53426717 kimia dasar teori elektrolisis
TRANSCRIPT
KIMIA ELEKTROLISIS A. Tujuan Pembelajaran Mempelajari perubahan-perubahan yang terjadi pada reaksi elektrolisis larutan garam tembaga sulfat dan kalium iodida. Menuliskan reaksi reduksi yang terjadi di katode dan reaksi oksidasi yang terjadi di anode pada elektrolisis lelehan elektrolit dengan elektrode inert maupun elektrode aktif. Menuliskan reaksi redoks pada elektrolisis lelehan elektrolit dengan elektrode inert maupun elektrode aktif. Menjelaskan bagian-bagian dari tembaga sulfat dan kalium iodida dalam reaksi elektrolisis. Menuliskan reaksi reduksi yang terjadi di katode dan reaksi oksidasi yang terjadi di anode pada elektrolisis larutan elektrolit dengan elektrode inert maupun elektrode aktif. Menuliskan reaksi redoks pada elektrolisis larutan elektrolit dengan elektroda inert maupun elektroda aktif. Menyebutkan contoh penerapan teknik elektrolisis lelehan elektrolit untuk memisahkan logam dari senyawanya. Menjelaskan terjadinya penyepuhan suatu logam. Menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dari suatu logam. B. Dasar Teori Sel elektrolisis terdiri dari dua elektrode, yaitu katode dan anode yang dicelupkan kedalam larutan elektrolit. Katode dihubungkan dengan kutub negatif dan anode dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus listrik. Oleh karena itu, katode merupakan kutub negatif (-) dan anode merupakan kutub positif (+). Pada rangkaian dalam, elektron dari katode akan menuju ke larutan sehingga ion positif mengalami reduksi pada katode tersebut. Ion negatif dari larutan akan ditarik ke anode sekaligus mengalami oksidasi pada anode. Sel elektrolisis terdiri dari sebuah wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah. Elektrolisis ada dua macam, yaitu reaksi pada katode dan reaksi pada anode: 1. Reaksi pada katode Reaksi pada katode tergantung dari jenis kation: Kation H+ tereduksi: 2H+ + 2e H2 Kation logam: golongan IA, IIA, Al, dan Mn tidak direduksi air (kation tetap) Kation dari leburan atau lelehan pasti tereduksi di katode 2. Reaksi pada anode Reaksi pada anode tergantung jenis anion: Anion OH- dioksidasi: 4OH2H2O + O2 + 4e Anion sisa asam beroksigen tidak teroksidasi dan yang teroksidasi adalah air (2H2O 4H+ + O2 + 4e) Anion halida (tidak beroksigen) dioksida: 2XX2 + 2e
Jika anode bukan inert (selain C, Pt, Au,) maka anode teroksidasi sedangkan anion tetap. Oksidasi anode sebagai berikut: L Lx+ + 2e Catatan : Jika zat yang di elektrolisis dalam fase larutan maka di anoda maupun katoda ada H2O.
Elektrode Pt, Au, dan grafit (C) digolongkan sebagai sebagai elektrode inert (sukar bereaksi). Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode bergantung pada jenis anion dalam larutan. C. Alat dan Bahan Alat: 1. baterai 9 volt 2. kabel dan jepit buaya 3. pensil diruncing atas bawah dan panjang 10 cm 4. plastik transparan 5. pipet tetes 6. tissue Bahan: 1. larutan CuSO4 2. larutan KI 3. fenolftalein D. Prosedur 0,5 M 0,5 M
( )1 buah 4 buah 2 buah 1 buah
Aoe nd
P t S 42 O H2O
1. Menyusun peralatan elektrolisis, kemudian menjepit salah satu ujung pensil dengan penjepit buaya yang sudah dihubungkan dengan kabel dan baterai 9 volt 2. Setelah itu meletakkan plastik transparan yang diberi alas kertas putih di atas tempat yang rata 3. Kemudian mengambil beberapa tetes larutan KI yang diletakkan di atas plastik transparan 4. Kemudian mengelektrolisis larutan tersebut 5. Setelah itu, mengamati perubahan yang terjadi di sekitar katode dan anode.
K to e a dP t K+ H O
( )
6. kemudian menguji larutan di sekitar anode dan katode dengan menambahkan 1 tetes amilum lalu ditambahkan 2 tetes indikator fenolftalein 7. Dan yang terakhir membilas kedua elektrode dan mengelap dengan tissue 8. Dilakukan juga untuk larutan CuSO4 9. Mengambil beberapa tetes larutan CuSO4 yang diletakkan di atas plastik transparan 10. Kemudian mengelektrolisis larutan tersebut 11. Setelah itu, diamati perubahan yang terjadi di sekitar katode dan anode 12. kemudian menguji larutan di sekitar anode dan katode dengan menambahkan 1 tetes amilum lalu ditambahkan 2 tetes indikator fenolftalein E. Hasil Pengamatan Menulis hasil pengamatan dari larutan yang dielektrolisis No Prosedur Pengamatan 1. Larutan KI setelah a. Dianode : larutan tidak mengalami reaksi dielektrolisis perubahan warna b. Dikatode : larutan mengalami reaksi perubahan warna menjadi kuning tua kecoklatan 2. Tetesan Amilum Warna Amilum di : dianode dan dikatode a. Dikatode : mengalami reaksi perubahan warna menjadi kuning tua b. Dianode : tidak mengalami reaksi perubahan warna (tetap ) 3. Tetesan Fenolftalein Warna Fenolftalein di : dianode dan dikatode a. Katode : tidak mengalami reaksi perubahan warna b. Anode : larutan mengalami reaksi perubahan warna menjadi ungu 4. Larutan CuSO4 Dianode : karbon mengalami pelelehan setelah dielektrolisis b. Dikatode : mengeluarkan gelembung-gelembung gas 5. Tetesan Amilum Warna Amilum di : dianode dan dikatode a. katode : tetap mengeluarkan gelembunggelembung gas b. anode : pelepuhan, pelunakkan, dan pelunturan karbon menjadi cepat 6. Tetesan Fenolftalein katode : tidak mengalami perubahan dianode dan dikatode b. anode : karbon mengalami perubahan warna menjadi kecoklat - coklatan
F. Pembahasan Elektrolisis larutan KI menghasilkan iodin dianode, sedangkan dikatode terbentuk gas H2. Hal itu dapat menyebabkan dalam sel elektrolisis larutan KI, terdapat tiga spesi yaitu ion K+, ion I-, dan molekul H2O. Spesi yang mungkin mengalami oksidasi (anode) adalah ion I- dan molekul H2O. Dikatode yang tereduksi adalah ion K+ dan molekul H2O. Oleh karena itu, elektrolisis larutan KI dapat ditulis sebagai berikut: Anode Katode : 2II2 + 2e: 2H2O + 2e 2OH- + H2 2H2O + 2II2 + 2OH- + H2
Berdasarkan hasil pengamatan dapat dilihat bahwa larutan dianode tidak mengalami perubahan reaksi warna sedangkan larutan dikatode mengalami perubahan reaksi warna menjadi kuning kecoklatan-coklatan. Elektrolisis larutan CuSO4 menggunakan larutan inert dikatode dan elektrode Cu dianode. Pada elektrolisis larutan CuSO4 terdapat ion Cu2+ , ion SO42-, molekul H2O, dan logam tembaga dianode. Reaksi oksidasi Cu adalah ion Cu2+ dan H2O(dikatode) sedangkan dianode adalah oksidasi ion SO42-,molekul H2O, dan logam Cu. Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut: Anode Katode : Cu Cu2+ +2e: Cu2+ + 2eCu Cu Cu (Anode) (Katode) Contoh: Elektrolisis larutan CuSO4 dengan katoda besi dan anoda platina CuSO4 Cu2+ + SO4 Cu 2+ bukan logam aktif, jadi kation itu akan direduksi. Karena anoda inert ( Pt) sedangkan anion dari sisa asam oksi, maka air teroksidasi Katoda : Cu2+ + 2e Cu (x2) Anoda : 2H2O 4 H+ + O2 + 4e 2Cu2+ + 2H2O 2Cu + 4 H+ + O2(g) Setelah larutan KI yang sudah dielektrolisis ketika diteteskan Amilum, katodenya mengalami perubahan reaksi warna menjadi kuning tua, sedangkan anode tetap. Kemudian setelah ditambahkan beberapa tetesan Fenolftalein, katode tidak mengalami perubahan reaksi sedangkan anodenya mengalami perubahan reaksi warna menjadi warna ungu. Untuk elektrolisis larutan CuSO4 dianode mengalami pelelehan karbon dan dikatode mengalami gelembung gas. Setelah diberi tetesan Amilum, diruang katode tetap dan diruang anode pelepuhan karbon semakin cepat. Kemudian setelah larutan ditambahkan tetesan Fenolftalein maka diruang anode larutan berubah menjadi warna kecoklatan.
F. Pertanyaan Dari Hasil Percobaan 1. Mengapa kedua ujung pensil harus diruncingkan terlebih dahulu? 2. Dari perubahan warna indikator dan dari perubahan yang terjadi setelah elektrolisis KI, apa yang dapat disimpulkan pada ruang anode dan katode? 3. Tuliskan persamaan setengah reaksi yang terjadi dianode dan dikatode? 4. Pada elektrolisis larutan CuSO4, zat apakah yang terjadi dikatode? 5. Pada elektrolisis larutan CuSO4, zat apakah yang terjadi dianode sebagai hasil elektrolisis? Jelaskan! 6. Ion-ion apakah yang terdapat di ruang katode setelah dielektrolisis? Jelaskan! 7. Tuliskan persamaan setengah reaksi yang terjadi dikatode dan dianode! G. Jawaban 1. Untuk memudahkan dalam mengelektrolisis, karena ujung dari pensil itu terdapat zat karbon. 2. Pada ruang dianode larutan tidak mengalami reaksi perubahan warna (tetap), sedangkan dikatode larutan mengalami reaksi perubahan warna menjadi kuning tua kecoklat-coklatan. 3. Anode : 2II2 + 2eKatode: 2H2O + 2e2OH- + H2 2H2O + 2I I2 + 2OH- + H2 4. Katode: Menghasilkan endapan tembaga dan H2(gelembung gas) 5. Anode : (Hasil elektrolisis) Cu 6. Ion-ion katode hanya ion Cu2+ yang tereduksi setelah dicampur dengan Amilum dan Fenolftalein ion yang tereduksi tetapi ion Cu2+, karena reaksi karbon dikatode tidak mengalami perubahan. 7. Persamaan Reaksi:CuSO4 Cu2+ + SO421. Anode : Cu Katode: Cu2+ + 2eCu2+ + 2eCu
Cu Cu (Anode) (Katode) 2. Persamaan Reaksi: CuSO4 Cu2+ + SO4 Katoda : Cu2+ + 2e Cu (x2) Anoda : 2H2O 4 H+ + O2 + 4e 2Cu2+ + 2H2O 2Cu + 4 H+ + O2(g) H. Kesimpulan elektrolisis Berdasarkan dari hasil percobaan / pengamatan, larutan yang dielektrolisis, bahwa pada penggunaan larutan KI setelah dielektrolisis pada muatan dianode yaitu larutan tidak mengalami reaksi perubahan warna, sedangkan pada muatan dikatode larutan itu mengalami reaksi perubahan warna menjadi kuning tua kecoklat-coklatan. Setelah
itu cairan amilum diteteskan pada larutan KI yang telah dielektrolisis kemudian terjadi perubahan warna dimuatan katode, warna menjadi kuning tua, sedangkan pada muatan dianode tidak mengalami reaksi perubahan warna ( tetap ). Kemudian diteteskan lagi cairan fenolftalein dimuatan anode dan katode, warna pada muatan dianode larutan mengalami reaksi perubahan warna menjadi ungu, sedangkan dikatode larutan tidak mengalami peruabahan warna. Berdasarkan dari hasil percobaan / pengamatan, larutan yang dielektrolisis, bahwa pada penggunaan larutan CuSO4 setelah dielektrolisis pada muatan dianode, karbon mengalami pelelehan, sementara itu muatan dikatode mengeluarkan gelembung gelembung gas. Kemudian pada larutan CuSO4 diteteskan amilum, dikatode tetap mengeluarkan gelembung gelembung gas, lalu dianode terjadi pelepuhan, pelunakan juga pelenturan karbon menjadi cepat. Dan yang terakhir adalah larutan CuSO4 yang diteteskan cairan fenolftalein terjadi perubahan warna menjadi coklat kecoklatan pada muatan dianode dan pada muatan dikatode tidak mengalami perubahan ( tetap ). Jadi, dari pengamatan, larutan larutan yang terelektrolisis itu bahwa ada yang mengalami perubahan reaksi warna, gelembung gelembung gas dan ada yang tidak mengalami perubahan apapun atau disebut tetap.
KIMIA ELEKTROLISIS (Penyepuhan Logam) A. Tujuan Mempelajari perubahan-perubahan yang terjadi pada reaksi elektrolisis larutan garam tembaga sulfat dan kalium iodida. Menuliskan reaksi reduksi yang terjadi di katode dan reaksi oksidasi yang terjadi di anode pada elektrolisis lelehan elektrolit dengan elektrode inert maupun elektrode aktif. Menuliskan reaksi redoks pada elektrolisis lelehan elektrolit dengan elektrode inert maupun elektrode aktif. Menjelaskan bagian-bagian dari tembaga sulfat dan kalium iodida dalam reaksi elektrolisis. Menuliskan reaksi reduksi yang terjadi di katode dan reaksi oksidasi yang terjadi di anode pada elektrolisis larutan elektrolit dengan elektrode inert maupun elektrode aktif. Menuliskan reaksi redoks pada elektrolisis larutan elektrolit dengan elektroda inert maupun elektroda aktif. Menyebutkan contoh penerapan teknik elektrolisis lelehan elektrolit untuk memisahkan logam dari senyawanya. Menjelaskan terjadinya penyepuhan suatu logam. Menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dari suatu logam. B. Dasar Teori Sel elektrolisis terdiri dari dua elektrode, yaitu katode dan anode yang dicelupkan kedalam larutan elektrolit. Katode dihubungkan dengan kutub negatif dan anode dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus listrik. Oleh karena itu, katode merupakan kutub negatif (-) dan anode merupakan kutub positif (+). Pada rangkaian dalam, elektron dari katode akan menuju ke larutan sehingga ion positif mengalami reduksi pada katode tersebut. Ion negatif dari larutan akan ditarik ke anode sekaligus mengalami oksidasi pada anode. Sel elektrolisis terdiri dari sebuah wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah. Elektrolisis ada dua macam, yaitu reaksi pada katode dan reaksi pada anode: 1. Reaksi pada katode Reaksi pada katode tergantung dari jenis kation: Kation H+ tereduksi: 2H+ + 2e H2 Kation logam: golongan IA, IIA, Al, dan Mn tidak direduksi air (kation tetap) Kation dari leburan atau lelehan pasti tereduksi di katode 2. Reaksi pada anode Reaksi pada anode tergantung jenis anion:
Anion OH- dioksidasi: 4OH2H2O + O2 + 4e Anion sisa asam beroksigen tidak teroksidasi dan yang teroksidasi adalah air (2H2O 4H+ + O2 + 4e) Anion halida (tidak beroksigen) dioksida: 2XX2 + 2e Jika anode bukan inert (selain C, Pt, Au,) maka anode teroksidasi sedangkan anion tetap. Oksidasi anode sebagai berikut: L Lx+ + 2e Catatan: Jika zat yang di elektrolisis dalam fase lelehan maka di anoda maupun katoda tidak ada H2O. Elektrode Pt, Au, dan grafit (C) digolongkan sebagai sebagai elektrode inert (sukar bereaksi). Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode bergantung pada jenis anion dalam larutan. Anion sisa asam oksi seperti: SO42-, NO3-, PO43-, dan F-, mempunyai potensial oksidasi lebih negatif daripada air. Anion-anion seperti itu sukar dioksidasi sehingga air yang teroksidasi. 3. Pengertian Korosi Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari korosi disebut perkaratan. Contoh: korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.xH2O, suatu zat padat yang berwarna coklatmerah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. Fe(s) Fe2+(aq) + 2e Eo = +0,44 V
Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang berlaku sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. O2(g) + 2H2O + 4e atau O2(g) + 4H+(aq) + 4e 2H2O(l) Eo = +1,23 V Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yang kemudian membuat senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3.xH2O, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam. C. Alat dan Bahan Alat: 1. baterai 9 volt 4OH-(aq) Eo = +0,40 V
1 buah
2. kabel dan jepit buaya 3. plastik transparan 4. jarum pentul 5. pipet tetes 6. tissue Bahan: 1. Larutan CuSO4 2. Tembaga 3. Fenolftalein
4 buah 1 buah 1 buah
4. 5.
D. Prosedur 1. Menyusun peralatan elektrolisis, kemudian menjepit salah satu ujung tembaga dan jarum pentul pada anode dan katode dengan penjepit buaya yang sudah dihubungkan dengan kabel dan baterai 9 volt 2. Setelah itu meletakkan plastik transparan yang diberi alas kertas putih di atas tempat yang rata 3. Kemudian mengambil beberapa tetes larutan CuSO4 yang diletakkan di atas plastik transparan Kemudian mengelektrolisis larutan tersebut Setelah itu, mengamati perubahan yang terjadi di sekitar katode dan anode. E. Hasil Pengamatan Menuliskan hasil pengamatan dari larutan yang dielektrolisis No Prosedur Pengamatan 1. Larutan CuSO4 sebelum Dianode : tembaga berwarna keemasan dielektrolisis Dikatode : jarum pentul tetap berwarna aslinya yaitu berwarna perak 2. Larutan CuSO4 setelah Warna Amilum di : dielektrolisis a. Katode : pada jarum pentul tidak mengalami reaksi perubahan (tetap) dan mengeluarkan gelembung-gelembung gas, tetapi hanya saja terdapat sisa-sisa ion pada tembaga yang menempel pada jarum pentul. b. Anode : pada tembaga terjadi reaksi perubahan warna menjadi coklat kehitam-hitaman dan mengalami pelelehan, pelunturan yang biasa disebut penyepuhan
F. Pembahasan Penyepuhan (electroplating ) dimaksudkan untuk melindungi logam/tembaga terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan. Pada penyepuhan, logam/tembaga yang akan disepuh dijadikan katode sedangkan logam/tembaga
penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektrode itu dicelupkan dalam larutan CuSO4 dari logam/tembaga penyepuh. Contoh, penyepuhan tembaga dengan jarum pentul terbuat dari perak. Tembaga digunakan sebagai katode, sedangkan anode adalah jarum pentul (perak). Larutan elektrolitnya adalah larutan perak. Pada katode, akan terjadi pengendapan perak, sedangkan pada anode, perak terus-menerus larut. Contoh: CuSO4(aq) Katode Anode Cu2+(aq) + SO42-(aq) : Cu2+(aq) + 2eCu(s) : Cu(s) Cu2+(aq) + 2e Cu(s) (Anode) Cu(s) (Katode)
Jadi, hal tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut: Penyepuhan adalah proses melapisi permukaan logam dengan logam lain secara elektrolisis Penyepuhan bertujuan untuk melindungi logam terhadap korosi atau memperbaiki penampilan. Pada penyepuhan, logam yang dilapisi dijadikan katoda sedangkan logam penyepuhnya sebagai anoda. Kedua elektroda dicelupkan pada larutan garam penyepuhnya. Pada katoda akan terjadi pengendapan logam penyepuhnya sedangkan logam anoda larut terus menerus. G. Kesimpulan dari elektrolisis ( penyepuhan logam ) Berdasarkan dari hasil percobaan / pengamatan, larutan yang dielektrolisis, bahwa pada penggunaan larutan CuSO4 sebelum dielektrolisis pada muatan dianode dan dikatode belum mengalami perubahan reaksi. Kemudian setelah dielektrolisis pada larutan CuSO4 dengan menggunakan tembaga mengalami reaksi perubahan warna menjadi coklat kehitam hitaman, juga mengalami pelelehan , pelunturan yang biasa disebut penyepuhan dimuatan anode. Dan pada muatan dikatode alat yang digunakan adalah jarum pentul, setelah dielektrolisis tidak mengalami perubahan ( tetap ) dan terjadi pengeluaran gelembung gelembung gas, hanya saja terdapat sisa sisa ion tembaga yang menempel pada jarum pentul. Jadi, hal tersebut adalah kesimpula dari larutan CuSO4 sebelum dan setelah dielektrolisis.
MATA PELAJARAN :
MATERI:
KELAS :
By : Muhammad aziz arief
Thanks . . .