Praktikum Elektrolisis

A.    JUDUL : Elektrolisis

B.     TUJUAN

2.1 Untuk mengetahui cara elektrolisis larutan asam cuka dengan mengamati gejala-gejala yang terjadi di katode dan anode melalui reaksi kimia.

2.2 Untuk mengetahui cara elektrolisis larutan air laut dengan mengamati gejala-gejala yang terjadi di katode dan anode melalui reaksi kimia.

2.3 Untuk mengetahui cara elektrolisis larutan CuSO₄ dengan elektroda karbon dengan mengamati gejala-gejala yang terjadi di katode dan anode melalui reaksi kimia.

2.4 Untuk mengetahui cara elektrolisis larutan CuSO₄ dengan elektroda tembaga dengan mengamati gejala-gejala yang terjadi di katode dan anode melalui reaksi kimia.

C.     DASAR TEORI

Elektrolisis berasal dari kata elektro (listrik) dan lisis (penguraian), yang berarti penguraian senyawa oleh listrik. Hal tersebut juga dikemukakan oleh ilmuan Inggris, Michael Faraday, mengalirnya arus listrik ke dalam larutan elektrolit dan ternyata dalam larutan tersebut terjadi reaksi kimia. Jadi, elektrolisis adalah peristiwa terjadinya reaksi kimia  yang tidak spontan. Dengan kata lain, reaksi baru akan berlangsung jika diberikan energy listrik dari luar sehingga bersifat spontan. Alat yang digunakan dalam proses elektrolisis disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis ini merupakan perangkat yang digunakan dalam proses elektrolisis yang terdiri dari dari  sumber arus searah, elektrolisis, elektroda positif dan eleltrode negative. Larutan yang di elektrolisis merupakan larutan elektrolit, baik berupa larutan atau cairan ( leburan )zat murni. Bila suatu cairan atau larutan elektrolit dialirin arus listrik searah melalui batang elektroda, maka ion – ion yang ada dalam cairan atau larutan tersebut akan bergerak menuju elektroda yang berlawanan muatannya. Berikut ini adalah contoh sel elektrolisis.

Elektron dari listrik dari searah memasuki larutan melalui katode atau kutub negatif lalu elektron dari katode diserap oleh spesi tertentu dari larutan dan mengalami reduksi. Sementara itu, spesi yang lain melepaskan elektron di anode dan mengalami oksidasi. Jadi,  reaksi yang terjadi di katode dan anode pada sel elektrolisis sama seperti pada sel volta , yaitu reaksi di katode adalah reduksi sedangkan di anode adalah oksidasi. Akan tetapi, muatan elektronnya berbeda: pada sel volta katode bermuatan positif dan anode bermuatan negatif sedangakan pada sel elektolisis katode bermuatan negatif dan anode bermuatan positif.

Reaksi kimia yang terjadi di dalam sel elektrolisis perlu memperhatikan ketentuan-ketentuan seperti berikut : “Dalam reaksi elektrolisis terjadi persaingan antarspesi (ion atau molekul) untuk mengalami reaksi reduksi atau reaksi oksidasi. Setiap zat yang mempunyai kemampuan mereduksi besar (potensial reduksi besar) akan mengalami reaksi reduksi dan setiap zat yang mempunyai kemampuan oksidasi besar (potensial oksidasi besar akan mengalami reaksi oksidasi). Reaksi terjadi pada katoda dan anoda bergantung pada beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:

1. Jenis kation dan anion dalam wadah.
2. Keadaan ion apakah dalam cair (lelehan) atau dalam larutan dan konsentrasi larutannya.
3. Elektrodanya apakah tidak bereaksi (inert) atau ikut bereaksi dalam larutan.
4. Potensial listriknya harus mencukupi untuk proses elektrolisis.

Berdasarkan ion dalam wadahnya elektrolisis dibagi menjadi dua, yaitu elektrolisis lelehan (cairan) dan larutan.

a.)       Elektrolisis Lelehan Senyawa Ion

Senyawa ion dapat dielektrolisis dalam keadaan cair atau dalam larutan. Senyawa ion (MY) berwujud padat tidak dapat dielektrolisis, karena tidak mengandung ion bebas. Akan tetapi bila dipanaskan sampai meleleh (cair) akan terurai menjadi ion-ionnya:

MY               Mⁿ⁺ + Y ^n-

Ion positif (kation) tertarik ke katoda dan ion negatif (anion) ke anoda, dengan reaksi:

Katoda: Mⁿ⁺ + Y ^n-                    M

Anoda : Y ^n-                         Y + n  

b.)   Elektrolisis Larutan Elektrolit

Reaksi elektrolisis dalam larutan elektrolit berlangsung lebih kompleks. Spesi yang tereaksi belum tentu kation atau anionnya, tetapi mungkin saja air atau elektrodenya. Air kadang-kadang ikut bereaksi, baik pada katoda maupun anoda. Jika elektroda yang dipakai inert (tidak bereaksi), seperti platina atau grafit, maka reaksi yang terjadi bergantung pada jenis kation dan anion. Hal ini bergantung pada potensial spesi-spesi yang terdapat dalam larutan. Untuk menuliskan reaksi elektrolisis larutan elektrolit, adapun faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan adalah:

·         Reaksi-reaksi yang berkompetisi pada tiap-tiap elektroda

-          Spesi yang mengalami reduksi di katoda adalah yang mempunyai potensial elektroda lebih positif.

-          Spesi yang mengalami oksidasi di anoda adalah yang mempunyai potensial elektrode lebih negatif.

·         Jenis elektroda, apakah inert atau aktif

Elektrode inert adalah elektrode yang tidak terlibat dalam reaksi. Elektroda inerta yang sering digunakan adalah platina dan grafit.

·         Overpotensial

Berdasarkan daftar potensial elektrode standar dapat dibuat suatu ramalan tentang reaksi katoda dan reaksi anoda pada suatu elektrolisis, Ramalan mungkin akan meleset jika spesi yang terlibat mempunyai overpotensial yang signifikan.

-          Reaksi-reaksi di Katoda (Reduksi)

Reaksi di katoda bergantung pada jenis kation dalam larutan, jika kation berasal dari logam-logam aktif (logam golongan IA, IIA, Al, atau Mn), yaitu logam-logam yan potensial elektrodanya lebih kecil (lebih negatif daripada air), maka air yang tereduksi. Kation selain yang disebutan diatas akan tereduksi.

-          Reaksi-reaksi di Anoda (Oksidasi)

Elektroda negatif (katoda) tidak mungkin ikut bereaksi selama elektrolisis karena logam tidak ada kecendrungan menyerap elektron membentuk ion negatif. Akan tetapi elektroda positif (anoda) mungkin saja ikut bereaksi, melepas elektron dan mengalami oksidasi. Kecuali Pt dan Au, pada umunya logam mempunyai potensial oksidasi lebih besar daripada air atau anion sisa asam. Oleh karena itu, jika anoda tidak terbuat dari Pt, Au atau grafit, maka anoda itu akan teroksidasi.

L(s)               L^x+ +x 

Elektrode Pt, Au, dan grafit (C) digolongkan sebagai elektrode inert (sukar bereaksi). Jika anoda terbuat dari elektrode inert, maka reeaksi anoda bergantung pada jenis anion dalam larutan. Anion sisa asam aksi seperti So₄^2-, NO₃^-, dan PO₄^3-, mempunyai potensial oksidasi lebih negatif daripada air. Anion-anion seperti itu sukar dioksidasi sehingga air yang teroksidasi.

      2H₂O_(l)               4H⁺_(aq) + O_2(g) + 4

Jika anion lebih mudah dioksidasi daripada air, seperti Br^- dan I^-, maka anion itu yang teroksidasi.

      Elektrolisis larutan KI yang sangat encer dengan menggunakan elektrode inert seperti platina atau karbon, maka reaksi yang terjadi pada elektrodenya adalah sebagai berikut.

Anoda : 2H₂O_(l)              4H⁺_(aq) + O_2(g) + 4

Katoda: 2H₂O_(l) + 2             H_2(g) + 2OH^-_(aq)

Sedangkan jika larutan cukup pekat, maka reaksi yang terjadi pada elektrodenya adalah sebagai berikut:

            Anoda : 2I^-_(aq)              I_2(aq) + 2

Katoda: 2H₂O_(l) + 2                         H_2(g) + 2OH^-_(aq)

Reaksi-reaksi yang terjadi pada elektrode yang digunakan pada elektrolisis larutan KI sangat bergantung pada konsentrasi larutan KI yang dielektrolisis.

D.    ALAT DAN BAHAN

4.1 Alat :

      Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

1.      1 buah tabung U.

2.      1 Set alat eletrolisis dengan  elektode karbon dan Cu

3.      Sumber arus

4.      4 buah tabung reaksi

5.      4 buah gelas kimia 100 ml

6.      1 Buah Gelas kimia 500 mL

7.      1 buah pipet volumetrik 25 mL

8.      Gelas ukur 5 mL

9.      2 buah pipet tetes

10.  Klem

11.  Statif

12.  Labu ukur 50 mL

13.  Labu ukur100 mL

14.  Batang pengaduk

15.  Spatula

16.  Kaca arloji

4.2 Bahan :

      Bahan yang diunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

1.      Larutan asam cuka pekat

2.      air laut

3.      Kristal CuSO₄

4.      Aquades

5.      Indikator Fenolftalein

6.      Indikator metil merah

E.     PROSEDUR KERJA

5.1   Kegiatan 1 ( elektrolisis larutan asam cuka )

1.      Alat dan bahan disiapkan.

2.      Alat-alat yang digunakan dicuci dan kemudian dikeringkan.

3.      Dibuat 100 mL larutan asam cuka 0,25 M.

4.      Larutan asam cuka 0,25 M dimasukkan ke dalam tabung U sebanyak 25 mL.

5.      Elektrode karbon dipasang ke dalam tabung dan dihubungkan dengan arus listrik selama kurang lebih 10 menit.

6.      Perubahan yang terjadi pada katode dan anode pada saat elektrolisis diamati dan dicatat.

7.      Elektrode dari tabung U dikeluarkan dan diputuskan hubungan elektroda dengan sumber arus setelah kurang lebih 10 menit berlangsungnya elektrolisis.

8.      2 mL larutan di anode  diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 1 dan tabung reaksi 2.

9.      2 mL larutan di katode diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 3 dan tabung reaksi 4

10.  2 tetes indikator fenolftalein diteteskan ke dalam tabung reaksi 1 dan 3  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut. Kemudian dicata dalam tabel pengamatan.

11.  2 tetes indikator metal merah diteteskan ke dalam tabung reaksi 2 dan 4  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut.kemudian dicatat dalam tabel pengamatan.

12.  Semua alat-alat yang telah selesai digunakan dicuci dan tempat di sekitar praktikum dibersihkan.

5.2  Kegiatan 2 ( elektrolisis larutan air laut )

1        Alat dan bahan disiapkan.

2        Alat-alat yang digunakan dicuci dan kemudian dikeringkan.

3        25 mL larutan air laut diambil.

4        Larutan air laut dimasukkan ke dalam tabung U

5        Elektrode karbon dipasang ke dalam tabung dan dihubungkan dengan arus listrik selama kurang lebih 10 menit.

6        Perubahan yang terjadi pada katode dan anode pada saat elektrolisis diamati dan dicatat.

7        Elektrode dari tabung U dikeluarkan dan diputuskan hubungan electrode dengan sumber arus setelah kurang lebih 10 menit berlangsungnya elektrolisis.

8        2 mL larutan di anode  diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 1 dan tabung reaksi 2.

9        2 mL larutan di katode diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 3 dan tabung reaksi 4

10    2 tetes indikator fenolftalein diteteskan ke dalam tabung reaksi 1 dan 3  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut. Kemudian dicatat dalam tabel pengamatan.

11    2 tetes indikator metal merah diteteskan ke dalam tabung reaksi 2 dan 4  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut.kemudian dicatat dalam tabel pengamatan

12    Semua alat-alat yang telah selesai digunakan dicuci dan tempat di sekitar praktikum dibersihkan.

5.3  Kegiatan 3 ( elektrolisis CuSO₄ dengan elektroda karbon )

1        Alat dan bahan disiapkan.

2        Alat-alat yang digunakan dicuci dan kemudian dikeringkan.

3        100 mL larutan CuSO₄ 0,25 M dibuat.

4        Larutan CuSO₄ 0,25 M dimasukkan ke dalam tabung U sebanyak 25 mL.

5        Elektrode karbon dipasang ke dalam tabung dan dihubungkan dengan arus listrik selama kurang lebih 10 menit.

6        Perubahan yang terjadi pada katode dan anode pada saat elektrolisis diamati dan dicatat.

7        Elektrode dari tabung U dikeluarkan dan diputuskan hubungan electrode dengan sumber arus setelah kurang lebih 10 menit berlangsungnya elektrolisis.

8        2 mL larutan di anode  diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 1 dan tabung reaksi 2.

9        2 mL larutan di katode diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 3 dan tabung reaksi 4

10    2 tetes indikator fenolftalein diteteskan ke dalam tabung reaksi 1 dan 3  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut. Kemudian dicatat dalam tabel pengamatan.

11    2 tetes indikator metal merah diteteskan ke dalam tabung reaksi 2 dan 4  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut, kemudian dicatat dalam tabrl pengamatan.

12    Semua alat-alat yang telah selesai digunakan dicuci dan tempat di sekitar praktikum dibersihkan.

5.4  Kegiatan 4 ( elektrolisis CuSO₄ dengan elektroda tembaga )

1        Alat dan bahan disiapkan.

2        Alat-alat yang digunakan dicuci dan kemudian dikeringkan.

3        Larutan CuSO₄ 0,25 M  dimasukkan ke dalam tabung U sebanyak 25 mL.

4        Elektrode tembaga dipasang ke dalam tabung dan dihubungkan dengan arus listrik selama kurang lebih 10 menit.

5        Perubahan yang terjadi pada katode dan anode pada saat elektrolisis diamati dan dicatat.

6        Elektrode dari tabung U dikeluarkan dan diputuskan hubungan electrode dengan sumber arus setelah kurang lebih 10 menit berlangsungnya elektrolisis.

7        2 mL larutan di anode  diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 1 dan tabung reaksi 2.

8        2 mL larutan di katode diambil dengan menggunakan pipet volumetric untuk dimasukkan ke dalam tabung reaksi 3 dan tabung reaksi 4

9        2 tetes indikator fenolftalein diteteskan ke dalam tabung reaksi 1 dan 3  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut kemudian dicatat dalam tabel pengamatan.

10    2 tetes indikator metal merah diteteskan ke dalam tabung reaksi 2 dan 4  sambil dikocok dan diamati perubahan warna yang terjadi pada larutan tersebut. Kemudian dicatat dalam tabel pengamatan.

11    Semua alat-alat yang telah selesai digunakan dicuci dan tempat di sekitar praktikum dibersihkan.

F.      HASIL PENGAMATAN

6.1  Kegiatan 1 (elektrolisis asam cuka dengan elektroda karbon)

Tabel  1

elektrode	Pengamatan Pada Elektrolisis Larutan Asam Cuka
	Sebelum	Sesudah
Anoda
Katoda

Tabel 2

elektrode	Pelakuan	Sebelum	Sesudah
Anoda	Tabung 1 + PP
	Tabung 2 + metil merah
Katoda	Tabung 3 + PP
	Tabung 4 + metil merah

6.2  Kegiatan 2 (elektrolisis  larutan air laut dengan elektroda karbon )

Tabel  1

elektrode	Pengamatan Pada Elektrolisis Larutan Air Laut
	Sebelum	Sesudah
Anoda
Katoda

Tabel 2

elektrode	Pelakuan	Sebelum	Sesudah
Anoda	Tabung 1 + PP
	Tabung 2 + metil merah
Katoda	Tabung 3 + PP
	Tabung 4 + metil merah

6.3 Kegiatan 3 (elektrolisis CuSO₄ dengan elektroda Karbon )

Tabel  1

elektrode	Pengamatan Pada Elektrolisis Larutan CuSO4
	Sebelum	Sesudah
Anoda
Katoda

Tabel 2

elektrode	Pelakuan	Sebelum	Sesudah
Anoda	Tabung 1 + PP
	Tabung 2 + metil merah
Katoda	Tabung 3 + PP
	Tabung 4 + metil merah

6.4     Kegiatan 4 (elektrolisis CuSO₄ dengan elektroda tembaga )

Tabel  1

elektrode	Pengamatan Pada Elektrolisis Larutan CuSO4
	Sebelum	Sesudah
Anode
Katode

Tabel 2

elektrode	Pelakuan	Sebelum	Sesudah
Anoda	Tabung 1 + PP
	Tabung 2 + metil merah
Katoda	Tabung 3 + PP
	Tabung 4 + metil merah

Daftar Pustaka

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar II konsep-Konsep Inti. Edisi ke-3. Jakarta:Erlangga.

Sutresna, Nana. 2006. Kimia 3A. Bandung : Grafindo

Simamora, Maruli, Subagia, Manimpan dan Frieda. 2004. Buku Ajar Kimia Dasar II. Singaraja:Jurusan Pendidikan Kimia.

Subagia, I Wayan dan Suhemi Sya’ban. 2005. Materi Praktikum Kimia Dasar II. Singaraja:Jurusan Pendidikan Kimia.

Syukri. 1999. Kimia Dasar Jilid III. Bandung:Penerbit ITB

LAMPIRAN

1.      Pembuatan CuSO₄ 0,25 M

Langkah-langkah:

1. Siapkan alat dan bahan
2. Timbang kristal CuSO₄ dengan perhitungan:

Rumus:

Mol  CuSO₄       = M CuSO₄ × V CuSO₄

                           = 0,25 M × 100 mL

                           = 0,25 M × 0,1 L

                           = 0,025 mol

Massa NaOH     = mol NaOH × Mr NaOH

                           = 0,025 mol × 159,5 gr/mol

                           = 3,99 gram

Jadi, massa CuSO₄ yang diambil/ditimbang adalah 4 gram.

3. Larutkan kristal  CuSO₄ dengan 50mL aquades dalam gelas kimia. Aduk sampai seluruh kristal terlarut.
4. Masukkan larutan NaOH ke dalam labu ukur menggunakan corong, kemudian bilas gelas kimia yang terpakai dengan aquades dan air bilasan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur sampai volume larutan mencapai 100 mL.
5. Kocok larutan sampai larutan tercampur merata

2.      Pembuatan Asam cuka 0,25 M

Langkah-langkah:

1. Siapkan alat dan bahan
2. Ambil larutan asam cuka pekat  dengan perhitungan :

M =  

Pengenceran :

V₁×M₁             = V₂×M₂

Jadi volume H₂SO₄ pekat yang akan diencerkan adalah … mL

3.  …mL H₂SO₄ pekat yang diambikkan dimasukkan ke dalam gelas kimia ,dicampurkan dengan 50 mL aquades. Setelah itu, dimasukkan ke labu ukur 100 mL dan ditambahkan aquades sampai volume 100 mL
4. Kocok larutan sampai larutan tercampur merata.