Elektrolisis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.      Latar Belakang

            Elektrolisis merupakan suatu peristiwa penguraian larutan elektrolit yang telah dialiri oleh arus listrik searah. Sedangkan sel dimana terjadinya reaksi tersebut disebut dengan sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat menghantarkan arus listrik yang disebut elektrolit dan sepasang elektroda yang dicelupkan ke dalam elektrolit (larutan atau leburan). Pada  sel elektrolisis, reaksi kimia akan terjadi  jika arus listrik dialirkan melalui larutan elektrolit, yaitu energi listrik diubah menjadi energi kimia. Reaksi-reaksi elektrolisis bergantung pada potensial elektroda, konsentrasi dan over potensial dari spesi yang terdapat dalam sel elektrolisis.

Elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut katoda. Sedangkan elektroda yang mengalirkan elektron kembali  ke sumber arus listrik luar disebut anoda. Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Katoda merupakan elektroda negatif karena menangkap elektron sedangkan anoda merupakan elektroda positif karena menerima elektron.

1.2.      Tujuan Percobaan

Tujuan dari praktikum ini adalah mengetahui pengaruh konsentrasi elektrolit, voltase dan waktu terhadap jumlah pembentukan gas hidrogen dan gas oksigen.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Elektrolis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektroda dan elektrolit. Elektroda yang digunakan dalam proses elektrolisis dapat digolongkan menjadi dua, yaitu elektroda inert, seperti kalsium (Ca), potasium, grafit (C), platina (Pt)  dan emas. Elektroda aktif seperti seng (Zn), tembaga (Cu) dan perak (Ag). Sel elektrolisis terdiri atas sepasang elektroda yang dicelupkan dalam elektrolit (lelehan atau leburan). Elektroda merupakan kutub atau lempeng pada suatu sel elektrolit ketika arus listrik memasuki atau meninggalkan sel  (Mansyur,1990).

Elektron dari listrik searah memasuki larutan melalui katoda, lalu elektron dari katoda diserap oleh spesi tertentu dalam larutan dan mengalami reduksi. Sementara itu, spesi tertentu yang lain melepaskan elektron di anoda dan mengalami oksidasi. Jadi, reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada sel elektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu di katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan di anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Akan tetapi muatan elektronnya berbeda. Pada sel volta katoda bermuatan positif dan anoda bermuatan negatif. Sedangkan pada sel elektrolisis, katoda bermuatan negatif dan anoda bermuatan positif (Kartohadiprojo,1999).

Proses elektrolisis merupakan reaksi redoks yang tidak spontan sehingga memerlukan energi. Proses elektrolisis berlangsung pada rangkaian elektroda dan sumber arus listrik searah yang disebut sel elektrolisis. Proses elektrolisis dimulai dengan masuknya elektron dari arus listrik searah kedalam larutan melalui kutub negatif. Ion yang bermuatan positif akan menyerap elektron dan mengalami reaksi reduksi di katoda. Ion yang bermuatan negatif akan melepaskan elektron dan mengalami oksidasi di anoda. Jadi, proses elektrolisis merupakan reaksi redoks (Kartohadiprojo,1999).

Elektroda positif dan elektroda negatif ditentukan oleh sumber arus listrik. Jenis elektroda yang digunakan dalam proses elektrolisis sangat berpengaruh pada hasil elektrolisis. Pada proses elektrolisis dengan elektroda aktif, berlangsung reaksi elektroda dan reaksi elektrolit sedangkan proses elektrolisis dengan elektroda inert hanya berlangsung reaksi elektrolitnya saja. Beberapa jenis metoda  elektrolisis sebagai berikut :

1.    Elektrolisis leburan elektrolit

Dapat digunakan untuk menghantar ion-ion pada sel elektrolisis. Leburan tanpa menggunakan air. Contohnya adalah NaCl.

2.    Elektrolisis air

Jika arus listrik dilewatkan melalui dua elektroda dalam air murni tidak terjadi elektrolisis. Tetapi jika larutan CuSO₄ atau KNO₃ ditambahkan air murni dengan konsentrasi rendah, akan terjadi elektrolisis dan dapat menghantarkan arus listrik.

3.    Elektrolisis larutan elektrolit

Reaksi yang terjadi tidak hanya melibatkan ion-ion dalam larutan saja, akan tetapi juga melibatkan air. Contohnya KI (Pudjaatmaka,1996).

Dalam kehidupan sehari-hari, metode elektrolisis mempunyai banyak kegunaan, diantaranya yaitu untuk memperoleh unsur-unsur logam, halogen, gas hidrogen dan gas oksigen, kemudian dapat menghitung konsentrasi ion logam dalam larutan, digunakan dalam pemurnian suatu logam, serta salah satu proses elektrolisis yang populer yaitu penyepuhan. Penyepuhan merupakan suatu proses  melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain. Sel elektrolisis mempunyai 3 ciri utama antara lain :

1.    Adanya larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion-ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga elektron dapat mengalir melalui muatan.

2.    Ada dua elektroda dalam sel elektrolisis

3.    Ada sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus listrik searah (DC) (Achmadi,1985).

Reduksi adalah penerimaan elektron atau penurunan bilangan oksidasi, sedangkan oksidasi adalah pelepasan elektron atau peningkatan bilangan oksidasi. Reaksi redoks merupakan reaksi yang di dalamnya terjadi serah terima elektron antar zat, atau reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi unsur. Reaksi redoks ada yang berlangsung secara spontan, ada pula yang berlangsung hanya jika diberi energi dari luar sistem (tidak spontan). Reaksi korosi besi dan reaksi yang berlangsung pada sel volta merupakan contoh reaksi redoks yang berlangsung secara spontan atau tidak memerlukan energi dari luar. Sedangkan reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis, seperti penyepuhan logam merupakan contoh reaksi tidak spontan yang berarti memerlukan energi dari luar. Reaksi kimia pada penyepuhan logam tersebut berlangsung dengan bantuan arus listrik searah. Reaksi kimia yang berlangsung spontan, ditandai dengan ciri-ciri berupa dihasilkannya endapan, terjadi gelembung, perubahan warna dan perubahan suhu (Sukarjo,1997).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1.      Alat dan Bahan

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu tabung pipa U, gelas kimia, gelas ukur 25 mL, stopwatch, perangkat titrasi, sumber arus dan pipa bengkok.

            Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu, larutan NaOH, larutan HCl, aquadest dan indikator Phenolpthalein.

3.2.      Prosedur Percobaan

          Alat elektrolisis dirangkaikan. Larutan NaOH dituangkan kedalam pipa U. Dimasukkan H₂O kedalam gelas ukur dan dimasukkan kedalam gelas kimia yang juga berisi H₂O dengan posisi terbalik. Kemudian gelas ukur yang berisi H₂O dihubungkan dengan pipa U menggunakan pipa bengkok. Diletakkan elektroda karbon pada masing-masing pipa U dan dihubungkan dengan sumber arus. Dijalankan arus selama 35 menit, diamati volume gas yang terbentuk pada masing-masing gelas ukur. Dititrasi larutan NaOH hasil elektrolisis.

BAB IV

DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1.      Data Hasil Pengamatan

Hasil yang didapatkan dari percobaan ini dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data Hasil Pengamatan

Larutan Elektrolit	Anoda	Katoda
NaOH 0,5 M	Terbentuk gelembung yang lebih banyak	Terbentuk gelembung

4.2.      Pembahasan

            Elektrolisis merupakan suatu peristiwa penguraian larutan elektrolit yang telah dialiri oleh arus listrik searah. Sedangkan sel tempat berlangsungnya reaksi elektrolisis ini disebut dengan sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat menghantarkan arus listrik yang disebut elektrolit dan sepasang elektroda yang dicelupkan ke dalam elektrolit (larutan atau leburan). Elektroda merupakan komponen terpenting dalam proses elektrolisis, yang terdiri dari dua kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam elektrolisis elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut katoda. Sedangkan elektroda yang mengalirkan elektron kembali  ke sumber arus listrik luar disebut anoda. Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Katoda merupakan elektroda negatif karena menangkap elektron sedangkan anoda merupakan elektroda positif karena menerima elektron.

            Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi oksidasi reduksi tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Reaksi elektrolisis dalam larutan elektrolit berlangsung lebih kompleks. Sel elektrolisis memiliki 2 ciri utama, yaitu :

1.    Larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion-ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga elektron dapat mengalir melalui larutan.

2.    Terdapat dua elektroda pada sel elektrolisis dan sumber arus dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus.

Faktor-faktor yang mempengaruhi elektrolisis di antaranya adalah overpotensial yaitu tegangan yang dihasilkan akan lebih tinggi dari yang diharapkan. Tipe elektroda yaitu elektroda inert berperan sebagai permukaan elektroda aktif menjadi bagian dari setengah reaksi dan keadaan pereaksinya.

Sel volta atau sel galvani merupakan suatu yang menghasilkan arus listrik dari reaksi kimia. Sama dengan sel elektrolisis, sel volta juga mengalami reaksi oksidasi-reduksi, namun reaksi oksidasi berlangsung pada katoda dan reaksi reduksi berlangsung di anoda.

Pada percobaan ini dilakukan reaksi elektrolisis dengan menggunakan elektroda karbon pada kedua sisi larutan. Larutan elektrolit yang digunakan larutan NaOH yang berwarna  bening dengan konsentrasi 0,5 M. Setelah dialirkan arus listrik pada kedua elektroda berupa elektroda karbon, didapatkan hasil yaitu terbentuknya gelembung udara. Sedangkan pada katoda terdapat endapan yang berupa luruhan karbon, hal ini membuktikan bahwa pada kedua elektroda sudah terjadi penguraian H₂O menjadi gas O₂ dan H₂. Gas O₂ terbentuk pada anoda dan katoda menghasilkan gas H₂. Untuk melihat bagaimana pembentukan gas tersebut, dapat dilihat pada reaksi berikut :

⟶Anoda  :    H₂O                    2H⁺ + 1/2 O₂ + 2e^-

⟶Katoda :    H₂O                      ½ H₂ + OH^-

          Elektroda banyak digunakan dalam bidang industri yaitu sebagai reaksi pembuatan bahan kimia seperti alkali, alkali tanah, gas hidrogen, oksigen, klorin dan NaOH. Selain itu proses elektrolisis ini juga digunakan untuk pemurnian logam pada saat penyepuhan logam agar terhindar dari korosi. Gas oksigen berguna untuk pernafasan manusia, pembakaran dan sebagainya. Sedangkan gas hidrogen berguna untuk pembuatan amonia dan pemisahan logam murni.

BAB V

KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini antara lain :

  1.            Reaksi redoks terjadi pada sel elektrolisis dengan elektroda karbon dan larutan NaOH.

  2.            Larutan NaOH terhidrolisis menjadi gas O₂ pada anoda dan gas H₂ pada katoda.

  3.            Reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis dapat dilihat dengan terbentuknya gelembung udara, endapan dan perubahan warna larutan. 

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, Suminar. 1985. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern edisi keempat jilid 3. Terjemahan 

                 dari General Chemistry Principles And Modern Aplication oleh Petrucci, Ralph H.  

                 Erlangga. Jakarta

Kartohadiprojo, Irma I. 1999. Kimia Fisik Jilid I. Terjemahan dari Physical Chemistry I oleh Atkins, 

                 P.W. Erlangga. Jakarta  

Kartohadiprojo, Irma I. 1999. Kimia Fisik Jilid II. Terjemahan dari Physical Chemistry II oleh Atkins, P.W. Erlangga. Jakarta

Mansyur, Umar. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Terjemahaan dari Physical Chemistry Trough Problems oleh Dogra, S.K. dan S.Dogra. Universitas Indonesia. Jakarta.

Pudjaatmaka, Aloysius Handayana. 1996. Kimia Untuk Universitas Edisi Keenam Jilid I. Terjemahan 

                dari General College Chemistry oleh Keenan, Charles W. Donald C. Kleinfelter Jesse H. 

                Wood. Erlangga. Jakarta

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. PT. Rineka Cipta. Jakarta