2 M 2%$2

3erdasarkan banyaknya asa yang terlibat" reaksi terbagi menjadi :

1. Reaksi homogen : hanya terdapat satu asa dalam reaksi gas atau larutan!

2. Reaksi heterogen : terdapat lebih dari satu asa dalam reaksi

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-v-electrochemical-reactions-with-faradays-constant/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-vi-corrosion-and-cathodic-protection/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-vii-oxidation-numbers/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-viii-balances-equation-using-oxidation-numbers/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-ix-voltaic-cell/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-x-electrolytic-cells/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-v-electrochemical-reactions-with-faradays-constant/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-vi-corrosion-and-cathodic-protection/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-vii-oxidation-numbers/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-viii-balances-equation-using-oxidation-numbers/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-ix-voltaic-cell/

http://www.cosmolearning.com/video-lectures/redox-x-electrolytic-cells/



Secara kuantitati" kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi" yaitu jumlah darieksponen konsentrasi pada persamaan kecepatan reaksi.

$. Reaksi Orde Nol

Aada reaksi orde nol" kecepatan reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan.

Aersamaan laju reaksi orde nol dinyatakan sebagai :

) M )> 4 M k> . t

) 4 konsentrasi zat pada aktu t

)> 4 konsentrasi zat mula M mula

#ontoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis.

*. Reaksi Orde Satu

Aada reaksi prde satu" kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan.

Aersamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai :

ln 4 k1 t M t>!

3ila t 4 > M ) 4 )>

ln P)Q 4 ln P)>Q M k1 t

P)Q 4 P)>Q e-k1

t

8.:. Reaksi Orde Dua

Aersamaan laju reaksi untuk orde dua dinyatakan sebagai :

-d) I dt 4 k2 P)Q2

-d)IP)Q

2 4 k2 t

1IP)Q M 1IP)oQ 4 k2 t M t>!

elektrokimia catatan

Documents