Elektrolisis

Elektrolisis

Sekarang gue bahas elektrolisis.Nah,berlawanan sama reaksi redoks spontan,yang menghasilkan perubahan energi kimia menjadi energy listrik.Elektrolisis adalah proses yang menggunakan energi listrik agar reaksi kimia nonspontan dapat terjadi.Sel elektrolitik ialah alat untuk melaksanakan elektrolisis.

Asas yang sama mendasari elektrolisis dan proses yang berlangsung dalam sel galvanic.Disini kita akan membahas tiga contoh elektrolisis berdasarkan asas tersebut.Kemudian kita akan melihat aspek-aspek kuantitatif dari elektrolisis,gak lupa juga plus latihan soalnya,you knowlah,lo bilang lo udah faham pas diterangin berbagai complicated concept,tapi pas disuruh ngerjain soal,lo bingung lagi,wah,mana nih pertanggungjawaban atas kepahaman yang lo bilang hehe

Elektrolisis Lelehan Natrium Klorida

Dalam keadaan meleleh,natrium klorida merupakan senyawa ionic,dapat dielektrolisisi agar membentuk logam natrium dan klorin.Gambar 19.17(a) ialah diagram sel Downs,yang digunakan untuk elektrolisis NaCl dalam ala besar.Dalam lelehan Nacl,kation dan anoionnya mang-masing adalah ion Na⁺ dan Cl^-.Gmbar 19.17(b) adalah diagram sederhana yang menunjukan reaksi yang terjadi pada elektroda.Sel elekrolitik mempunyai sepasang elektroda yang dihubungkan ke baterai.Si baterai ini berungsi sebagai “pompa electron”,yang menggerakan electron ke katoda(tempat terjadiya reduksi),dan menarik electron dari anoda(tempat terjadinya oksidasi).

 Reaksi pada elektroda adalah :

                        Anoda (oksidasi) :                 2Cl^- _(l) à Cl_2(g)  +  2e

                        Katoda (reduksi) :                 2Na⁺_(l) + 2e à 2Na_(l) 

                              Keseluruhan :              2Na⁺_(l) + 2Cl^-_(l) à 2Na_(l) + Cl_2(g)

Proses ini merupakan sumber utama logam natrium murni dan gas klorin.

Perkiraan teoritis menunjukkan bahwa nilai E^o untuk keseluruhan proses adalah sekitar -4 V ,yang berarti bahwa ini termasuk proses non spontan.Jadi.minimum 4 V harus dipasok oleh baterai untuk melaksanakan reaksi.Pada praktiknya,diperlukan voltase yang lebih tinggi akibat ketidak-efisienan dalam proses elektrolitik dan akibat over-voltase,yang dibahas secara ringkas dibawah ini.

Elektrolisis Air

Air dalam beker pada kondisi atmosfer (1 atm dan 25^oC)tidak akan terurai secara spontan membentuk gas hydrogen dan oksigen sebab perubhan energy-bebas standar untuk reaksi ion positif dan besar :

                       2H₂O_(l) à 2H_2(g) + O_2(g)                                       ∆G = 474,4 kJ

Namun demikian,reaksi ini dapat terjadi di dalam suatu sel seperti yang ditunjukkan padagambar 19.18.Sel elektrolitik ini terdiri atas sepasang elektroda yang terbuat dari logam nonreaktif,sperti platina,yang direndam dalam air.Ketika eletroda-elektrodanya membawa arus listrik(ingat bahwa pada 25^oC air murni hanya memiliki 1x10^-7 M ion H⁺ dan 1x10^-7 M ion OH^-).

Sebaliknya,reaksi terjadi dengan mudah dalam larutan H₂SO₄ 0,1 M sebab terdapat cukup ion untuk menghantar listrik.Nah,dengan segera gas mulai keluar pada kedua elektroda.proses pada anodanya ialah

                                              2H₂O_(l)   à  O_2(g) +  4H⁺_(aq) + 4e

Sementara pada katoda terjadi

                                                              H⁺_(aq) + e à ½ H_2(g) 

Reaksi Keseluruhan diberikan oleh

                          Anoda(oksidasi) :      2H₂O _(l) à O_2(g) + 4H_{+ (aq)} + 4e

                          Katoda(reduksi):       4[H⁺_(aq) + e à ½ H_2(g)]

                              Keseluruhan :           2H₂O_(l) à 2H_2(g) + O_2(g)

Elektrolisis Larutan Berair Natrium Natrium Klorida

Oke,elektrolisis larutan berair Natrium klorida ini merupakan contoh yang paling rumit di antara ketiga contoh elektrolisis yang dihas disini,karena larutan natrium klorida mengandung beberapa spesi yang dapat dioksidasi dan direduksi.Reaksi oksidasi yang mungkin terjadi pada anoda ialah :

                     (1)      2Cl^-_(aq)  à Cl_2(g)  +  2e

                     (2)     2H₂O _(l) à O_2(g) + 4H_{+ (aq)} + 4e

      Dari table 19.1 ,kita dapatkan

Cl_2(g)  +  2e à 2Cl^-_(aq)                  E^o = 1,36 V

                               O_2(g) + 4H_{+ (aq)} + 4e à 2H₂O _(l)          E^o  = 1,23 V

Potensial reduksi sndar untuk (1) dan (2) tidak jauh berbeda,tetapi nilainya menyiratkan bahwa yang cenderung terjadi adalah H₂O teroksidasi pada anoda.Namun dari percobaan ternyata gas yang dibebaskan pada anoda ialah Cl₂,bukan O₂ guys ! Dalam mengkaji proses elektrolitik,kita terkadang menemukan bahwa voltase yang diperlukan untuk suatu reaksi jauh lebih tinggi dibandingkan dengan yang ditunjukkan oleh potensial elektroda.Overvoltase ialah selisih antara potensial elektroda dan voltase sebenarnya yang diperlukan untuk menyebabkan elektrolisis.Overvoltase untuk pembentukan O₂ cukup tinggi.Jadi,pada kondisi kerja normal,adalah gas Cl₂ yang ternyata terbentuk pada anoda,bukannya O₂.

Reduksi yang mungkin terjadi pada katoda ialah :

         

                           (3)         2H⁺_(aq) + 2e à H_2(g)                                     E^o = 0,00 V

                           (4)        2H₂O_(l) + 2e à H_2(g) + 2OH^-_(aq)                 E^o = - 0,83 V

                               (5)      Na⁺ _(aq) + e à Na_(s)                                    E^o = -2,71 V

Reaksi (5) tidak terjadi karena potensial reduksi standarnya sangat negative.Reaksi (3) lebih mungkin terjadi dibandingkan (4) pada kondisi keadaan-standar.Akan tetapi,pada pH 7(seperti dalam kasus larutan NaCl) keduanya sama-sama mungkin terjadi.Kita biasanya menggunakan (4) untuk menjelaskan reaksi katoda karena konsentrasi ion H⁺ terlalu rendah(sekitar 1x 10^-7 M) unk membuat (3) sebagai pilihan terbaik.

Jadi,reaksi setengah-sel dalam elektrolis natrium klorida berair ialah :

                        Anoda(oksidasi) :    2Cl^-_(aq) à Cl_2(g) + 2e

                        Katoda(reduksi) :    2H₂O_(l) + 2e à H_2(g) + 2OH^-_(aq)

                            Keseluruhan :     2H₂O_(l) + 2Cl^-_(aq)  à H_2(g) + Cl^-_(g) + 2OH^-_(aq)

Sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi keseluruhan,konsentrasi ion Cl^- menurun selama ektrolisis sedangkannkonsentrasi ion OH^- meningkat.Jadi,selain H₂ dan Cl₂,kita dapat memperoleh hasil samping yang berguna NaOH dengan cara menguapkan larutan berair pada akhir elektrolisis.

Perlu diingat hal berikut ini dari analisis kita tentang elektrolisis :

Kation cenderung tereduksi pada katoda dan anion cenderung teroksidasi pada anoda,dan dalam larutan berair,air sendiri dapat teroksidasi dan/atau tereduksi.Hasilnya brgantung ada jenis spesi lain yang ada.

Bisa kita simpulin nih,elektrolisis tentunya banyak diterapkan di industry,terutama dalam ekstraksi dan pemurnian logam.