2.
ELEKTRO ELEKTRO GRAVIMETRI GRAVIMETRI
a. SEKILAS
Elektrogravimetri adalah metode yang menggunakan pemisahan dan pengukuran ion dari sampel, biasanya dari logam. Dalam proses ini sampel larutan dilakukan melalui elektrolisis. Reduksi elektrokimia menyebabkan analit mengendap pada katoda. Hasil pada katoda ditimbang sebelum dan setelah percobaan, dan perbedan dapat digunakan dengan menghitung persentase dari sampel dalam larutan. l arutan. Beberapa istilah yang dipakai dalam analisis elektrogravimetri yaitu : sel volta (galvani) dan elektolisis. suatu sel terdiri dari dua elektroda dan satu atau lebih larutan dalam tempat yang sesuai. Jika suatu sel dapat mengalirkan energi listrik kepada suatu sistem luar (eksternal), maka disebut sel volta (galvani). Energi kimia diubah menjadi energi listrik, tetapi sebagian dari energi tersebut terbuang sebagai kalor (panas). Jika energi listrik diberikan dari suatu sumber luar, sel yang mengalir disebut elektrolisis. Elektrogravimetri digunakan pada pada analisa kuantitatif, pemisahan, prekonsentrasi, elektrosintesis, dan pemurnian logam. b. PENGERTIAN
Elektrogravimetri adalah metode penentuan kadar ion/unsur berdasarkan hasil penimbangan berat zat yang mengendap pada salah satu elektroda pada reaksi elektrolisis terhadap larutan cuplikan/ metode yang menggunakan pemisahan dan pengukuran ion dari sampel, biasanya dari logam. Dalam proses ini sampel larutan dilakukan melalui elektrolisis. Reduksi elektrokimia menyebabkan mengendap pada katoda. Hasil pada katoda ditimbang sebelum dan setelah percobaan, dan perbedan dapat digunakan dengan menghitung persentase dari sampel dalam larutan. Pada reaksi elektrolisis ini, energi listrik akan diubah menjadi reaksi kimia. Reaksi yang terjadi pada elektrolisis bergantung pada: Sumber arus searah Jenis elektroda Larutan elektrolit Dalam bentuk yang biasa, elektrogravimetri melibatkan penyalutan suatu logam pada katoda platinum yang telah ditimbang dam kemudian penimbangan kembali untuk menetapkan kuantitas logam itu. Penetapan tembaga merupakan contoh, sample itu, barangkali suatu aliese tembaga, dilarutkan dalam asam nitrat, katoda kasa platinum, yang telah dibersihkan dalam asam nitrat, dibilas, dikeringkan dalam oven, dan ditimbang, kemudian dicelupkan kedalam larutan dan dibuat hubungan listrik dengan menggunakan sejenis jepitan. Voltase luar dinaikkan sampai ammeter itu menunjukkan suatu arus dan
katoda tampak kemerahan (dari tembaga). Akan tampak gelembung yang timbul dari anoda. Suhu dalam persamaan Eaplied tersebut tidak dapat dihitung dengan tepat. Beberapa seharusnya Eapplied seharusnya menambahkan sesuatu voltase ekstra untuk memastikan bahwa elektrolisis itu berjalan. Pada akhir elektrolisis, katoda diambil dari larutan, sementara votase luar masih dikenakan (untuk mencegah melarutnya kembali lapisan tembaga itu oleh kerja galvani). Katoda itu dibilas dengan air suling, kemudian dicelupkan kedalam etanol atau aseton untuk memudahkan pengeringan, dikeringkan dengan cepat dalam oven untuk menghindari oksidasi pada permukaan tembaga dan akhirnya didinginkan dan ditimbang. Diinginkan medium asam nitrat untuk eksperimen dengan menurunnya konsentrasi Cu2+ oleh elektrolisis, katoda makin menjadi negatif sampai mulai reduksi nitrat. NO3- + 10 H+ + 8e
→
NH4+ + 3H2O
Ini menstabilkan potensial katoda yang kemudian menjadi menjadi tidak cukup negatif untuk mereduksi logam lain, seperti nikel, yang mingkin terdapat dalam sample (itu juga mencegah reduksi H+, yang tak disukai karena pembebasan hidrogen yang terjadi bersama-sama akan menyebabkan endapan tembaga menjadi seperti karet dan tak mau menempel. Beberapa istilah yang dipakai dalam analisis elektrogravimetri : Sel volta (galvani) dan sel elektrolisis adalah suatu sel terdiri dari dua elektroda dan satu atau lebih larutan dalam wadah yang sesuai. Jika sel iti dapat memberi eneegi listrik kepada suatu sistem-luar (eksternal), ia disebut sel volta atau galvani. Sel elektrolisis adalah energi kimia diubah sedikit banyak dengan lengkap menjadi energi listrik, tetapi sebagian dari energi itu terbuang menjadi kalor (panas). Jika energi listrik itu diberikan dari suatu sumber luar, sel melalui mana yang mengalir dinamakan sel elektrolisis. Dan hukum-hukum faraday menjelaskan perubahan utama pada elektrodaelektroda. Suatu sel tertentu dapat berfungsi sesaat sebagai sel galvani dan pada saat lain sebagai elektrolisis. Contoh : akumulator, timbel atau aki. Selama suatu elektrogravimetri, sebuah sel galvani Selagi produk-produknya terbentuk diatas elektroda-elektroda. Jika arus dimatikan, produk ini cenderung menghasilkan suatu arus dengan arah yang berlawanan dimana arus elektrolisis dilakukan. Katoda adalah elektroda pada mana reduksi terjadi. Dalam sebuah sel elektrolisis, elektrode yang melekat pada terminal negatif dari sumber, karena elektron-elektron meninggalkan sumber dan masuk kedalam sel elektrolisis pada terminal tersebut. Katoda
adalah terminal positif dari sebuah sel galvani, karena sel demikan menerima elektronelektron ada terminal ini. Anoda adalah elektrode dimana oksidasi terjadi. Ini adalah terminal positif dari suatu sel elektrolisis atau terminal negatif dari suatu sel volta. Penetapan elektrogravimetri sederhana , digunakan secara meluas untuk logam. Teknik itu sangat berhasil bila logam yang cukup mulia seperti tembaga atau perak harus ditetapkan dalam sample yang konstitusi-konstitusi lainnya tak semudah H+ untuk direduksi. Elektrode terpolarisasi adalah suatu elektrode yang terpolarisasi jika potensialnya menyimpang dari nilai reversibelnya atau nilai keseimbangannya. Suatu elektrode dikatakan didepolarisasi oleh suatu zat, jika zat ini menurunkan banyaknya polarisasi. Reaksi pada elektroda elektrolisis misalnya : elektrolisis larutan Zn bromida dengan elektroda platina dengan penggunaan voltase +++ (yang berlebih)
- akan menghasilkan pendepositan. - Zn diatas katoda (dengan demikian menghasilkan elekroda Zn+) dan brom pada anoda. -Dengan demikian menghasilkan suatu elektroda brom. Reaksi pada katoda : Zn2+ + 2e Zn Reaksi pada anoda : 2 Br- Br2 + 2e Ada dua metode elektrolisis : Elektolisis lambat, tanpa pengadukan elektrolisis dilakukan tanpa pengadukan dengan potensial 2-2,5 volt dan berarus sebesar kira-kira 0,3 amper dan dilakukan sebaiknya semalaman. Elektrolisis cepat, dengan pengadukan Elektrolisis dilakukan dengan pengadukan dengan potensial 2-4 volt dan berarus kira-kira 2-4 amper dan elektrolisis dilakukan sampai selesai pengadukan mengakibatkan persediaan ion logam yang lebih dari cukup selalu ada didekat katoda itu dan akibatnya semua arus digunakan untuk pendepositan logam. c. REAKSI
Unit elektrolisis Susunan yang dipakai dalam keadaan yang berbeda-beda antara satu laboratorium dengan lainnya, sebuah rangkaian sederhana yang memakai saluran listrik arus searah (200-240 volt atau 110 volt). M adalah saluran arus searah, R1 sebuah tahapan tetap (yang terdiri dari suatu
bangku lampu-lampu), R2 debuah tahapan variabel kecil dengan wattase yang tinggi, A sebuah ammeter dengan pembacaan sampai dengan 10 amp, V sebuah voltmeter dengan pembacaan sampai dengan 10-15 volt, E sebuah bejana elektrolisis, dan S sebuah saklar. Pilihan lain, sumber arus searah boleh berupa sebuah baterai mobil 6 volt yang berkapasitas besar, atau sejumlah akumulator (aki) yang dihubungkan secara seri. Jika sumber arus searah tak tersedia, salah satu dari unit penyedia listrik arus searah komersial yang beroperasi pada jaringan arus bolak-balik dapat digunakan. Sebuah trasformator menurunkan voltase menjadi 3-5 volt, arus lalu dialirkan melalui sebuah alat penyearah, dan akhirnya melalui sebuah rangkai filter rata. Jika polaritas terminal (ujung-ujung jepit) tak diketahui, ini dapat ditetepkan dengan menyentuhkan kedua kawat dari terminal itu ke atas kertas yang dibasahi dengan larutan kaliun iodida, suatu noda coklat dari iod akan terbentuk pada kutub positif. Tersedia banyak tipe alat komersial untuk analisis secara elektrolisis Gambar diatas memperlihatkan alat B.T.L (baird and Tatlock Ltd). Ini dirancang untuk digunakan pada jaringan bolak-balik 200-250 volt, dan didalamnya memuat penyearah arus dari silikon yang memberi arus searah bertentangan rendah untuk elektrolisis. Pengadukan dilakukan dengan sebuah pengaduk magnetik yang dipasang dibawah nampan tetes dari baja tahan karat, diatas dimana ditaruh piala yang mengandung larutan yang akan dielektrolisis. Pemegang electrode dipasang pada sebuah lengan yang dapat disesuaikan tingginya. B. Elektroda Umumnya dibuat dari platinum atau dari platinum-iridium, meskipun elektroda-elektroda titanium berlapiskan platinum (terplatinasi) juga tersedia (Baird and Tatlock): elektroda kasa lebih disukai karena mereka membantu dalam peredaran larutan, dan membantu mengurangi setiap kecenderungan menghabisnya elektrolit secara setempat. Elektroda yang khas diperlihatkan pada gambar (a) dan (b) menyatakan sepasang elektroda, dari mana yang sebelah dalam diputar, sementara yang sebelah luar terpasang tetap. (c) menyatakan sepasang elektroda lain (tipe fischer), dalam mana kedua elektroda diam, sebuah tabung kaca disisipkan kedalam cincin-cincin diatas kawat penghantar dari elektroda sebelah luar, dan kawat penghantar kedalam elektroda sebelah dalam melalui tabung ini. Dengan elektroda tipe Fischer ini harus digunakan sebuah pengaduk dayung dari kaca yang independent, atau sebuah batang pengaduk magnetik. Katoda merkurium Digunakan meluas untuk pemisahan-pemisahan elektrolisis arus konstan. Penggunaannya paling penting adalah pemisahan logam-logam alkali dan alkali tanah, Al, Be, Mg, Ta, V, Zr,
W, U, dan Lantanoid-lantanoid dari unsure seperti Fe, Cr, Ni, Co, Zn, Mo, Cd, Cu, Sn, Bi, Ag, Ge, Pd, Pt, Au, Rh, Ir, dan Ti, yang pada kondisi yang sesuai, dapat didepositkan diatas sebuah katoda merkurium. Maka metode ini mempunyai nilai khusus untuk penetapan Al dan sebagainya, dalam bejana dan aliase: metode ini juga diterapakan dalam pemisahan besi dan unsur-unsur, seperti: titanium, vanadium, dan uranium. Dalam elektrolisis arus konstan yang tak terkendali dalam suatu medium asam, potensial katoda dibatasi oleh potensial pada ion hidrogen tereduksi, potensial hydrogen diatas merkurium adalah tinggi (kira-kira 0,8 volt), dan akibatnya banyak logam didepositkan dari suatu larutan asam pada sebuah katoda merkurium Dalam (a) kawat platinum disegel kedalam sisi sebuah piala Pyrex berbibir (250 cm3), dalam (b) kawat platinum disegel kedalam tabung samping, tipe yang terakhir ini memberi kemungkinan pemisahan yang hampir lengkap antara lapisan air dan merkurium. Alat (c) adalah bentuk yang paling berguna, bejana elektrolisis itu mengandung anode platinum (sebaiknya dari tipe yang berputar) terendam dalam elektrolit. Hubungan listrik ke merkurium dibuat melalui sebuah kawat platinum yang disegel kedalam sisi bejana (sepotong kawat tembaga amalgam yang tercelup kedalam merkurium yang terkandung dalam sebuah tabung kaca, yang kedalam ujung bawahnya disegalkan sepotong kawat platinum pendek, dapat digunakan untuk hubungan listrik, merkurium itu bertindak sebagai katode, pengadukan harus mengacaukan baik merkurium maupun larutan. Bila elektrolisis lengkap, labu pengatur permukaan direndahkan sampai merkurium mencapai tepi atas lubang kran, dengan menjaga agar rangkaian selalu tertutup, kran diputar 180o dan elektrolit ditampung dalam sebuah bejana yang sesuai. Alat (d) mempergunakan sebuah corong pemisah yang sedikit dimodifikasi, yang memungkinkan pengeluaran elektrolit dan cairan cairan-cairan dengan mudah. Merkurium ditaruh dalam sel sampai dalam batas 1 mm dari puncak sebuah tabung kecil berlubang kapiler yang menonjol masuk dan disegel ke dalam lubang masuk kran. C. Bejana Eletroda piala-piala berbentuk tinggi, tanpa paruh, umumnya digunakan untuk menahan larutan yang akan dielektrolisis. Ini harus berukuran sedemikian sehingga terdapat volume cairan yang paling kecil yang masih praktis antara katoda dan kaca. Peralatan harus disusun sehingga piala dapat , istilah serium(IV) sulfat akan dipertahankan. Larutan-larutan serium(IV) sulfat dapat dipisahkan dengan melarutkan serium(IV) sulfat atau amonium serium(IV) sulfat yang lebih mudah dapat-larut itu, dalam asam sulfat encer(1-2N).
Dapat dibeli amonium serium(IV) nitrat mutu pro analis, dan suatu larutan asam sulfat encer1M dapat digunakan untuk banyak tujuan, yang menggunakan larutan-larutan serium(IV), tetapi dalam beberapa kasus, adanya ion nitrat tak dikehendaki. Ion nitrat dapat disingkirkan dengan menguapkan reagen nitrat yang diendapkan dengan larutan-air amonia, dan serium(IV) hidroksida yang dihasilkan, disaring dan dilarutkan dalam asam sulfat. Indikator dalam yang sesuai dengan larutan(IV) sulfat meliputi asam N-fenilantranilat, feorin, dan 5,6-dimetilferoin. a. CARA KERJA
· Unit elektrolisis ·Susunan yang dipakai dalam keadaan yang berbeda-beda antara satu laboratorium dengan lainnya, sebuah rangkaian sederhana yang memakai saluran listrik arus searah (200-240 volt atau 110 volt). M adalah saluran arus searah, R1 sebuah tahapan tetap (yang terdiri dari suatu bangku lampu-lampu), R2 debuah tahapan variabel kecil dengan wattase yang tinggi, A sebuah ammeter dengan pembacaan sampai dengan 10 amp, V sebuah voltmeter dengan pembacaan sampai dengan 10-15 volt, E sebuah bejana elektrolisis, dan S sebuah saklar. Pilihan lain, sumber arus searah boleh berupa sebuah baterai mobil 6 volt yang berkapasitas besar, atau sejumlah akumulator (aki) yang dihubungkan secara seri. Jika sumber arus searah tak tersedia, salah satu dari unit penyedia listrik arus searah komersial yang beroperasi pada jaringan arus bolak-balik dapat digunakan. Sebuah trasformator menurunkan voltase menjadi 3-5 volt, arus lalu dialirkan melalui sebuah alat penyearah, dan akhirnya melalui sebuah rangkai filter rata. · Jika polaritas terminal (ujung-ujung jepit) tak diketahui, ini dapat ditetepkan dengan menyentuhkan kedua kawat dari terminal itu ke atas kertas yang dibasahi dengan larutan kaliun iodida, suatu noda coklat dari iod akan terbentuk pada kutub positif. · Tersedia banyak tipe alat komersial untuk analisis secara elektrolisis ·
·
·Gambar diatas memperlihatkan alat B.T.L (baird and Tatlock Ltd). Ini dirancang untuk digunakan pada jaringan bolak-balik 200-250 volt, dan didalamnya memuat penyearah arus dari silikon yang memberi arus searah bertentangan rendah untuk elektrolisis. Pengadukan dilakukan dengan sebuah pengaduk magnetik yang dipasang dibawah nampan tetes dari baja tahan karat, diatas dimana ditaruh piala yang mengandung larutan yang akan dielektrolisis. Pemegang electrode dipasang pada sebuah lengan yang dapat disesuaikan tingginya. ·B. Elektroda
·
Umumnya dibuat dari platinum atau dari platinum-iridium, meskipun elektroda-elektroda titanium berlapiskan platinum (terplatinasi) juga tersedia (Baird and Tatlock): elektroda kasa lebih disukai karena mereka membantu dalam peredaran larutan, dan membantu mengurangi setiap kecenderungan menghabisnya elektrolit secara setempat. Elektroda yang khas diperlihatkan pada gambar (a) dan (b) menyatakan sepasang elektroda, dari mana yang sebelah dalam diputar, sementara yang sebelah luar terpasang tetap.
·
· · (c) menyatakan sepasang elektroda lain (tipe fischer), dalam mana kedua elektroda diam, sebuah tabung kaca disisipkan kedalam cincin-cincin diatas kawat penghantar dari elektroda sebelah luar, dan kawat penghantar kedalam elektroda sebelah dalam melalui tabung ini. Dengan elektroda tipe Fischer ini harus digunakan sebuah pengaduk dayung dari kaca yang independent, atau sebuah batang pengaduk magnetik. · Katoda merkurium · Digunakan meluas untuk pemisahan-pemisahan elektrolisis arus konstan. Penggunaannya paling penting adalah pemisahan logam-logam alkali dan alkali tanah, Al, Be, Mg, Ta, V, Zr, W, U, dan Lantanoid-lantanoid dari unsure seperti Fe, Cr, Ni, Co, Zn, Mo, Cd, Cu, Sn, Bi, Ag, Ge, Pd, Pt, Au, Rh, Ir, dan Ti, yang pada kondisi yang sesuai, dapat didepositkan diatas sebuah katoda merkurium. Maka metode ini mempunyai nilai khusus untuk penetapan Al dan sebagainya, dalam bejana dan aliase: metode ini juga diterapakan dalam pemisahan besi dan unsur-unsur, seperti: titanium, vanadium, dan uranium. Dalam elektrolisis arus konstan yang tak terkendali dalam suatu medium asam, potensial katoda dibatasi oleh potensial pada ion hidrogen tereduksi, potensial hydrogen diatas merkurium adalah tinggi (kira-kira 0,8 volt), dan akibatnya banyak logam didepositkan dari suatu larutan asam pada sebuah katoda merkurium · ·Dalam (a) kawat platinum disegel kedalam sisi sebuah piala Pyrex berbibir (250 cm3), dalam (b) kawat platinum disegel kedalam tabung samping, tipe yang terakhir ini memberi kemungkinan pemisahan yang hampir lengkap antara lapisan air dan merkurium. Alat (c) adalah bentuk yang paling berguna, bejana elektrolisis itu mengandung anode platinum
(sebaiknya dari tipe yang berputar) terendam dalam elektrolit. Hubungan listrik ke merkurium dibuat melalui sebuah kawat platinum yang disegel k edalam sisi bejana (sepotong kawat tembaga amalgam yang tercelup kedalam merkurium yang terkandung dalam sebuah tabung kaca, yang kedalam ujung bawahnya disegalkan sepotong kawat platinum pendek, dapat digunakan untuk hubungan listrik, merkurium itu bertindak sebagai katode, pengadukan harus mengacaukan baik merkurium maupun larutan. Bila elektrolisis lengkap, labu pengatur permukaan direndahkan sampai merkurium mencapai tepi atas lubang kran, dengan menjaga agar rangkaian selalu tertutup, kran diputar 180o dan elektrolit ditampung dalam sebuah bejana yang sesuai. Alat (d) mempergunakan sebuah corong pemisah yang sedikit dimodifikasi, yang memungkinkan pengeluaran elektrolit dan cairan cairan-cairan dengan mudah. Merkurium ditaruh dalam sel sampai dalam batas 1 mm dari puncak sebuah tabung kecil berlubang kapiler yang menonjol masuk dan disegel ke dalam lubang masuk kran. · C. Bejana Eletroda
·
piala-piala berbentuk tinggi, tanpa paruh, umumnya digunakan untuk menahan larutan yang akan dielektrolisis. Ini harus berukuran sedemikian sehingga terdapat volume cairan yang paling kecil yang masih praktis antara katoda dan kaca. Peralatan harus disusun sehingga piala dapat , istilah serium(IV) sulfat akan dipertahankan. Larutan-larutan serium(IV) sulfat dapat dipisahkan dengan melarutkan serium(IV) sulfat atau amonium serium(IV) sulfat yang lebih mudah dapat-larut itu, dalam asam sulfat encer(1-2N). Dapat dibeli amonium serium(IV) nitrat mutu pro analis, dan suatu larutan asam sulfat encer1M dapat digunakan untuk banyak tujuan, yang menggunakan larutan-larutan serium(IV), tetapi dalam beberapa kasus, adanya ion nitrat tak dikehendaki. Ion nitrat dapat disingkirkan dengan menguapkan reagen nitrat yang diendapkan dengan larutan-air amonia, dan serium(IV) hidroksida yang dihasilkan, disaring dan dilarutkan dalam asam sulfat.
Indikator dalam yang sesuai dengan larutan(IV) sulfat meliputi asam N-fenilantranilat, feorin, dan 5,6-dimetilferoin.
http://ekhachemist.blogspot.com/p/analisis-kuantitatif-logam.html
ELEKTROGRAVIMETRI
ELEKTROGRAVIMETRI 1.
Pengertian Elektrogravimetri
Metode analisis yang didasarkan pada pengendapan zat dengan menggunakan listrik. 2.
Beberapa hukum yang mendasari analisis sistem elektrogravimetri
H. Faraday : bahwa banyaknya zat yang diendapkan pada elektroda selama elektrolisis berlangsung sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir melalui larutan tersebut. e.i.t/F
w=Ar/n X e.i.t/F w = massa zat yang diendapkan e
= massa ekivalen
i
= arus (amper)
t
= waktu (detik)
F
= tetapan Faraday 96487 Coulomb
a.
Hukum Ohm Kuat arus yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding terbalik dengan tahanan dan berbanding lurus dengan tegangan I=E/R I
= arus (Amper)
E
= tegangan (Volt)
R
= tahanan (Ohm)
Kesimpulan : 1.
Elektrolisis tergantung pada i (arus)
2.
Elektrolisis tergantung pada E (potensial)
Pada umumnya terdapat tiga macam kondisi yang dapat diterapkan pada sel elektrolisis, yaitu : 1.
Elektrolisis dilakukan pada suatu harga potensial sel luar yang digunakan (E app) pada harga yang tetap.
1.
Elektrolisis dilakukan pada suatu harga arus yang tetap
2.
Elektrolisis dilakukan pada harga potensial katoda (E K) yang tetap
Berbagai pengertian tegangan (potensial) yang terkait dengan elektrolisis 1.
Tegangan (potensial) peruraian : tegangan luar minimum yang harus diberikan untuk terjadinya elektrolisis secara kontinyu. Ed = Ekatoda
2.
–
Eanoda
Potensial Ohmik : yaitu jumlah potensial yang dibutuhkan untuk mengalahkan tahanan yang dialami oleh ion-ion yang bergerak menuju anoda atau katoda (Besarnya) = IR. Sehingga potensial sel : Esel = Ekatoda
1.
–
Eanoda
–
IR
Tegangan (potensial) polarisasi Adalah tegangan yang terjadi sesudah elektrolisis dihentikan. Tegangan polarisasi ada dua jenis yaitu tegangan polarisasi konsentrasi dan polarisasi kinetik. Tegangan polarisasi yang terjadi akibat perbedaan konsentrasi ion yang ditentukan pada elektroda. Tegangan polarisasi kinetik terjadi bila laju reaksi elektrokimia pada salah satu atau kedua elektroda berlangsung lambat. Maka diperlukan potensial tambahan (overpotensial) untuk mengatasi energi penghalang bagi reaksi setengah selnya. Ed = (Ekatoda Sehingga
I.
–
Eover voltage katoda)
Esel = (Ekatoda
–
–
(Eanoda
–
Eover voltage katoda)
Eover voltage katoda)
–
(Eanoda Eover voltage anoda) –
–
IR
Elektrolisis pada potensial terpasang (Eapp) tetap
Potensial terendah yang harus diberikan agar terjadi elektrolisis dikenal sebagai potensial peruraian (Ed). Agar elektrolisis berjalan secara kontinyu dan terus menerus (karena i makin kecil), maka diperlukan potensial luar terpasang (E app) yang besarnya lebih besar dari E d. Besarnya Eapp adalah
Eapp = (Ekatoda
–
Eover voltage katoda)
II. Elektrolisis pada arus tetap
–
(Eanoda Eover voltage anoda) –
–
IR
Sesuai hubungan I = E/R, maka untuk menjaga agar jumlah arus selalu tercukupi (besarnya i dijaga agar tidak turun), maka potensial luar harus selalu ditambah. III. Elektrolisis pada potensial katoda yang tetap
Sebagaimana Rumusan Nerns Ekatoda = E°katoda
–
Rt/nf.log [x]
Sebagai contoh untuk elektrolisis larutan Cu
2+
-2
10 M
-2
Ek = 0,34 Volt 0,059/2 log (10 ) –
= 0,281 Volt Apabila kemudian konsentrasi Cu
2+
-6
dalam larutan tinggal 10 M maka besarnya potensial
katoda menjadi Ek = 0,34 0,059/2 log 10 –
-6
= 0,163 Volt Keadaan ini yang menjadi dasar bagaimana kita dapat memisahkan beberapa ion logam yang mempunyai nilai potensial katoda (potensial redaksi) yang berbeda. Dari contoh di atas, 2+
antara rentang potensial 0,281 s/d 0,163 Volt yang terendapkan adalah ion Cu , ion-ion lain yang mempunyai potensial lebih besar dari 0,281 telah diendapkan lebih dahulu. Sedangkan ion-ion yang mempunyai potensial kurang dari 0,163 Volt akan belum t erendapkan.
Metode Elektrogravimetri
Metode ini digunakan untuk analisis kuantitatif. Komponen yang dianalisis diendapkan pada suatu elektroda yang telah diketahui beratnya dan kemudian setelah pengendapkan sempurna kembali dilakukan penimbangan elektroda beserta endapannya. Untuk tujuan ini maka endapan harus kuat menempel padat dan halus, sehigga bila dilakukan pencucian, pengeringan serta penimbangan tidak mengalami kehilangan berat. Selain it u sistem ini harus menggunakan elektroda yang Inert. Umumnya dipakai elektroda plantine. Alat yang umum digunakan pada metode ini biasanya mempunyai skema sebagai berikut : Sebagai contoh adalah pada elektrolisis larutan tembaga dengan konsentrasi sekitar 10 2
m yang mengandung asam sulfat 0,05 m (konsentrasi H+ = 0,1 m) 2+
Katoda
: Cu
+ 2e - Cu E° = 0,337 V
Anoda
: H + e - ½ H E° = 0 V
+
+
H2O - ½ O2 + 2H + 2e E = 1,23 Volt 2+
-2
E Cu /Cu = 0,337
–
E O2 /H2O = 1,23
0,059/2 log1/10 = 1,17 Volt
–
0,059/2 log 1/10 = 0,278 Volt -1
-
Esel = Ekatoda-Eanoda = 0,278-1,17 = 1,148 Volt Maka agar terjadi reaksi elektrolisis maka E app harus lebih besar dari 1,148 Volt. Untuk menganalisis ion-ion Cu 1.
2+
dalam larutan tersebut dapat dengan 2 cara
Cara lambat tanpa pengadukan Analisis dilakukan selama 1 malam dengan tegangan 2, -2,5 Volt dan arus 0,3 A
2.
Cara cepat dengan pengadukan Elektrolisis dilakukan dalam waktu 15-20 menit dengan tegangan 3-4 Volt dan arus 0,4- 2 A. Untuk mengetahui sudah habis atau belum jumlah Cu
2+
dalam larutan dilakukan dengan
mengetes larutan dengan larutan K 4[Fe{CN}6]. Jika larutan masih coklat warnanya berarti 2+
masih ada Cu . Contoh Soal 1.
Tembaga (Cu) dengan konsentrasi 0,01 M dianalisis secara elektrogravimetri. Berapa harga potensial yang diperlukan jika diharapkan 99,99% Cu dapat diendapkan di katoda. (Anggap 2+
tidak ada tegangan yang lain dalam sistem) dan E° Cu /Cu = 0,337 V 2+
Jawab : E app = E° Cu /Cu = 0,337
–
–
0,059/2 log 1/Cu
2+
0,0590,059/2 log 1/(0,01).0,9999
= 0,2778999 Volt 1.
Dalam larutan sampel mengandung ion Cu
2+
dan Ni
2+
2+
yang sama besarnya yaitu 10
-3
M.
2+
Bila potensial reduksi standar Cu /Cu = 0,337 V dan Ni /Ni = 0,23 Volt Pada saat sistem 2+
elektrolisis mengendapkan Cu di katoda apa yang terjadi dengan ion Ni . Jawab : *
2+
Pada saat mengendapkan Cu , besarnya potensial minimum yang dibutuhkan adalah : 2+
Eapp = E° Cu /Cu
–
0,059/2 log 1/Cu
2+
= 0,337-0,059/2 log 1/(0,001) = 0,337-0,0885 = 0,2485 Volt *
2+
Untuk mengendapkan Ni , dikatoda diperlukan potensial: 2+
Eapp = E° Ni /Ni 0,059/2 log 1/Ni –
2+
= -0,230 - 0,059/2 log 1/(0,001) = - 0,3185 volt Karena untuk mengendapkan Ni mengendapkan Cu
2+
2+
hanya diperlukan E = -0,3185 Volt. Apabila pada saat
yang E = 0,2485 Volt, maka semua Ni
2+
dipastikan sudah mengendap
1.
2+
Suatu larutan sampel sebanyak 100 ml mengandung ion Cu . Apabila larutan tersebut dielektrolisis dengan E : 3 Volt selama 1 jam ternyata didapatkan logam tembaga sebanyak 300 mg dengan kemurnian 98%. Berapa konsentrasi tembaga dalam sampel Ar . Cu 63,55 Jumlah Cu yang diendapkan = 0,98 x 0,3 gram = 0,294 gr Jumlah Cu
2+
dalam larutan:
Jumlah mol Cu
2+
-3
= 0,294/63,55 =4,63.10 mol
Karena volume larutan sampel 100 ml, maka konsentrasi Cu
2+
-3
=(4,63.10 m X 1000ml)/10ml -2
= 46310 M http://mammura.blogspot.com/2011/01/elektrogravimetri.html
