L1.1Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektrode dan larutan elektrolit.Elektroda yang digunakan dalam proses elektolisis dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: Elektroda inert, seperti kalsium (Ca), potasium, grafit (C), Platina (Pt), dan emas (Au). Elektroda aktif, seperti seng (Zn), tembaga (Cu), dan perak (Ag).Elektrolitnya dapat berupa larutan berupa asam, basa, atau garam, dapat pula leburan garam halida atau leburan oksida. Kombinasi antara larutan elektrolit dan elektrode menghasilkan tiga kategori penting elektrolisis, yaitu:1. Elektrolisis larutan dengan elektrode inert2. Elektrolisis larutan dengan elektrode aktif3. Elektrolisis leburan dengan elektrode inertPada elektrolisis, katode merupakan kutub negatif dan anode merupakan kutub positif. Pada katode akan terjadi reaksi reduksi dan pada anode terjadi reaksi oksidasi.

Penerapan dalam industriElektrolisis yang pertama dicoba adalah elektrolisis air (1800). Davy segera mengikuti dan dengan sukses mengisolasi logam alkali dan alkali tanah. Bahkan hingga kini elektrolisis digunakan untuk menghasilkan berbagai logam. Elektrolisis khususnya bermanfaat untuk produksi logam dengan kecenderungan ionisasi tinggi (misalnya aluminum). Produksi aluminum di industri dengan elektrolisis dicapai tahun 1886 secara independen oleh penemu Amerika Charles Martin Hall (1863-1914) dan penemu Perancis Paul Louis Toussaint Hroult (1863-1914) pada waktu yang sama. Sukses elektrolisis ini karena penggunaan lelehan Na3AlF6 sebagai pelarut bijih (aluminum oksida; alumina Al2O3)Sebagai syarat berlangsungnya elektrolisis, ion harus dapat bermigrasi ke elektroda. Salah satu cara yang paling jelas agar ion mempunyai mobilitas adalah dengan menggunakan larutan dalam air. Namun, dalam kasus elektrolisis alumina, larutan dalam air jelas tidak tepat sebab air lebih mudah direduksi daripada ion aluminum sebagaimana ditunjukkan di bawah ini.Al3+ + 3e-> Al potensial elektroda normal = -1,662 V (10.38)2H2O +2e-> H2 + 2OH- potensial elektroda normal = -0,828 V (10.39)Metoda lain adalah dengan menggunakan lelehan garam. Namun Al2O3 meleleh pada suhu sangat tinggi, sekitar 2050 C, dan elektrolisis pada suhu setinggi ini jelas tidak mungkin. Namun, titik leleh campuran Al2O3 dan Na3AlF6 adalah sekitar 1000 C, dan suhu ini mudah dicapai. Prosedur detailnya adalah: bijih aluminum, bauksit mengandung berbagai oksida logam sebagai pengotor. Bijih ini diolah dengan alkali, dan hanya oksida aluminum yang amfoter yang larut. Bahan yang tak larut disaring, dan karbon dioksida dialirkan ke filtratnya untuk menghasilkan hidrolisis garamnya. Alumina akan diendapkan.Al2O3(s) + 2OH-(aq)> 2AlO2- (aq) + H2O(l) (10.40) 2CO2 + 2AlO2 -(aq) + (n+1)H2O(l) > 2HCO3- (aq) + Al2O3nH2O(s) (10.41)Alumina yang didapatkan dicampur dengan Na3AlF6 dan kemudian garam lelehnya dielektrolisis. Reaksi dalam sel elektrolisi rumit. Kemungkinan besar awalnya alumina bereaksi dengan Na3AlF6 dan kemudian reaksi elektrolisis berlangsung.Al2O3 + 4AlF63-> 3Al2OF62- + 6F- (10.42)Reaksi elektrodanya adalah sebagai berikut.Elektroda negatif: 2Al2OF62- + 12F- + C > 4AlF63- + CO2 + 4e- (10.43)Elektroda positif: AlF63- + 3e-> Al + 6F- (10.44)Reaksi total: 2Al2O3 + 3C > 4Al + 3CO2 (10.45) Kemurnian aluminum yang didapatkan dengan prosedur ini kira-kira 99,55%. Aluminum digunakan dalam kemurnian ini atau sebagai paduan dengan logam lain. Sifat aluminum sangat baik dan, selain itu, harganya juga tidak terlalu mahal. Namun, harus diingat bahwa produksi aluminum membutuhkan listrik dalam jumlah sangat besar.Penerapan elektrolisis lainnya adalah penyepuhan logam, yaitu proses pemurnian logam dari pengotor, seperti pemurnian tembaga untuk pembuatan kabel listrik. Contoh lainnya adalah proses pelapisan perak kepada peralatan makan seperti sendok dan garpu.Reaksi Elektrolisis dan HukumfaradaySEL ELEKTROLISIS DAN HUKUM FARADAYSel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita. Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari (lihat Elektrokimia I : Penyetaraan Reaksi Redoks dan Sel Volta). Baterai aki yang sedang diisi kembali (recharge) mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan kimia yang diinginkan. Air, H2O, dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalam sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :2 H2O(l) > 2 H2(g) + O2(g)Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis, ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au). Elektroda berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan reaksi oksidasi berlangsung di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anoda. Akibatnya, katoda bermuatan negatif dan menarik kation-kation yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anoda bermuatan positif dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di anoda.

L1.2Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis larutan. Pada proses elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti teroksidasi di anoda.Dari pembahasan di atas, kita dapat menarik beberapa kesimpulan yang berkaitan dengan reaksi elektrolisis :1. Baik elektrolisis lelehan maupun larutan, elektroda inert tidak akan bereaksi; elektroda tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda2. Pada elektrolisis lelehan, kation pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksi di anoda3. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion alkali, alkali tanah, ion aluminium, maupun ion mangan (II), maka air yang mengalami reduksi di katoda4. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion sulfat, nitrat, dan ion sisa asam oksi, maka air yang mengalami oksidasi di anodaSalah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut penyepuhan. Dalam proses penyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan (diendapkan sebagai lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis. Baterai umumnya digunakan sebagai sumber listrik selama proses penyepuhan berlangsung. Logam yang ingin disepuh berfungsi sebagai katoda dan lempeng perak (logam pelapis) yang merupakan logam penyepuh berfungsi sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan harus mengandung spesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh (dalam hal ini, ion perak). Pada proses elektrolisis, lempeng perak di anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. Metode ini relatif mudah dan tanpa biaya yang mahal, sehingga banyak digunakan pada industri perabot rumah tangga dan peralatan dapur.Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis adalah Faraday (F). Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron. Satu Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday equivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui, setiap satu mol partikel mengandung 6,02 x 1023partikel. Sementara setiap elektron mengemban muatan sebesar 1,6 x 10-19 C. Dengan demikian :1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 x 1023 partikel elektron x 1,6 x 10-19 C/partikel elektron1 Faraday = 96320 C (sering dibulatkan menjadi 96500 C untuk mempermudah perhitungan)Hubungan antara Faraday dan Coulomb dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :Faraday = Coulomb / 96500Coulomb = Faraday x 96500Coulomb adalah satuan muatan listrik. Coulomb dapat diperoleh melalui perkalian arus listrik (Ampere) dengan waktu (detik). Persamaan yang menunjukkan hubungan Coulomb, Ampere, dan detik adalah sebagai berikut :Coulomb = Ampere x DetikQ = I x tDengan demikian, hubungan antara Faraday, Ampere, dan detik adalah sebagai berikut :Faraday = (Ampere x Detik) / 96500Faraday = (I x t) / 96500Dengan mengetahui besarnya Faraday pada reaksi elektrolisis, maka mol elektron yang dibutuhkan pada reaksi elektrolisis dapat ditentukan. Selanjutnya, dengan memanfaatkan koefisien reaksi pada masing-masing setengah reaksi di katoda dan anoda, kuantitas produk elektrolisis dapat ditemukan.anyak zat yang mengendap pada elektrode dapat dihitung dengan HUKUM FARADAY.Hukum Faraday I massa zat yang dihasilkan atau melarut selama elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang melalui sel elektrolisis (Q).G~QG = massa zat yang dibebaskan atau melarutQ = jumlah muatan listrik yang digunakan

Pengukuran jumlah listrik dalam prakteknya dapat dilakukan denganbantuan nstrumen berupa amperemeter dan pancatat waktu. Jumlah listrik yang digunakan dalam elektrolisis merupakan hasil kali kuat arus (ampere) dengan waktu (detik) atau dapat ditulis:Q=ixt

Hukum Faraday II massa zat yang dihasilkan berbanding lurus dengan massa ekuivalennya untuk jumlah listrik yang sama. Massa ekuivalen adalah massa atom relatif dibagi dengan muatan ion logam.G ~ ME ME = massa ekivalen

JEMBATAN WHEATSTONE A. PENGERTIAN Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang ditemukan oleh Samuel Hunter Christie pada 1833 dan meningkat kemudian dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini digunakan untuk mengukur suatu yang tidak diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan dua kali dari rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup komponen diketahui kerjanya mirip dengan aslinya potensiometer. Jembatan Wheatstone adalah suatu alat pengukur, alat ini dipergunakan untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap suatu tahanan yang nilainya relatif kecil sekali umpamanya saja suatu kebocoran dari kabel tanah/ kartsluiting dan sebagainya. Jembatan Wheatstone adalah alat yang paling umum digunakan untuk pengukuran tahanan yang teliti dalam daerah 1 sampai 100.000 . Jembatan Wheatstone terdiri dari tahanan R1, R2, R3, dimana tahanan tersebut merupakan tahanan yang diketahui nilainya dengan teliti dan dapat diaturMetode Jembatan Wheatstone adalah susunan komponen-komponen elektronika yang berupa resistor dan catu daya seperti tampak pada gambar berikut:

Hasil kali antara hambatan hambatan berhadapan yang satu akan sama dengan hasil kai hambatan hambatan berhadapan lainnya jika beda potensial antara c dan d bernilai nol. Persamaan R1 . R3 = R2 . R4 dapat diturunkan dengan menerapkan Hukum Kirchoff dalam rangkaian tersebut. Hambatan listrik suatu penghantar merupakan karakteristik dari suatu bahan penghantar tersebut yang mana adalah kemampuan dari penghantar itu untuk mengalirkan arus listrik, yang secara matematis dapat dituliskan:R = p. (L/A)Dimana:R : Hambatan listrik suatu penghantar () : Resitivitas atau hambatan jenis (. m)L : Panjang penghantar (m)A : Luas penghantar ( m)B. Hukum dasar rangkaian listrik yang berhubungan dengan jembatan wheatstone: Hukum OhmHukum Ohmmenyatakan Jika suatu arus listrik melalui suatu penghantar, maka kekuatan arus tersebut adalah sebanding-larus dengan tegangan listrik yang terdapat diantara kedua ujung penghantar tadi.Hukum ini dicetuskan olehGeorg Simon Ohm, seorangfisikawan dariJerman pada tahun1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudulThe Galvanic Circuit Investigated Mathematicallypada tahun1827.Hukum Ohm :

L2.1 Tegangan dinyatakan dengan nilai volt, disimbolkan E dan V. Arus dinyatakan dengan Ampere, disimbolkan I Hambatan dinyatakan dengan Ohm, disimbolkan R.Jika luas penampang A yang diperhatikan cukup kecil dan tegak lurus kearah J (misalnya panjang konduktor besar sekali dibanding dengan luas penampangnya), maka J dapat dianggap sama pada seluruh bagian penampang hingga I = J . A maka untuk beda potensial berlaku V = E . dl dan juga integrasi diambil sepanjang suatu garis gaya V = E . dlTerlihat bahwa faKtor yang berupa integrasi hanya tergantung dari konduktornya dan merupakan sifat khusus konduktornya dan biasa disebut sebagai tahanan (R) atau resistansinya. Dapat dituliskan V = I . Rumus Hukum OhmSecara matematis, hukum Ohm ini dituliskanV=I.RatauI=V/RDimana:I =arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar (Ampere)V =tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar (Volt)R =hambatan listrik yang terdapat pada suatu penghantar (Ohm) Hukum Kirchoff IDipertengahan abad 19, Gustav Robert Kichoff (1824-1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian dikenal dengan hukum Kirchoff. Hukum Kirchoff berbunyi Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.Jumlah I masuk = I keluar Hukum Kirchoff IIHukum Kirchoff II berbunyi, Dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak adanya energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut atau dalam arti semua energi bisa digunakan atau diserap. C. Pengertian Galvanometer

Galvanometer adalah alat yang digunakan untuk deteksi dan pengukuran arus. Kebanyakan alat itu kerjanya tergantung pada momen yang berlaku pada kumparan di dalam medan magnet.Bentuk mula-mula dari galvanometer adalah seperti alat yang dipakai Oersted yaitu jarum kompas yang diletakkan dibawah kawat yang dialiri arus yang akan diukur. Kawat dan jarum diantara keduanya mengarah utara-selatan apabila tidak ada arus di dalam kawat. Kepekaan galvanometer semacam ini bertambah apabila kawat itu dililitkan menjadi kumparan dalam bidang vertical dengan jarum kompas ditengahnya. Dan instrument semacam ini dibuat oleh Lord Kelvin pada tahun 1890, yang tingkat kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat-alat yang ada pada waktu ini. D. Prinsip Kerja Jembatan Wheatstone, yaitu: Hubungan antara resitivitas dan hambatan, yang berarti setiap penghantar memiliki besar hambatan tertentu. Dan juga menentukan hambatan sebagai fungsi dari perubahan suhu. Hukum Ohm yang menjelaskan tentang hubungan antara hambatan, tegangan dan arus listrik. Yang mana besar arus yang mengalir pada galvanometer diakibatkan oleh adanya suatu hambatan. Hukum Kirchoff 1 dan 2, yang mana sesuai dari hukum ini menjelaskan jembatan dalam keadaan seimbang karena besar arus pada ke-2 ujung galvanometer sama besar sehingga saling meniadakan

E. Aplikasi Jembatan WheatstoneSalah satunya adalah dalam percobaan mengukur regangan pada benda uji berupa beton atau baja. Dalam percobaan kita gunakan strain gauge, yaitu semacam pita yang terdiri dari rangkaian listrik untuk mengukur dilatasi benda uji berdasarkan perubahan hambatan penghantar di dalam strain gauge. Strain gauge ini direkatkan kuat pada benda uji sehingga deformasi pada benda uji akan sama dengan deformasi pada strain gauge. Seperti kita ketahui, jika suatu material ditarik atau ditekan, maka terjadi perubahan dimensi dari material tersebut sesuai dengan sifat2 elastisitas benda. Perubahan dimensi pada penghantar akan menyebabkan perubahan hambatan listrik, ingat persamaan R = .L/A. Perubahan hambatan ini sedemikian kecilnya, sehingga untuk mendapatkan hasil eksaknya harus dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Wheatstone. Rangkaian listrik beserta jembatan Wheatstonenya sudah ada di dalam strain gauge.F. Kelebihan Jembatan Wheatstonedapat mengukur perubahan hambatan yang sangat kecil pada penghantar.Contoh aplikasi : strain gauge, yang digunakan untuk mengukur regangan material (baja atau beton) didasarkan pada perubahan kecil penghantar yang berdeformasi akibat gaya eksperimen. Perubahan kecil dimensi penampang dihitung dari peribahan hambatan pada rangkaian jembatan wheatstone yang dihubungkan sensor ke alat pencatat data logger untuk setiap transducer. G. Manfaat Jembatan Wheatstone di bidang PerikananPerancangan dan pembuatan perhitungan ikan secara otomatis diciptakan alat-alat yang bertujuan untuk mempermudah tugas manusia dalam pekerjaan sehari-hari. Dalam bidang perikanan perlu diciptakan suatu alat yang dapat menmggantikan tugas manusia untuk menghitung jumlah ikan-ikan saat beri makan ikan-ikan, akan menjaga jumlah ikan-ikan dalam jumlah banyak sehingga tugas manusia dapat digantikan oleh alat ini juga dapat mempercepat proses perhitungan ikan otomatis ini dapat dihitung jumlah ikan dalam jumlah banyak, dalam waktu yang relatif cepat.

H. Alat dan Fungsi Rangkaian jembatan wheatstone jenis kawat geser untuk menentukan nilai suatu hambatan (L1 dan L2) Power supply untuk mengubah arus AC bolak-balik menjadi arus DC (searah) Galvanometer untuk mendeteksi arus listrik kecil yang mengalir RS (Resistor standart) tahanan standart yang telah diketahui nilainya (10, 12 , 15 , 33 , 47 ) RX (Resistor Variable) (tahanan yang akan ditentukan besarannya) untuk sebagai resistor yang akan dicari nilainya Kabel penghubung untuk menghubungkan arus listrik yang mengalir Kontak geser untuk memutuskan atau mengalirkan arus listrik (saklar) Kawat mikron sebagai media stabilitas arus listrik (hambatannya konstan) I Kesalahan Pada Jembatan WheatstoneJembatan Wheatstone dipakai secara luas pada pengukuran presisi tahanan dari sekitar 1 sampai rangkuman mega ohm rendah. Sumber kesalahan utama terletak pada kesalahan batas dari ketiga tahanan yang diketahui. Kesalahan-kesalahan lain bisa mencakup:1. Sensitivitas detektor nol yang tidak cukup

L2.22. Perubahan tahanan lengan-lengan jembatan karena efek pemanasan arus melalui tahanan-tahanan tersebut. Efek pemanasan (I2R) dari arus-arus lengan jembatan dapat mengubah tahanan yang diukur. Kenaikan temperatur bukan hanya mempengaruhi tahanan selama pegukuran yang sebenarnya, tetapi arus yang berlebihan dapat mengakibatkan perubahan yang permanen bagi nilai tahanan. Hal ini tidak boleh terjadi, karena pengukuran-pengukuran selanjutnya akan menjadi salah karena itu disipasi daya dalam lengan-lengan jembatan harus dihitung sebelumnya sehingga arus dapat dibatasi pada nilai yang aman.3. GGL termal dalam rangkaian jembatan atau rangkaian galvanometer dapat juga mengakibatkan masalah sewaktu mengukur tahanan-tahanan rendah. Untuk mencegah ggl termal, kadang-kadang galvanometer yang lebih sensitif dilengkapi dengan sistem kumparan tembaga dari sistem suspensi tembaga yakni untuk mencegah pemilikan logam-logam yang tidak sama yang saling kontak satu sama lain dan untuk mencegah terjadinya ggl termal.4. Kesalahan-kesalahan karena tahanan kawat sambung dan kontak-kontak luar memegang peranan dalam pengukuran nilai-nilai tahanan yang sangat rendah.Untuk menentukan apakah galvanometer mempunyai sensitivitas yang diperlukan untuk mendeteksi kondisi setimbang atau tidak, arus galvanometer perlu ditentukan. Galvanometer-galvanometer yang berbeda bukan hanya memerlukan arus satu per satuan defleksi yang berbeda (sensivitas arus), tetapi juga dapat mempunyai tahanan dalam yang berbeda. Adalah tidak mungkin mengatakan tanpa menghitung sebelumnya, galvanometer mana yang akan membuat rangkaian jembatan lebih sensitif terhadap suatu kondisi tidak setimbang. Sensitivitas ini dapat ditentukan dengan memecahkan persoalan rangkaian jembatan pada ketidaksetimbangan yang kecil. Pendekatan ini didekati dengan mengubah jembatan Wheatstone menjadi rangkaian Thevenin.Penurunan RumusKita sudah melihat bagaimana rumus untuk menghitung hambatan yang ingin diketahui. Namun darimana kita bisa mendapatkan persamaan tersebut? Petunjuknya adalah menggunakan hukum Kirchoff. Lebih tepatnya adalah hukum Kirchoof pertama untuk mencari arus yang mengalir pada simpul B dan D.

Kemudian hukum Kirchoff kedua untuk mencari tegangan pada loop ABD dan BCD.

Jika dianggap jembatan dalam keadaan seimbang, Ig = 0, sehingga persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

L2.3Kemudian persamaan-persamaan tersebut dibagi dan disusun menjadi:

Dari aturan pertama, I3 = Ix and I1 = I2 Sehingga nilai Rx sekarang diketahui dengan persamaan:

Jika keempat nilai resistor dan sumber tegangan diketahui dan hambatan galvanometer cukup tinggi sehingga arus Ig dapat diabaikan, tegangan pada jembatan (VG) dapat diketahui dengan cara memeriksa tegangan setiap pembagi tegangan dan mengurangi nilainya dari masing-masing komponen lain. Langsung saja contohnya:

Persamaan ini dapat disederhanakan menjadi:

Dimana VG adalah tengangan simpul B relatif terhadap simpul D.