makalah penerapan elektrolisis

EZZAR FITRIYANI

12B16034

PENDIDIKAN KIMIA

PROGRAM PASCASARJANA UNM

12/22/2013

MAKALAH PENERAPAN ELEKTROLISIS

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kami panjatkan Kehadirat Allah SWT atas rahmat dan Hidayat-

Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik.

Makalah ini dibuat bukan untuk melengkapi tugas mata kuliah Kimia Fisik

Lanjut , tapi juga diharapkan bisa sebagai pedoman untuk menambah pengetahuan

tentang Elektrolisis dan aplikasinya.

Saya mengharapkan saran dan kritik dari dosen dan mahasiswa bagi perbaikan

penyajian makalah ini. Semoga Makalah ini bermanfaat.

Makassar, 22 Desember 2013

Penyusun

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah 3

B. Tujuan 4

BAB II PEMBAHASAN

A. Pengertian Elektrolisis 5

B. Cara kerja elektrolisis 5

C. Cara menuliskan reaksi elektrolisis 6

D. Penggunaan Elektrolisis 9

BAB III PENUTUP

A. Penutup 15

DAFTAR PUSTAKA 16

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Reaksi kimia dapat ditimbulkan oleh arus listrik, sebaliknya reaksi kimia

dapat dipakai untuk menghasilkan arus listrik. Elektrolisis merupakan proses dimana

reaksi redoks tudak berlangsung secara spontan. Untuk lebih memahami apakah

sebenarnya elektrolisis itu dapat dilihat pada proses pengisian aki. Dalam proses

pengisian aki tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila ke dalam suatu larutan

elktrolit dialiri arus listrik searah maka akan terjadi reaksi kimia, yakni penguraian

atas elektrolit tadi. Peristiwa penguraian (reaksi kimia) oleh arus searah itulah yang

disebut elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat mengahantarkan

listrik yang disebut elektrolit, dan dua buah elektroda yang berfungsi sebagai katoda

dan anoda. Sel elektrolisis tidak memerlukan jembatan garam. Komponen utamanya

adalah sebuah wadah, electrode, elektrolit, dan sumber arus searah.

Electron (listrik) memasuki larutan melalui kutub negatif (katode). Spesi

tertentu dalam larutan mneyerap electron dari katode dan mengalami reduksi.

Sementara itu, spesi ion melepas electron 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 negative sedangkan anode bermuatan positif.

Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi

energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah

elektroda dan 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 elektrolit dan elektroda

menghasilkan tiga kategori penting elektrolisis, yaitu:

1. Elektrolisis larutan dengan elektroda inert

2. Elektrolisis larutan dengan elektroda aktif

3. Elektrolisis leburan dengan elektroda inert

Pada elektrolisis, katoda merupakan kutub negatif dan anoda merupakan kutub

positif. Pada katoda akan terjadi reaksi reduksi dan pada anoda terjadi reaksi oksidasi.

.2. Tujuan

1. Mengetahui pengertian elektrolisis

2. Mengetahui cara menuliskan reaksi kimia dalam elektrolisis

3. Mengetahui penggunaan elektrolisis

http://id.wikipedia.org/wiki/Anoda

http://id.wikipedia.org/wiki/Katoda

http://id.wikipedia.org/wiki/Potasium

http://id.wikipedia.org/wiki/Kalsium

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolit

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektroda

http://id.wikipedia.org/wiki/Listrik

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Elektrolisis

Elektrolisis merupakan elektrokimia yang menggunakan energy listrik agar

reaksi kimia dapat terjadi. Pada elektrolisis, katode bermuatan negative, sedangkan

anode bermuatan positif. Untuk memahaminya, perhatikanllah contoh berikut:

1. Katode : Sn2+(aq) + 2e- → Sn(s)

Anode : Cu (s) → Cu2+(aq) + 2e- +

Sn2+(aq) + Cu → Sn(s) + Cu2+

(aq)

2. MgCl2 → Mg2+ + 2Cl-

Katode : Mg2+ +2e- → Mg

Anode : 2Cl- → Cl2 + 2e- +

MgCl2 → Mg + Cl2

B. Cara Kerja Elektrolisis

Elektrolisis terdiri atas zat yang dapat mengalami ionisasi (larutan atau

lelehan), elektorde, dan sumber listrik (baterai). Mula-mula aliran listrik dialirkan dari

kutub negative baterai ke katode yang bermuatan negative. Larutan atau lelehan akan

terionisasi menjadi kation dan anion. Selanjutnya, kation di katode akan mengalami

reduksi. Di anode, anion akan mengalami oksidasi.

C. Cara Menuliskan Reaksi Kimia dalam Elektrolisis

Berdasarkan jenis elektrolitnya, reaksi pada elektrolisis dapat di kelompokan

menjadi dua, yaitu elektrolisis dengan elektrolit larutan dan elektrolisis dengan

elektrolit lelehan

1) Elektrolisis Dengan Elektrolit Larutan

Larutan elektrolit diperoleh dengan cara melarutkan padatan elektrolit di

dalam air. Zat yang dapat mengalami reaksi redoks bukan hanya kation dan anionnya,

tetapi juga pelarutnya (H2O). dengan demikian, terjadi kompetisi antaraion-ion dan

molekul H2O. Pemenang kompetisi bergantung pada harga potensial standar sel (E°),

jenis electrode, dan jenis anion. Semakin besar nilai E°, semakin mudah reaksi

induksi terjadi.

Reaksi pada Katoda ( Reduksi Kation)

Bila kation dari golongan Alkali/ IA (Li+, Na+, K+), Alkali tanah/ IIA (Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+), Al3+ atau Mn2+ maka

reaksi yang terjadi :

2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen (H2). Reaksi yang terjadi :

2H+(aq) + 2e- → H2(g)contoh : HCl → H+ + Cl-

katode : 2H+ +2e- → H2

anode : 2Cl- → Cl2 + 2e- + 2HCl → H2 + Cl2

Ion-ion logam lainnya yang tidak termasuk kelompok di atas direduksi lalu mengendap pada katoda.

Ni2+(aq) + 2e- → Ni(s)Cu2+(aq) + 2e- → Cu(aq)

Ag+(aq) + e- → Ag(s)

Untuk memudahkan penulisan reaksi kimia pada elektrolisis dengan elektrolit

larutan, gunakan diagram alir berikut

2) Elektrolisis Dengan Elektrolit Lelehan

Lelehan elektrolit diperoleh dengan cara memanaskan padatan

elektrolit tanpa melibatkan air. Kation di katode akan direduksi, sedangkan

Reaksi pada Anoda (Oksidasi Anion)

Bila elektrodanya non inert ( Ni, Cu, Ag dll) maka elektrodanya yang dioksidasi. contoh

reaksinya :

Ni(s) → Ni2+(aq) + 2e-

Ion OH- dari basa maka reaksi yang terjadi :

4OH-(aq) → 2H2O(aq) + O2(g) + 4e-

Ion sisa asam yang mengandung oksigen (SO4

2-, NO3-, PO4

3- dll) tidak dioksidasi namun air (H2O) yang dioksidasi. karena E°oks H2O lebih besar dari sisa asam yang mengandung

oksigen. Reaksi yang terjadi :

2H2O(aq) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-

ion sisa asam yang tidak mengandung oksigen (Cl- , Br- , I- dll) akan dioksidasi.

2Cl-(s) → Cl2(g) + 2e-

2Br-(s) → Br2(g) + 2e-

anion di anode akan dioksidasi. Electrode yang digunakan merupakan

electrode inert (tidak akan bereaksi) seoerti platina atau grafit. Setelah

membaca dari beberapa sumber ternyata yang dituliskan dalam reaksi

elektrolisis bukan hanya reaksi di katoda (+) dan anoda (-) saja, tetapi reaksi

penguraiannya juga. sebagai gambaran saya beri beberapa contoh reaksi

elektrolisis.

1. elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda Pt

AgNO3 → Ag+ + NO3- x4

Katoda : Ag+(aq) + e- → Ag(s) x4

Anoda : 2H2O(aq) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e- x1

4AgNO3 → 4Ag+ + 4NO3-

Katoda (+) : 4Ag+(aq) + 4e- → 4Ag(s)

Anoda (-) : 2H2O(aq) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-

Reaksi sel : 4AgNO3(aq) + 2H2O(aq) → 4Ag(s) + 4H+(aq) + 4NO3- + O2(g)

4AgNO3(aq) + 2H2O(aq) → 4Ag(s) + 4HNO3 + O2(g)

2. elektrolisi leburan NaCl dengan elektroda Cu ( ingat Cu tidak inert)

NaCl → Na+ + Cl- x2

Katoda (+) : Na+(aq) + e- → Na(s) x2

Anoda (-) : Cu(aq) → Cu2+(aq) + 2e- x1

2NaCl → 2Na+ + 2Cl-

Katoda (+) : 2Na+(aq) + 2e- → 2Na(s)

Anoda (-) : Cu(aq) → Cu2+(aq) + 2e-

Reaksi sel : 2NaCl + Cu(aq) → 2Na(s) + Cu2+ + 2Cl-

2NaCl + Cu(aq) → 2Na(s) + CuCl2

D. Penggunaan Elektrolisis

Sangat banyak manfaat yang dapat diperoleh dari reaksi elektrolisis, baik

dalam bidang industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Namun, yang akan

dibahas pada makalah ini hanya beberapa saja, di antaranya adalah dalam produksi

zat, pemurnian Logam, dan penyepuhan.

a) Produksi zat

Banyak zat kimia yang diproduksi melalui elektrolisis seperti logam-logam

alkali, magnesium, aluminium, fluorin, klorin, natrium, dan lainnya.

Contoh: produksi klorin dan NaOH dalam industri

Secara industri klorin dan NaOH dapat dibuat melalui elektrolisis larutan

natrium klorida.Proses ini disebut proses klor-alkali.

Elektrolisis larutan NaCl ini dapat menghasilkan NaOH dan Cl2

Reaksinya:

Reaksi yang terjadi:

Pada proses elektrolisis keadaan harus dijaga agar Cl2 yang terbebtuk tidak bereaksi

dengan NaOH. Oleh karena itu ruang anoda dan katoda dipisahkan dengan berbagai

cara, yaitu dengan sel diafragma atau sel merkuri.

b) Pemurnian Logam

Salah satu contoh pemurnian logam yang akan dibahas kali ini adalah pemurnian

logam tembaga.Tembaga di murnikan secara elektrolisis. Tembaga kotor dijadikan

anoda, sedangkan pada katoda digunakan tembaga murni. Larutan elektrolit yang

digunakan adalah larutan CuSO4. Selama elektrolisis, tembaga dari anoda terus

menerus dilarutkan kemudian diendapkan pada katode.

Reaksinya:

c) Penyepuhan

Penyepuhan digunakan untuk melindungi

logam terhadap korosi, atau untuk

memperbaiki penapilan. Pada penyepuhan,

logam yang akan disepuh dijadikan ketoda,

sedangkan logam penyepuh sebagai katoda.

Kedua elektroda harus dicelup kedalam larutan

garam dari logam penyepuh.

Selain ketiga macam penggunaan

elektrolisis diatas, pada bab ini pemakalah

akan memaparkan penggunaan atau penerapan lain penggunaan elektrolisis,

khususnya elektrolisis air untuk memproduksi biofuel yang efisien, yaitu

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Hao Feng dari Universitas illionis.

menyatakan bahwa penggunaan elektrolisis air ternyata lebih efektif dan ramah

linkungan pada langkah awal pembuatan biofuel campuran aseton-butanol-etanol dari

limbah industri alcohol dibandingkan dengan penggunaan bahan kimia yang bersifat

keras (seperti asam kuat dan basa kuat) yang biasa dilakukan saat ini.

Pada saat etanol diprduksi, dihasilkan DDGS (distiller’s dried grain with

solubles bila dibahasa Indonesiakan kira-kira menjadi partikel kering terdistilasi

dengan zat terlarut), DDGS ini merupakan limbah industry alkhol dan umumnya

dipakai sebagai bahan pakan ternak, para peneliti tertarik untuk meneliti DDGS ini

disebabkan DDGS masih mengandung gula yang dapat difermentasi untuk

menghasilkan biofuel campuran aseton-butanol-etanol. Banyak usaha yang dicari

http://1.bp.blogspot.com/_Rypq8PykTP4/SqtWkoEZdKI/AAAAAAAAAZI/nPyBB7N9SfY/s1600-h/250px-Electroplating-of-spoon.PNG

untuk mendapatkan gula ini dan salah satu hasil penelitian dibawah ini telah

memecahkan permasalahan tesebut.

“Untuk meproduksi biofuel maka Anda memerlukan material utama yaitu “gula

sederhana” seperti misalnya glukosa”, kata Hao Feng. “Glukosa yang ada di dalam

DDGS berikatan satu sama lain membentuk polimer dengan struktur yang sangat

kuat. Polimer ini membentuk struktur kristalin dimana memiliki sifat tidak mudah di

putus”, kata Feng.

“Untuk mendapatkan glukosanya, maka kita harus enghancurkan strukturnya dan

umumnya industri saat ini menggunakan asam kuat seperti asam sulfat atau basa kuat

untuk meregangkan ikatan antar glukosa dalam DDGS. Seali strukturnya terpecah

maka untuk selanjutkan kita menggunakan enzim untuk memutuskan ikatan glukosa

sehingga kita mendapatkan glukosa untuk proses fermentasi”

Pemutusan ikatan glukosa yang ada pada DDGS dengan menggunakan bahan

kimia tersebut diatas memiliki efek samping yang tidak diinginkan. “Bila Anda

meutuskan ikatan polimer glukosa dengan bahan kimia maka dapat dihasilkan

senyawa yang sangat tidak toleran terhadapa mikroorganisme yang dipakai untuk

proses fermentasi. Senyawa inilah yang kita sebut sebagai inhibitor,yang bisa

membunuh mikroorganisme yang digunakan untuk membantu proses fermentasi”,

kata Feng.

Feng sebenarnya adalah seorang food scientist di Universitas Illinois. Dia

biasanya menggunakan elektrolisis air di laboratoriumnya untuk membunuh bakteri

dan mikroorganisme lain seperti E. coli yang terdapat pada buah dan sayuran segar.

“Kami emiliki sebuah mesin dengan dua elektroda. Air bersifat netral, akan tetapi

kami menggunakan arus listrik untuk memecah molekul air menjadi dua bagian

dengan sifat yang berbeda- satu bersifat asam dan yang lain basa”, kata Feng sekali

lagi.

Menyadari bahwa proses ini memiliki kemiripan sifat seperti dalam

penggunaan asam sulfat dan soda kostik yang dipakai saat langkah awal pengolahan

DDGS maka Feng segera melakukan penelitian untuk membandingkan penggunaan

elektrolisis air dengan penggunaan bahan kimia diatas pada proses pembuatan

biofuel.

Dengan menggunka metode asam sulfat, aka tidak ada biofuel yang dihasilkan

sama sekali,” kata Feng. “Senyawa berbahaya telah membunuh mikroorganisme

penghasil biofuel campuran aseton-butanol-etanol. Dengan menngunakan metode

NaOH, setelah 60 jam fermentasi, biofuel aseton-butanol-etanol yang dihasilkan

relative sangat rendah.” Feng menjelaskan bahwa hal ini menunjukkan adanya

senyawa yang bersifat toksik. “mikroorganisme harus menghabiskan banyak waktu

untuk beradaptasi dengan lingkungan yang baru.” Akan tetapi dengan penggunaan

elektrolisis air kira-kira 20 jam maka proses fermentasi segera berlangsung untuk

menghasilkan biofuel campuran aseton-butanol-etanol. Metode inilah yang menjadi

contoh bahwa metode elektrolisis air menghasilkan inhibitor yang lebih sedikit

dibandingkan dengan metode tradisional.”

Feng menyatakan bahwa teknik baru ini juga menghilangkan satu step

produksi biofuel. “Dengan metode asam maka tentunya kita harus melakukan satu

step untuk menghilangkan inhibitornya. Dengan metode elektrolisis air maka step ini

tidak perlu dilakukan, dengan demikian teknik baru ini menjadi jauh lebih ekonomis.

Manfaat lain dari teknik baru ini adalah bahwa metode tradisional menghasilkan

limbah padat yang perlu untuk ditangani, dengan teknik baru ini gula yang dihasilkan

dapat diaksialkan sehingga hasil biofuel yang dihasilkan juga dapat ditingkatkan.

Saat ini teknik baru ini berhasil dalam skala kecil dilaboratorium. “Langkah

selanjutnya adalah melihat kepraktisan nilai ekonomi proses ini,” kata Feng. “Secara

teknis hal tersebut mungkin akan tetapi kami nantinya perlu untuk membandingkan

dengan metode tradisional dan kami masih mencari sumber dana untuk melakukan

percobaan dala skala industri.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Elektrolisis lelehan maupun larutan, elektroda inert tidak akan bereaksi;

elektroda tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda. Pada elektrolisis lelehan, kation

pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksi di anoda. Pada elektrolisis larutan,

bila larutan mengandung ion alkali, alkali tanah, ion aluminium, maupun ion mangan

(II), maka air yang mengalami reduksi di katoda. Pada elektrolisis larutan, bila larutan

mengandung ion sulfat, nitrat, dan ion sisa asam oksi, maka air yang mengalami

oksidasi di anoda

DAFTAR PUSTAKA

Justiana, Sandri. 2009. Kimia 3. Jakarta: Yudistira.

Anonim. http://phiin.wordpress.com/2010/10/11/percobaan-elektrolisis/

Anonim.http://jeffrysains.blogspot.com/2009/11/karya-ilmiah-kimia-reaksi-

elektrolisis.html

Anonim. http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090727135532.htm

http://jeffrysains.blogspot.com/2009/11/karya-ilmiah-kimia-reaksi-elektrolisis.html

http://jeffrysains.blogspot.com/2009/11/karya-ilmiah-kimia-reaksi-elektrolisis.html

http://phiin.wordpress.com/2010/10/11/percobaan-elektrolisis/

makalah penerapan elektrolisis

Documents