makalah aplikasi elektrokimia

MAKALAH KIMIA ANALITIK II aplikasi elektrokimia dalam bidang analisis kimia”

“

DISUSUN OLEH : NAMA

: ROCKY R NIKIJULUW

NIM

: 2010 – 41 – 020

PRODY

: PENDIDIKAN KIMIA

PROGRAM STUDY PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS PATTIMURA AMBON 2012 Makalah aplikasi elektrokimia dalam bidang analisis kimia

Page 1

BAB II PEMBAHASAN PENGERTIAN ELEKTROKIMIA

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dan reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki.dengan kata lain, Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara perubahan (reaksi) kimia dengan kerja listrik, yang biasanya melibatkan sel elektrokimia yang menerapkan prinsip reaksi redoks dalam aplikasinya. PENGOLONGAN SEL ELEKTROKIMIA

Pengolongan sel elektrokimia antara lain: A. sel galvani/ sel volta

Sel Volta atau sel galvani adalah sel elektrokimia yang melibatkan raksi redoks dan menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda tempat berlangsungnya reaksi oksidasi disebut anoda (electrode negative) , dan tempat berlangsungnya reaksi reduksi disebut katoda(electrode positif). B. Sel elektrolisis

Sel elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik. Pada sel elektrolisis, reaksi kimia tidak terjadi secara spontan tetapi melalui perbedaan potensial yang dipicu dari luar sistem. Anoda berfungsi sebagai elektroda bermuatan positif dan katoda bermuatan negatif, sehingga arus listrik mengalir dari anoda ke katoda. Sel elektrolisis banyak digunakan untuk produksi alumunium atau pemurnian tembaga.

APLIKASI ELEKTROKIMIA DALAM BIDANG ANALISIS KIMIA

Elektrokimia memiliki banyak metode yang digunakan dalam bidang analisis kimia. Namun, aplikasi / metode-metode tersebut sangat jarang kita dengarkan. Sesuai dengan Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistim elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Makalah aplikasi elektrokimia dalam bidang analisis kimia

Page 2

Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya di sebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda -umumnya konduktor logam- yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung. A. Elektroanalisis

Kimia elektroanalisis merupakan metode analisis kuantitatif berdasarkan pengukuran sifat larutan analit ( sebagai bagian dari elektrokimia). System pengukuran terdiri dari : a. Elektrolit yang mampu menghantarkan arus listrik b. Alat ukur ( rangkaian luar), untuk mengukur signal listrik c. Elektroda, koduktor yang berfungsi mengabungkan system alat ukur dengan elektrolit. Contoh metoda elektroanalisis adalah potensiometrik. Potensiometrik adalah satu cara elektrokimia untuk analisa ion secara kuantitatif berdasarkan pengukuran potensial dari elektroda yang peka terhadap ion yang bersangkutan. Potensiometri digunakan untuk menentukan konsentrasi Suatu ion,pH larutan , dan titik akhir titrasi. Potensiometri digunakan sebagai salah satu metode untuk mengukur konsentrasi suatu larutan,yang dijelaskan melalaui persamaan Nerst . Elemen yang digunakan dalam potensiometri adalah Elektroda pembanding,elektroda Indikator,Jembatan garam dan larutan yang dianalisis. Elektroda pembanding dibagi menjadi dua ,yaitu elektroda pembanding primer dan elektroda pembanding skunder ( elektroda kalomel dan elektroda perak ). Elektroda Indikator dibagi menjadi dua yaitu elektroda Logam dan elektroda membran.elektroda Logam terdiri dari tiga macam,antara lain elektroda jenis pertama ,kedua dan ketiga .sedangkan elektroda membran dibagi menjadi elektroda membran kaca,elektroda membran padat,elektroda membran cair dan elektroda membran gas. Proses titrasi potensiometri dapat dilakukan dengan bantuan elektroda indikator dan elektroda pembanding yang sesuai. Cara potensiometri ini bermanfaat bila tidak ada indikator yang cocok untuk menentukan titik akhir titrasi . B. elektrosintesis

Aplikasi lain yang tidak kalah pentingnya dari metode elektrokimia dan sekarang sedang marak dikembangkan oleh para peneliti adalah elektrosintesis. Teknik / metode elektrosintesis adalah suatu cara untuk mensintesis atau memproduksi suatu bahan yang didasarkan pada teknik elektrokimia. Pada metode ini terjadi perubahan unsur / senyawa kimia menjadi senyawa yang Makalah aplikasi elektrokimia dalam bidang analisis kimia

Page 3

sesuai dengan yang diinginkan. Penggunaan metode ini oleh para peneliti dalam mensintesis bahan didasarkan oleh berbagai keuntungan yang ditawarkan seperti peralatan yang diperlukan sangat sederhana, yakni terdiri dari dua/tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus listrik, potensial elektroda dan rapat arusnya dapat diatur sehingga selektivitas dan kecepatan reaksinya dapat ditempatkan pada batas-batas yang diinginkan melalui pengaturan besarnya potensial listrik serta tingkat polusi sangat rendah dan mudah dikontrol. Dari keuntungan yang ditawarkan menyebabkan teknik elektrosintesis lebih menguntungkan dibandingkan metode sintesis secara konvensional, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, suhu, katalis dan konsentrasi. Selain itu proses elektrosintesis juga dimungkinkan untuk dilakukan pada tekanan atmosfer dan pada suhu antara 100-900

o

C terutama untuk sintesis senyawa

organik, sehingga memungkinkan penggunaan materi yang murah. Prinsip Elektrosintesis Prinsip dari metode elektrosintesis didasarkan pada penerapan teori-teori elektrokimia

biasa sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Baik teknik elektrosintesis maupun metode sintesis secara konvensional, mempunyai variabel-variabel yang sama seperti suhu, pelarut, pH, konsentrasi reaktan, metode pencampuran dan waktu. Akan tetapi perbedaannya, jika di elektrosintesis mempunyai variabel tambahan yakni variabel listrik dan fisik seperti elektroda, jenis elektrolit, lapisan listrik ganda, materi/jenis elektroda, jenis sel elektrolisis yang digunakan, media elektrolisis dan derajat pengadukan. Pada dasarnya semua jenis sel elektrolisis termasuk elektrosintesis selalu berlaku hukum Faraday yakni: i.

Jumlah perubahan kimia yang terjadi dalam sel elektrolisis, sebanding dengan muatan listrik yang dilewatkan di dalam sel tersebut

ii.

Jumlah muatan listrik sebanyak 96.500 coulomb akan menyebabkan perubahan suatu senyawa sebanyak 1,0 gram ekivalen (grek) Reaksi kimia hanya akan terjadi apabila ada perpindahan elektron dari larutan menuju ke

elektroda (proses oksidasi), sedangkan pada katoda akan terjadi aliran elektron dari katoda menuju ke larutan (proses reduksi). Proses perpindahan elektron dibedakan atas perpindahan elektron primer,artinya materi pokok bereaksi secara langsung pada permukaan elektroda, sedangkan pada perpindahan elektron secara sekunder, elektron akan bereaksi dengan elektrolit penunjang, sehingga akan dihasilkan suatu reaktan antara (intermediate reactan), yang akan Makalah aplikasi elektrokimia dalam bidang analisis kimia

Page 4

bereaksi lebih lanjut dengan materi pokok di dalam larutan. Reaktan antara ini dapat dihasilkan secara internal maupun eksternal: Perpindahan elektron secara primer : O + ne → P Perpindahan elektron secara sekunder : X + ne → I, O + I → P

Aplikasi Metode Elektrosintesis

Metode elektrosintesis telah banyak dimanfaatkan oleh para peneliti dalam mensintesis senyawa organik (elektrosintesis organik) dan elektrosintesis bahan konduktor organik serta yang tak kalah bergengsinya dan sedang dikembangkan saat ini adalah pemanfaatan polutan menjadi senyawa yang bermanfaat melalui metode elektrosintesis. Untuk sintesis bahan organik, didasarkan pada reaksi penggabungan, substitusi, siklisasi dan reaksi eliminasi yang diikuti pengaturan kembali secara elektrokimia. Ini berbeda dengan metode secara konvensional yang memakai dasar reduksi aldehid, oksidasi alkohol, reduksi senyawa nitro dan oksidasi senyawa sulfur. Kesulitan yang timbul selama elektrosintesis organik yakni apabila zat antara yang diinginkan memiliki kestabilan yang rendah, cara mengatasinya adalah dengan menyediakan zat perangkap (trapping agent) di dalam larutan dengan syarat zat perangkap ini tidak bereaksi dengan zat elektroaktif dan tidak mengalami elektrolisis. Beberapa contoh dari elektrosintesis organik adalah pembuatan chiral drug untuk industri farmasi, sintesis p-aminofenol melalui reduksi nitrobenzena secara elektrolisis, pembuatan soda (NaOH) dan asam sulfat (H 2SO4) dari Na2SO4 melalui proses splitting electrochemis, reduksi senyawa Triphenylbiomoethylene menjadi Triphenilethylene dan Triphenylethan serta ratusan senyawa organik lainnya yang telah berhasil dibuat untuk keperluan bahan baku obat. Untuk skala

perusahaan/pabrik

telah

dilakukan

oleh

Perusahan

Monsanto

(Kanada)

dengan

memproduksi adiponitril (bahan dasar nylon 6,6) dan produksi fluorokarbon oleh Perusahaan Philips (Belanda).

C. elektrokoagulasi

Elektrokoagulasi merupakan proses yang dilewati oleh arus listrik pada air. Hal tersebut telah dibuktikan betapa efisiennya proses tersebut untuk menghilangkan kontaminan di dalam air. Elektrokoagulasi mempunyai efisiensi yang tinggi dalam penghilangan kontaminan dan biaya

Makalah aplikasi elektrokimia dalam bidang analisis kimia

Page 5

operasi yang rendah. Proses ini berdasarkan pada prinsip ilmu dimana adanya respon air yang mengandung kontaminan terhadap medan listrik melalui reaksi reduksi dan oksidasi dan dapat menghilangkan beberapa kation berat 99% serta dapat mengurangi mikroorganisme dalam air. Beberapa ion-ion lainnya dan koloid-koloid dapat dihilangkan. Elektrokoagulasi (EC) bukan merupakan teknologi terbaru. Pengolahan limbah cair dengan menggunakan EC telah dipraktekan sejak abad ke-20 (100 tahun yang lalu) dengan keberhasilan proses yang terbatas. Dengan menggunakan listrik untuk mengolah air merupakan hal pertama yang dilakukan di Inggris pada tahun 1889 dan aplikasi dari elektrolisis pada mineral beneficiation telah dipatenkan oleh Elmore pada tahun 1904.

Mekanisme Proses Elektrokoagulasi

Sebuah reaktor elektrokoagulasi adalah sel elektrokimia dimana anoda korban ( biasanya menggunakan aluminium atau besi) digunakan sebagai agen akoagulan .Secara simultan, gas-gas elektrolit dihasilkan ( hidrogen pada katoda ). Beberapa material elektroda dapat dibuat dari aluminium, besi, stainless steel dan platina. Aluminium merupakan material anoda yang sering digunakan. Persamaan (1) menjelaskan pelarutan anode aluminium : 3+

Al

e−

+3

↔ Al ……. (1)

Secara simultan, reaksi katodik biasanya terjadi perubahan hidrogen. Reaksi ini terjadi pada katoda dan tergantung pada pH Pada pH netral atau alkali, hidrogen diproduksi melalui persamaan (2) : −

−

2H2O+ 2e → OH +H2 ……..(2)

ketika dalam kondisi asam, persamaan (3) dapat menjelaskan dengan baik perubahan hidrogen pada katoda. +

−

2H +2e → H2 ……... (3)


Page 6

D. elektrodialisis

elektrodialisis adalah gabungan antara elektrokimia dan penukaran ion. Elektrodialisis yang disingkat ED merupakan proses pemisahan elektrokimia dengan ion-ion berpisah melintas membran selektif anion dan kation dari larutan encer kelarutan membran lebih pekat akibat aliran arus searah atau DC. sedangkan ED-Balikan atau ED-Reversal atau (EDR) adalah proses ED namun kutub/polaritas elektroda-elektrodanya dibalik dengan daur waktu tertentu, sehingga membalik pula arah gerak ion dalam jajaran membrannya. Sistem ini digunakan untuk mengubah air payau menjadi air minum atau untuk memekatkan buangan atau limbah agar dapat dipakai ulang atau juga sebagai pralakuan atas umpan air padatan total terlarut (PTT) tinggi sebelum masuk kesistem penukaran ion. E. Elektrowining

Elektrowinning adalah proses elektrokimia yaitu proses pengendapan logam pada kutub katoda menggunakan arus listrik yang mengalir dalam larutan elektrolit ( hasil dari pelarutan ), hasil yang diperoleh pada kutub katoda adalah lumpur logam emas dan perak yang disebut cake yang dapat langsung dilebur ( smelting ). Electrowinning adalah cara terbaru dan paling efesien digunakan dalam ekstraksi emas dan perak yang terdapat di air kaya / PLS ( Pregnant Liquid Solution ) dengan prinsip elektrolisa ( reaksi redoks ) dalam sebuah kompartemen. Proses ini melibatkan penggunaan larutan alkali sianida sebagai elektrolit dalam suatu sel sebagai anoda dan katoda antara lain dapat menggunakan :

Reaksi sel yang terjadi adalah :


Page 7

Anoda : 2OH

-

→ O2

-

+ H2O + 2e

-

-

Kotoda : 2Au(CN)2 + 2e -

→ 2Au + 4CN -

Overall : 2Au(CN)2 + 2OH

-

→ 2Au + O2

Pada proses electrowinning akan melepaskan gas H

+

-

+ H2O + 4CN

membuat pH menjadi turun sehingga

berisiko mengasilkan gas HCN. Gas ini sangat berbahaya dan bersifat korosif terhadap anoda, untuk itu larutan alkali sianida harus dijaga pada pH 12,5. Parameter suatu proses electrowinning dapat dikatakn selesai apabila telah sesuai dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengendapnya logam berharga yang diinginkan di katoda dengan kadar yang tinggi. Untuk mengetahui berapa lama suatu proses electrowinning berlangsung hingga mencapai kadar endapan logam berharga yang diinginkan, maka dapat dihitung berdasarkan Hukum Faraday:

W

dimana,

Ar i t 





W



W total



W katoda

ZF

sehingga

,

t

W Z F 



Keterangan:



Ar i 

W = berat endapan (gram) Ar = berat atom logam (gram) I = arus yang digunakan (ampere) t

= waktu yang digunakan untuk pengendapan logam berharga di katoda

Z = muatan ion F = konstanta faraday, 96.500

F. Elektrofining

Proses

elektrolitik yang dilakukan untuk

pemurnian logam yang biasanya telah

mengalami pemurnian dengan cara lain, dengan harapan mencapai kemurnian setinggi-tingginya. Biasanya, terdapat 2 metoda yang digunakan :


Page 8

1. Bullion Kadar Ag Tinggi Proses electrorefining adalah proses pertama, dengan prinsip yang sama dengan electrowinning. Tetapi anoda untuk ini adalah Bullion, dan AgNO3 adalah larutan. Perak pada katoda dan emas pada anoda, lalu peleburan dilakukan untuk mendapatkan batangan emas dan perak. Kita harus melakukan elektrolisis untuk mendapatkan kadar 99,99%, dan larutan pada elektrolisis emas adalah Au(Cl)

2-. 2

2. Bullion Kadar Au Tinggi Bullion dilebur langsung dengan aliran gas Cl , gas klorin akan mengambil Au dan kita akan mendapatkan batangan Au dan Ag. Kita juga harus melakukan elektrolisis untuk mendapatkan kadar 99,99%, dan larutan pada elektrolisis emas adalah Au(Cl)

2-.

G. elektroplating

Elektroplating merupakan salah satu cabang dari ilmu kimia (elektrokimia) yang membahas tentang energi atau arus listrik yang menyebabkan suatu reaksi atau perubahan kimia serta energy listrik yang di hasilkan melalui suatu reaksi kimia, hasil reaksi

– reaksi

pada suhu yang

amat tinggi melalui perubahan energi listrik menjadi panas. Dalam elektroplating proses yang terjadi adalah melalui elektroforesis yaitu gerakan partikel koloid dalam medan listrik dengan menghasilkan dua elektrode (suatu penghantar yang dapat berbentuk batangan, kepingan, atau kawat yang digunakan untuk memancarkan atau mengendalikan aliran partikel-partikel yang bermuatan, baik dalam suatu cairan, gas, atau semi konduktor). Yang dialiri arus kearah, koloid bermuatan negatif bergerak kearah anode, sedangkan koloid bermuatan positif ke katode. Proses ini digunakan untuk memisahkan atau penguraian campuran. Setelah koloid itu terpisah atau melapisi anode tersebut sehingga terbentuk lapisan tipis yang biasanya disebut plate. Proses elektroplating mengubah sifat fisik, mekanik, dan sifat teknologi suatu material. Salah satu contoh perubahan fisik ketika material dilapis dengan nikel adalah bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta bertambahnya kapasitas konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, terjadi perubahan kekuatan tarik maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami pelapisan dibandingkan sebelumnya.


Page 9

DAFTAR PUSTAKA

® Buchari. 2003. Elektrokimia dalam Bahan Makanan dan Obat-obatan. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta ® Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi ke-4. Diterjemahkan oleh Irma I. Kartohadiprojo. Penerbit Erlangga. Jakarta ® Fagi, Fathurrachman. 2003. Elektrokimia dalam Industri Bahan Bakar Nuklir. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta ® Cristian dan o relly,1986. Instrumental analisys. ® Kennedy JH, analitical chemistry. 1990 ® http://mineraltambang.com/elution.html ® http://www.scribd.com/inilahadanya/d/53045308-EMEW-Electro-Metal-ElectroWinning-at-Pt-Freeport ® http://www.scribd.com/doc/46100691/proses-pengolahan-emas


Page 10

makalah aplikasi elektrokimia

Recommend Documents