PEMISAHAN SECARA ELEKTROLISIS
I.
Tujuan 1. Meng Mengeta etahu huii peru peruba bahan han yang yang terja terjadi di pada pada anod anodaa dan dan kato katoda da dari dari
proses elektrolisis 2. Mengetahui Mengetahui factor yang mempengaru mempengaruhi hi elektrolisis elektrolisis II.
Landasan Teori Elek Elektr trok okimi imiaa adala adalah h kaji kajian an reak reaksi si redo redoks ks yang yang dila dilaks ksan anak akan an
sedemikian sehingga di dalam system system itu dapat ditentukan potensial listrik yang dapat diukur. Di dalamsebuah sel volta sebuah reaksi redoks spontan membangkitkan arus listrik yang mengalir lewat rangkaian luar. Semua sel elektrokimia harus mempunyai rangkaian dalam ion dapat mengalir dala m bentuk ionnya berdifusi. !eberapa tipe sel tertentu menggunakan jembatan gara garam m unuk unuk maks maksud ud tert terten entu tu.. Dala Dalam m masi masing ng"m "mas asin ing g sel sel oksi oksida dasi si berlangsung pada anoda dan reduksi reduksi berlangsung pada katoda. (Keenan, 198! Elektrolisis adalah suatu proses dimana reaksi kimia terjadi pada elektro elektroda da yang yang tercelu tercelup p dalam dalam elektr elektroli olit. t. #etika #etika tegang tegangan an diberik diberikan an terhadap elektroda itu. Elektroda yang bermuatan positif disebut anoda dan elektroda yang bermuatan negatif disebut katoda. Elektroda seperti platina yang yang hanya hanya mentran mentransfer sfer electro electron n dari dari larutan larutan disebu disebutt electro electron n inert. inert. Elektr Elektroda oda reaktif reaktif adalah adalah elektro elektroda da yang yang secara secara kimia kimia memasu memasuki ki reaksi reaksi elektroda selama elektrolisis terjadilah reduksi pada katoda dan oksidasi pada anoda. $ambaran umum tipe reaksi elektroda dapat diringkas sebagai berikut % 1. &rus listrik listrik yang membawa membawa ion akan diubah diubah pada elektroda elektroda 2. 'on 'on nega negati tive ve yang yang suli sulitt dibe dibeba bask skan an pada pada kato katoda da meny menyeb ebab abka kan n pengurangan (2) dan dan pemb pemben entu tuka kan n ( 2 dan dan )(" dan absorpsi electron *. 'on negative
yang
sulit
dibebaskan
pada
anoda
menyebabkanpengurangan ( 2) dan electron ("o#ra, 1998!
1
+ika tembaga dioksida disisi kiri ion ,u2- masuk ke larutan. Electron yang dilepaskan pada reaksi melewati rangkaian luar dari kiri ke kanan seperti digambarkan oleh perubahan jarum ampermeter. Electron masuk ke lembaran perak dan pada antar muka logam larutan elektron diikat oleh ion &g - sebagai atom yang melapisi pada permukaan perak. roses ini akan menyebabkan kenaikan muatan positif dalam gelas piala sebelah kiri dan menurunkan muatan di gelas piala sebelah kanan tetapi tidak untuk jembatan garam. +embatan memungkinkan aliran netto ion positif ke gelas piala sebelah kanan dan ion negative ke gelas piala sebelah kiri yang menjaga netralitas muatan disetiap sisi. /eaksi oksidasi 0 reduksi ini terdiri dari dua setengah reaksi yang terpisah. Setengah reaksi oksidasi di gelas piala sebelah kiri adalah % ,u2- a3 - 2e
,u s
Dan setengah reaksi reduksi di gelas piala sebelah kanan adalah % &g- a3 - e &g s ("a$id, %&&1!
Dalam elektrolisis sumber aliran listrik digunakan untuk mendesak electron agar mengalir dalam arah yang berlawanan denga aliran spontan. (ubungan antara jumlah energi listrik yang dikonsumsi dan perubahan kimia yang dihasilkan dalam elektrolisis merupakan salah satu persoalan penting yang dicarikan jawabannya oleh Michael 4araday 1561"1785. (ukum faraday pertama tentang tentang elektrolisis menyatakan bahwa 9jumlah perubahan kimia yang dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati suatu elektrolisis:. (ukum kedua tentang elektrolisis menyatakan bahwa
%
9Sejumlah
tertentu arus listrik
menghasilkan jumlah ekivalen yang sama dari benda apa saja dalam suatu elektrolisis: (Pe'rui, 198)!
Mengikuti apa yang dikatakan Michael 4araday para ahli kimia menyebut sisi berlangsungnya oksidasi dalam sel elektrokimia sebagai anoda dan sisi berlangsungnya reduksi sebagai katoda. Dalam sel $alvani seperti yang baru saja di diskusikan tembaga adalah anoda karena 2
dioksidasi dan perak adalah katoda karena &g- direduksi. Electron" elektron mengalir pada rangkaian luar dari anoda ke katoda. Dalam larutan ion positif dan negative keduanya bebas untuk bergerak. Didalam sebuah sel elektrokimia ion"ion negative anion bergerak menuju anoda dan ion positif kation bergerak ke katoda. /eaksi kimia netto dalam sel $alvani dalam sederhana ini ,u; ,u2-;;&g-;&g sama dengan yang berlangsung jika sebuah lembaran tembaga ditempatkan dalam larutan perak nitrat dalam air tetapi ada perbedaan penting dalam prosesnya. #arena komponen reaksi dipisahkan kedalam dua tempat sementara kontinuitas listrik dijaga perpindahan langsung electron dari atom tembaga ke ion perak dihindari dan mereka dipaksa berjalan melalui rangkaian luar kawat sebelum akhirnya melakukan pengaruh netto yang sama. &rus electron yang melalui kawat dapat diguanakan untuk berbagai tujuan. Sebagai contoh jika sebuah lampu
bohlam
ditempatkan
dalam
rangkaian
listrik
arus
yang
melewatinya akan mengakibatkan bohlam menyala. ("a$id, %&&1!
Sel galvani adalah alat yang dapat mengubah energy kimia menjadi listrik. n dicelupkan kedalam larutan >nS) =. ada kedua system ini tidak terlihat adanya perubahan tetapi sebenarnya ada kesetimbangan % ,u2- a3 - 2e"
,u s
>n2- a3 - 2e
>n g
&rtinya serah terima electron terjadi secara langsung dan bolak balik. #arena system dalam keadaan setimbang maka mata tidak akan mampu melihat baik pada batang logam maupun dalam larutan
.
(S*u+ri, 1999! 3
4aktor yang menentukan reaksi kimia elektrolisis antara lain konsentrasi keaktifan elektrolit yang berbeda ada yang bersifat inert tak aktif dan elektoda tak inert. (asil elektrolisis dapat disimpulkan ? reaksi pada katoda katoda tidak berperan ada # - ,a 2- @a - ( -. Dari asam dan logam lain ,u2- reaksi pada anoda untuk anoda inert ada )( " ,l" !r " dan '" dan sisa asam lainnya serta anoda tidak inert bukan t dan ,. (Ansor*, 198!
III.
Prosedur Pero-aan A. Aa' dan /aan 1. &lat a. Seperangkat alat gelas -. Elektroda tembaga . EksikatorAdesikator d. @eraca e. !aterai 0. Elektroda karbon #. )ven . Magnetic stirrer %. !ahan a. Barutan sampel yang berisi ion cupri dan Cink -. &sam sulfat pekat . &sam nitrat pekat d. @a)( e. &3uades 0. &seton /. S+ea Kerja 1. emisahan dan enentuan #adar 'on ,upri
Dibersihkan #atoda dan &noda Ditimbang katodanya Dipasangkan keduanya pada alat elektrolisis 1FFmB sampel - 1mB asam sulfat dan asam Dimasukkan nitrat pekat ke dalam gelas kimia Dielektrolisis pada potensial tetap 17 volt = menit Dihentikan elektrolisis dan dilepaskan katodanya Dimasukkan dalam aseton Dikeringkan katoda tersebut Ditimbang beratnya data 1 Dielektrolisis lagi selama 1F menit 4
Diulangi langkah sebelumnya Dicatat hasil penimbangan data2 Diulangi kembali hingga dioeroleh data yang konstan Dicatat waktu elektrolisis semuanya dan kuat arus yang digunakan Dilarutkan dalam asam nitrat Endapan ,u Dicuci katoda dengan a3uades Dipanaskan didalam oven Didinginkan dalam eksikator Ditimbang lagi (asil
2. enentuan #adar 'on >ink #atoda
Dipasang kembali
Ditambahkan ke dalam sisa elektrolisis pada @a)( ekat kegiatan & Dielektrolisis pada potensial 25 volt selama *F menit Dilakukan
hal
yang
sama
seperti
percobaan
pemisahan ion cupri Dicatat waktu yang digunakan dan arus selama proses elektrolisis Dicuci elektroda dan dikeringkan setelah selesai
I2.
(asil Hasi dan Pe-aasan A. "a'a 1. Goltase 2. #uat arus *. Massa awal katoda =. Massa awal anoda
H 17 Golt H F & H 1F gr H 1F gr
5
Jaktu
Massa &khir
@o
&noda
#atoda
menit
Barutan
1 2 * =
,u 4e >n @i &g
&g >n @i ,u 4e
1
4e@)*2 &g@) * ,u@)*2 >n@)*2 @i@)*2
gram &noda #atoda 662F 1FF=2 6656 1F187 66=6 1FF=7 66 1FF1 6=68F 1F1*
/. Pe-aasan ada percobaan kali ini praktikan melakukan percobaan
dengan menggunakan virtual lab karena alat yang akan digunakan tidak ada. Maka percobaan ini tidak sesuai dengan prosedur. raktikan melakukan percobaan ini sebanyak kali percobaan. ercobaan pertama dilakukan dengan ,u sebagai anodanya dan &g sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah 4e@)*2. Mula"mula massa anoda dan katoda 1F gram setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 662F gr dan massa akhir katoda 1FF=2 gr. /eaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya. /eaksi setengah sebelah kiri % ,u2-a3 - 2e
,us
E H -F*=
&gs
E H -F7F
/eaksi setengah sebelah kanan % &g-a3 - e Elektrolisis % ,u &g- - e
,u2- - 2e &g
,u 2- - 2e
E H -F*= I1 ,u
E H -F7F I2 2&g - - 2e ,u - 2&g-
@otasi sel % ,u ,u2- &g- &g
6
2&g
E H -F*= E H -18F
-
,u2- - 2&g E H -16=
ercobaan kedua dilakukan dengan 4e sebagai anodanya dan >n sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah &g@)*. Mula"mula massa anoda dan katoda 1F gram setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 6656 gr dan massa akhir katoda 1F187 gr. /eaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya. /eaksi setengah sebelah kiri % 4e2-a3 - 2e
4es
E H "F==
>ns
E H "F58
/eaksi setengah sebelah kanan % >n2-a3 - 2e Elektrolisis % 4e 4e2- - 2e >n2- - 2e >n 24e - >n 4e2- - >n
E H "F== E H "F58 E H "12F
-
@otasi sel % 4e 4e2- >n2- >n ercobaan ketiga dilakukan dengan >n sebagai anodanya dan @i sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah ,u@)*2. Mula"mula massa anoda dan katoda 1F gram setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 66=6 gr dan massa akhir katoda 1FF=7 gr. /eaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya. /eaksi setengah sebelah kiri % >n2-a3 - 2e >ns E H "F58 /eaksi setengah sebelah kanan % @i2-a3 - 2e @is E H "F2 Elektrolisis % >n >n 2- - 2e E H "F58 2 @i - 2e @i E H "F2 22>n - @i >n - @i E H "1F1 @otasi sel % >n >n2- @i2- @i ercobaan keempat dilakukan dengan @i sebagai anodanya dan ,u sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah 7
>n@)*2. Mula"mula massa anoda dan katoda 1F gram setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 66 gr dan massa akhir katoda 1FF1 gr. /eaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya. /eaksi setengah sebelah kiri % @i2-a3 - 2e @is E H "F2 /eaksi setengah sebelah kanan % ,u2-a3 - 2e ,us E H -F*= Elektrolisis % @i @i2- - 2e E H "F2 2,u - 2e ,u E H -F*= 22 @i - ,u @i - ,u E H -FF6 @otasi sel % @i @i2- ,u2- ,u ercobaan kelima dilakukan dengan &g sebagai anodanya dan 4e sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah @i@)*2. Mula"mula massa anoda dan katoda 1F gram setelah dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda 6=68F gr dan massa akhir katoda 1F1* gr. /eaksi setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi selnya. /eaksi setengah sebelah kiri % &g-a3 - e &gs /eaksi setengah sebelah kanan % 4e2-a3 - 2e 4es Elektrolisis % &g
&g- - eE H -F7F I2 2&g
4e2- - 2e
4e
2&g - - 2e
E H -F7F I1 4e2- - 2e 2&g - 4e2-
E H -F7F E H "F== E H -18F 4e
E H "F==
2&g- - 4e
-
E H -118
@otasi sel % &g &g- 4e2- 4e Semua percobaan dilakukan selama menit kecuali percobaan yang kelima dilakukan selama 1 menit. Goltase yang digunakan sama yaitu 17 volt dan kuat arus yang digunakan juga sam yaitu F &.
8
ada saat dilakukan elektrolisis electron bergerak dari anoda menuju katoda. Massa anoda akan berkurang dan katoda akan bertambah. Semakin besar waktu yang digunakan maka electron akan bergerak cepat. Sedangakan larutan berpengaruh pada massa elektroda. Dapat dilihat dari perubahan massa pada percobaan yang kedua bila dibandingkan dengan percobaan yang kelima. ada percobaan
kedua
larutan
yang
digunakan
adalah
&g@)*
dielektrolisis selama menit dan pada percobaan kelima larutan yang digunakan adalah @i@) *2 dielektrolisis selama 1 menit. (asil yang didapatkan perubahan massa katoda pada percobaan kedua lebih besar dibandingkan perubahan massa katoda pada percobaan lima. (al ini tidak dipengaruhi oleh waktu melainkan oleh larutan yang dimasukkan. Jaktu hanya mempengaruhi kecepatan electron yang berpindah.
2.
Kesi3uan dan Saran A. Kesi3uan Dari percobaan virtual elektrolisis yang telah praktikan lakukan
dapat disimpulkan % 1. ada proses elektrolisis electron bergerak dari anoda menuju katoda 2. 4actor yang mempengaruhi selama proses elektrolisis adalah waktu dan larutan yang digunakan /. Saran
ada praktikum ini praktikan hanya melakukannya melalui media virtual lab tidak dilakukan secara langsung karena alat dan bahan yang digunakan tidak memadai.
agar
menyediakan
alat
dan
bahan
praktikum dilakukan dengan efektif. 2I.
"a0'ar Pus'a+a &nshory 'rfan. 167=. #imia. !andung% $aneca EIact Dogra.1667. #imia 4isiska. +akarta%
sehingga
)Itoby David.J. 2FF1. #imia Modern . +akarta% Erlangga etrucci /alph (. 167. #imia Dasar rinsip Kerapan Modern +ilid 1 Edisi #eempat. +akarta% Erlangga S Syukri. 1666. #imia Dasar *. !andung% 'K! 2II.
La3iran A. 4a-ar Pero-aan
ercobaan 1
10
ercobaan 2
11
12
ercobaan *
13
ercobaan =
14
ercobaan
15
/. Per'an*aan 3ra3ra+'i+u 1. Sebutkan deret volta murni dari yang mudah teroksidasi sampai
yang mudah tereduksiL +awab % Bi # !a ,a @a Mg &l Mn ( 2)2 >n ,r 4e ,d ,o @i Sn b (- Sb !r &u (g &g b &u 2. Sebutkan judul praktikum hari iniL +awab % emisahan secara Elektrolisis *. !agaimanakah bunyi hokum faraday yang berkaitan dengan elektrolisis Sebutkan kedua hukum tersebut serta cantumkan rumusnya secara matematikaL +awab % (ukum 4araday ' % 9Massa Cat yang terbentuk pada masing"masing elektroda sebanding dengan kuat arusAarus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut:. /umus % m H e . i . t 68FF 16
3Hi.t Dimana % m H massa Cat yang dihasilkan gram e H berat ekivalen i H kuat arus listrik amper t H waktu detik 3 H muatan listrik coloumb (ukum 4araday '' % 9Massa dari macam"macam Cat 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 Cat tersebut:. /umus % m1% m2 H e1% e2 Dimana % m H massa Cat gram e H berat ekivalen =. &pakah pengaruh tingkat keasamanAkebebasan larutan dalam proses elektrolisis #eadaan manakah yang lebih baik untuk suatu proses pemisahan secara elektrogravimetri +awab % engaruh tingkat keasaman adalah berfungsi untuk memberikan suasana asam pada larutan dan mempercepat reaksi dimana konduktivitas akan naik sehingga transfer ion akan lebih cepat berlangsung. . Kuliskan N reaksi reduksi untuk ion cupri dan ion Cink serta lengkap pula dengan data potensialnyaL +awab % a. N reaksi reduksi ion cupri ,u2-a3 - 2e ,us E H -F*= b. N reaksi reduksi ion Cink >n2-a3 - 2e >ns E H "F58 C. Per'an*aan Pasa3ra+'i+u 1. (itunglah berat logam yang terdapat pada larutan sampel
sesuai dengan hasil praktikum saudaraL Selanjutnya hitung hasil yang diperoleh secara teoritis menurut huku faradayL !andingkan keduanya dan hitung persentase rendemen hasil kerja saudaraL +awab % kami tidak melakukan praktikum sesuai dengan prosedur percobaan kami melakukan praktikum dengan menggunakan virtual lab jadi kami tidak dapat menjawab pertanyaan ini. 2. &pakah fungsi Cat"Cat berikut dalam kegiatan praktikum ini a. &sam sulfat pekat b. &sam nitrat pekat 17
c. &seton dan @a)( pekat +awab % 4ungsi asam sulfat pekat dan asam nitrat pekat adalah berfungsi untuk mengionkan ,uS) = yang merupakan salah satu larutan dalam cuplikan sehingga terbentuk ion ,u 2- dan S)=2". (al ini dapat terjadi karena rata"rata logam dapat larut dalam asam. Selain itu penambahan ( 2S)= dan (@) * berfungsi untuk memberikan suasana asam pada larutan dan mempercepat reaksi dimana konduktivitas akan naik sehingga transfer ion akan lebih cepat berlangsung. &danya suasana asam juga dapat mengendapkan logam ,u. Selain fungsi itu diatas medium asam nitrat juga sangat diperlukan yaitu dengan menurunkan konsentrasi ,u2- oleh elektroreduksi katoda semakin negatif sampai tereduksinya nitrat Sedangkan aseton digunakan sebagai pelarut non polar yaitu untuk melarutkan pengotor yang bersifat non polar yaitu polimer yang berasal dari botol penyimpan cuplikan. Selain itu pencucian dengan aseton berfungsi untuk mengeringkan batang karbon karena aseton bersifat mudah menguap volatil sehingga tidak mempengaruhi berat elektroda pada saat penimbangan. @a)( digunakan agar sebagai penyeimbang larutan agar larutan tidak terlalu asam dan pengondisian larutan yang mana sisa dari elektrolisis tersebut adalah ion >n2*. Elektroda apalagi yang dapat saudara gunakan untuk proses pemisahan ion logam dari larutannya sebutkan syarat elektroda tersebut baik yang digunakan untuk anoda maupun katodaL +awab % Elektrolisis larutan ,uS) = dengan katoda karbon dan anoda tembaga
18
