ELEKTROLISIS KIMIA

Elektrolisis adalah penguraian suatu elektrolit oleh arus listrik. Pada sel elektrolisis. Reaksi kimia akan terjadi jika arus listrik dialirkan melalui larutan elektrolit, yaitu energi listrik (arus listrik) diubah menjadi energi kimia (reaksi redoks). Tiga ciri utama, yaitu:

• Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion-ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga electron dapat mengalir melalui larutan.

• Ada sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus listrik searah (DC).

• Ada 2 elektroda dalam sel elektrolisis.

Elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut Katoda, sedangkan elektoda yang mengalirkan elektron kembali ke sumber arus listrik luar disebut Anoda. Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi yang elektrodanya negative (-) dan Anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi yang elektrodanya positive (+)

Perbedaan Sel Elektrolisis dengan Sel Volta :

No.	Sel Volta / Galvani	Sel Elektrolisis
1.	Reaksi spontan	Reaksi tidak spontan
2.	Anode kutub negatif	Anode kutub positif
3.	Katode adalah kutub positif	Katode adalah kutub negatif
4.	Energi kimia diubah menjadi energi listrik	Energi listrik diubah menjadi energi kimia

Persamaan Sel Elektrolisis dengan Sel Volta :

• Anoda selalu terjadi reaksi oksidasi dengan kata lain elektroda yang terjadi reaksi oksidasi disebut anoda
• Katoda selalu terjadi reaksi reduksi dengan kata lain elektroda yang terjadi reaksi reduksi disebut katoda
  
  Reaksi-reaksi Sel Elektrolisis
  
  
  Reaksi pada Katoda ( Reduksi Kation)
  1. Bila kation dari golongan IA (Li⁺, Na⁺, K⁺), IIA (Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺), Al³⁺ atau Mn²⁺   
      maka kation tersebut tidak direduksi namun air (H2O) yang direduksi. Hal ini karena E°red H2O 
      lebih besar dari ion-ion teraebut. Reaksi yang terjadi :
  
       2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)
  
  
  2.  H⁺ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen (H2). Reaksi yang terjadi :
       2H⁺(aq) + 2e^- → H₂(g)
  3. 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)
  
  4. Ion-ion lelehan atau leburan dari golongan alkali dan alkali tanah direduksi lalu mengendap pada 
      katoda karena lelehan/leburan tidak mengandung air.
      Li⁺(aq) + e^- → Li(s)
     Ca²⁺(aq) + 2e^- → Ca(s)
  
  

  Reaksi pada Anoda (Oksidasi Anion)

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

       Contoh reaksinya :

        Ni(s) → Ni²⁺(aq) + 2e^-  
  

       Cu(aq) → Cu²⁺(aq) + 2e^-  
  

       Ag(s) → Ag⁺(aq) + e^-  

  2. Bila elektrodanya inert ( C, Pt atau Au) maka elektrodanya tidak bereaksi dan bila anionnya, ada 3

      kemungkinan reaksi :

      a. Ion OH^- dari basa maka reaksi yang terjadi :

   

          4OH^-(aq) → 2H2O(aq) + O2(g) + 4e^-

    b. 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^-

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

      2Cl^-(s) → Cl2(g) + 2e^-

      2Br^-(s) → Br2(g) + 2e^-

  ^{Contoh Elektrolisis :}

  
  

  1. elektrolisis kalium iodida (KI) dengan elektroda C

  
                        KI                  → K⁺ + I^-                                x2

  Katoda (+)   : 2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)

  Anoda (-)     : 2I^-(s)               → I2(g) + 2e^-

  
                          2KI             → 2K⁺ + 2I^-                            
  

  Katoda (+)   : 2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)

  Anoda (-)     : 2I^-(s)               → I2(g) + 2e^-

  --------------------------------------------------------

  Reaksi sel     : 2KI + 2H₂O  → 2K⁺ + 2OH^- + I2 + H₂

                        2KI + 2H₂O  → 2KOH + I2 + H₂
  
  Pada katoda reaksi K diganti oleh H2O karena K tergolong dalan logam alkali.
  dikalikan 2 ( x2 ) untuk menyamakan ion sejenis dan/atau elektron di ruas kiri dan kanan. kemudian setelah ion sejenis dan jumlah elektron di ruas kiri dan kanan sama dapat dicoret. Yang tidak dicoret itulah reaksi selnya. Pada reaksi-reaksi selanjutnya tidak saya beri keterangan yang penting perhatikan aturan-aturan reaksi pada katoda dan anoda yang telah dibahas sebelumnya.

  
  2. 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)

  
  3. 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  

  Kegunaan sel Elektrolisis 

  Proses penyepuhan

  

  
  Penyepuhan suatu logam emas, perak, atau nikel, bertujuan menutupi logam yang penampilannya kurang baik atau menutupi logam yang mudah berkarat. Logam-logam ini dilapiasi dengan logam lain yang penampilan dan daya tahannya lebih baik agar tidak berkarat. Misalnya mesin kendaraan bermotor yang terbuat dari baja umumya dilapisi kromium agar terhindar dari korosi . Beberapa alat rumah tangga juga disepuh dengan perak sehingga lebih awet dan penampilannya tampak lebih baik. Badan sepede titanium dilapisi titanium oksida (TiO2)yang bersifat keras dan tidak dapat ditembus oleh oksigen atau uap air sehingga terhindar dari reaksioksida yang menyebabkan korosi.Prinsip kerja proses penyepuhan adalah penggunaan sel dengan elektrolit larutan dan electrode reaktif. Contoh jika logam atau cincin dari besi akan dewlaps emas digunakan larutan elektrolit AuCl3(aq). Logam besi (Fe) dijadikan sebagai katode, sedangkan logam emasnya (Au) sebagai anode. Apa yang terjadi jika kedua logam ini ditukar posisinya? Mengapa? Reaksi yang berlangsung dalam proses penyepuhan besi dengan emas yaitu :
  AuCl3 (aq) Au3+ (aq) + 3Cl- (aq)
  Katode (cincin Fe) : Au3+ (aq) + 3e-Au (s)
  Anode (Au) : Au (s) Au3+ (aq) + 3e-
  Proses yang terjadi yaitu oksidasi logam emas (anode) menjadi Au3+(aq) Kation ini akan bergerak ke katode menggantikan kation Au3+ yang direduksidi katode. Kation Au3+ di katode direduksi membentuk endapan logam emas yang melapisi logam atau cincin besi. Proses ini cukup murah karena emas yang melapisi besihanya berupa lapisan tipis.
  

  Proses Pemurnian logam kotor

  
  

  

  Proses pemurnian logam kotor banyak dilakukan dalm pertambangan . logam transisi yang kotor dapat dimurnikan dengan cara menempatkannya sebagai anode dan logam murni sebagai katode. Elektrolit yang digunkan adalah elektrolit yang mengandung kation logam yang dimurnikan. Contoh : prose pemurnian nikel menggunakan larutan NiSO4 . nikel murni digunakan sebagai katode, sedangkan nikel kotor (logam yang dimurnikan ) digunakan sebagai anode. Reaksi yang terjadi, yaitu:
  NiSO4 (aq) Ni2+ (aq) + SO42- (aq)
  Katode (Ni murni) : Ni2+ (aq) + 2e-Ni (s)
  Anode ( Ni kotor) : Ni (s) Ni2+ (aq) + 2e-
  Logam nikel yang kotor pada anode dioksidasi menjadi ion Ni2+. Kemudian, ion Ni2+ pada katode direduksi membentuk logam Ni dan bergabung dengan katode yang merupakan logam murni. Kation Ni2+ di anode bergerak ke daerah katode menggantikan kation yang direduksi. Untuk mendapatkan logam nikel murni (di katode) harus ada penyaringan sehinggga kotoran(tanah, pasir danlain-lain) hanya berada dianode dan tidak berpindah ke katodes ehingga daerah di katode merupakan daerah yang bersih

  HUKUM FARADAY

  A. Hukum Faraday I 

       "Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut." 

  

  B. Hukum Faraday II
  “Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu.“

  
  

  

   Dapat dirumuskan :

  
  

   

  Sekian. Semoga Bermanfaat