PEMISAHAN SECARA ELEKTROLISIS
I. Tujuan1. Mengetahui perubahan yang terjadi pada anoda dan
katoda dari proses elektrolisis2. Mengetahui factor yang
mempengaruhi elektrolisis
II. Landasan TeoriElektrokimia adalah kajian reaksi redoks yang
dilaksanakan sedemikian sehingga di dalam system itu dapat
ditentukan potensial listrik yang dapat diukur. Di dalamsebuah sel
volta sebuah reaksi redoks spontan membangkitkan arus listrik yang
mengalir lewat rangkaian luar. Semua sel elektrokimia harus
mempunyai rangkaian dalam, ion dapat mengalir dalam bentuk ionnya
berdifusi. Beberapa tipe sel tertentu menggunakan jembatan garam
unuk maksud tertentu. Dalam masing-masing sel oksidasi berlangsung
pada anoda dan reduksi berlangsung pada katoda.(Keenan,
1984)Elektrolisis adalah suatu proses dimana reaksi kimia terjadi
pada elektroda yang tercelup dalam elektrolit. Ketika tegangan
diberikan terhadap elektroda itu. Elektroda yang bermuatan positif
disebut anoda dan elektroda yang bermuatan negatif disebut katoda.
Elektroda seperti platina yang hanya mentransfer electron dari
larutan disebut electron inert. Elektroda reaktif adalah elektroda
yang secara kimia memasuki reaksi elektroda selama elektrolisis,
terjadilah reduksi pada katoda dan oksidasi pada anoda. Gambaran
umum tipe reaksi elektroda dapat diringkas sebagai berikut :1. Arus
listrik yang membawa ion akan diubah pada elektroda2. Ion negative
yang sulit dibebaskan pada katoda menyebabkan pengurangan H2O dan
pembentukan H2 dan OH- dan absorpsi electron3. Ion negative yang
sulit dibebaskan pada anoda menyebabkanpengurangan H2O dan
electron(Dogra, 1998)Jika tembaga dioksida disisi kiri, ion
Cu2+masuk ke larutan. Electron yang dilepaskan pada reaksi melewati
rangkaian luar dari kiri ke kanan, seperti digambarkan oleh
perubahan jarum ampermeter. Electron masuk ke lembaran perak dan,
pada antar muka logam larutan elektron diikat oleh ion Ag+, sebagai
atom yang melapisi pada permukaan perak. Proses ini akan
menyebabkan kenaikan muatan positif dalam gelas piala sebelah kiri
dan menurunkan muatan di gelas piala sebelah kanan, tetapi tidak
untuk jembatan garam. Jembatan memungkinkan aliran netto ion
positif ke gelas piala sebelah kanan dan ion negative ke gelas
piala sebelah kiri, yang menjaga netralitas muatan disetiap
sisi.Reaksi oksidasi reduksi ini terdiri dari dua setengah reaksi
yang terpisah. Setengah reaksi oksidasi di gelas piala sebelah kiri
adalah :Cu (s) Cu2+ (aq) + 2eDan setengah reaksi reduksi di gelas
piala sebelah kanan adalah :Ag+ (aq) + e Ag (s)(David, 2001)Dalam
elektrolisis, sumber aliran listrik digunakan untuk mendesak
electron agar mengalir dalam arah yang berlawanan denga aliran
spontan. Hubungan antara jumlah energi listrik yang dikonsumsi dan
perubahan kimia yang dihasilkan dalam elektrolisis merupakan salah
satu persoalan penting yang dicarikan jawabannya oleh Michael
Faraday (1791-1867). Hukum faraday pertama tentang tentang
elektrolisis menyatakan bahwa jumlah perubahan kimia yang
dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati
suatu elektrolisis. Hukum kedua tentang elektrolisis menyatakan
bahwa : Sejumlah tertentu arus listrik menghasilkan jumlah ekivalen
yang sama dari benda apa saja dalam suatu elektrolisis(Petrucci,
1985)Mengikuti apa yang dikatakan Michael Faraday, para ahli kimia
menyebut sisi berlangsungnya oksidasi dalam sel elektrokimia
sebagai anoda dan sisi berlangsungnya reduksi sebagai katoda. Dalam
sel Galvani seperti yang baru saja di diskusikan, tembaga adalah
anoda (karena dioksidasi) dan perak adalah katoda (karena
Ag+direduksi). Electron-elektron mengalir pada rangkaian luar dari
anoda ke katoda. Dalam larutan ion positif dan negative keduanya
bebas untuk bergerak. Didalam sebuah sel elektrokimia, ion-ion
negative (anion) bergerak menuju anoda, dan ion positif (kation)
bergerak ke katoda.Reaksi kimia netto dalam sel Galvani dalam
sederhana ini (Cu|Cu2+||Ag+|Ag) sama dengan yang berlangsung jika
sebuah lembaran tembaga ditempatkan dalam larutan perak nitrat
dalam air, tetapi ada perbedaan penting dalam prosesnya. Karena
komponen reaksi dipisahkan kedalam dua tempat, sementara
kontinuitas listrik dijaga, perpindahan langsung electron dari atom
tembaga ke ion perak dihindari, dan mereka dipaksa berjalan melalui
rangkaian luar (kawat) sebelum akhirnya melakukan pengaruh netto
yang sama. Arus electron yang melalui kawat dapat diguanakan untuk
berbagai tujuan. Sebagai contoh, jika sebuah lampu bohlam
ditempatkan dalam rangkaian listrik, arus yang melewatinya akan
mengakibatkan bohlam menyala.(David, 2001)Sel galvani adalah alat
yang dapat mengubah energy kimia menjadi listrik. Untuk sampai
kepada sel galvani, perhatikanlah beberapa percobaan berikut ini.
Jika sebatang logam dicelupkan kedalam larutan ion logam tersebut,
terjadi kesetimbangan antara logam dengan larutan ion lainnya.
Contoh logam tembaga (Cu) dicelupkan ke dalam larutan CuSO4, da
logam seng (Zn) dicelupkan kedalam larutan ZnSO4. Pada kedua system
ini tidak terlihat adanya perubahan tetapi sebenarnya ada
kesetimbangan :Cu2+(aq) + 2e-Cu (s)Zn2+(aq) + 2eZn (g)Artinya,
serah terima electron terjadi secara langsung dan bolak balik.
Karena system dalam keadaan setimbang maka mata tidak akan mampu
melihat, baik pada batang logam maupun dalam larutan.(Syukri,
1999)Faktor yang menentukan reaksi kimia elektrolisis antara lain
konsentrasi (keaktifan) elektrolit yang berbeda ada yang bersifat
inert (tak aktif) dan elektoda tak inert. Hasil elektrolisis dapat
disimpulkan ; reaksi pada katoda (katoda tidak berperan) ada K+,
Ca2+, Na+, H+. Dari asam dan logam lain (Cu2+), reaksi pada anoda,
untuk anoda inert ada OH-, Cl-, Br-, dan I- dan sisa asam lainnya
serta anoda tidak inert (bukan Pt dan C).(Anshory, 1984)
III. Prosedur PercobaanA. Alat dan Bahan1. Alata. Seperangkat
alat gelasb. Elektroda tembagac. Eksikator/desikatord. Neracae.
Bateraif. Elektroda karbong. Ovenh. Magnetic stirrer2. Bahana.
Larutan sampel yang berisi ion cupri dan zinkb. Asam sulfat pekatc.
Asam nitrat pekatd. NaOHe. Aquadesf. Aseton
B. Skema Kerja1. Katoda dan AnodaPemisahan dan Penentuan Kadar
Ion Cupri
DibersihkanDitimbang katodanya
100mL sampel + 1mL asam sulfat dan asam nitrat pekatDipasangkan
keduanya pada alat elektrolisis
Dimasukkan ke dalam gelas kimiaDielektrolisis pada potensial
tetap 1,8 volt 45 menitDihentikan elektrolisis dan dilepaskan
katodanyaDimasukkan dalam asetonDikeringkan katoda
tersebutDitimbang beratnya (data 1)Dielektrolisis lagi selama 10
menitDiulangi langkah sebelumnyaDicatat hasil penimbangan
(data2)Diulangi kembali hingga dioeroleh data yang konstan
Endapan CuDicatat waktu elektrolisis semuanya dan kuat arus yang
digunakan
Dilarutkan dalam asam nitratDicuci katoda dengan
aquadesDipanaskan didalam ovenDidinginkan dalam eksikator
HasilDitimbang lagi
2. Katoda Penentuan Kadar Ion Zink
NaOH pekatDipasang kembali
Ditambahkan ke dalam sisa elektrolisis pada kegiatan
ADielektrolisis pada potensial 2,7 volt selama 30 menitDilakukan
hal yang sama seperti percobaan pemisahan ion cupriDicatat waktu
yang digunakan dan arus selama proses elektrolisis
HasilDicuci elektroda dan dikeringkan setelah selesai
IV. Hasil dan PembahasanA. Data1. Voltase= 1,8 Volt2. Kuat arus=
0,5 A3. Massa awal katoda= 10 gr4. Massa awal anoda= 10
grNoAnodaKatodaWaktu(menit)LarutanMassa Akhir(gram)
AnodaKatoda
1CuAg5Fe(NO3)29,952010,042
2FeZn5AgNO39,957910,168
3ZnNi5Cu(NO3)29,94910,048
4NiCu5Zn(NO3)29,95510,051
5AgFe15Ni(NO3)29,496010,135
B. PembahasanPada percobaan kali ini praktikan melakukan
percobaan dengan menggunakan virtual lab, karena alat yang akan
digunakan tidak ada. Maka, percobaan ini tidak sesuai dengan
prosedur.Praktikan melakukan percobaan ini sebanyak 5 kali
percobaan.Percobaan pertama dilakukan dengan Cu sebagai anodanya
dan Ag sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah
Fe(NO3)2. Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah
dielektrolisis massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah.
Massa akhir anoda 9,9520 gr dan massa akhir katoda 10,042 gr.Reaksi
setengah dari sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis
sekaligus notasi selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Cu2+(aq) + 2e
Cu(s)E = +0,34Reaksi setengah sebelah kanan :Ag+(aq) + e Ag(s) E =
+0,80Elektrolisis :CuCu2+ + 2eE = +0,34 x1CuCu2+ + 2eE = +0,34Ag+ +
e Ag E = +0,80 x22Ag+ + 2e 2Ag E = +1,60 +Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2AgE =
+1,94Notasi sel :Cu Cu2+ Ag+ Ag
Percobaan kedua dilakukan dengan Fe sebagai anodanya dan Zn
sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah AgNO3.
Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis
massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda
9,9579 gr dan massa akhir katoda 10,168 gr.Reaksi setengah dari
sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi
selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Fe2+(aq) + 2e Fe(s)E =
-0,44Reaksi setengah sebelah kanan :Zn2+(aq) + 2e Zn(s) E =
-0,76Elektrolisis :Fe Fe2+ + 2eE = -0,44Zn2+ + 2e Zn E = -0,76 +Fe
+ Zn2+ Fe2+ + Zn E = -1,20Notasi sel :Fe Fe2+ Zn2+ Zn
Percobaan ketiga dilakukan dengan Zn sebagai anodanya dan Ni
sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Cu(NO3)2.
Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis
massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda
9,949 gr dan massa akhir katoda 10,048 gr.Reaksi setengah dari
sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi
selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Zn2+(aq) + 2e Zn(s) E =
-0,76Reaksi setengah sebelah kanan :Ni2+(aq) + 2e Ni(s) E =
-0,25Elektrolisis :Zn Zn2+ + 2eE = -0,76Ni2+ + 2e Ni E = -0,25 +Zn
+ Ni2+ Zn2+ + Ni E = -1,01Notasi sel :Zn Zn2+ Ni2+ Ni
Percobaan keempat dilakukan dengan Ni sebagai anodanya dan Cu
sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Zn(NO3)2.
Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis
massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda
9,955 gr dan massa akhir katoda 10,051 gr.Reaksi setengah dari
sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi
selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Ni2+(aq) + 2e Ni(s) E =
-0,25Reaksi setengah sebelah kanan :Cu2+(aq) + 2e Cu(s) E =
+0,34Elektrolisis :Ni Ni2+ + 2eE = -0,25Cu2+ + 2e Cu E = +0,34 +Ni
+ Cu2+ Ni2+ + Cu E = +0,09Notasi sel :Ni Ni2+ Cu2+ Cu
Percobaan kelima dilakukan dengan Ag sebagai anodanya dan Fe
sebagai katodanya serta larutan yang digunakan adalah Ni(NO3)2.
Mula-mula massa anoda dan katoda 10 gram, setelah dielektrolisis
massa anoda berkurang dan massa katoda bertambah. Massa akhir anoda
9,4960 gr dan massa akhir katoda 10,135 gr.Reaksi setengah dari
sebelah kiri dan kanan serta reaksi elektrolisis sekaligus notasi
selnya.Reaksi setengah sebelah kiri :Ag+(aq) + e Ag(s) E =
+0,80Reaksi setengah sebelah kanan :Fe2+(aq) + 2e Fe(s)E =
-0,44Elektrolisis :AgAg+ + eE = +0,80 x22Ag 2Ag+ + 2eE = +1,60Fe2+
+ 2e Fe E = +0,80 x1Fe2+ + 2e Fe E = -0,44 +2Ag + Fe2+ 2Ag+ + FeE =
+1,16Notasi sel :Ag Ag+ Fe2+ Fe
Semua percobaan dilakukan selama 5 menit kecuali percobaan yang
kelima dilakukan selama 15 menit. Voltase yang digunakan sama yaitu
1,8 volt dan kuat arus yang digunakan juga sam yaitu 0,5 A.Pada
saat dilakukan elektrolisis electron bergerak dari anoda menuju
katoda. Massa anoda akan berkurang dan katoda akan bertambah.
Semakin besar waktu yang digunakan maka electron akan bergerak
cepat. Sedangakan larutan berpengaruh pada massa elektroda.Dapat
dilihat dari perubahan massa pada percobaan yang kedua bila
dibandingkan dengan percobaan yang kelima. Pada percobaan kedua
larutan yang digunakan adalah AgNO3 dielektrolisis selama 5 menit
dan pada percobaan kelima larutan yang digunakan adalah Ni(NO3)2
dielektrolisis selama 15 menit. Hasil yang didapatkan perubahan
massa katoda pada percobaan kedua lebih besar dibandingkan
perubahan massa katoda pada percobaan lima. Hal ini tidak
dipengaruhi oleh waktu melainkan oleh larutan yang dimasukkan.
Waktu hanya mempengaruhi kecepatan electron yang berpindah.
V. Kesimpulan dan SaranA. KesimpulanDari percobaan virtual
elektrolisis yang telah praktikan lakukan, dapat disimpulkan :1.
Pada proses elektrolisis electron bergerak dari anoda menuju
katoda2. Factor yang mempengaruhi selama proses elektrolisis adalah
waktu dan larutan yang digunakan
B. SaranPada praktikum ini praktikan hanya melakukannya melalui
media virtual lab tidak dilakukan secara langsung karena alat dan
bahan yang digunakan tidak memadai. Untuk itu praktikan menyarankan
agar menyediakan alat dan bahan sehingga praktikum dilakukan dengan
efektif.
VI. Daftar PustakaAnshory, Irfan. 1984. Kimia. Bandung: Ganeca
ExactDogra.1998. Kimia Fisiska. Jakarta: Universitas
IndonesiaKeenan. 1984. Kimia Untuk Universitas. Jakarta:
ErlanggaOxtoby, David.W. 2001. Kimia Modern. Jakarta:
ErlanggaPetrucci, Ralph H. 1985. Kimia Dasar Prinsip Terapan Modern
Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: ErlanggaS, Syukri. 1999. Kimia
Dasar 3. Bandung: ITB
VII. LampiranA. Gambar PercobaanPercobaan 1
Percobaan 2
Percobaan 3
Percobaan 4
Percobaan 5
B. Pertanyaan prapraktikum1. Sebutkan deret volta murni dari
yang mudah teroksidasi sampai yang mudah tereduksi!Jawab : Li, K,
Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, H2O2,Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, (H+),
Sb, Br, Au, Hg, Ag, Pb, Au2. Sebutkan judul praktikum hari
ini!Jawab : Pemisahan secara Elektrolisis3. Bagaimanakah bunyi
hokum faraday yang berkaitan dengan elektrolisis? Sebutkan kedua
hukum tersebut serta cantumkan rumusnya secara matematika!Jawab :
Hukum Faraday I : Massa zat yang terbentuk pada masing-masing
elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir
pada elektrolisis tersebut.Rumus : m = e . i . t96500q = i .
tDimana : m = massa zat yang dihasilkan (gram) e = berat ekivaleni
= kuat arus listrik (amper)t = waktu (detik)q = muatan listrik
(coloumb)Hukum Faraday II : Massa dari macam-macam zat yang
diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada
masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama
banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat
tersebut.Rumus : m1: m2 = e1: e2Dimana : m = massa zat (gram)e =
berat ekivalen4. Apakah pengaruh tingkat keasaman/kebebasan larutan
dalam proses elektrolisis? Keadaan manakah yang lebih baik untuk
suatu proses pemisahan secara elektrogravimetri?Jawab : Pengaruh
tingkat keasaman adalah berfungsi untuk memberikan suasana asam
pada larutan dan mempercepat reaksi dimana konduktivitas akan naik
sehingga transfer ion akan lebih cepat berlangsung.5. Tuliskan
reaksi reduksi untuk ion cupri dan ion zink serta lengkap pula
dengan data potensialnya!Jawab : a. reaksi reduksi ion
cupriCu2+(aq) + 2e Cu(s) E = +0,34b. reaksi reduksi ion
zinkZn2+(aq) + 2e Zn(s) E = -0,76
C. Pertanyaan Pascapraktikum1. Hitunglah berat logam yang
terdapat pada larutan sampel sesuai dengan hasil praktikum saudara!
Selanjutnya hitung hasil yang diperoleh secara teoritis menurut
huku faraday! Bandingkan keduanya dan hitung persentase rendemen
hasil kerja saudara!Jawab : kami tidak melakukan praktikum sesuai
dengan prosedur percobaan, kami melakukan praktikum dengan
menggunakan virtual lab, jadi kami tidak dapat menjawab pertanyaan
ini.2. Apakah fungsi zat-zat berikut dalam kegiatan praktikum
ini?a. Asam sulfat pekatb. Asam nitrat pekatc. Aseton dan NaOH
pekatJawab : Fungsi asam sulfat pekat dan asam nitrat pekat adalah
berfungsi untuk mengionkan CuSO4yang merupakan salah satu larutan
dalam cuplikan sehingga terbentuk ion Cu2+dan SO42-. Hal ini dapat
terjadi karena rata-rata logam dapat larut dalam asam. Selain itu
penambahan H2SO4dan HNO3berfungsi untuk memberikan suasana asam
pada larutan dan mempercepat reaksi dimana konduktivitas akan naik
sehingga transfer ion akan lebih cepat berlangsung. Adanya suasana
asam juga dapat mengendapkan logam Cu. Selain fungsi itu diatas
medium asam nitrat juga sangat diperlukan, yaitu dengan menurunkan
konsentrasi Cu2+oleh elektroreduksi, katoda semakin negatif sampai
tereduksinya nitratSedangkan aseton digunakan sebagai pelarut non
polar yaitu untuk melarutkan pengotor yang bersifat non polar yaitu
polimer yang berasal dari botol penyimpan cuplikan. Selain itu,
pencucian dengan aseton berfungsi untuk mengeringkan batang karbon
karena aseton bersifat mudah menguap (volatil) sehingga tidak
mempengaruhi berat elektroda pada saat penimbangan.NaOH digunakan
agar sebagai penyeimbang larutan agar larutan tidak terlalu asam
dan pengondisian larutan yang mana sisa dari elektrolisis tersebut
adalah ion Zn2+3. Elektroda apalagi yang dapat saudara gunakan
untuk proses pemisahan ion logam dari larutannya? sebutkan syarat
elektroda tersebut, baik yang digunakan untuk anoda maupun
katoda!Jawab : Elektrolisis larutan CuSO4 dengan katoda karbon dan
anoda tembaga20