LAPORAN PRAKTIKUM

LISTRIK MAGNET

ELEKTROLISIS

Disusun oleh :

1. Langgeng Teguh Susilo A (121810201001)

2. A. Alfan Sururi (121810201025)

3. Fitri Khoiriyah

4. Dianita Ajeng R.

5. Ajeng Yulianawati (121810201077)

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2014

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik

menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini

adalah elektrode dan larutan elektrolit. Elektroda yang digunakan dalam

proses elektolisis dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

Elektroda inert, seperti kalsium (Ca), potasium, grafit (C), Platina (Pt),

dan emas (Au).

Elektroda aktif, seperti seng (Zn), tembaga (Cu), dan perak (Ag).

Elektrolitnya dapat berupa larutan berupa asam, basa, atau garam,

dapat pula leburan garam halida atau leburan oksida. Kombinasi antara

larutan elektrolit dan elektrode menghasilkan tiga kategori penting

elektrolisis, yaitu:

1. Elektrolisis larutan dengan elektrode inert

2. Elektrolisis larutan dengan elektrode aktif

3. Elektrolisis leburan dengan elektrode inert

Pada elektrolisis, katode merupakan kutub negatif dan anode

merupakan kutub positif. Pada katode akan terjadi reaksi reduksi dan pada

anode terjadi reaksi oksidasi. Elektrolisis juga dapat diartikan sebagai

peruraian yang disebabkan oleh arus listrik.

Praktikum elektrolisis ini dilakukan karena ingin mencari atau

mengetahui medan listrik, beda potensial, arus, serta waktu dalam proses

elektrolisis yang terjadi. Hal tersebut dapat dikaitkan dengan listrik magnet

sehingga mahasiswa dapat mengamati langsung tidak hanya sekedar

membayangkan apa yang ada dalam teori.

Praktikum dilakukan dengan menyiapkan alat dan bahan-bahan yang

diperlukan, yakni tembaga (Cu), asam sulfat (H2SO4), aquades, seng (Zn),

multimeter, gelas bekker, kabel-kabel penghubung serta stopwatch. Asam

sulfat dituangkan ke dalam gelas bekker yang telah berisi aquades. Perlu

diketahui dalam melakukan pencampuran, sebaiknya dilakukan secara hati-

hati dan tidak terlalu banyak karena larutan asam sulfat yang keras.

Pembuatan asam sulfat encer juga berbahaya oleh karena pelepasan panas

selama proses pengenceran. Asam sulfat pekat haruslah selalu ditambahkan

ke air, dan bukannya sebaliknya. Penambahan air ke asam sulfat pekat dapat

menyebabkan tersebarnya aerosol asam sulfat dan bahkan dapat

menyebabkan ledakan. Pembuatan larutan lebih dari 6 M (35%) adalah yang

paling berbahaya, karena panas yang dihasilkan cukup panas untuk

mendidihkan asam encer tersebut.

Tembaga dan seng dicelupkan hanya bagian bawahnya yang keduanya

dihubungkan dengan multimeter untuk mengetahui arus yang terukur. Saat

proses dilakukan, waktu diamati menggunakan stopwatch hingga terdapat

perubahan pada bagian tembaga dan seng yang tercelup.

1.2 Rumusan Masalah

Berikut adalah rumusan masalah yang di susun untuk laporan

praktikum ini :

Bagaimana hasil medan listrik (E) yang diperoleh setelah melakukan

percobaan elektrolisis?

1.3. Tujuan

Tujuan dari diadakannya praktikum elektrolisis ini yakni untuk

mengetahui medan listrik (E) berdasarkan hasil praktikum, untuk

membuktikan teori dari mata kuliah listrik magnet

1.4 Manfaat

Manfaat yang dapat diperoleh dari praktikum ini yakni mahasiswa

dapat mengetahui secara langsung proses elektrolisis untuk mencari medan

listrik, arus, beda potensial sesuai teori pada mata kuliah listrik magnet.

Elektrolisis sendiri memiliki manfaat diantaranya pemurnian logam,

elektrosintesis, proses klor-alkali, proses sel membran.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Reaksi elektrolisis adalah reaksi yang terjadi ketika listrik dialirkan

melalui elektrolit. Elektrolisis juga dapat diartikan sebagai peruraian yang

disebabkan arus listrik. Aliran listrik melalui suatu konduktor (penghantar)

melibatkan perpindahan elektron dari potensial negatif tinggi ke potensial lainnya

yang lebih rendah (Mulyati, 2003).

Mekanisme dari transfer elektron ini tidak sama untuk berbagai konduktor.

Dalam penghantar elektronik, seperti padatan dan lelehan logam, penghantaran

berlangsung melalui perpindahan elektron langsung melalui penghantar dari

potensial yang diterapkan. Dalam hal ini, atom-atom penyusun penghantar listrik

tidak terlibat dalam proses tersebut. Akan tetapi penghantar elektrolistik yang

mencangkup larutan elektrolit dan lelehan garam-garam.Penghantaran

berlangsung melalui perpindahan ion-ion baik positif maupun negatif menuju

elektroda-elektroda. Migrasi ini tidak hanya melibatkan perpindahan listrik dari

suatu elektroda ke elektroda lainnya tetapi juga melibatkan adanya transport

materi dari suatu bagian konduktor ke bagian lainnya (Mulyati, 2003).

Alat elektrolisis terdiri atas sel elektrolitik yang berisi elektrolit (larutan

atau leburan), dan dua elektroda, anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi

oksida sedangkan pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. Pada suatu

percobaan elektrolisa reaksi yang terjadi pada katoda bergantung pada

kecenderungan terjadinya reaksi reduksi (Nurwachid, 2006).

Daya gerak listrik merupakan perbedaan potensial standar katode dan

anode. Perbedaan potensial standar ini biasanya disebabkan perbedaan bahan yang

dipakai antara anode dan katode, namun bisa juga bahan yang dipakai sama, tetapi

konsentrasi larutan elektrolitnya berbeda. Daya Listrik ini menyebabkan peruraian

pada sel elektrolisis. Selain dipengaruhi daya gerak listrik, peruaraian juga

disebabkan oleh energi listrik yang dibawa oleh ion-ion yang bergerak di dalam

larutan elektrolit (Wahyuni, 2011).

Sel elektrolisis tidak memerlukan jembatan garam. Komponen utamanya

adalah sebuah wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah. Elektron

(listrik) memasuki larutan melalui kutub negatif (katode). Spesi tertentu dalam

larutan mneyerap elektron dari katode dan mengalami reduksi. Sementara itu,

spesi ion melepas elektron di anode dan mengalam oksidasi. Jadi, sama seperti

pada sel volta, reaksi di katode adalah reduksi, sedangkan reaksi di anode adalah

oksidasi. Akan tetapi, muatan elektrodenya berbeda. Pada sel volta, katode

bermuatan positif, sedangkan anode bermuatan negative. Pada sel elektrolisis

katode bermuatan negatif sedangkan anode bermuatan positif (Keenan, 1984).

Apabila listrik dialirkan melalui lelehan senyawa ion maka senyawa ion itu

akan diuraikan. Kation direduksi di katode, sedangkan anion dioksidasi di anode.

Reaksi elektrolisis dalam larutan elektrolit berlangsung lebih kompleks. Spesi

yang bereaksi belum tentu kation atau anionnya, tetapi mungkin saja air atau

elektrodenya. Hal itu bergantung pada potensial spesi-spesi yang terdapat dalam

larutan. Untuk menuliskan reaksi elektrolisis larutan elektrolit, faktor-faktor yang

perlu dipertimbangkan adalah:

1) Reaksi-reaksi yang berkompetisi pada tiap-tiap elektrode.

a) Spesi yang mengalami reduksi di katode adalah yang mempunyai

potensial elektrode lebih positif.

b) Spesi yang mengalami oksidasi di anode adalah yang mempunyai

potensial elektrode lebih negatif.

2) Jenis elektrode, apakah inert atau aktif

Elektrode inert adalah elektrode yang tidak terlibat dalam reaksi.

Elektrode inert yang sering digunakan yaitu platina dan grafit.

3) Overpotensial

Overpotensial adalah potensial tambahan yang diperlukan sehingga suatu

reaksi elektrolisis dapat berlangsung.

(Keenan, 1984).

Dua Keping sejajat merupakan dua buah logam yang memiliki muatan

berbeda. Dua muatan listrik yang sejenis tolak-menolak dan tidak sejenis tarik-

menarik. Ini berarti bahwa antara dua muatan terjadi gaya listrik. Hukum

Coulomb menyatakan bahwa besar gaya tarik atau gaya tolak antara muatan listrik

sebanding dengan muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar

kedua muatan. Secara Sistematis dituliskan :

Jika mediumnya dimana muatan-muatan berada adalah vakum atau udara, maka :

Keterangan :

F = Gaya Listrik

k = Tetapan Coulomb ( 9x

q = besar muatan listrik (C)

r = jarak antar muatan (m)

= permitivitas medium

(http://atophysics.wordpress.com).

Medan Listrik didefinisikan sebagai daerah disekitar muatan listrik yang

mendapat pengaruh gaya. Pada dua keping sejajar yang mempunyai muatan listrik

sama, tetapi berlawanan jenisnya, antara kedua keping tersebut terdapat medan

listrik homogen. Di luar kedua keping juga terdapat medan listrik yang sangat

kecil jika dibandingkan dengan medan listrik di antara kedua keping, sehingga

dapat diabaikan.Untuk konduktor dua keping sejajar, misalkan, luas tiap keping A

dan masing-masing keping diberi muatan sama tetapi berlawanan jenis +q dan –q

digunakan Hukum Gauss dapat untuk menghitung kuat medan listrik dari suatu

sistem muatan yang muatannya terdistribusi seragam (http://atophysics.wordpress.com).

Jumlah garis medan yang menembus keping adalah:

Oleh karena medan listrik E menembus keping secara tegak lurus, maka θ = 0,

dan cos 0 =1, sehingga persamaan menjadi:

dengan σ = rapat muatan listrik, sebagai muatan per satuan luas

(http://atophysics.wordpress.com).

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum elektrolisis ini adalah :

1. Backer glass 120 ml digunakan sebagai wadah reaksi elektrolisis

2. Kabel penghubung digunakan sebagai penghubung elekroda ke multimeter

3. Pelat Zn dan pelat Cu sebagai elektroda dalam reaksi elektrolisis

4. Sterofoam sebagai tempat peletakan elektroda

5. Penggaris digunakan sebagai pengukur jarak antar elektroda

6. Multimeter digunakan untuk mengukur arus selama proses elektrolisis

7. H2SO4 sebagai bahan elektrolit

8. Aquades sebagai bahan elektrolit

9. Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu

3.2 Desain Percobaan

3.3 Langkah Kerja

Adapun langkah kerja yang dilakukan dalam praktikum yaitu :

3.3.1 Percobaan Pertama

1. 20 ml H2O (aquades) dituangkan dalam backer glass 120 ml

2. 20 ml H2SO4 dituangkan secara perlahan ke dalam backer glass 120

ml yang telah terisi 20 ml larutan aquades

3. Anoda pada multimeter dihubungkan pada Cu dan katoda multimeter

dihubungkan pada Zn

4. Silindeer Cu dan pelat Zn dimasukkan/dicelupkan pada larutan

H2SO4 yang telah diencerkan dengan aquades.

3.3.2 Percobaan Kedua

1. 30 ml H2O (aquades) dituangkan dalam backer glass 120 ml

H2O

Backer glass

H2SO4

Cu dan Zn

Kabel penjepit

Multimeter

Hasil

2. 10 ml H2SO4 dituangkan secara perlahan ke dalam backer glass 120

ml yang telah terisi 30 ml larutan aquades

3. Anoda pada multimeter dihubungkan pada Cu dan katoda multimeter

dihubungkan pada Zn

4. Silinder Cu dan pelat Zn dimasukkan/dicelupkan pada larutan H2SO4

yang telah diencerkan dengan aquades.

3.3.3 Percobaan Ketiga

1. 20 ml H2O (aquades) dituangkan dalam backer glass 120 ml

2. 60 ml H2SO4 dituangkan secara perlahan ke dalam backer glass 120

ml yang telah terisi 20 ml larutan aquades

3. Anoda pada multimeter dihubungkan pada Cu dan katoda multimeter

dihubungkan pada Zn

4. Silindeer Cu dan pelat Zn dimasukkan/dicelupkan pada larutan

H2SO4 yang telah diencerkan dengan aquades.

3.4 Metode Analisis

Metode analisis yang digunakan yaitu :

|

| | | |

| | | |

| | | |

| | |

(

)

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Hasil yang diperoleh berdasarkan praktikum yang telah dilakukan adalah :

4.1.1 H2SO4 : H2O= 20 ml : 20 ml

r V I t E ∆E I K AP

1.5

cm

0.5 V 7 mA 60 s 33.33

V/m

4.45

V/m 13.35% 86.65% 2

0.5 V 1 mA 90 s 33.33

V/m

4.45

V/m 13.35% 86.65% 2

0.5 V 1 mA 105 s 33.33

V/m

4.45

V/m 13.35% 86.65% 2

4.1.2 H2SO4 : H2O = 10 ml :30 ml

r V I t E ∆E I K AP

2

cm

0.45 V 0.5

mA 60 s

22.5

V/m

3.06

V/m 13.61% 86.39% 2

0.45 V 0.45

mA 90 s

22.5

V/m

3.06

V/m 13.61% 86.39% 2

0.45 V 0.4

mA 105 s

22.5

V/m

3.06

V/m 13.61% 86.39% 2

4.1.3 H2SO4 : H2O = 60 ml : 20 ml

r V I t E ∆E I K AP

5

cm

0.55 V 7 mA 60 s 11

V/m

1.11

V/m 10.09% 89.91% 2

0.55 V 6.5

mA 90 s

11

V/m

1.11

V/m 10.09% 89.91% 2

0.55 V 8 mA 105 s 11

V/m

1.11

V/m 10.09% 89.91% 2

4.2 Pembahasan

PERHITUNGAN

1) H2SO4 : H2O= 20 ml : 20 ml

|

| | | |

| | |

(

) ( (

) (

( ( ( (

(

) (

2) H2SO4 : H2O = 10 ml : 30 ml

|

| | | |

| | |

(

) ( (

) (

( ( ( (

(

) (

3) H2SO4 : H2O = 60 ml : 20 ml

|

| | | |

| | |

(

) ( (

) (

( ( ( (

(

) (