A. Judul Percobaan
: Redoks dan Sel Elektrokimia
B. Tanggal Percobaan : Selasa, 23 April 2013; 13:30 WIB C. Selesai Percobaan
: Senin, 23 April 2013; 15:30 WIB
D. Tujuan
: 1. Mengidentifikasi reaksi redoks berdasarkan perubahan warna yang diamati 2. Menentukan daya gerak listrik (DGL) sel volta 3. Menguji elektrolisis larutan KI
E. Kajian Teori Elektrokimia adalah salah satu dari cabang ilmu kimia yang mengkaji tentang
perubahan bentuk energi listrik menjadi energi kimia dan sebaliknya. Proses elektrokimia melibatkan reaksi redoks. Proses transfer elektron akan menghasilkan
sejumlah energi listrik. Aplikasi elektrokimia dapat diterapkan dalam dua jenis sel, yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Pengertian Pengertian Reaksi Redoks Reaksi Redoks adalah reaksi yang didalamnya terjadi perpindahan elektron
secara berurutan dari satu spesies kimia ke spesies kimia lainnya, yang sesungguhnya terdiri atas dua reaksi yang berbeda, yaitu oksidasi (kehilangan elektron) dan reduksi (memperoleh elektron) . Reaksi ini merupakan pasangan,
sebab elektron yang hilang pada reaksi oksidasi sama dengan elektron yang diperoleh pada reaksi reduksi.
Metode Penyetaraan Redoks Persamaan reaksi redoks biasanya sangat kompleks, sehingga metode penyetaraan reaksi kimia biasa tidak dapat diterapkan dengan baik. Dengan demikian, para kimiawan mengembangkan dua metode untuk menyetarakan persamaan redoks.
Metode Perubahan Bilangan Oksidasi (PBO) yang berdasarkan
pada perubahan bilangan oksidasi yang terjadi selama reaksi.
Metode Setengah Reaksi (Metode Ion-Elektron) yang melibatkan
dua buah reaksi paruh, paruh, yang kemudian digabungkan menjadi reaksi redoks keseluruhan.
1
Persamaan
redoks
yang
belum
setara
diubah
menjadi
persamaan ion dan kemudian k emudian dipecah menjadi dua reaksi paruh, yaitu reaksi oksidasi dan reaksi reduksi; setiap reaksi paruh ini disetarakan dengan terpisah dan kemudian digabungkan untuk menghasilkan ion yang
telah
disetarakan.
Akhirnya,
ion-ion
pengamat
kembali
dimasukkan ke persamaan ion yang telah disetarakan, mengubah reaksi menjadi bentuk molekulnya. Sel Volta
Sel Volta atau Sel Gavani adalah sel elektrokimia yang terdiri dari dua buah elektroda dan dapat mengahsilkan energi listrik akibat terjadinya reaksi redoks secara spontan pada kedua elektroda tersebut. Pada sel Volta tau Gavani anoda adalah elektroda negatif dan terjadi reaksi oksidasi, sedangkan katoda adalah elektroda positif dan terjadi reaksi reduksi.
Cotoh Sel Volta
sel galvani terdiri dari beberapa bagian, yaitu: 1. voltmeter , untuk menentukan besarnya potensial sel. 2. jembatan garam ( salt salt bridge), bridge), untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. 3. anode anode,, elektrode negatif, tempat terjadinya reaksi oksidasi. pada gambar, yang bertindak sebagai anode adalah elektrode Zn Zn//seng ( zink zink electrode). electrode). 4. katode katode,, elektrode positif, tempat terjadinya reaksi reduksi. pada gambar, yang bertindak sebagai katode adalah elektrode elektrodeCu Cu//tembaga (copper (copper electrode). electrode).
2
Pada anode, logam Zn melepaskan elektron dan menjadi Zn 2+yang larut. Zn(s) → Zn2+(aq) + 2ePada katode, ion Cu 2+ menangkap elektron dan mengendap menjadi logam Cu. Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) hal ini dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Zn setelah reksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksi total yang terjadi pada sel galvani adalah: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Sel Elektrolisis Elektrolisis artinya peristiwa berlangsungnya reaksi kimia oleh arus listrik.
Elektrolisis terdiri dari sel elektrolit dan dua elektroda logam/karbon yang berfungsi sebagai katoda dan anoda.Pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi.
Gambar 1.1 Sel Elektrolisis Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis larutan.
Elektrolisis Lelehan 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)]
3
Elektrolisis Larutan
Elektrolisis Larutan dengan Elektroda Inert Pada proses elektrolisis larutan dengan elektroda inert, apabila kation pada golongan transisi (B) pasti tereduksi di katoda, dan apabila kation golongan utama (A) pasti tereduksi air. Sedangkan, anion apabila tanpa mengandung unsur oksigen pasti tereduksi di anoda, dan apabila anion mengandung unsur oksigen pasti tereduksi air. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis larutan CaCl2 dan CuSO4: CaCl2(aq) Ca2+ + 2Cl-
Katoda (-):
2H2O + 2e- 2OH- + H2
Anoda (+):
2Cl- Cl2 + 2eCaCl2(aq) + 2H2O Ca2+ + 2OH- + H2 + Cl2 CaCl2(aq) + 2H2O Ca(OH)2 + H2 + Cl2
2CuSO4(aq) 2Cu2+ + 2SO42-
Katoda (-):
2Cu2+ + 2e- 2Cu
Anoda (+):
2H2O 4H+ + O2 + 4e _ 2CuSO4(aq) + 2H2O 2SO42- + 2Cu + 4H+ + O2 2CuSO4(aq) + 2H2O 2 H2SO4 + 2Cu + O2
Elektrolisis Larutan dengan Elektroda Aktif Pada elektrolisis larutan dengan elektroda aktif, apabila kation aturannya sama dengan aturan katoda untuk elektroda inert. sedangkan, pada anoda apapun anionnya pasti teroksidasi dengan elektrodanya. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda nikel: CuSO4(aq) Cu2+ + SO42Katoda (-):
Cu2+ + 2e- 2Cu
Anoda (+):
Ni Ni2+ + 2eCuSO4(aq) + Ni SO42- + Cu(s) + Ni2+ CuSO4(aq) + Ni Cu(s) + NiSO4(aq)
4
Potensial Elektroda Standar
Untuk menggerakkan muatan dari satu titik ke titik lain diperlukan beda potensial listrik antara kedua muatan. Beda potensial diukur antara dua elektroda yaitu elektroda pengukur dan elektroda pembanding. Sebagai elektroda pembanding umumnya digunakan elektroda hidrogen (H+ | H 2 | Pt) atau elektroda kalomel (Cl - | Hg 2Cl2(s) | Hg). Beda potensial inilah yang dinyatakan sebagai daya gerak listrik (DGL). Untuk menghitung DGL sel, digunakan potensial elektroda standar (E o) yang nilainya dapat dilihat pada tabel 4.1.
o
Tabel Potensial elektroda standar pada 25 C o
Elektroda
E (V)
Reaksi Setengah Sel
F- | F2(g) | Pt
2,87
½ F2(g) + e- = F-
Au + | Au
1,50
⅓ Au
Pb + | PbO2 | Pb
1,455
½ PbO 2 + 2H+ + e- = ½ Pb
Cl- | Cl2(g) | Pt
1,3604
½ Cl 2(g) + e- = Cl-
H+ | O2 | Pt
1,2288
H + + ¼ O2 + e- = ½ H2O
Ag+ | Ag
0,7992
Ag+ + e- = Ag
0,771
Fe
I- | I2(s) | Pt
0,5355
½ I2 + e- = I-
Cu+ | Cu
0,521
Cu + + e- = Cu+
OH- | O2 | Pt
0,4009
¼ O 2 + ½ H2O + e- = OH-
Cu + | Cu
0,339
½ Cu
Cl- | Hg2Cl2(s) | Hg
0,268
½ Hg2Cl2 + e- = Hg + Cl-
Cl- | AgCl(s) | Ag
0,2224
AgCl + e - = Ag + Cl-
Fe
+
,
Fe
+
| Pt
+
+
+ e- = Au
+ e- = Fe
+
+
+
+ H2 O
+
+ e- = ½ Cu
5
Cu2+, Cu+ | Pt
0,153
Cu 2+ + e- = Cu+
Br - | AgBr (s) | Ag
0,0732
AgBr + e - = Ag + Br -
H+ | H2 | Pt
0,0000
H + + e- = ½ H2
D+ | D2 | Pt
-0,0034
D + + e- = ½ D2
Pb2+ | Pb
-0,126
½ Pb 2+ + e- = ½ Pb
Sn + | Sn
-0,140
½ Sn
+
+ e- = ½ Sn
Ni + | Ni
-0,250
½ Ni
+
+ e- = ½ Ni
Cd + | Cd
-0,4022
½ Cd
+
+ e- = ½ Cd
Fe + | Fe
-0,440
½ Fe
+
+ e- = ½ Fe
Zn + | Zn
-0,763
½ Zn
+
+ e- = ½ Zn
OH- | H2 | Pt
-0,8279
H 2O + e- = ½ H2 + OH-
Mg2+ | Mg
-2,37
½ Mg2+ + e- = ½ Mg
Na+ | Na
-2,714
Na+ + e- = Na
Li+ | Li
-3,045
Li+ + e- = Li
Pada tabel 3. terlihat bahwa elektroda hidrogen (H+ | H2 | Pt) merupakan batas pembanding dengan nilai potensial 0,0000 V. Bila el ektroda pengukur mempunyai nilai lebih besar dari elektroda hidrogen (bernilai positif), maka elektroda tersebut mempunyai kecenderungan untuk tereduksi (bersifat oksidator). Sedangkan bila elektroda pengukur mempunyai nilai lebih kecil dari elektroda hidrogen (bernilai negatif), maka elektroda tersebut mempunyai kecenderungan untuk teroksidasi (bersifat reduktor). Karena reaksi setengah sel pada elektroda ditulis dalam bentuk reduksi, maka nilai potensial elektroda standar juga dapat disebut potensial reduksi standar .
6
Potensial Reduksi Standar (E° red)
Potensial elektroda standar dari suatu logam adalah beda potensial antara elektroda hidrogen standar dengan setengah sel yang terdapat logam tercelup dalam larutannya dengan konsentrasi 1 molar pada suhu 25 0 atau dengan kata lain DLG (daya gerak listrik) dari sel. Dengan mengetahui potensial standar dari masing-masing elektroda, kita dapat menentukan besarnya potensial standar sel lain yang terbentuk. Potensial yang digunakan dalam pemahasan ini adalah potensial standar reduksi .
F. Rancangan Percobaan yang terdiri dari :
1) Alat dan Bahan
Alat-alat : 1. Gelas kimia 100 ml, 400 ml 2. Tabung reaksi dan rak 3. Tabung U 4. Batang karbon (dari baterai) 5. Voltmeter 6. Adaptor 6 volt 7. Kabel
Bahan : 1. H2O2 3%
11. CuSO4 1 M
2. FeCl3 0,1 M
12. ZnSO 4 1 M
3. HNO3 pekat 4. Larutan kanji
13. KNO3/NaNO3 1 M
5. Lartutan I2
14. Lempeng tembaga
6. FeSO4 jenuh
15. Phenolptalein
7. KCNS 0,1 M
16. CHCl3
8. H2SO4 2M/pekat 9. KI 10. K 2Cr 2O7 0,1 M 7
A. Rancangan Percobaan
:
1. Beberapa reaksi redoks a. tabung 1
Tabung 2
0.5 ml larutan KI + 5 tetes larutan kanji
1 ml larutan KI 0.1 M & 5 tets larutan kanji
Tidak berwarna
Tidak berwarna Ditambahkan
ml
H2SO4 1 M & 0.5 ml
Ditambah 0.5 ml H 2SO4 2 M & 5 tetes H 2O2
Coklat kehitaman
1
FeCl3 0.1 M
Coklat kehitaman
Tabung 3 1 ml larutan KI 0.1 M + 5 tetes larutan kanji
Tidak berwarna Ditambahkan tetes demi tetes HNO3 pekat
Coklat kehitaman
Pembanding 5 tetes I2
2tetes I2
Diencerkan Ditambahkan 2 tetes larutan kanji
Coklat kehitaman
Diencerkan Ditambahkan 5 tetes 8 larutan kanji
ungu
1b.
H2SO4 2 M
Dimasukkan kedalam tabung sampai ± 3 cm dari mulut tabung
―U‖
Ditambah 2ml Fe(SO 4)2 jenuh
Ditambahkan 2ml K 2Cr2O7
Ditambahkan 5 tetes KSCN
0,1 M tabung kiri
0.1 M pada tabung kanan
Jingga kekuningan
jingga Dicelupkan elektroda karbon
Dicelupkan elektroda karbon sampai terendam setinggi ±2
sampai terendam setinggi ±2 cm
Merah darah
Jingga kekuningan
Pembanding 2 ml FeCl3 Ditambahkan KSCN 0,1 M
tetesan
larutan
Coklat kemerahan
1. penentuan gaya gerak listrik dari sel kimia
Gelas 15 mlkimia CuSO I 4100 1 Mml
Gelas 25 mlkimia ZnSOII4 0,1 100M ml
Dicelupkan batang /kawat lempeng tembaga
Dicelupkan batang/ lempeng seng
Dihubungkan kedua lempeng tersebut dengan voltmete Dibuat jembatan garam dari kertas tissue yang digulung & dicelupkan/ ditetesi NaCl 9
Eo sel = 1,1
3. elektrolisis
Larutan KI 0,25 M Dimasukkan pada tabung ―U‖ ± 2cm dari mulut tabung Dicelupkan elektroda karbon pada
Dicelupkan elektroda karbon pada mulut tabung terendam
mulut tabung terendam ± 2cm
Dihubungka elektroda karbon dengan adaptor 6 V
± 2cm
Dihubungkan
elektroda
karbon dengan adaptor 6 V
Gas H2
Gas I2
Putuskan aliran listrik setelah 5 menit
Terdapat sedikit warna kuning
Tidak ada perubahan warna
Diambil 2ml larutan hasil Diambil
2ml
larutan
hasil
elektrolisis dari ruang anoda
elektrolisis dari ruang katoda
Ditambahkan PP
Ditambahkan 1ml larutan CHCl 3 Dikocok & diamati Perubahan warna merah muda
Ditambahkan Endapan warna merah muda
2ml
larutan
FeCl3 0,1 M
tidak bercampur dengan I2 Coklat tua
10
11
G. Hasil Pengamatan NO.
1A.
ALUR PERCOBAAN
Tabung 1
tabung 2
0.5 ml larutan KI +
1 ml larutan KI 0.1 M &
HIPOTESIS
Tabung 1: 2I I2 + 2e + 2e + 2H + H2O22H2O 2H+ + H2O2 + 2I- I2+2H2O -1
Tidak berwarna
Tidak berwarna
Ditambah 0.5 ml H2SO4 2 M & 5 tetes H O 30%
Coklat
Ditambahkan 1 ml H 2SO4 1 M & 0.5 ml FeCl3 0.1 M
Coklat
Tabung 3
Ditambahkan tetes demi tetes HNO3 pekat
-2
oksidasi
Tabung 2: x1 2I I2 + 2e 3+ 2+ e + Fe Fe x2 3+ 2+ 2I + 2Fe I2 + Fe -1
oksidasi
Diencerkan Ditambahk an 2 tetes larutan
Coklat
Pada tabung 1, 2, 3 jumlah I2 lebih banyak daripada amilum.
0
2KI + 2FeCl3 I2 + 2FeCL2 + KCl reduksi
+2
Tabung 3: x1 2I I2 + 2e + e + 4H + NO3 NO + 2H2O x2 + 8H + 2NO3 + 2I I2 + 2NO + 4H2O oksidasi +
Tabung 1: KI ditambahkan amilum dan ditambahkan H2SO4 larutan tidak berwarna. Setelah ditambahkan H2O2 larutannya berubah warna menjadi ungu(+++).
KESIMPULAN
Tabung 2: KI ditambahkan amilum dan ditambahkan H2SO4 larutan tidak berwarna. Setelah ditambahkan FeCl3 larutannya berubah menjadi ungu kehitaman.
Pembanding
5 tetes I2 Tidak
reduksi
H2SO4 + H2O2 + 2KII2 + 2H2O + K 2SO4 -1 0
+3
1 ml larutan KI 0.1 M + 5 tetes
HASIL PENGAMATAN
-
-1
Tabung 3: KI ditambahkan amilum larutan tidak berwarna. Setelah ditetesi HNO3 larutan berubah warna menjadi ungu kehitaman. Pembanding : larutan berwarna merah kecoklatan
0
8H + 2HNO3 + 2KI I2 + 2NO + 4H2O + + 2K +5
reduksi
+2
Coklat
12
Larutan yang mengalami perubahan warna menandakan adanya reaksi redoks. Larutan yang berubah warna menjadi coklat kehitaman mengandung I2 lebih banyak daripada larutan kanji. Larutan yang berubah warna menjadi ungu mengandung larutan kanji yang lebih banyak daripada I2. 1B.
Tabung kanan: +6
2+
+
reduksi
3+
2Fe + 2H2SO4 + 6H 2Fe 6H2O +2 3+
-
oksidasi
Tabung kanan:
+4
+ 3SO2 +
+3
Fe + SCN Fe(SCN)3merah darah Tabung kiri: +6
reduksi
+3
3+
+
K 2Cr 2O7 + 2H2SO4 2Cr + SO2 + 2K 2+ SO4 + 2H2O
Pembanding: FeCl3 + KSCN Fe(SCN) merah darah + KCl
o
2.
Katoda : Cu + 2e Cu E = +0,34 volt 2+ o Anoda : Zn Zn + 2e E = -0,76 volt 2+ 2+ Cu + Zn Cu + Zn
Terdapat kesesuaian antara hasil H2SO4 + FeSO4 larutan tidak pengamatan dengan berwarna setelah ditetesi hipotesis yaitu pada KSCN larutan berwarna jingga tabung kanan (+++). terbentuk Fe(SCN)3 Setelah dicelupkan elektroda dan pada tabung kiri karbon larutan berwarna jingga terbentuk Cr 3+ kecoklatan. Pada saat dicelupkan eloktroda timbul gelembung gas Tabung kiri: H2SO4 + K 2Cr 2O7 larutan berwarna jingga (++) setelah dicelupkan elektroda karbon larutan berwarna jingga(+++). Pada saat dicelupkan eloktroda timbul gelembung gas CuSO4 berwarna biru ZnSO4 tidak berwarna Setelah dirangkai sel Gavani,
Terdapat keksesuaian antara hasil pengamatan 13
2+
0
oksidasi
2+
Cu + Zn Cu + Zn 2+ reduksi
2+
0
voltmeter menunjukkan angka 1 volt.
dengan hipotesis yaitu reaksi CuSO4 dengan ZnSO4 menghasilkan DGL = 1 Volt
KI tidak berwarna setelah dirangkai elektrolisis:
Terdapat kesesuaian antara hasil pengamatan dengan hipotesis yaitu pada katoda terbentuk Fe(OH) 3, larutan pada anoda terdapat pemisahan antara larutan yang berwarna kuning dan pink.
o
E sel = ECu - EZn = +0,34 – (-0,76) = + 1,1 volt -
Katoda : 2H2O + 2e H2 + 2OH Anoda : 2I I2 + 2e _____________________________ 2H2O + 2I H2 + 2OH + I2 2H2O + 2KI H2 + 2KOH + I2 3+ Fe + 3OH Fe(OH) 3coklat kemerahan
Katoda: menghasilkan gelembung-elembung gas H2, larutan tidak berwrna Anoda: menghasilkan gelembung-gelembung gas I2, larutan berwarna kuning kecoklatan. Larutan pada katoda ditambahkan PP: larutan berwarna merah muda kemudian ditambahkan FeCL3 larutan berubah menjadi berwarna kuning kecoklatan. Larutan pada anoda ditambahkan CHCl3 terdapat larutan kuning kecoklatan dan larutan bewarna merah muda yang terpisah.
14
H. Analisa Data 1. Pada percobaan pertama mengidentifikasi reaksi redoks berdasarkan perubahan warna yang diamati Tabung 1: 2I-I2 + 2e2e- + 2H+ + H2O22H2O 2H+ + H2O2 + 2I-I2+2H2O -1
reduksi
-2
H2SO4 + H2O2 + 2KII2 + 2H2O + K 2SO4 -1
0 oksidasi
KI ditambahkan amilum dan ditambahkan H 2SO4 larutan tidak berwarna. Setelah ditambahkan H2O2 larutannya berubah warna menjadi merah kecoklatan. Hal itu mengindikasikan bahwa terjadi reaksi redoks yakni: O pada H 2O2 mengalami reduksi menjadi H2O, sedangkan I pada KI mengalami oksidasi menjadi I 2. Tabung 2: 2I-I2 + 2ee- + Fe3+ Fe2+
x1 x2
2I- + 2Fe3+ I2 + Fe2+ -1
oksidasi
0
2KI + 2FeCl3 I2 + 2FeCL2 + KCl +3
reduksi +2
KI ditambahkan amilum dan ditambahkan H 2SO4 larutan tidak berwarna. Setelah ditambahkan FeCl3 larutannya berubah warna menjdi merah kecoklatan. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi reaksi redoks yakni: Fe pada FeCl 3 mengalami reduksi menjadi FeCl2, sedangkan I pada KI mengalami oksidasi menjadi I 2. Tabung 3: 2I-I2 + 2ee- + 4H+ + NO3- NO + 2H2O
x1 x2
8H+ + 2NO3- + 2I- I2 + 2NO + 4H2O
15
oksidasi -1
0
8H+ + 2HNO3- + 2KI I2 + 2NO + 4H2O + 2K + +5
reduksi
+2
KI ditambahkan amilum larutan tidak berwarna. Setelah ditetesi HNO 3 larutannya berubah warna menjadi kuning dan jika diteruskan atau ditambahkan jumlah tetesan HNO3, maka warna larutan menjadi kuning (++). Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi reaksi redoks yakni: N dalam HNO 3 mengalami reduksi menjadi NO, sedangkan I pada KI mengalami oksidasi menjadi I 2. Berdasarkan hipotesa yaitu larutan yang mengalami perubahan warna menandakan adanya reaksi redoks. Maka, dibutuhkan pembanding untuk mengetahui seberapa besar kandungan I2 atau amilum dalam larutan tersebut. Sehingga, kami membuat dua larutan pembanding yaitu pada pembanding 1, 5 tetes I 2 ditambahkan 2 tetes larutan amilum yang menghasilkan warna merah kecoklatan dan itu mengindikasikan bahwa kandungan I 2 lebih banyak daripada amilum. Kemudian pada pembanding 2, 2 tetes I2 ditambahkan 5 tetes larutan amilum yang menghasilkan warna ungu dan itu mengindikasikan bahwa kandungan amilum lebih banyak daripada I2. Namun, pada pembanding kami yang kedua warna yang didapatkan adalah coklat kehitaman. 1.b. Tabung kanan: +6 2+
reduksi +
+4 3+
2Fe
+ 2H2SO4 + 6H 2Fe
+2
oksidasi
+ 3SO2 + 6H2O
+3
Fe3+ + SCN-Fe(SCN)3merah darah H2SO4 ditambahkan FeSO4 larutan tidak berwarna. Setelah ditetesi KSCN larutan berubah warna menjadi merah. Kemudian, dicelupkan elektroda karbon larutan menjadi berwarna merah darah. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi reaksi redoks dari perubahan warna tersebut yakni: S dalam H 2SO4 mengalami reduksi menjadi SO2, sedangkan Fe dalam FeSO 4 mengalami oksidasi menjadi Fe3+. Tabung kiri:
+6
reduksi
+3
K 2Cr 2O7 + 2H2SO4 2Cr 3+ + SO2 + 2K + + SO42- + 2H2O 16
H2SO4 ditambahkan K 2Cr 2O7 larutan berwarna jingga, setelah dicelupkan elektroda karbon larutan berubah warna menjadi jingga kekuningan. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi reaksi redoks yakni: Cr dalam K 2Cr 2O7 mengalami reduksi menjadi Cr 3+. Pembanding: FeCl3 + KSCN Fe(SCN)3 merah darah + KCl Pembanding dibuat untuk dapat membedakan warna larutan pada tabung kanan dan kiri, serta mengetahui tabung mana yang memiliki kandungan Fe lebih banyak didalam larutan tersebut. Maka, terdapat kesesuaian antara hasil pengamatan dan hipotesis yaitu pada tabung kanan terbentuk Fe(SCN) 3 dan pada tabung kiri terbentuk Cr 3+. 2. Pada percobaan kedua penentuan daya gerak listrik dari sel kimia Katoda : Cu2+ + 2e Cu Anoda : Zn Zn2+ + 2e Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ 0
oksidasi
2+
2+
Cu + Zn Cu + Zn2+ 2+ reduksi
0
Eo sel = 1 volt Pada percobaan ini diberlakukan ketentuan KAPAN (katoda positif-anoda negatif), maka pada katoda lempeng Cu diletakkan dan lempeng Zn diletakkan pada anoda. Sehingga, dapat diartikan sebagaimana CuSO 4 yang larutannya berwarna biru mengalami reduksi dan ZnSO 4 yang larutannya tidak berwarna mengalami oksidasi. Berdasakan hipotesis daya gerak listrik untuk reaksi redoks yang dihubungkan dengan jembatan garam antara CuSO 4 dan ZnSO4 adalah +1,1 volt. Namun pada percobaan kami ini setelah dirangkai sel Gavani, voltmeter menunjukkan angka 4 dan daya gerak listrik yang didapatkan adalah 1 volt. 3. Elektrolisis Katoda : 2H2O + 2e H2 + 2OHAnoda : 2I- I2 + 2e 2H2O + 2I-H2 + 2OH- + I2 2H2O + 2KI H2 + 2KOH + I2
17
Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3coklat kemerahan Pada percobaan ini diberlakukan ketentuan KNAP (katoda negatif-anoda positif). maka, pada katoda menghasilkan gelembung-gelembung gas H 2 dan warna larutan tidak berwarna. Kemudian, pada anoda menghasilkan gelembung-gelembung gas I2 dan larutannya berwarna kuning kecoklatan. Setelah itu, larutan pada katoda ditambahkan PP warna larutan menjadi merah muda, lalu ditambahkan FeCl 3 larutannya berubah menjadi merah kecoklatan. sedangkan, larutan pada anoda ditambahkan CHCl 3 terdapat larutan kuning dan merah muda yang terpisah. Terdapat kesesuaian antara hasil pengamatan dan hipotesis yaitu larutan pada katoda terbantuk Fe(OH)3, sedangkan larutan pada anoda terdapat pemisahan antara larutan yang berwarna merah muda dengan larutan yang berwarna kuning.
I. Pembahasan Pada percobaan pertama yaitu mengidentifikasi reaksi redoks berdasarkan perubahan warna yang diamati. Pada percobaan ini, H2SO4 digunakan sebagai pemberi suasana asam dan amilum digunakan sebagai indicator. Pada tabung 3 tidak ditambah H2SO4 karena penambahan HNO 3 sendiri sudah bersifat asam. Secara teori, larutan yang mengalami perubahan warna menandakan adanya reaksi redoks. Larutan yang berubah warna menjadi merah kecoklatan mengandung I 2 lebih banyak daripada amilum. Sedangkan, larutan yang berubah warna menjadi ungu mengandung larutan amilum yang lebih banyak daripada I 2. Maka, pada ketiga tabung pada percobaan pertama ini mengandung I2 lebih banyak karena hasil larutan yang didapat adalah merah kecoklatan. Begitu pula dengan kedua pembanding yang seharusnya pembanding kedua merupakan pengidentifikasi bagi larutan yang mengandung amilum lebih banyak dengan warna larutan ungu. N amun, pembanding kedua tersebut larutannya berwarna coklat kehitaman. Hal ini jelas, bahwa pembanding dua juga mengandung I2 lebih banyak dibandingkan dengan pembanding satu. Pada tabung 3 semakin banyak jumlah tetesan HNO3 larutan berwarna kuning (++). Hal ini terjadi karena semakin banyak jumlah tetesan HNO3 semakin banyak I- yang teroksidasi membentuk I2.
18
Pada percobaan pertama yang menggunakan tabung‖U‖, perubahan warna larutan sebelah kanan tabung menjadi merah darah dikarenakan Fe 3+ hasil oksidasi dari FeSO4 bereaksi dengan SCN - dari KSCN membentuk Fe(SCN) 3 yang merupakan endapan merah darah. Pada tabung sebelah kiri larutan berwarna jingga yaitu warna dari K 2Cr 2O7. Setelah dicelupkan elektroda karbon warna larutan menjadi jingga kekuningan. Hal ini dikarenakan sebagian Cr 6+ yang berwarna jingga tereduksi menjadi Cr 3+ yang berwarna kuning. Pada percobaan kedua yaitu menentukan daya gerak listrik dari sel kimia. Secara teori, sel kimia atau sel gavani (sel volta) adalah sel elektrokimia yang terdiri dari 2 buah elektroda yang dapat menghasilkan energi listrik. Pada rangkaian sel dibutuhkan pula jembatan garam, jembatan garam dibutuhkan untuk memberikan jalan bagi ion untuk bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya untuk menjaga larutan agar muatan listriknya tetap netral. Elektroda tembaga disebut katoda yang mengalami reduksi yaitu Cu2+ menjadi Cu, ion Cu 2+ dari larutan CuSO4. Sedangkan elektroda seng sebagai anoda yang mengalami reaksi oksidasi yaitu dari Zn menjadi Zn2+ dalam larutan ZnSO4. Ion Cu2+ dari larutan CuSO4 melapisi elektroda tembaga, sedangkan Zn pada elektroda seng semakin berkurang dan akan habis karena menjadi ion Zn 2+. Kationkation di dalam jembatan garam berpindah ke gelas kimia yang mengandung elektroda tembaga untuk menggantikan ion tembaga yang semakin habis. Sebaliknya, anion-anion pada jembatan garam berpindah ke sisi elektroda seng yang menjaga agar larutan yang mengandung ion Zn 2+ tetap bermuatan listrik netral. Di dalam sel volta berlaku KAPAN (katoda positif-anoda negatif), maka anoda mempunyai electron yang lebih besar. Sementara katoda adalah yang kekurangan electron, itu berarti tembaga sebagai penerima electron. Munculnya arus listrik yang terjadi dari anoda menuju katoda disebabkan oleh perbedaan potensial elektrik antara kedua elektroda tersebut. Melalui percobaan ini perbedaan potensial dapat diukur dengan voltmeter dan hasilnya berupa potensial standar sel (E 0 sel). Dari reaksi redoks antara CuSO4 dengan ZnSO 4 secara teori menghasilkan daya gerak listrik sebesar 1,1 volt. Sedangkan hasil percobaan menghasilkan daya gerak listrik sebesar 1 volt dengan perhitungan sebagai berikut : DGL = angka yang ditunjuk voltmeter
x
skala penunjuk
Skala maksimum
19
=
x 2,5 = 1 volt
Pada percobaan ketiga yaitu menguji elektrolisis larutan KI. Dalam sel elektrolisis terjadi perubahan energy listrik menjadi energy kimia oleh karena itu pada percobaan ini dihubungkan dengan baterai 6 volt agar terjadi reaksi kimia. Di dalam sel elektrolisis berlaku katoda negative, anoda positif. Oleh karena KI ada dalam system larutan, berarti didalam system yang akan terelektrolisis terdapat juga air, selain K + dan I-. Oleh karena K + termasuk golongan IA, maka jika ada air yang akan tereduksi airnya dan menghasilkan H 2. Sementara itu, I- termasuk halogen, maka akan teroksidasi menjadi unsurnya yaitu I 2. Larutan pada katoda saat ditambahkan PP berubah warna menjadi merah muda, hal ini dikarenakan adanya ion OH - pada katoda yang terbentuk dari reaksi reduksi: 2H2O + 2e H2 + 2OH-. Sedangkan gelembung udara yang muncul pada katoda dikarenakan terbentuknya gas H 2. Lalu penambahan FeCl 3 menjadikan larutan berwarna coklat kemerahan, hal ini terjadi karena ion OH- bereaksi dengan Fe3+ menjadi Fe(OH)3. Larutan pada anoda berwarna kuning kecoklatan, hal ini membuktikan adanya reaksi oksidasi 2I- I2 + 2e. Warna kuning kecoklatan tersebut merupakan warna dari I2. Gelembung udara yang muncul pada anoda dikarenakan terbentuknya gas I 2. Lalu penambahan CHCl 3 pada larutan di ruang anoda mengakibatkan terbentuknya larutan kuning dan merah muda yang terpisah. Larutan kuning tersebut adalah I 2 sedangkan larutan merah muda adalah CHCl 3. Kedua larutan tersebut terpisah karena perbedaan kepolaran larutan. Larutan I2 bersifat non polar sedangkan CHCl3 bersifat polar. Senyawa polar hanya bisa larut dengan senyawa lain yang polar juga. Warna CHCl3 adalah tidak berwarna tetapi saat ditambahkan pada larutan I 2 menjadi merah muda. Hal ini dikarenakan apabila suatu larutan iodide dikocok dengan 1-2 ml kloroform, iod akan dibebaskan. Iod ini melarut membentuk larutan lembayung yang turun ke sebelah bawah lapisan air.
J. Diskusi
Pada percobaan pertama yaitu KI ditambahkan amilum dan ditambahkan H2SO4 larutan tidak berwarna. Setelah ditambahkan H 2O2 larutannya berubah warna menjadi merah kecoklatan, seharusnya adalah berwarna ungu. Hal itu terjadi 20
dikarenakan konsentrasi H2O2 terlalu pekat sehingga warna larutan menjadi cokelat kehitaman. Pada percobaan ketiga larutan pada katoda ditambahkan PP warna larutan menjadi merah muda, lalu ditambahkan FeCl 3 larutannya berubah menjadi merah kecoklatan, seharusnya terdapat endapan berwarna merah kecoklatan. Hal itu terj adi dikarenakan waktu yang dilakukan untuk elektrolisis kurang lama.
K. Simpulan
Reaksi redoks dapat diamati dan diidentifikasi dari perubahan warna suatu larutan yang direaksikan
Sel volta merupakan sel elektrokimia yang menghasilkan energi lisrik
Perubahan potensial reduksi dapat dihitung dengan menentukan daya gerak listrik menggunakan voltmeter dalam sel volta.
Larutan KI dapat dielektrolisis dan menghasilkan gas H 2 pada katoda dan I 2 pada anoda
Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang membutuhkan energi listrik untuk diubah menjadi energi kimia dalam reaksi redoks.
L. Jawaban Pertanyaan 1. Pada percobaan redoks tidak diperlukan sumber arus, sedangkan pada elektrolisis diperlukan arus mengapa demikian? dan jelaskan apa sebenarnya fungsi arus tersebut! Jawab:
Karena Elektrolisis merupakan penguraian suatu zat akibat arus listrik. Elektrolisis menerapkan arus listrik searah untuk mendorong agar terjadi reaksi elektrokimia di dalam sel. 2. Apa yang dimaksud dengan jembatan garam, apa fungsinya dan jelaskan cara pembuatannnya dengan kertas tissue! Jawab:
21
Jembatan garam merupakan jembatan yang digunakan pada pembuatan sel volta berbentuk seperti pipa U yang berisi elektrolit (KCl) yang digunakan sebagai kontak listrik antara kedua larutan elektrolit dalam sel Volta.
M.Daftar Pustaka andykimia03.wordpress.com/2009/09/09/elektrokimia-i-penyetaraan-reaksi-redoks-dansel-volta. Diakses 13 April 2012, pukul 02:09 WIB belajar-sob.blogspot.com/2009/09/reaksi-redoks-dan-elektrokimia.html. Diakses 4 April 2012, pukul 03:33 WIB budisma.web.id/materi/sma/kimia-kelas-xii/sel-elektrolisis. Diakses 13 April 2012, pukul 02:10 WIB Dasar, T. K. (2010). KIMIA DASAR II. Surabaya: Unipress. Dasar, T. K. (2012). Penuntun Praktikum KIMIA DASAR LANJUT. Surabaya:Unipress
22
LAMPIRAN 1. Beberapa reaksi redoks
Tabung 1
Tabung 2
KI + H2SO4 + H2O2
KI + H2SO4 + FeCl3
Tabung 3 KI + HNO3
Pembanding 1
23
Pembanding 2
Tabung kanan : H 2SO4 + FeSO4 + KSCN + Elektroda karbon Tabung kiri : : H2SO4 + K 2Cr 2O7 +
Tabung kanan : H2SO4 + FeSO4 + KSCN + Elektroda karbon Pembanding : FeCl3 + KSCN
Pembanding b : FeCl3 + KSCN
Tabung kiri : : H2SO4 + K 2Cr 2O7 +
elektroda karbon
24
2. Penentuan Daya Gerak Listrik dari Sel Kimia
Sel volta antara ZnSO4 dengn Cu SO4
Voltmeter menunjukkan angka 4
3. Elektrolisis
Pada katoda terbentuk banyak
Pada katoda terbentuk
gelembung udara dan larutan tidak
sedikit gelembung udara dan
berwarna
larutan berwarna kuning
25
Larutan pada katoda + PP
Larutan pada katoda + PP + FeCl3
Larutan pada anoda + CHCl3
26
