Teguh Wibowo0402512025

Pendidikan KimiaProgram Pascasarjana Universitas Negeri

Semarang

Pengukuran Jumlah arus listrik (C) yang diperlukan untuk mengubah analit secara kuantitatif ke tingkat oksidasi yang berbeda

Q → mol é → mol analit Jenis-jenis metode coulometri: 1.Coulometri potensial tetap2.Coulometri arus tetap3.Elektrogavimetri Contoh: Peramalan kapasitas baterai pada

kendaraan listrik

Q (coulumb) merupakan jumlah muatan yang dipindahkan dalam 1 detik oleh arus 1 A

Q = I . T 1 F = 1 mol é = 6,02 × 1023 é 1 F = 96487 C Contoh: Suatu arus tetap 0,8A digunakan untuk mengendapkan

Cu pada katode dan menghasilkan O2 pada anode. Hitung massa masing-masing zat yang terbentuk dalam waktu 15,2 menit.

Q = I . T = 0,8 A × 912 detik = 729,6 C

eq

FFC

C

3

3

1056,7

1056,7/96487

6,729

gram

molCueq

molCugCueqCumassa

24,0

/2

/5,631056,7 3

gram

molOeq

molOgOeqOmassa

06,0

/4

/321056,7

2

22

32

Elektrolisis dapat dilakukan dengan 3 cara:1.Potensial yang digunakan tetap2.Arus yang digunakan tetap3.Potensial elektroda kerja tetap Eappl = Ec - Ea + (ncc + nck) + (nac + nak) – IREappl : potensial yang digunakan

Ec ; Ea : potensial termokimia pd katode & anode

n : kelebihan teganganI : arusR : hambatan

Note: harga n selalu negatif

Contoh: Untuk menentukan tembaga (II), yang terdiri dari 2

elektoda Pt,masing2 dengan luas permukaan 150 cm2, dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ion Cu2+ 0,022 M dan ion H+ 1 M. hambatannya 0,5Ω. Cu diendapkan di katode dan O2 dibebaskan di anode, dengan tekanan bagian 1 atm di anode.

Cu2+ + H2O → Cu(s) + ½ O2(g) + 2H+

Dari persamaan Nernst:

Esel = 0,29 – 1,23

= - 0,94 V

29,0

022,0

1log

2

0591,034,0

CuE

23,1

)1(

1log

2

0591,023,1

22

OE

Pemolaran kinetik hanya terjadi pada anode (O2 dibebaskan),sedangkan di katode sangat cepat

Pemolaran konsentrasi di anode juga diabaikan , karena di anode (H2O) berada dalam jumlah yang banyak

Eappl = Ec - Ea + ncc + nak – IR Jika dianggap dilakukan pada arus 1,5 A sesuai

kerapatan arus 0,01 A/cm2, dengan nak O2 = -0,85 V, maka didapatkan:

Eappl = 0,29 - 1,23 + 0 – 0,85 – (1,5 × 0,5)

= - 2,5 VJadi, potensial kasar yang dibutuhkan untuk

menghasilkan arus awal 1,5 A adalah – 2,5 V

Diharapkan arus menurun (pengurangan ion Cu2+ dalam larutan)

II = arus pd t menit ; I0 = arus awal; dg tetapan k :

D = koefisien difusi; A = luas penampang ; V = volume ;δ = ketebalan lapisan

Jadi setelah sekitar 30 menit, arus turun dari 1,5A menjadi 0,08A. Cu yang terendapkan sekitar 96%

ktI eII 0

...8,25

V

ADk

Ea tetap, sedangkan Ec berkurang

AnodeH2O ⇌ ½ O2(g) + 2H+ + 2é

2H+ + 2é ⇌ H2(g)

Cd2+ + 2é ⇌ Cd(s)

Pb2+ + 2é ⇌ Pb(s)

KatodeCu2+ + 2é ⇌ Cu(s)

Gaya elektrostatis menunda kemolaran konsentrasi dg cara menaikkan kecepatan ion Cu2+ menuju permukaan elektroda

Eappl akan semakin bertambah

2H+ + 2é ⇌ H2(g)

Cu2+ + 2é ⇌ Cu(s)

Membandingkan dengan elektroda yang ketiga yang potensialnya dalam larutan diketahui dan tetap (elektroda pembanding)

Perbedaan potensial pada elektroda pembanding dengan katode diukur dengan potensiometer/ volt meter elektronik

Dapat digunakan untuk sistem yang menghasilkan endapan dengan sifat-sifat fisika yang kurang baik dan reaksi yang tidak menghasilkan zat padat sama sekali

Tidak terbatas pada hasil yang akan ditimbang

Rangkaian pada coulometri potensial tetap:a.Sel elektrolisisb.Potensiostatc. Integrator

Ada 2 jenis sel:1.Elektrode kerja (kasa platina) dan elektroda

pasangan (kawat platina)2.Elektrode kerja bejana berisi raksa

Pemisahan elektrode untuk mencegah hasil reaksi dan gangguan dalam analisis

Jembatan garam mengandung elektrolit yang sama dengan sampel

Raksa berfungsi untuk memisahkan unsur-unsur yang mudah direduksi

Sel ini berguna untuk penentuan secara coulometri ion-ion logam dan senyawa organik

Alat elektronik yang menjaga potensial elektroda kerja tetap

Untuk menunjukkan jumlah coulomb yang diperlukan untuk menyelesaikan suatu elektrolisis

Sumber kesalahan pada titrasi coulometri:1. Perubahan arus selama di amperstat2. Kesalahan pengukuran arus / potensial3. Kesalahan pengukuran waktu4. Kesalahan proses titrasi5. Keefektifan arus kurang dari 100%

Arus dijaga tetap secara hati-hati dn diketahui secara tepat → Amperstat

Jumlah coulomb = jumlah analit yang terlibat

Potensial elektrode dinaikkan, jika arus dijaga tetap

Reaksi analit tidak terjadi pada permukaan elektrode kerja

Diagram alat titrasi coulometri

Sel untuk titrasi coulometri

Asam lemah atau kuat dapat dititrasi dengan tingkat ketelitian tinggi menggunakan ion OH- pada katode

2 H2 + 2é → 2 OH- + H2(g)

Menggunakan elektrode perak dan menambahkan ion Cl- atau Br-

AgCl dan AgBr tidak mengganggu reaksi penetralan

Titrasi basa kuat/lemah dapat dilakukan dengan ion H+ pada ande Pt

Dapat menggunakan suatu elektrode logam perak

Titik akhir ditunjukkan secara potensiomentri/zat penunjuk

Dapat memakai beberapa pereaksi yang tak biasa digunakan pada analisis volumetri

Jenis yang ditentukan

Reaksi elektrode Reaksi secara analitik

Asam 2H2O + 2é ⇌ 2OH- + H2 OH- + H+ ⇌ H2O

Basa 2H2O ⇌ 2H+ + ½ O2 + 2é H+ + OH- ⇌ H2O

Cl- , Br- , I- Ag ⇌ Ag+ + é Ag+ + Cl- ⇌ AgCl ; …

Cl- , Br- , I- 2Hg ⇌ Hg22+ + 2é Hg2

2+ + Cl- ⇌ Hg2Cl2 ; …

Redoks Mn2+ ⇌ Mn3+ + é Mn3+ + Fe2+ ⇌ Mn2+ + Fe3+

Pada penentuan Cd secara coulometri, logam Cd dihasilkan di katode dengan memberikan arus sebesar 2 A selama 4 jam. Tentukan logam Cd yang terendapkan di katode.

t = 4 jam = 14.400 detik Q = I . t = 2 A . 14400 detik = 28.800 coulomb 1 Faraday akan menghasilkan Cd sebanyak:

Jadi 28.800 C akan mengendapkan Cd:

gramCdAr

562

112

2

gram715,1696487

56800.28

SekianSelanjutnya

Diskusi

Korelasi antara kuat arus dengan pengendapan logam (arus semakin berkurang, endapan semakin bertambah)

Proses titrasi Karl Fisher