ELEKTROKIMIA

SELL ELEKTROLITIK

KELOMPOK 6

Ahmad Yuana Putra 11/316915/PA/14034

Erdy Sugiono 11/316918/PA/14037

Dennis Ismudewa 11/316916/PA/14035

Marojahan S 11/316922/PA/14041

Anisa Ayu Istiqomah 11/316926/PA/14045

Mayang Gumelar W 11/316927/PA/14046

Astuti Ningtyas 11/316934/PA/14053

Lukas Sitanggang 11/316935/PA/14054

Dian Sukmawati 11/317104/PA/14221

Fachri Wahid 11/316929/PA/14048

Theresia Rosaria P 11/316937/PA/14056

PENGERTIAN Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya

reaksi redoks yang tidak spontan (ΔG > 0) dengan adanya energi listrik dari luar.

Spesi yang mengalami reduksi di katoda dan spesi yang mengalami oksidasi di anoda, tergantung pada potensialnya masing-masing. Spesi yang mengalami reduksi adalah yang mempunyai potensial elektroda lebih positif.

Katode merupakan kutub negatif dan anode merupakan kutub positif. Pada katode akan terjadi reaksi reduksi dan pada anode terjadi reaksi oksidasi.

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).

Jika potensial lebih tinggi dari 1,1 V diberikan pada sel dengan arah kebalikan dari potensial yang dihasilkan sel, reaksi sebaliknya akan berlangsung. Jadi, zink akan mengendap dan tembaga akan mulai larut.

Zn2+(aq) + Cu –> Zn + Cu2+(aq)

Pengecasan baterai timbal (sel Daniell) adalah contoh elektrolisis.Reaksi total sel DaniellZn + Cu2+(aq) –> Zn2+(aq) + Cu E0

sel = + 1.10 V

Gambar diatas menunjukkan representasi skematik reaksi kimia yang terjadi bila potensial balik diberikan pada sel Daniell.

SEJARAH1800

William Nicholson dan Johann Ritter dekomposisi air menjadi hidrogen dan oksigen.

1807

Potassium, Sodium, Barium, Calcium dan Magnesium ditemukan oleh Humphry Davy menggunakan elektrolisis.

1886

Fluorine ditemukan oleh Henri Moissan menggunakan elektrolisis.

1886

Proses Hall-Héroult dikembangkan untuk pembuatan aluminium.

1890

Proses Castner-Kellner dikembangkan untuk pembuatan natrium hidroksida

Hukum Elektrolisis FaradayDi awal abad ke-19, Faraday menyelidiki hubungan antara jumlah listrik yang mengalir dalam sel dan kuantitas kimia yang berubah di elektroda saat elektrolisis.

1. Jumlah zat yang dihasilkan di elektroda sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui sel.

2. Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, jumlah mol zat yang berubah di elektroda adalah konstan tidak bergantung jenis zat. Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 1 mol logam monovalen adalah 96.485 C(Coulomb) tidak bergantung pada jenis logamnya.

Karena dinilai bermanfaat, sekarang banyak dikembangkan teknik elektrolisis untuk keperluan

industri.

Elektrosintesis

Elektrosintesis merupakan metode untuk memproduksi substansi melalui reaksi elektrolisis. Salah satu contoh reaksi elektrosintesis yaitu MnO2 ( mangan dioksida ).

MnO2 terbentuk secara alami dalam bentuk pirolusit, tetapi mineral tersebut tidak mudah dimanfaatkan terkait dengan ukuran dan struktur kisinya. Proses produksi MnO2 dalam industri dapat dilakukan melalui elektrolisis dengan MnSO4 dalam larutan asam sulfat. oxidation: Mn2+ + 2H2O --> MnO2 + 4H+ + 2e-  E0

MnO2/H2 = -1.23

reduction: 2e- + 2H+ --> H2  E0H

+/H2 = -0

overall: Mn2+ + 2H2O --> MnO2 + 2H+ +H2  E0MnO2/H2   -E0

H+

/H2 = -1.23

Penyepuhan (electroplating)Penyepuhan : pelapisan dengan logam menggunakan sel elektrolisis untuk memperindah penampilan dan mencegah korosi. Benda yang akan disepuh dijadikan katoda dan logam penyepuh sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan elektrolit dari logam penyepuh.

Ion Ag+ dalam larutan tereduksi di katoda dan mengendap sebagai Ag pada sendok. Di anoda, elektroda Ag teroksidasi untuk teruk memasok ion Ag+ dalam larutan.

Produksi Aluminium

Sel terdiri dari anoda dan katoda karbon. Al2O3 dilarutkan kedalam lelehan  Na3AlF6 dimana Al2O3 terdisosiasi menjadi Al3+ dan O2- Reaksi elektrolisis yang terjadi :

Dikatoda, Al3+ terduksi menjadi logam Al cair. Selanjutnya, lelehan Al membentuk lapisan di dasar sel dan diambil secara berkala.

Pengambilan aluminium (Al) dari oksidanya, Al2O3 dalam bijih bauksit di industry aluminium menggunakan proses elektrolisis yang dikenal sebagai proses Hall-Heroult

Pembuatan MagnesiumSumber utama magnesium adalah air laut. Mg2+ mempunyai kelimpahan terbesar ketiga dalam laut, setelah ion natrium dan ion klorida.

Untuk memperoleh magnesium, Mg(OH)2 diendapkan dari air laut. Pemisahan itu dilakukan dengan cara filtrasi dan lalu dilarutkan dalam asam hidroklorit.

Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O

Larutan MgCl2 diuapkan dan menghasilkan MgCl2 padat yang lalu dilelehkan dan akhirnya dielektrolisa. Magnesium bebas akan diendapkan pada katoda dan gas klorin dihasilkan pada anoda.

MgCl2(l) → Mg(l) + Cl2(g)

Penyulingan TembagaTembaga dimurnikan melalui elektrolisis yang membutuhkan konduktivitas listrik yang tinggi. Pada proses ini, katoda adalah tembaga murni, sedangkan anoda adalah tembaga kotor.

Ion Cu2+ dari anoda bergerak melalui larutan tembaga(II) sulfat menuju katoda dan berubah menjadi padatan tembaga.

Katoda: Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)Anoda : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2eCuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO4

2-(aq)

Dengan demikian tembaga di anoda pindah ke katoda sehingga anode semakin habis dan katoda semakin bertambah besar. Logam emas, perak, dan platina terdapat pada lumpur anoda sebagai hasil samping pada pemurnian tembaga.Oleh karena E0 unsur Ag, Pt dan Au > E0 Cu, maka ketiga logam tidak larut dan tetap berada di anoda biasanya berupa lumpur.

Produksi Kloro-Alkali (NaCl)Proses ini merupakan proses elektrolisis NaCl dalam skala industri. Hal yang harus diperhatikan dalam proses ini adalah elektrolisis air di katoda maupun di anoda, karena NaCl merupakan larutan encer. Oleh karena itu, terdapat dua kemungkinan persamaan reduksi dan oksidasi.

Reduksi : Na+ (aq) + 2e- ---> Na(s) E0Na+/Na= -2.71 V

2 H20 (l) + 2e- ---> H2(g) + 2OH- (aq)         E0H20/H2= -0.83 V

Oksidasi : 2Cl- (aq) ---> Cl2 + 2e-                              E0Cl2/Cl-= -1.36 V

2H2O(l) ---> O2 + 4H+ + 4e-            E0O2/H20= -1.23 V

Karena potensial elektroda negatifnya besar, reduksi ion Na+ lebih sukar terjadi daripada reduksi air, sehingga diasumsikan bahwa reduksi berlangsung pada reaksi:

Reduksi: 2 H2O (l) + 2e- ---> H2(g) +2OH- (aq) E0H20/H2= -.83 V 

Oksidasi: 2Cl-(aq) ---> Cl2 + 2e-  E0Cl2/Cl-= -1.36 V

Total: 2 H2O (l) + 2Cl-(aq) ---> H2(g) +2OH- (aq) +Cl2   

E0H20/H2-E

0Cl2/Cl

- =-.83 + (-1.36)= -2.19 V

Produksi Kloro-Alkali (NaOH)• Elektrolisis Brin dilakukan pada skala besar untuk produksi klorin dan

soda kaustik.• Potensial reduksi Na+ jauh lebih tinggi daripada air, maka air

terdekomposisi pada katoda menghasilkan gas OH-• Anoda : 2Cl- ---> Cl2 (g) + 2e- E0 = -1.36 V

4OH- ---> O2 (g) + 2H2O + 4e- E0 = -0.40 V

Katoda: Na+ + e- ---> Na (s) E0 = -2.7 V

H2O + 2e- ---> H2 (g) + 2OH- E0 = +4.1V Perbandingan E0 dapat digunakan untuk memprediksi reduksi yang

akan terjadi, sehingga:

2 NaCl + 2 H2O ---> 2NaOH + Cl2 (g) + H2 (g)