LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK I
ELEKTROLISIS GARAM ALKALI
Nama Praktikan
: Lailatul Nurfadila
NIM
: 121810301001
Kelompok
:2
Nama Asisten
:
LABORATORIUM KIMIA ANORGANIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER TAHUN 2014
I.
Judul
Elektrolisis Garam Alkali
II. Tujuan a.
Mahasiswa memahami cara menguraikan senyawa
b.
Mahasiswa dapat menerapkan konsep elektrokimia sebagai salah satu cara untuk menguraikan senyawa
III. Metodologi Percobaan 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat a. Pipa U b. Gabus c. Elektroda karbon d. PP e. Korek api kayu f. Power supply g. Kabel 3.1.2 Bahan a. Larutan Na2CO3 b. Larutan NaCl
3.2 Skema Kerja Larutan Na2CO3 0,5M -
dimasukkan ke dalam pipa U hingga kurang lebih 2 cm dari mulut pipa
-
ditutup masing-masing mulut pipa dengan gabus yang sudah diberi elektroda
-
dihubungkan kedua elektroda dengan kabel
-
diberi arus dengan beda potensial 3 V
-
dielektrolisis selama 20 menit
-
dicatat fenomena yang terjadi
-
diuji dengan korek api menyala pada setiap mulut pipa
-
ditetesi indikator PP pada setiap mulut pipa
-
diulangi langkah 1-8 menggunakan larutan NaCl
-
Hasil
IV. Pembahasan 4.1 Hasil Pengamatan
Larutan
Perlakuan
Fenomena yang terjadi Katoda
Anoda Terdapat banyak
Na2CO3 0,5M
Proses
Terdapat sedikit
gelembung,
elektrolisis
gelembung
warnanya sedikit kuning
Uji bara api
sebentar
Nyala api lama
Berubah warna
Berubah warna
menjadi merah
menjadi merah
muda
muda
Proses
Terdapat sedikit
Terdapat banyak
elektrolisis
gelembung
gelembung
Indikator PP
NaCl 0,5 M
Nyala api
Uji bara api
Api langsung padam Berubah warna
Indikator PP
menjadi merah muda
Nyala apinya lama
Tidak berubah warna
4.2 Pembahasan Percobaan kali ini tentang elektrolisis garam alkali yang bertujuan agar pratikan mampu menerapkan konsep elektrokimia sebagai salah satu cara untuk menguraikan suatu senyawa. Elektrolisis sendiri merupakan proses penguraian zat oleh arus listrik searah (DC, Direct Current ) pada sel elektrolisis. Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang melibatkan kondisi reaksi redoks yang berlangsung tidak spontan dan memerlukan arus listrik dari luar agar reaksi tersebut dapat terjadi (Respati, 2000). Reaksi kimia dapat ditimbulkan oleh arus listrik, sebaliknya reaksi kimia dapat dipakai untuk menghasilkan arus listrik. Elektrolisis merupakan proses dimana reaksi redoks tidak berlangsung secara spontan. Proses pengisian aki merupakan salah
satu contoh penerapan elektrolisis dan dapat disimpulkan bahwa apabila ke dalam suatu larutan elektrolit dialiri arus listrik searah maka akan terjadi reaksi kimia, yakni penguraian atas elektrolit tersebut. Peristiwa penguraian (reaksi kimia) oleh arus searah itulah yang disebut elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat mengahantarkan listrik dan disebut sebagai elektrolit, sedangkan dua buah elektrodanya berfungsi sebagai katoda dan anoda (Keenan, 1984). Elektrolisis adalah peristiwa penguraian suatu elektrolit oleh suatu arus listrik. Jika dalam sel volta energi kimia diubah menjadi energi listrik, maka dalam sel elektrolisis yang terjadi adalah sebaliknya, yaitu energi listrik diubah menjadi energi kimia. Arus listrik mengalir ke dalam suatu larutan atau leburan elektrolit, akan diperoleh reaksi redoks yang terjadi dalam sel elektrolisis. Faktor yang menentukan reaksi kimia elektrolisis antara lain konsentrasi (keaktifan) elektrolit yang berbeda, ada yang bersifat inert (tak aktif) dan elektroda tak inert (Hiskia, 1992). Perubahan energi yang terjadi dalam sel elektrolisis yaitu energi listrik menjadi energi kimia. Hubungan kuantitatif antara jumlah muatan listrik yang digunakan dan jumlah zat yang terlibat dalam reaksi telah dirumuskan oleh Faraday. Hal ini dapat terjadi karena melibatkan reaksi reduksi-oksidasi yang mengandalkan peran partikel bermuatan sebagai bahan pengantar bermuatan listrik. Air merupakan elektrolit sangat lemah, yang dapat mengalami ionisasi menjadi ion-ion H+ dan OHH2O(l )
H+(aq) + OH-(aq)
Oleh karena itu, sangat dimungkinkan untuk dielektrolisis menjadi gas H 2 dan O2. Gas H2 diperoleh pada katoda karena reaksi reduksi ion H +, sedangkan gas O2 diperoleh pada anoda karena terjadi reaksi oksidasi OH -. Berdasarkan perubahan kualitatif dalam sel elektrolisis maka dapat mempengaruhi perubahan kuantitatif zat yang ada dalam sel elektrolisis maupun perubahan kuantitatif zat yang ada dalam sel elektrolisis tersebut. Sejumlah arus listrik yang dialirkan dalam suatu sel elektrolisis pada waktu tertentu akan mengakibatkan terjadinya perubahan temperatur pada sistem yang menunjukkan bahwa telah terjadi suatu perubahan dalam sistem tersebut (Respati, 1992). Reaksi-reaksi elektrolisis bergantung pada potensial elektrodanya. Sel elektrolisis pada katoda bermuatan negatif, sedangkan anoda bermuatan positif. Kation direduksi di katoda sedangkan anion dioksidasi di anoda. Elektrolisis mempunyai banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari, sehingga dalam
melakukan praktikum ini mahasiswa dapat mengetahui dan dapat mempelajari proses elektrolisis. Elektrolisis mempunyai banyak kegunaan diantaranya yaitu dapat memperoleh unsur-unsur logam, halogen, gas hidrogen dan gas oksigen, kemudian dapat menghitung konsentrasi ion logam, serta salah satu proses elektrolisis yang popular adalah penyepuhan dengan melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain (Sastrohamidjojo, 2005). Terdapat 3 faktor yang dapat mempengaruhi proses elektrolisis, antara lain: 1. Jenis elektroda yang digunakan 2. Kedudukan ion dalam sel elektrokimia 3. Kepekatan ion (Chang, 2003). Suatu reaksi dikatakan tidak spontan jika reaksi tersebut membutuhkan gangguan dari luar untuk bereaksi serta energi Gibbsnya bernilai positif. Proses elektrolisis dapat digunakan untuk menguraikan senyawa dengan menggunakan arus listrik searah. Muatan katoda pada sel elektrolisis adalah negatif sedangkan anodanya bermuatan positif. Prinsip kerja sel elektrolisis yaitu dengan mengalirkan arus listrik atau elektron pada anoda sehingga menyertai pelepasan elektron pada spesi teroksidasi, lalu terus mengalir ke daerah katoda. Anoda bermuatan lebih positif karena ditinggal elektron, sehingga ion negatif cenderung bergerak ke daerah anoda. Elektron yang mengalir ke katoda dapat digunakan untuk proses reduksi spesi katoda. Katoda bermuatan lebih negatif karena didatangi elektron, sehingga ion positif cenderung termobilisasi ke daerah katoda (Achmadi, 1991). Percobaan pertama yang dilakukan adalah proses elektrolisis larutan elektrolit Na2CO3 yang dilakukan selama 20 menit. Proses ini dilakukan dengan menggunakan dua buah elekroda grafit sebagai elektroda inert yang tidak ikut bereaksi yang kemudian dihubungkan dengan arus listrik. Larutan Na2CO3 akan terdisosiasi dalam air sebagai kation Na+ dan anion CO32- dan diperoleh persamaan reaksi sebagai berikut: Na2CO3 (s) → 2 Na+ (aq) + CO32- (aq) Elektrolisis larutan ini terjadi pada anoda dan katoda. Anoda terjadi reaksi oksidasi yaitu ion CO32- dan H2O, sedangkan pada katoda mengalami reduksi yaitu Na + dan H2O. Reaksi setengah sel yang terjadi pada anoda dan mengalami oksidasi hanya H2O. Hal tersebut disebabkan karena ion CO 32- merupakan sisa asam oksi yang susah untuk dioksidasi, sehingga hanya H 2O yang teroksidasi menghasilkan gas
Oksigen (O2). Gas O2 inilah yang menempel pada permukaan anoda. Reaksi reduksi pada katoda juga melibatkan H2O karena Na+ merupakan ion dari logam glongan IA dengan potensial yang sangat negatif sehingga sulit untuk direduksi dan H 2O tereduksi menghasilkan gas H 2 pada permukaan katoda. Jumlah gas yang terbentuk pada anoda lebih banyak daripada katoda karena gelembung yang dihasilkan pada anoda yang merupakan gas O2 lebih banyak dibandingkan dengan gas H 2 pada katoda. Hal tersebut terjadi karena sifat gas O 2 yang sedikit larut di dalam air dan gas H2 yang bersifat tidak larut di dalam air dan mudah bereaksi dengan gas O 2 dari udara. Reaksi yang terjadi pada Anoda dan Katoda yaitu Anoda (Oksidasi) : 2 H2O (l) → O2 (g)+ 4 H+ (aq) + 4e Katoda (Reduksi) : 4 H2O(l) + 4e → 2 H2 (g)+ 4 OH- (aq) Reaksi sel
: 6H2O (l) → O2 (g) + 2H2 (g) + 4H+ (aq) + 4OH- (aq)
Setelah elektrolisis berlangsung selama 20 menit elektrolisis dihentikan dan didapatkan nilai arus listrik sebesar 3,1 mA. Selanjutnya dilkakukan pengujian terhadap proses ini. Uji yang dilakukan pertama adalah uji bara api pada katoda dan anoda. Bara api pada anoda menjadikan api nyala lebih besar dan api langsung padam pada katoda. Hal ini dapat terjadi karena pada anoda terjadi reaksi oksidasi dari H2O menjadi gas O2 dan ion H+. Gas O2 ini yang membantu proses pembakaran dan membuat api semakin membara. Katoda mereduksi H2O menjadi gas H2 dan ion OH-. Gas H2 akan bereaksi dengan gas O 2 sehingga bara api akan padam. Uji selanjutnya yaitu uji dengan indikator pp. Uji dengan indicator PP dilakukan dengan cara menetesi indikator PP pada masing-masing mulut pipa U. Ketika ditetesi indikator PP anoda dan katoda menghasilkan warna merah muda. Hasil ini tidak sesuai dengan literatur karena seharusnya pada anoda larutan tetap tidak berwarna yang dikarenakan reaksi di anoda menghasilkan ion H+, sedangkan pada katoda terjadi perubahan warna larutan menjadi merah muda karena terdapat ion OH - pada hasil reaksi di katoda. Kesalahan ini dapat disebabkan oleh beberapa hal salah satunya yaitu pada anoda masih terbentuk air belum terurai mnjadi gas O 2 dan H2 secara sempurna. Percobaan selanjutnya yaitu proses elektrolisis pada larutan NaCl dengan prosedur yang sama dengan proses elektrolisis. Larutan NaCl terionisasi menjadi ion Na+ dan Cl-. Reaksi setengah sel yang terjadi pada katoda adalah reaksi reduksi Na + dan H2O. Energi potensial Na jauh lebih rendah dibandingkan dengan energi
-
potensial H2O sehingga yang direduksi adalah H 2O menjadi gas H2 dan ion OH . Reaksi setengah sel yang terjadi pada anoda adalah ion Cl - dan H2O. Energi potensial Cl- nilainya hampir sama dengan H2O dan oksidasi Cl - lebih mudah untuk dilakukan dari pada air, karena untuk mengoksidasinya membutuhkan tambahan energi. Hal ini menyebabkan reaksi oksidasi pada anoda merupakan oksidasi Cl menjadi gas Cl2. Berikut ini adalah reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl : NaCl (aq) → Na+ (aq) + Cl-(aq) Katoda (-)
: 2 H2O(l) + 2 e-
Anoda (+)
:
Reaksi sel
: 2 H2O(l) + Cl-(aq) →H2(g) + ½ Cl2(g) + 2 OH-(aq)
-
Cl (aq)
→ H2(g) + 2 OH-(aq) -
→ ½Cl2(g) + e
Fenomena yang terjadi ketika dilakukan elektrolisis yaitu terdapat banyak gelembung (gas Cl2) pada anoda, sedangkan pada katoda dihasilkan sedikit gelembung (gas H2) dan pada elektrolisis menghasilkan arus sebesar 2,4 mA. Selanjutnya dilkakukan pengujian terhadap proses ini. Uji yang dilakukan pertama adalah uji bara api pada katoda dan anoda. Nyala api pada katoda lebih lama daripada nyala api pada katoda yang langsung padam. Hal ini karena Gas Cl2 yang dihasilkan pada anoda bereaksi dengan gas O 2 menghasilkan gas ClO yang membuat nyala api semakin besar sedangkan pada katoda menghasilkan gas H 2 yang merupakan hasil reaksi reduksi elektrolisis H 2O. Gas H2 mudah bereaksi dengan udara sehingga ketika elektroda dilepas dan bara api dimasukkan dalam mulut pipa, nyala api mengecil langsung padam. Hal ini terjadi karena gas H2 telah bereaksi dengan udara. Uji yang selanjutnya adalah uji indikator pp. Ketika indikator PP diteteskan ke dalam anoda tidak terjadi perubahan atau larutan tetap tidak berwarna. Hal ini menunjukkan bahwa larutan tidak menghasilkan ion hidroksida atau tidak menghasilkan larutan yang bersifat basa. Sedangkan ketika diteteskan ke dalam katoda larutan menghasilkan warna merah muda yang menunjukkan larutan bersifat basa karena menghasilkan ion OH - yang merupakan basa sehingga akan berubah warna menjadi merah muda.
Kesimpulan Metode penguraian suatu senyawa dapat dilakukan dengan metode elektrolisis dimana elektrolisis merupakan peristiwa penguraian (reaksi redoks) senyawa elektrolit akibat dialirinya arus listrik searah. Elektrolisis Na2CO3 yang terjadi pada katoda dan anoda adalah elektrolisis H 2O menghasilkan gas O2 dan membuat nyal api lebih lama, serta menghasilkan gas H 2 pada katoda dan membuat api padam dan berubah menjadi berwarna merah jambu ketika ditambahkan indikator PP pada kedua elektroda. Elektrolisis NaCl terjadi pada katoda menghasilkan gas Cl2 pada yang membuat api padam dan tidak berwarna ketika ditambahkan indikator PP sedangkan pada anoda menghasilkan gas O 2 dan membuat bara api semakin besar dan berwarna merah muda ketika ditambahkan indikator PP.
Daftar Pustaka Achmadi. 1991. Ilmu Kimia. Jakarta: Erlangga. Chang, Raymoon. 2003. Kimia Dasar Konsep-konsep Inti Edisi Ketga Jilid 2 . Jakarta: Erlangga. Hiskia, Achmad. 1992. Elektrokimia dan Kinetika Kimia. Bandung: Citra Adiya Bakti. Keenan. 1984. Kimia Anorganik 1. Jakarta: Erlangga. Respati, 1992. Dasar-Dasar Ilmu Kimia. Jakarta: Rienika Cipta. Raspati, D. 2000.General Chemistry2 th Edition. Buitenzorg: Doe Idenn Crp. Sastrohamidjojo, H. 2005. Kimia Dasar . Yogyakarta: UGM Press. Tim Penyusun. 2014. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik 1. Jember : Universitas Jember.
Lampiran a. Elektolisis Na2CO3 Foto
Keterangan Proses elektrolisis
Uji nyala pada kedua elektroda
Uji indikator PP pada kedua elektroda
b. Elektrolisis NaCl Foto
Keterangan Proses elektrolisis
Uji nyala pada kedua elektroda
Uji indikator PP pada kedua elektroda
