Praktikum Kimia Fisika IISemester Genap 2011/2012

ELEKTROLISIS UNTUK MENENTUKANBILANGAN AVOGADROI. TUJUAN1. Menentukan bilangan Avogadro (No)2. Mempraktekkan bilangan Avogadro (No)

II. TEORIElektrolisis merupakan proses penguraian suatu senyawa atau zat elektrolit dengan pengaliran arus listrik. Dengan kata lain adanya energy lstrik yang diubah menjadi energi kimia. Senyawa itu dapat berupa larutan, lelehan ataupun cairan biasa.Proses elektrolisis merupakan bagian dari reaksi oksidasi reduksi. Reaksi yang berlangsung merupakan reaksi tidak spontan, sehingga akan diperlukan suatu energi tertentu agar reaksi dapat berlangsung yaitu energi listrik. Dengan demikian reaksi elektrolisis mempunyai E sel negatif.Untuk menentukan bilangan Avogadro dapat digunakan proses elektrolisis. Ada bermacan-masam metoda untuk menentukan bilangan tersebut. Metoda yang paling tepat adalah kristolografi sinar X.Manfaat sel elektrolisis adalah :1. Mengetahui banyaknya muatan listrik yang dianggap kuat.2. Menghitung konsentrasi ion logam dalam larutan.3. Mengukur kuat arus listrik.4. Melapisi suatu logam dengan logam lainnya.Sel elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta, padasel volta terjadi perubahan energi kimia menjadi energ listrik. Pada elektrolisis terjadi sebaliknya, pada reaksi ini reaksi terjadi reversible yaitu diberikan energi dari luar maka akan terjadi reaksi dan sebaliknya. Penjelasan yang berkaitan dengan elektrolisis melibatkan 3 aspek :1. Ion yang mengalir.2. Pergerakan ion.3. Proses discas yang berlaku dimasing-masing anoda dan katoda.Elektrolisis garam dapur dengan elektroda yang terbuat dari tembaga menghasilkan ion tembaga ( II ) yaitu Cu2+ pada anoda. Jumlah listrik yang digunakan dapat mengoksidasi suatu mol ion tembaga yang dapat diukur. Dari jumlah ion tembaga dapat dihitung bilangan Avogadronya. ( jumlah muatan elektron = 1,6 x 10-19 C )Kegunaan elektrolisa adalah : Mengukur kuat arus listrik. Mengetahui banyaknya muatan arus listrik yang dianggap kuat. Melapisi suatu logam dengan logam lainnya. Menghitung kosentrasi suatu logam dalam larutan.Sel galvani atau sel yang bersifat spontan merupakan sel yang menghasilkan arus listrik dari reaksi kimia yang berlangsung dalam sel tersebut. E sel untuk sel-sel yang demikian selalu positif, tetapi dengan jalan menghubungkan elektroda dengan sumber listrik dari luar reaksi sel yang non spontan dapat dibuat langsung.Ada beberapa hal yang membuat reaksi elektrolisis menjadi rumit, pertama diharapkan bahwa untuk mengatasi potensial reaksi reduksi yang negatif diperlukan potensial dengan besar yang sama tetapi tandanya berlawanan. Hal kedua sulit untuk menduga reaksi apa yang terjadi pada elektroda selama proses elektrolisis berlangsung. Reaksi elektrolisis tidak selalu merupakan reaksi kebalikan sel elektrokimia spontan. Sering kali reaksi suatu larutan dengan pelarut air akan mengakibatkan molekul air/ion lain yang terdapat dalam larutan teroksidasi/tereduksi. Reaksi sebenarnya yang akan terjadi tergantung pada nilai relatif potensial zat-zat yang terlibat.Beberapa aturan untuk meramalkan reaksi yang terjadi pada elektroda selama proses elektrolisis, yaitu :A. Pada katoda1. Jika mangandung ion alkali logam, alkali tanah Al3+, Mn2+, dan NH4+ maka, ion-ion logam ini tidak tereduksi, yang akan mengalami reduksi adalah gas H2, yaitu :2 H2O + 2 e- H2 + 2 OH-2. Jika larutan mengandung asam, maka ion H+ akan direduksi menjadi H2 , yaitu :2 H+ + 2 e- H23. Jika golongan I A, II A, Al3+, Mn2+, NH4+, maka yang tereduksi adalah ion tersebut, reduksi pada katoda tidak dipengaruhi oleh jenis elektroda.

B. Pada Anoda1. Anion OH- yang tereduksi adalah ion OH- membentuk O2.4 OH- 2 H2O + O2 + 4 e-2. Sisa asam yang mengandung oksigen yang teroksidasi adalah H2O.2 H2 4 H+ + O2 + 4 e-3. Sisa asam yang tidak mengandung oksigen, Cl-, Br-, I-, dan yang lain. Maka yang teroksidasi adalah sisa asam itu sendiri.2 Cl- Cl2 + 2 e-Elektrolisis selain C, Pt, Au (inert) yang teroksidasi adalah elektroda itu sendiri.Faraday mempelajari hubungan antara jumlah listrik yang digunakan pada elektrolisis dengan massa produk yang dihasilkan. Hukum faraday berbunyi :1. Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut2. Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut.Jumlah listrik yang dihasilkan kedalam sel elektrolisis untuk mendapatkan 1 mol ekuivalen yang terlibat dalam reaksi redoks dikenal dengan 1 faraday. 1 faraday sebanding dengan 96487 Coulomb yang dibulatkan menjadi 96500 C. Menurut faraday, massa zat yang mengendap/ menempel di katoda atau larut di anoda tergantung pada :1. Besar muatan yang mengalir.2. Jumlah ekivalen zat tersebut.Perlu diperhatikan bahwa tidak semua atau selalu anion (ion bermuatan negatif) yang bergerak menuju anoda, dan tidak selalu kation (ion bermuatan positif) yang bergerak menuju katoda. Pergerakan ini tergantung pada sel elektrokimianya: Pada sel galvani atau baterai, anoda adalah kutub negatif. Elektroda akan melepaskan elektron menuju sirkuit dan arus mengalir ke dalam elektroda ini menjadikannya anoda dan berkutub negatif. Dalam sel galvani reaksi oksidasi terjadi secara spontan, karena terus menerus melepaskan elektron, anoda cenderung bermuatan positif. Padas elektrolisis, anoda adalah elektroda positif. Arus listrik dari kutub positif tegangan listrik luar (GGL) dialirkan ke elektroda sehingga memaksa elektroda teroksidasi dan melepaskan elektron. Elektrolisis khususnya banyak bermanfaat untuk produksi logam dengan kecenderungan ionisasi tinggi (misalnya aluminium). Sebagai syarat berlangsungnya elektrolisis, ion harus dapat bermigrasi ke elektroda.

III. PROSEDUR PERCOBAAN3.1Alat Dan Bahan3.1.1 Alat :1. Gelas piala 200 ml: sebagai tempat larutan.2. Stopwatch: untuk menghitung waktu.3. Termometer: untuk mengukur suhu.4. Hot plate: sebagai sumber kalor.5. Multimeter: sebagai pengukur arus.6. Kabel: penghubung rangkaian sel dengan arus.

3.1.2 Bahan :1. 200 ml larutan A: sebagai larutan elektrolit.(10,5 g NaCl dan 0,1 g NaOH)2. Amplas besi: untuk membersihkan lempeng dari pengotor.3. Dua buah lempeng Cu: sebagai elektroda.3.2 Skema Kerja

Elektroda tembaga Dibersihkan dengan amplas Salah satu elektroda dijadikan anoda dan ditimbang

Massa elektroda awal

Elektroda yang telah bersih

Dimasukkan keduanya 200 mL larutan A (10,5 g NaCl + 0,1 g NaOH) Dihubungkan dengan aliran listrik melalui larutan A saat suhu mencapai 80oC, dijaga arus agar tetap 1,5 A Dimatikan arus listrik setelah 10 menit Anoda dibersihkan dengan air Dikeringkan dan ditimbang

Massa elektroda akhir

3.3 Skema Alat 243

15

Keterangan :1 = Larutan A (NaCl dan NaOH)2 = Baterai3 = Elektroda tembaga4 = Kabel penghubung5 = Gelas pialaIV. DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Data dan PerhitunganI= 1 AMr= 63,5 g/molT= 80oCt (s)M awal (g)M akhir (g)M (g)

1200,630,6200,01

2400,4250,4200,005

3600,3840,3800,004

4.2 PembahasanPada percobaan ini yaitu elektrolisis untuk menentukan bilangan Avogadro yang bertujuan untuk menentukan bilangan Avogadro dan mempraktekkan konsepnya. Disini digunakan sel elektrolisis yang bekerja mengubah energi listrik menjadi energi kimia, dan jumlah elektroda yang terion tersebut dapat dihitung dengan menimbang elektroda sebelum dan sesudah reaksi.Pada percobaan ini, elektroda yang digunakan pada anoda dan katoda adalah lempeng tembaga. Sebelum dilakukan percobaan elektrolisis, lempeng Cu harus diamplas terlebih dahulu agar pengotor pada lempeng Cu hilang dan tidak ikut tereduksi, sehingga tembaga yang dihasilkan merupakan tembaga murni.Larutan yang berisi NaOH dan garam dapur (NaCl) dipanaskan sampai suhu mencapai 80 lalu dihubungkan dengan arus listrik yang telah dirangkai yang dialirkan melalui larutan tersebut. Dalam proses ini terjadi proses elektrolisis, dimana hantaran dari aliran listrik akan memberikan pengaruh berupa reaksi kimia. Pada proses elektrolisa ini, suhu juga mempengaruhi reaksinya. Jika suhu meningkat maka akan mempercepat reaksi, namun suhu juga harus diatur agar konstan pada 80oC karena suhu ini merupakan suhu optimum terjadinya reaksi.Saat terjadi reaksi, larutan elektrolit yang bewarna bening berubah warna menjadi merah jingga yang merupakan endapan dari Cu2O dan endapan ini semakin bertambah seiring lamanya pengaliran arus listrik yang dilakukan. Hubungan waktu dengan penentuan bilangan Avogadro seharusnya tidak berpengaruh, karena bilangan Avogadro merupakan suatu konstanta sehingga berapa lamapun waktu yang digunakan, bilangan Avogadro selalu tetap.Selama proses elektrolisis anoda Cu yang dihubungkan dengan arus listrik mengalami kehilangan massa karena berubah menjadi Cu2+. Oleh karena itu secara teori massa anoda setelah elektrolisis lebih kecil daripada sebelum elektrolisis.Dalam menentukan bilangan Avogadro, menggunakan rumus No didapatkan nilai perhitungan 6,01 x 1023, sehingga persentase kesalahannya adalah 0,22 %. Bilangan Avogadro ini merupakan suatu konstanta yang nilainya tetap karena menyatakkan jumlah partikel dalam suatu molekul kimia.V. KESIMPULAN DAN SARAN5.1 KesimpulanDari percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:1. Dalam peristiwa elektrolisis terjadi peristiwa reaksi redoks.2. Terjadi reaksi kimia yang ditandai dengan perubahan warna yang terjadi pada larutan, yaitu dari tidak berwarna (bening) menjadi warna merah bata.3. Katoda mengalami reduksi, sementara anoda mengalami oksidasi di dalam larutan elektrolit.4. Bilangan Avogadro yang didapatkan adalah 6,01 x 1023.5. Persentase kesalahannya 0,22 %.

5.2 SaranUntuk kelancaran praktikum selanjutnya, maka disarankan kepada praktikan :1. Menjaga suhu agar tetap konstan.2. Lakukan pengamplasan dengan sempurna.3. Pada saat penimbangan, elektroda harus dalam keadaan kering.4. Pengeringan elektroda sebaiknya menggunakan pengering mesin (dryer) agar tembaga tidak hilang.5. Pastikan arus yang digunakan stabil.a.

JAWABAN PERTANYAAN

1. Apakah nama endapan merah/jingga yang terbentuk selama proses elektrolisis ini?Jawab : Endapan yang merah jingga terbentuk selama proses elektrolisis adalah Cu2O.2. Apakah boleh larutan diganti dengan larutan CuSO4?Jawab: Larutan tidak boleh diganti dengan CuSO4 karena logam reaktif dapat bereaksi dengan air, dan karena elektroda yang digunakan adalah tembaga sehingga tembaga tidak bisa mereduksi tembaga.3. Kenapa lempengan Cu harus diamplas terlebih dahulu?Jawab : Lempeng Cu harus diamplas terebih dahulu agar pengotornya tidak ikut tereduksi, karena yang diinginkan adalah Cu dan supaya penimbangan lebih akurat sehingga proses reduksi tidak terhalang oleh pengotor.

DAFTAR PUSTAKAAlberty, Ferringtons Daniels. 1987. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisika. Jilid I. Edisi ke-4. Jakarta : Erlangga.Bird, Tony. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta : Gramedia Pustaka Umum.Jhon, Daintith. 1982. Dictionary Of Chemistry. New York : Haper and Roe.Sukarjo, Drs. 1989. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta : Bumi aksara.

Elektrolisis Untuk MenentukanBilangan Avogadro