Laporan Kimia Elektrolisis

Kata Pengantar:

Puji syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan berkahnya saya dapat menyelesaikan makalah ini yang berisi tentang “Laporan Praktikum Kimia Tentang Elektrolisis.”

Tak lupa pula saya mengucapkan terimakasih kepada guru saya yang telah membimbing saya dalam menyelesaikan makalah.

Saya sadar bahwa Laporan ini memiliki banyak kekurangan maka untuk itu saya memohon maaf apa bila ada kesalahan penulisan atau sebagainya. Semoga makalah ini dapat bermanfat bagi guru dan teman-teman yang telah membaca laporan ini. Sekian dan Terimakasih.

Tangerang, 25 September 2013

Tamara Citra Deliesza

Daftar isi:

Kata Pengantar 1

1. Tujuan 3

2. Materi 3

3. Alat dan Bahan 8

4. Langkah-langkah 8

5. Data HasilPengamatan 9

6. Foto-foto saat pengamatan 10

7. Pertanyaan dan Jawaban 11

8. Kesimpulan 13

9. Daftar Pustaka 14

1. Tujuan:

Mampu mengamati reaksi yang terjadi pada anoda dan katodapada reaksi elektrolisis.

2. Materi:

Pengertian Elektrolisis

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita. Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari. Baterai aki yang sedang diisi kembali (recharge) mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan kimia yang diinginkan. Air, H2O, dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalam sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : 2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g)

Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis, ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au). Elektroda berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan reaksi oksidasi berlangsung di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anoda. Akibatnya, katoda bermuatan negatif dan menarik kation-kation yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anoda bermuatan positif dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di anoda.

Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis larutan. Pada proses elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti teroksidasi di anoda. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl (yang dikenal dengan istilah sel Downs) :

Katoda (-) : 2 Na+(l) + 2 e- ——> 2 Na(s) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(l) Cl2(g) + 2 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 2 Na+(l) + 2 Cl-(l) ——> 2 Na(s) + Cl2(g) ……………….. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam natrium di katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda. Bagaimana halnya jika lelehan garam NaCl diganti dengan larutan garam NaCl? Apakah proses yang terjadi masih sama? Untuk mempelajari reaksi elektrolisis larutan garam NaCl, kita mengingat kembali Deret Volta (lihat Elektrokimia I : Penyetaraan Reaksi Redoks dan Sel Volta).

Pada katoda, terjadi persaingan antara air dengan ion Na+. Berdasarkan Tabel Potensial Standar Reduksi, air memiliki E°red yang lebih besar dibandingkan ion Na+. Ini berarti, air lebih mudah tereduksi dibandingkan ion Na+. Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di katoda adalah air. Sementara, berdasarkan Tabel Potensial Standar Reduksi, nilai E°red ion Cl- dan air hampir sama. Oleh karena oksidasi air memerlukan potensial tambahan (overvoltage), maka oksidasi ion Cl- lebih mudah dibandingkan oksidasi air. Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di anoda adalah ion Cl-. Dengan demikian, reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai berikut :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e- ——> H2(g) + 2 OH-(aq) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ——> Cl2(g) + 2 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) ——> H2(g) + Cl2(g) + 2 OH-(aq) ……………………. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan ion OH‑ (basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Terbentuknya ion OH- pada katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). Dengan demikian, terlihat bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis larutan.

Selanjutnya kita mencoba mempelajari elektrolisis larutan Na2SO4. Pada katoda, terjadi persaingan antara air dan ion Na+. Berdasarakan nilai E°red, maka air yang akan tereduksi di katoda. Di lain sisi, terjadi persaingan antara ion SO42- dengan air di anoda. Oleh karena bilangan oksidasi S pada SO4-2 telah mencapai keadaan maksimumnya, yaitu +6, maka spesi SO42- tidak dapat mengalami oksidasi. Akibatnya, spesi air yang akan teroksidasi di anoda. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Katoda (-) : 4 H2O(l) + 4 e- ——> 2 H2(g) + 4 OH-(aq) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 H2O(l) ——> O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 6 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) + 4 H+(aq) + 4 OH-(aq) …………………….. [(1) + (2)]

6 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) + 4 H2O(l) …………………. [(1) + (2)]

2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) …………………….. [(1) + (2)]

Dengan demikian, baik ion Na+ maupun SO42-, tidak bereaksi. Yang terjadi justru adalah peristiwa elektrolisis air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Hal yang serupa juga ditemukan pada proses elektrolisis larutan Mg(NO3)2 dan K2SO4.

Bagaimana halnya jika elektrolisis lelehan maupun larutan menggunakan elektroda yang tidak inert, seperti Ni, Fe, dan Zn? Ternyata, elektroda yang tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda, sehingga produk yang dihasilkan di anoda adalah ion elektroda yang larut (sebab logam yang tidak inert mudah teroksidasi). Sementara, jenis elektroda tidak mempengaruhi produk yang dihasilkan di katoda. Sebagai contoh, berikut adalah proses elektrolisis larutan garam NaCl dengan menggunakan elektroda Cu :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e- ——> H2(g) + 2 OH-(aq) …………………….. (1)

Anoda (+) : Cu(s) ——> Cu2+(aq) + 2 e- …………………….. (2)

Reaksi sel : Cu(s) + 2 H2O(l) ——> Cu2+(aq) + H2(g) + 2 OH-(aq) …………………….. [(1) + (2)]

Dari pembahasan di atas, kita dapat menarik beberapa kesimpulan yang berkaitan dengan reaksi elektrolisis :

Baik 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

Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut penyepuhan. Dalam proses penyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan (diendapkan sebagai lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis. Baterai umumnya digunakan sebagai sumber listrik selama proses penyepuhan berlangsung. Logam yang ingin disepuh berfungsi sebagai katoda dan lempeng perak (logam pelapis) yang merupakan logam penyepuh berfungsi sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan harus mengandung spesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh (dalam hal ini, ion perak). Pada proses elektrolisis, lempeng perak di anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. Metode ini relatif mudah dan tanpa biaya yang mahal, sehingga banyak digunakan pada industri perabot rumah tangga dan peralatan dapur.

Setelah kita mempelajari aspek kualitatif reaksi elektrolisis, kini kita akan melanjutkan dengan aspek kuantitatif sel elektrolisis. Seperti yang telah disebutkan di awal, tujuan utama elektrolisis adalah untuk mengendapkan logam dan mengumpulkan gas dari larutan yang dielektrolisis. Kita dapat menentukan kuantitas produk yang terbentuk melalui konsep mol dan stoikiometri.

Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis adalah Faraday (F). Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron. Satu Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday equivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui, setiap satu mol partikel mengandung 6,02 x 1023partikel. Sementara setiap elektron mengemban muatan sebesar 1,6 x 10-19 C. Dengan demikian :

1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 x 1023 partikel elektron x 1,6 x 10-19 C/partikel elektron 1 Faraday = 96320 C (sering dibulatkan menjadi 96500 C untuk mempermudah perhitungan)

Hubungan antara Faraday dan Coulomb dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Faraday = Coulomb / 96500

Coulomb = Faraday x 96500

Coulomb adalah satuan muatan listrik. Coulomb dapat diperoleh melalui perkalian arus listrik (Ampere) dengan waktu (detik). Persamaan yang menunjukkan hubungan Coulomb, Ampere, dan detik adalah sebagai berikut :

Coulomb = Ampere x Detik

Q = I x t

Dengan demikian, hubungan antara Faraday, Ampere, dan detik adalah sebagai berikut :

Faraday = (Ampere x Detik) / 96500

Faraday = (I x t) / 96500

Dengan mengetahui besarnya Faraday pada reaksi elektrolisis, maka mol elektron yang dibutuhkan pada reaksi elektrolisis dapat ditentukan. Selanjutnya, dengan memanfaatkan koefisien reaksi pada masing-masing setengah reaksi di katoda dan anoda, kuantitas produk elektrolisis dapat ditemukan.

3. Alat dan bahan:

- Tabung U

- Baterai

- Jarum

- Kabel

- 2 Jepit buaya (Merah Positif dan Hitam Negatif)

- Kertas Lakmus Merah dan Biru

- Penoptalin

- Beberapa zat/senyawa:

- NaOH

- CuSO₄

- H₂SO₄

- NaCl

4. Langkah-langkah:

1. Buat rangkaian elektroda menggunakan baterai, jarum, kabel, dan jepit buaya

2. Isi tabung U dengan zat

3. Masukan kedua elektroda, selama +/- 10 menit

4. Amati yang terjadi

5. Masukan potongan lakmus merah dan biru di katoda dan anoda

6. Amati perubahan warnanya

7. Masukan indikator penoptalin di katoda dananoda masing-masing 1 tetes

8. Amati perubahan yang terjadi

Nb: Ulangi langkah 2-9 untuk mengamati zat yang berbeda-beda (CuSO₄, NaOH, H₂SO₄, NaCl) usahakan tabung dalam keadaan bersih/telah di cuci.

5. Data Hasil Pengamatan

Dari langkah-langkah tersebut diperoleh data sebagai berikut:

Nama Zat		ANODA		KATODA
	Timbul Gas	Tidak Ada Gas	Timbul Gas	Tidak Ada Gas
NaOH	Banyak		Lebih banyak
CuSO₄	Sedikit			Tidak ada
H₂SO₄	Sedikit		Lebih banyak
NaCl		Tidak ada	Ada banyak

Nama Zat		ANODA		KATODA
	Lakmus Merah	Lakmus Biru	Lakmus Merah	Lakmus Biru
NaOH	Biru	Biru	Biru	Biru
CuSO₄	Merah	Merah	Merah	Merah
H₂SO₄	Merah	Merah	Merah	Merah
NaCl	Merah	Biru	Biru	Biru

Nama Zat	Di Anoda dengan PP	Di Katoda dengan PP
NaOH	Merah muda	Merah muda
CuSO₄	Tidak berubah warna	Tidak berubah warna
H₂SO₄	Tidak berubah warna	Tidak berubah warna
NaCl	Tidak berubah warna	Merah muda

Foto – Foto

3. Pertanyaan dan Jawaban:

1. Tuliskan reaksi elektrolisisnya!

a. NaOH :

Katoda: 2H₂O + 2e^---> 2OH- + H₂ x2

Anoda: 4OH^---> 2H₂O + O₂+ 4e^- x1

Katoda: 4H₂O + 4e^---> 4OH^- + 2H₂O

Anoda: 4OH- --> 2H₂O +O₂ + 4e^- -

2H₂O --> 2H₂ + O₂

b. CuSO₄ :

Katoda: Cu²⁺+ 2e^---> Cu x2

Anoda: 2H₂O --> 4H⁺ + O₂ + 4e^- x1

Katoda: 2Cu²⁺ + 2e^---> 2Cu

Anoda: 2H₂O --> 4H⁺ + O₂ + 4e^- -

2Cu₂+ + 2H₂O --> 2Cu + 4H⁺ + O₂

c. H₂SO₄ :

Katoda: 2H₂O + 2e^- --> 2OH^- + O₂ x2

Anoda: 2H₂O --> 4H⁺ +O₂ + 4e^- x1

Katoda: 4H₂O + 4e^- -> 4OH^- + 2H₂

Anoda: 2H₂O --> 4H⁺ + O₂ + 4e^- -

2H₂O --> 2H₂ + O₂

d. NaCl :

Katoda: 2H₂O + 2e^---> 2OH- +H₂

Anoda: 2Cl^- --> Cl₂ + 2e^- -

2H₂O + 2Cl^- --> 2OH^- + H₂ + Cl₂

2. Tentukan sifat asam/basanya!

a. NaOH : bersifat basa pada katoda dan anoda

b. CuSO₄ : bersifat asam pada katoda dan anoda

c. H₂SO₄ : bersifat asam pada katoda dan anoda

d. NaCl : bersifat basa pada katoda dan asam pada anoda

3. Gas apa yang terbentuk!

Gas O₂ (Oksigen)

4. Endapan apa yang terbeuk!

Endapan yang terjadi pada elektrolisis larutan CuSO₄ diruang anoda adalah endapan SO₄^2-.Pada elektrolisis CuSO₄ di elektroda ruangnkatoda terdapat endapan dan anoda tidak terdapat endapan (namun banyak gelembung). Hal tersebut menunjukkan, pada katoda terjadi reduksi Cu²⁺ yang menghasilkan endapan Cu dan pada anoda terjadi oksidasi H₂O yang menghasilkan gas oksigen (O₂).

4. Kesimpulan:

· Reaksi terjadi pada 2 tempat yaitu anoda dan katoda.

· 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).

· Elektroda yang di reaksikan dengan zat NaOH, CuSO₄, H₂SO₄, dan NaCl menghasilkan gas-gas O₂ (Oksigen).

· Elektrolisis senyawa NaOH termasuk basa karena lakmus merah yang dicelupkan dapa katoda dan anoda berubah menjadi biru. Senyawa CuSO₄ dan H₂SO₄ termasuk asam karena lakmus biru yang di celupkan pada katoda dan anoda berubah menjadi merah. Sedangkan pada senyawa NaCl, asam terdapat pada anoda karena mengubah kertas lakmus biru menjadi merah dan basa terdapat pada katoda karena mengubah kertas lakmus merah menjadi biru.

· NaOH yang ditetesi inndikator penoptalin pada kato dan dan anoda terjadi perubahan warna menjadi merah muda. CuSO₄dan H₂SO₄yang ditetesi indikator penoptalin pada katoda dan anoda tidak terjadi perubahan warna, dan NaCl yang ditetesi indikator penoptalin pada katoda terjadi perubahan warna menjadi merah muda sedangkan perubahan warna tidak terjadi di anoda.

5. Daftar Pustaka:

http://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-elektrolisis/

http://melammalia.blogspot.com/2012/10/laporan-praktikum-kimia-elektrolisis_26.html

http://riyanhidayattulloh.wordpress.com/2012/09/07/laporan-praktikum-kimia-elektrolisis/

http://herehereisit.blogspot.com/2012/09/laporan-praktikum-elektrolisis.html

Search This Blog

tcdeliesza