KIMIA INTI DAN RADIASI

RADIOAKTIVITAS

SRI SALMAYANTI (E1M 010 009)

NURUL AFNY (E1M 010 003)

FITRIA ANGGRIANI (E1M 009 026)

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MATARAM

2014

TUGAS

PENEMUAN RADIOAKTIVITAS

1. Beberapa peristiwa kimia fisik yang terkait denganradiasi/ pancaran misalnya adalah pancaran elektron padatabung crookes, sinar x, peristiwa fosforesensi danfluoresensi, serta pancaran yang dihasilkan oleh garamuranium yang dibungkus plat film. Jelaskan perbedaanjenis radiasi tersebut dan mana yang termasuk peristiwaradioaktivitas ?

2. Penelitian terkait dengan radioaktivitas oleh Curie sejak16 Desember 1897 hingga 1898 menyatakan bahwa “pemancaranradiasi yang ditimbulkan oleh senyawa uranium bukanlahsifat seluruh senyawa, melainkan sifat khas atom uranium.Apa maksudnya ?

3. Sumbangan teori relativitas oleh Einstein terhadappengetahuan nuklir di tahun 1905 adalah menyarankan bahwahukum kekekalan massa dan kekekalan energi untukdisatukan menjadi hukum kekekalan massa-energi. Jelaskanapa maksudnya ?

Jawab :

1. Dari ke-empat peristiwa tersebut, yang termasuk jenisradiasi radioaktivitas adalah pancaran yang dihasilkanoleh garam uranium yang dibungkus plat film, karnaterbukti pada sejarah penemuan radioaktivitas, dimanaketika penemu dari prancis Henri Becquerel melakukan

percobaan dengan membungkus sebuah plat foto dengankertas hitam dan menempatkan beragam material fosforendiatasnya, kesemuanya tidak menunjukan hasil sampaiketika ia menggunakan garam uranium dan terjadi bintikhitam pekat pada plat foto, selain itu juga karna zaturanium uranium itu sendiri memiliki sifat radioaktif.Sedangkan pada peristiwa pemancaran elektron pada tabungcrookes, sinar x, fosforisensi dan fluoresensi merupakanjenis dari radiasi elektromagnetik, dimana radiasielektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medanmagnet yang berisolasi dan merambat lewat ruang danmembawa energi dari satu tempat ketempat lain, dan itumirip dengan peristiwa ditemukannya pancaran elektronpada tabung crookes dan peristiwa sinar x, fosforisensidan fluorisensi. Serta peristiwa fluoresensi danfosforisensi itu sendiri akan memedarkan cahaya sewaktuada radiasi sinar x saja.

2. Pemancaran radiasi yang ditimbulkan oleh senyawa uraniumbukanlah sifat seluruhnya senyawa, melainkan sifat khasatom uranium. Maksudnya dalam pemancaran radiasinyaradiasi yang dipancarkan bukan dari keseluruhansenyawanya melainkan uranium itu sendiri juga memlikisifat yang khas, yaitu apabila atom uranium disinari olehsinar ultraviolet akan mengeluarkan cahaya yang sangatindah , hal demikianlah yang menyebabkan atom uraniumdisebut atom yang bersifat radioktif.

3. Maksud dari pernyataan diatas adalah karna Einstein mampumenunjukan bahwa terdapat hubungan antara massa danenergi, melalui rumusnya yang sangat terkenal yaitu “ E =mc2 ” , rumus ini menyatakan bahwa massa dapat diubahmenjadi energi, dimana massa sebuah benda (m) adalahukuran kandungan energinya (E). Massa meliki kesetaraandengan energi, contohnya 1 gram massa dapat memasokkebutuhan listrik 3000 rumah pertahunnya (berdaya 900

watt), yang merupakan suatu jumlah energi yang luar biasabesarnya.

DAFTAR PUSTAKA

Merrick, H. Sinar-X, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 10, GrolierInternational Inc./P.T. Widyadara (1997).

Stokley, J., Radiasi Elektromagnetik, Ilmu Pengetahuan Populer,Vol. 5, Grolier International Inc./P.T. Widyadara(1997).

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 3. Bandung : ITB.

http://www.pustakasekolah.com/sinar-x.html.

http://www.fisikanet.lipi.go.id.

Prinsip Kerja Baterai Alkalin

Baterai Alkalin menggunakan potasium Hydroxide sebagaielektrolit, selama proses pengosongan (Discharging) danpengisian (Charging) dari sel baterai alkali secarapraktis tidak ada perubahan berat jenis cairanelektrolit.

Fungsi utama cairan elektrolit pada baterai alkalinadalah bertindak sebagai konduktor untuk  memindahkanion-ion hydroxida dari satu elektroda ke elektrodalainnya tergantung pada prosesnya, pengosongan ataupengisian,sedangkan selama proses pengisian danpengosongan komposisi kimia material aktif pelat-pelatbaterai akan berubah.

Proses discharge pada sel berlangsung . Bila seldihubungkan dengan beban maka, elektron mengalir darianoda melalui beban ke katoda, kemudian ion-ion negatifmengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda.Arus listrik dapat mengalir disebabkan adanya elektronyang bergerak ke dan/atau dari elektroda sel melalui

reaksi ion antara molekul elektroda  dengan molekulelektrolit sehingga memberikan jalan bagi elektron untukmengalir.

Pada proses pengisian. Bila sel dihubungkan dengan powersupply maka elektroda positif menjadi anoda dan elektrodanegatif menjadi katoda.

Reaksi selnya adalah sebagai berikut :

Katoda (+) : 2 NH4+(aq)+ 2 MnO2(s)+ 2 e- ——> Mn2O3(s)+ 2NH3(aq)+ H2O(l)

Anoda (-) : Zn(s) ——> Zn2+(aq) + 2 e-

Reaksi Sel : 2 NH4+(aq) + 2 MnO2(s) + Zn(s) ——>Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l) + Zn2+(aq) 

Kelebihan dan Kekurangan Baterai Alkalin:

Keuntungan

Kekurangan

·         Pada pembebanan yang tinggi dan terus menerus,mampu memberikan umur pelayanan 2 – 10 kali pemakaiandari sel leclanche.

·         Sekali pakai

·         Sangat baik dioperasikan pada temperatur rendahsampai -25 derajat celcius

·         Densitas energinya rendah

·         Baterai yang sering digunakan adalah zinc-alcaline manganese oxide yang memberikan daya lebih per

penggunaannya dibandingkan batere sekunder. zinc-alcalinemanganese oxide mempunyai umur (waktu hidup yang lama).

·         Agak sulit untuk diproduksi massal

·         Tahan terhadap beban berat seperti overcharging, over discharging dan tahan lama.

·         Biaya metal yang digunakan untuk electrodesangat mahal.

Fungsi Baterai Alkalin

Digunakan sebagai: Kamera, Remote Control, Remote TV,Remote Control, Senter, DVD Player, dllReaksi Kimia Proses Pengosongan dan Pengisian Baterai

Baterai,, komponen yang satu ini pastilah sudah akrabbagi kita. Bahkan kehidupan sehari-hari kita tidak pernahterlepas dari peran benda ajaib ini. Mulai dari bateraialkali, li-ion, nickel cadmium, accu, dll. 

Ditinjau dari sifatnya, baterai dapat dikategorikanmenjadi dua jenis, yaitu baterai primer dan bateraisekunder. Baterai primer adalah baterai yang tidak bisadimuati lagi jika muatan listriknya sudah habis kitagunakan (unrechargedable battery) sedangkan bateraisekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang/ dimuatilagi (rechargadable battery). Proses elektrokimia bateraisekunder bersifat reversibel (dapat berbalikan) denganefisiensinya yang tinggi. Reversible artinya di dalambaterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjaditenaga listrik, dan sebaliknya dari tenaga listrikmenjadi tenaga kimia, yaitu pengisian kembali dengan cararegenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai denganmelewatkan arus listrik dalam arah (polaritas) yang

berlawanan di dalam sel baterai. Jadi dapat dikatakanbahwa reaksi kimia yang terjadi pada proses charging dandischarging saling berkebalikan.

Baterai juga merupakan salah satu komponen utama dalamkendaraan bermotor, baik alat berat, mobil atau motor,semua memerlukan baterai untuk dapat menghidupkan engine(mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Bateraimampu mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik.Baterai untuk Alat Berat dan mobil biasanya mempunyaitegangan sebesar 12 Volt, sedangkan untuk motor ada tigajenis yaitu, dengan tegangan 12 Volt, 9 volt dan ada jugayang bertegangan 6 Volt. Kesemuanya tentu saja merupakanbaterai rechargedable. Di kendaraan bermotor, sistempengisian baterai menggunakan alternator dan regulatortegangan yang akan mengisi baterai selama engine hidup.

Bila ditinjau dari elemennya, baterai dibagi menjadibaterai basah dan baterai kering.

Baterai basah 

media penyimpan arus listrikjni merupakan jenis palingumum digunakan. baterai jenis ini masih perlu diberi airbaterai yang dikenal dengan sebutan accu zuur. Selainbaterai jenis ini, ada beberapa jenis baterai basahlainnya : 

- Low Maintenance 

Jenis ini bentuknya mirip dengan baterai basah biasa dantetap punya lubang pengisian di atasnya. Bedanya, bateraiini sudah diisi air sejak dari pabrik. Untuk pengisianair baterai (bukan dengan accu zuur) bisa dilakukan dalam6 bulan hingga 1 tahun.

 - Maintenance Free 

Baterai jenis ini tidak mempunyai lubang pengisian air,meski berisi cairan. Mirip jenis low maintenance, bateraiini juga sudah diisi air dari pabrik. Bahan perak yangdipakai buat elektroda membuat airnya tidak menguap.Kalaupun menguap akan dikembalikan lagi ke dalam.Keuntungannya adalah baterai jenis ini tidak butuhperawatan 

Baterai Kering

Baterai jenis ini tidak memakai cairan, mirip sepertibaterai telpon selular. Baterai ini tahan terhadapgetaran dan suhu rcndah. Dimensinya yang kecil bisamenimbulkan keuntungan dan kerugian. Keuntungannya, takbanyak makan tempat. Sedangkan kerugiannya, tidak pas didudukan baterai aslinya. baterai jenis ini samasekalitidak butuh perawatan, tetapi rentan-terhadap pengisianberlebih dan pemakaian arus yang sampai habis, karenabisa merusak sel-sel penyimpanan arusnya.

Kutub positif baterai menggunakan lempeng timbalperoksida dan kutub negatifnya menggunakan lempeng timbalsedangkan larutan elektrolitnya adalah larutan asamsulfat. Ketika baterai dipakai, terjadi reaksi kimia yangmengakibatkan endapan pada elektroda negatif (reduksi)dan elektroda positif (oksidasi). Akibatnya, dalam waktutertentu antara kedua elektroda tidak ada beda potensial,artinya baterai menjadi kosong. Supaya baterai dapatdipakai lagi, harus diisi dengan cara mengalirkan aruslistrik kearah yang berlawanan dengan arus listrik yangdikeluarkan baterai itu. Ketika baterai diisi akanterjadi pengumpulan muatan listrik. Pengumpulan jumlahmuatan listrik dinyatakan dalam ampere jam disebut tenagabaterai. Pada kenyataannya, pemakaian baterai tidak dapatmengeluarkan seluruh energi yang tersimpan dalam baterai

itu. Oleh karenanya, baterai mempunyai rendemen atauefisiensi.

Pada kesempatan yang lalu saya telah membahas mengenaicara atau prosedur melakukan pengisian baterai, maka padakesempatan kali ini akan dibahas mengenai proses reaksikimia pada proses pengosongan dan pengisian baterai itusendiri yang bila diilustrasikan dalam animasi yang sayabuat sebagai berikut:

Proses Pengosongan / discharge battery

Bila baterai dihubungkan dengan beban maka, elektronmengalir ke elektroda positif (PbO2) melalui beban darielektroda negatif (Pb), kemudian ion-ion negatif mengalirke  elektroda positif dan ion-ion positif mengalir keelektroda negatif. Arus listrik dapat mengalir disebabkanadanya elektron yang bergerak ke dan/atau dari elektrodasel melalui reaksi ion antara molekul elektroda denganmolekul elektrolit sehingga memberikan jalan bagielektron untuk mengalir.

Reaksi kimia yang terjadi dapat dijelaskan sebagaiberikut:

Setiap molekul cairan elektrolit Asam sulfat (H2SO4)dalam sel tersebut pecah menjadi dua yaitu ion hydrogenyang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yangbermuatan negatif (SO42-)



Bila baterai dibebani, maka tiap ion negatif sulfat(SO42-)akan bereaksi dengan plat timah murni (Pb) menjaditimah sulfat (PbSO4) sambil melepaskan dua elektron.Sedangkan sepasang ion hidrogen (2H+ ) akan bereaksi

dengan plat timah peroksida (PbO2) menjadi timah sulfat(PbSO4) sambil mengambil dua elektron dan bersenyawadengan satu atom oksigen untuk membentuk air (H2O).Pengambilan dan pemberian elektron dalam proses kimia iniakan menyebabkan timbulnya beda potensial listrik antarakutub-kutub sel baterai.

Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenagabaterai) habis alias dalam keadaan discharge.



PbO2 = Timah peroxida (katub positif / anoda)

Pb = Timah murni (kutub negatif/katoda)

2H2SO4= Asam sulfat (elektrolit)

PbSO4 = Timah sulfat (kutub positif dan negatif setelahproses pengosongan)

H2O= Air yang terjadi setelah pengosongan

Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampirsemua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel sehinggacairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampirmelulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya beratjenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan inimendekati berat jenis air yang 1 kg/dm3. Sedangkan

baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnyasekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenisinilah kapasitas isi baterai bisa diketahui apakah masihpenuh atau sudah berkurang yaitu dengan menggunakan alathidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yangwajib ada di bengkel baterai (bengkel yang menyediakanjasa setrum/cas baterai). Selain itu pada saat bateraidalam keadaan discharge maka 85% cairan elektrolitterdiri dari air (H2O) dimana air ini bisa membeku, coverbaterai pecah dan pelat-pelat menjadi rusak.

Proses Pengisian

Proses ini adalah kebalikan dari proses pengosongandimana arus listrik dialirkan yang arahnya berlawanandengan arus yang terjadi pada saat pengosongan. Padaproses ini setiap molekul air terurai. Ion oksigen yangbebas bersatu dengan tiap atom Pb pada plat positifmembentuk timah peroxida (PbO2). Sedangkan tiap pasangion hidrogen (2H+) yang dekat plat negatif bersatu denganion negatif Sulfat (SO4--) pada plat negatif untukmembentuk asam sulfat. Akibatnya berat jenis cairanelektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285 (pada bateraiyang terisi penuh).

Proses reaksi kima yang terjadi adalah sebagai berikut

Pengertian Sel Volta dan Sel Elektrolisis, Galvani,Perbedaan, Prinsip Kerja, Persamaan Reaksi, Kimia - Dalamreaksi redoks terjadi transfer elektron dari reduktor keoksidator. Pengetahuan adanya transfer elektron

memberikan manfaat dalam upaya mengembangkan sumberenergi listrik alternatif sebab aliran listrik tiada lainadalah aliran elektron.

Bidang ilmu yang mempelajari energi listrik dalam reaksikimia disebut elektrokimia. Perangkat atau instrumenuntuk membangun energi listrik dari reaksi kimiadinamakan sel elektrokimia.

Tabel Perbedaan Sel Volta dan Sel Elektrolisis

No.

Sel Volta / Galvani

Sel Elektrolisis

1.

Reaksi spontan

Reaksi tidak spontan

2.

Anode kutub negatif

Anode kutub positif

3.

Katode adalah kutub positif

Katode adalah kutub negatif

4.

Energi kimia diubah menjadi energi listrik

Energi listrik diubah menjadi energi kimia

1. Sel Volta atau Sel Galvani

Pada reaksi redoks terjadi transfer elektron yangmenghasilkan energi listrik, seperti ditunjukkan padaGambar 1. 



Gambar 1. Sel volta sederhana.

Oleh karena reaksi redoks dapat dipisahkan menjadi duasetengah reaksi, sel volta pun dapat dirancang menjadidua tempat, yakni tempat untuk reaksi oksidasi dan tempatuntuk reaksi reduksi. Kedua tempat tersebut dihubungkanmelalui rangkaian luar (aliran muatan elektron) danrangkaian dalam atau jembatan garam (aliran massa dariion-ion).

Percobaan / Praktikum Kimia Prinsip Kerja Sel Volta :

Tujuan :

Untuk mengetahui potensial dan prinsip kerja dari selvolta.

Alat :

Gelas kimia

Gelas ukur

Elektrode Zn

Elektrode Cu

Voltmeter

Bahan

Zn(NO3)2 1 M

Cu(NO3)2 1 M

Langkah Kerja :

Pasang alat sel volta dalam setiap kelompok kerja Anda.

Masukkan 200 mL larutan Zn(NO3)2 1 M dan logam seng(elektrode Zn) ke dalam gelas kimia 1. Masukkan 200 mLlarutan Cu(NO3)2 1 M dan logam tembaga

(elektrode Cu) ke dalam gelas kimia 2.

Hubungkan logam Zn ke kutub negatif dan logam Cu ke kutubpositif dari voltmeter (rangkaian luar).

Hubungkan kedua larutan dalam gelas kimia dengan jembatangaram (rangkaian dalam).



Pertanyaan

Berapakah potensial sel yang terukur dari percobaantersebut?

Tuliskan reaksi kimia yang terjadi pada setiap setengah-reaksi sel.

Mengapa terjadi beda potensial antara elektrode Zn danCu?

Simpulkan hasil pengamatan percobaan yang kelompok Andalakukan.

Kemudian, buatlah laporannya.

Pada percobaan tersebut, reaksi tidak akan terjadi jikatidak ada hubungan baik secara rangkaian luar maupunrangkaian dalam. Jika hanya rangkaian luar yangdihubungkan, reaksi akan terjadi hanya sesaat danseketika itu juga reaksi berhenti. Reaksi akan berjalanterus jika rangkaian dalam (jembatan garam) dihubungkan.



Gambar 3. Proses pembentukan energi listrik dari reaksiredoks dalam sel volta.

Jika kedua rangkaian dihubungkan, akan terjadi reaksiredoks di antara kedua setengah sel itu (lihat Gambar 3).Persamaan reaksi ionnya:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Persamaan reaksi setengah selnya :

Pada elektrode Zn : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–

Pada elektrode Cu : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

Logam Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn2+ danmelepaskan 2 elektron. Kedua elektron ini akan mengalirmelewati voltmeter menuju elektrode Cu. Kelebihanelektron pada elektrode Cu akan diterima oleh

ion Cu2+ yang disediakan oleh larutan Cu(NO3)2 sehinggaterjadi reduksi ion Cu2+ menjadi Cu(s).

Ketika reaksi berlangsung, dalam larutan Zn(NO3)2 akankelebihan ion Zn2+ (hasil oksidasi). Demikian juga dalamlarutan CuSO4 akan kelebihan ion NO3– sebab ionpasangannya (Cu2+) berubah menjadi logam Cu yangterendapkan pada elektrode Cu.

Kelebihan ion Zn2+ akan dinetralkan oleh ion NO3– darijembatan garam, demikian juga kelebihan ion NO3– akandinetralkan oleh ion Na+ dari jembatan garam. Jadi,jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-ionhasil reaksi redoks.

Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsunghanya sesaat sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redokstidak ada yang menetralkan dan akhirnya reaksi berhentiseketika. Dalam sel elektrokimia, tempat terjadinyareaksi oksidasi (elektrode Zn) dinamakan anode, sedangkantempat terjadinya reaksi reduksi (elektrode Cu) dinamakankatode.

Jembatan garam dapat dibuat dari :

a. Pipa U yang berisi larutan NaNO3 atau KNO3 berupa gel.

b. Sumbu kompor yang dibasahi terus-menerus denganlarutan NaNO3 selama percobaan (ditetesi NaNO3 secarakontinu).

Jika masih belum jelas, pelajari uraian berikut ini. [1]

Apa yang terjadi jika sepotong logam zink (seng)dicelupkan dalam larutan cuprum (II) sulfat? Permukaanlogam zink akan segera ditutupi dengan lapisan cuprum(Cu) dan sedikit demi sedikit logam zink akan larut. Pada

kasus ini telah terjadi reaksi redoks, yaitu reaksireduksi pada ion cuprum (II) dan reaksi oksidasi padazink. Reaksi tersebut dituliskan seperti berikut.

Oksidasi : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–

Reduksi : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

Elektron berpindah dari Zn ke Cu2+. Ion-ion Cumenyelimuti logam Zn, menyerap elektron kemudianmengendap. Adapun atom Zn setelah melepas elektron larut,berubah menjadi Zn2+. Pada reaksi ini tidak timbul aruslistrik, karena perpindahan elektron terjadi secaralangsung yaitu dari logam Zn ke logam Cu. Kedua logam diatas (Zn dan Cu) harus dipisahkan dengan jembatan garamuntuk menghasilkan arus listrik. Rangkaian inilah yangdinamakan sel Volta. Perhatikan Gambar 3! 

Logam zink dicelupkan dalam larutan yang mengandungion Zn2+ yaitu larutan zink sulfat (ZnSO4) dan logamcuprum dicelupkan dalam larutan yang mengandungion Cu2+ yaitu cuprum (II) sulfat. Masing-masing logamdihubungkan dengan voltmeter.

Untuk menetralkan muatan pada larutan maka dibuatlahtabung penghubung antara larutan. Tabung ini berisilarutan garam misal NaCl atau KNO3 dalam agar-agar.Tabung penghubung ini disebut jembatan garam.

Bagaimana proses yang terjadi pada sel Volta?

Logam zink yang dicelupkan dalam larutan zink sulfat akanmengalami oksidasi dengan melepaskan dua elektronmembentuk ion Zn2+. Elektron yang dilepaskan mengalirmelalui kawat penghantar menuju logam Cu dan ditangkapoleh ion Cu2+ sehingga ion Cu2+ mengalami reduksimembentuk Cu. Terjadinya aliran elektron dari logam Zn ke

logam Cu ditunjukkan dengan penyimpangan jarum voltmeter.Larutan dalam jembatan garam berfungsi menetralkankelebihan ion positif (ion Zn2+  dalamlarutan ZnSO4 dengan menetralkan kelebihan ion negatif(ion SO42-) dalam larutan.

Elektrode di mana reaksi oksidasi terjadi disebut anode.Adapun elektrode di mana reaksi reduksi terjadi disebutkatode.

Reaksi yang terjadi pada sel Volta dapat dituliskanseperti berikut.

Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e¯

Katode : Cu(aq)2+ + 2e¯ → Cu(s)

Reaksi Sel : Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Susunan sel Volta dinyatakan dengan notasi singkat yangdisebut diagram sel. Diagram sel pada sel Volta di atasdapat dituliskan seperti berikut.

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

Notasi tersebut menyatakan bahwa pada anode terjadireaksi oksidasi Zn menjadi Zn2+. Adapun di katode terjadireaksi reduksi Cu2+ menjadi Cu. Dua garis sejajar ( || )menyatakan jembatan garam dan garis tunggal sejajar ( | )menyatakan batas antarfase.

2. Sel Elektrolisis [2]

Pada sel volta yang baru saja kita pelajari, reaksiredoks spontan menimbulkan arus listrik. Terjadinya aruslistrik ini dapat diamati dari voltmeter. Tidak demikianhalnya dengan sel elektrolisis, reaksi redoks yang tidak

spontan dapat berlangsung bila kedalamnya dialirilistrik. Perhatikan gambar susunan sel elektrolisis padaGambar 4!



Gambar 4. Sel Elektrolisis.

Arus listrik dari sumber arus searah mengalir ke dalamlarutan melalui katoda atau elektroda negatif. Padakatoda ini terjadi reaksi reduksi dari spesi tertentuyang ada dalam larutan. Spesi tertentu yang lainmengalami oksidasi di anoda/elektroda positif. Dalam haltempat reaksi berlangsung sama seperti sel volta yaitukatoda tempat terjadi reaksi reduksi sedangkan anodatempat terjadi oksidasi, tetapi muatan elektroda dalamsel elektrolisis berlawanan dengan muatan elektroda dalamsel volta. Pada sel elektrolisis katoda merupakanelektroda negatif, sedangkan anoda merupakan elektrodapositif.

Spesi yang mengalami reduksi di katoda dan spesi yangmengalami oksidasi di anoda, tergantung pada potensialnyamasing-masing. Spesi yang mengalami reduksi adalah yangmempunyai potensial elektroda lebih positif. Sedangkanspesi yang mengalami oksidasi adalah yang mempunyaipotensial elektroda lebih negatif. Dengan demikian, tidakselalu kation yang mengalami reduksi dan tidak selaluanion yang mengalami oksidasi, mungkin saja pelarutnya(air) yang mengalami reduksi dan atau oksidasi. Bilaelektroda bukan elektroda inert (sukar bereaksi) makaelektroda akan mengalami oksidasi. Untuk lebih jelasnya,perhatikan beberapa hal yang harus diperhatikan dalammenulis reaksi elektrolisis berikut.

a. Reaksi pada Anoda (Oksidasi)

1) Bila anoda terbuat dari Pt, Au, atau C, maka anodatidak ikut teroksidasi,

a) Ion OH- teroksidasi menjadi H2O dan gas O2

4OH-(aq) → 2H2O(l) + O2(g) + 4e¯

b) Ion sisa asam halida (Cl-, Br -, I-) teroksidasimenjadi molekulnya.

Contoh : 2Br -(aq) → Br2(l) + 2e¯

c) Ion sisa asam oksi (SO42-, NO3-, CO32-) tidakteroksidasi, yang teroksidasi adalah air (pelarut).

2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e¯

2) Bila anoda terbuat selain dari Pt, Au, atau C, makaanoda ikut teroksidasi.

Contoh : 

anoda dari logam Ag maka Ag (s) → Ag+ (aq) + e¯

anoda dari logam Cu maka Cu (s) → Cu2+ (aq) + 2e¯

b. Reaksi pada Katoda (Reduksi)

a) Ion H+ tereduksi menjadi gas H2 : 2H+(aq) +2e¯ → H2(g)

b) Ion-ion logam

(1) Ion-ion logam alkali dan alkali tanah (Na+, K+, Ca2+,Mg2+ dan lain-lain) serta Al3+, Mn2+ tidak mengalamireduksi, yang tereduksi adalah air (pelarut).

2H2O(l) + 2e¯ → H2(g) + 2OH-(aq)

(2) Ion-ion logam selain alkali dan alkalis tanahserta Al3+, Mn2+ tereduksi menjadi logamnya.

Contoh : Ni2+ (aq) + 2e¯ → Ni(s)

Perhatikan beberapa contoh reaksi elektrolisis berikut:

1) Reaksi elektrolisis larutan CaCl2 dengan elektrodakarbon

Anoda

:

2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e¯

Katoda

:

2H2O(l) + 2e¯ → H2 (g) + 2OH-(aq)

+

:

2Cl-(aq) + 2H2O(l) → Cl2(g) + H2(g) + 2OH-(aq)

2) Reaksi elektrolisis larutan NaNO3 (elektroda Pt)

Anoda

:

2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e¯

(x1)

Katoda

:

2H2O(l) + 2e¯ → H2(g) + 2OH-(aq)

(x2)

:

6H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 2H2(g) + 4OH-(aq)

+

3) Reaksi elektrolisis leburan NaCl

Anoda

:

2Cl-(aq) → Cl2+(g) + 2e¯

(x1)

Katoda

:

Na+(aq) + e¯ → Na(s)

(x2)

+

:

2Cl-(aq) + Na+(aq) → Cl2(g) + Na(s)

Agar lebih memahami proses elektrolisis, lakukan kegiatanberikut:

Percobaan / Praktikum Mengamati Proses Elektrolisis

Tujuan:

Memahami proses elektrolisis

Alat dan bahan:

- pipa U 

- elektroda karbon 

- fenolftolein 

- larutan NaCl 

- penjepit

- batu baterai

- larutan amilum

- larutan KI

- kabel

Langkah Kerja:

Masukkan larutan KI ke dalam pipa U!

Pasang elektroda karbon sehingga tercelup dalam larutan!

Tambahkan 2 tetes fenolftalein dan 2 tetes larutan amilumke dalam larutan pada pipa U!

Hubungkan elektroda dengan batu baterai, amati perubahanyang terjadi!

Ulangi langkah 1 sampai dengan 4 dengan mengamati larutanKl dengan larutan NaCl!

Pertanyaan:

Apakah kesimpulan tentang peristiwa yang terjadi di anodadan katoda?

Tuliskan persamaan reaksi pada anoda dan katoda tiappercobaan yang Anda lakukan!

Anda sekarang sudah mengetahui Sel Volta dan SelElektrolisis. Terima kasih anda sudah berkunjung kePerpustakaan Cyber.

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan AktifBelajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas /Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen PendidikanNasional, Jakarta, p. 298.

Referensi Lainnya :

[1] Sukmanawati, W. 2009. Kimia 3 : Untuk SMA/ MA KelasXII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional,Jakarta, p. 266.

[2] Pangajuanto, T. 2009. Kimia 3 : Untuk SMA/ MA KelasXII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional,Jakarta, p. 282.

Pengu

Elektrolisis adalah peristiwa penguraian elektrolit dalamsel elektrolisis oleh arus listrik.

Dalam sel volta/galvani, reaksi oksidasi reduksiberlangsung dengan spontan, dan energi kimia yangmenyertai reaksi kimia diubah menjadi energi listrik.Sedangkan elektrolisis merupakan reaksi kebalikan darisel volta/galvani yang potensial selnya negatif ataudengan kata lain, dalam keadaan normal tidak akan terjadireaksi dan  reaksi dapat terjadi bila diinduksi denganenergi listrik dari luar. 

Contoh sel Volta adalah sel Daniel, reaksi total selDaniell adalah  :

Zn + Cu2+  → Zn2+ + Cu   E0 = 1,1 V

Andaikan potensial lebih tinggi dari 1,1 V diberikan padasel dengan arah kebalikan dari potensial yang dihasilkansel, reaksi sebaliknya akan berlangsung. Jadi, zink akanmengendap dan tembaga akan mulai larut.

Zn2+ + Cu → Zn + Cu2+



 Elektroda positif (+) dari sel dihubungkan dengan kutubpositif (+) dari sumber arus listrik Elektroda negatif (-) dari sel dihubungkan dengan kutubnegatif (-) dari sumber arus listrik

Pada elektroda positif (+)/anoda karena dihubungkandengan  kutub positif (+) yang potensialnya lebih besarmenyebabkan terjadi reaksi oksidasi dan elektron mengalirdari elektroda ini menuju ke sumber arus listrik.Elektron bergerak dari kutub negatif (-) sumber aruslistrik ke elektroda negatif (-)/katoda sehinggamenyebabkan terjadi reaksi reduksi.

Persamaan dan perbedaan sel volta dan sel elektrolisis :

Persamaan :Anoda selalu terjadi reaksi oksidasi dengan kata lainelektroda yang terjadi reaksi oksidasi disebut anodaKatoda selalu terjadi reaksi reduksi dengan kata lainelektroda yang terjadi reaksi reduksi disebut katoda

Perbedaan :

Pada Sel Volta 

merubah energi kimia menjadi energi listrik

Anoda (oksidasi) adalah elektroda negatif (-) dan katoda(reduksi) adalah elektroda positif (+)

Pada Sel Elektrolisis 

merubah energi listrik menjadi energi kimia

Anoda (oksidasi) adalah elektroda positif (+) dan katoda(reduksi) adalah elektroda negatif (-)

Reaksi-reaksi Sel Elektrolisis

Reaksi pada Katoda ( Reduksi Kation)

1.Bila kation dari golongan Alkali/ IA (Li+, Na+, K+),Alkali tanah/ IIA (Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+), Al3+ atauMn2+ maka kation tersebut tidak direduksi namun air (H2O)yang direduksi. hal ini karena E°red H2O lebih besar dariion-ion teraebut. Reaksi yang terjadi :

2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

2. H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen(H2). Reaksi yang terjadi :

2H+(aq) + 2e- → H2(g)

3. Ion-ion logam lainnya yang tidak termasuk kelompok diatas direduksi lalu mengendap pada katoda.

Ni2+(aq) + 2e- → Ni(s)

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(aq)

Ag+(aq) + e- → Ag(s)

4. Ion-ion lelehan atau leburan dari golongan alkali danalkali tanah direduksi lalu mengendap pada katoda (karenalelehan/leburan tidak mengandung air).

Li+(aq) + e- → Li(s)

Ca2+(aq) + 2e- → Ca(s)

Reaksi pada Anoda (Oksidasi Anion)

1.  Bila elektrodanya non inert ( Ni, Cu, Ag dll) makaelektrodanya yang dioksidasi. contoh reaksinya :

Ni(s) → Ni2+(aq) + 2e-  

Cu(aq) → Cu2+(aq) + 2e-  

Ag(s) → Ag+(aq) + e-  

2. Bila elektrodanya inert ( C, Pt atau Au) makaelektrodanya tidak bereaksi dan bila anionnya :

a. Ion OH- dari basa maka reaksi yang terjadi :

4OH-(aq) → 2H2O(aq) + O2(g) + 4e-

b. Ion sisa asam yang mengandung oksigen (SO42-, NO3-,PO43- dll) tidak dioksidasi namun air (H2O) yangdioksidasi. karena E°oks H2O lebih besar dari sisa asamyang mengandung oksigen. Reaksi yang terjadi : 2H2O(aq) →4H+(aq) + O2(g) + 4e-

c. ion sisa asam yang tidak mengandung oksigen (Cl- , Br-, I- dll) akan dioksidasi.

2Cl-(s) → Cl2(g) + 2e-

2Br-(s) → Br2(g) + 2e-

setelah membaca dari beberapa sumber ternyata yangdituliskan dalam reaksi elektrolisis bukan hanya reaksidi katoda (+) dan anoda (-) saja, tetapi reaksipenguraiannya juga. sebagai gambaran saya beri beberapacontoh reaksi elektrolisis.

1. elektrolisis kalium iodida (KI) dengan elektroda C

                      KI                  → K+ +I-                                x2

Katoda (+)   : 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

Anoda (-)     : 2I-(s)               → I2(g) + 2e-

                        2KI             → 2K+ +2I-                            

Katoda (+)   : 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

Anoda (-)     : 2I-(s)               → I2(g) + 2e-

--------------------------------------------------------

Reaksi sel     : 2KI + 2H2O  → 2K+ + 2OH- + I2 + H2

                      2KI + 2H2O  → 2KOH + I2 + H2

Pada katoda reaksi K diganti oleh H2O karena K tergolongdalan logam alkali. dikalikan 2 ( x2 ) untuk menyamakan ion sejenis dan/atauelektron di ruas kiri dan kanan. kemudian setelah ionsejenis dan jumlah elektron di ruas kiri dan kanan samadapat dicoret. Yang tidak dicoret itulah reaksi selnya.Pada reaksi-reaksi selanjutnya tidak saya beri keteranganyang penting perhatikan aturan-aturan reaksi pada katodadan anoda yang telah dibahas sebelumnya.

2. elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda Pt

                     AgNO3        →  Ag+ + NO3-                                     x4    

Katoda (+)   : Ag+(aq) + e-  → Ag(s)                                                                   x4

Anoda (-)     : 2H2O(aq)     → 4H+(aq) + O2(g) +4e-                            x1

                      4AgNO3                       → 4Ag++ 4NO3-                                        

Katoda (+)   : 4Ag+(aq) + 4e-                    → 4Ag(s)

Anoda (-)     : 2H2O(aq)                       → 4H+(aq)+ O2(g) + 4e-                          

-------------------------------------------------------------------------- Reaksi sel     : 4AgNO3(aq) + 2H2O(aq) → 4Ag(s) + 4H+(aq)+ 4NO3- + O2(g)

                      4AgNO3(aq) + 2H2O(aq) → 4Ag(s) +4HNO3 + O2(g)

3. elektrolisi leburan NaCl dengan elektroda Cu ( ingatCu tidak inert)

                      NaCl           → Na+ +Cl-                                                       x2

Katoda (+)   : Na+(aq) + e-  → Na(s)                                                                  x2

Anoda (-)     : Cu(aq)          → Cu2+(aq) +2e-                                     x1

                      2NaCl               → 2Na+ +2Cl-                                                   

Katoda (+)   : 2Na+(aq) + 2e-    → 2Na(s)                                                              

Anoda (-)     : Cu(aq)                 → Cu2+(aq) +2e-                                   

Reaksi sel     : 2NaCl  + Cu(aq) → 2Na(s) + Cu2+ +  2Cl-

                      2NaCl  + Cu(aq) → 2Na(s) + CuCl2