Elektrolisis

Sel Elektrolisis - Seorang ahli dari Inggris bernama Michael Faraday mengalirkan arus listrik ke dalam larutan elektrolit dan ternyata terjadi suatu reaksi kimia.

Elektrolisis artinya penguraian suatu zat akibat arus listrik. Zat yang terurai dapat berupa padatan, cairan, atau larutan. Arus listrik yang digunakan adalah arus searah (direct current dc).

Tempat berlangsungnya reaksi reduksi dan oksidasi dalam sel elektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu anode (reaksi oksidasi) dan katode (reaksi reduksi).

Perbedaan sel elektrolisis dan sel volta sebagai berikut :

1. terletak pada kutub elektrode.

    Pada sel volta : anode (–) dan katode (+),  

    sel elektrolisis:anode(+) , katode(-)

2. Pada sel volta reaksi spontan dan menghasilkan energi

   Pada elektrolisis reaksi tidak spontan dan membutuhkan energi

Sel Elektrolisis

Pada elektrolisis anode dihubungkan dengan kutub positif sumber energi listrik, sedangkan katode dihubungkan dengan kutub negatif. Oleh karena itu pada sel elektrolisis di anode akan terjadi reaksi oksidasi dan dikatode akan terjadi reaksi reduksi.

ketentuan-ketentuan elektrolisis. 

·   Dalam setiap reaksi elektrolisis terjadi persaingan antar ion atau molekul untuk           mengalami reaksi reduksi atau reaksi oksidasi.

·            Setiap zat yang mempunyai harga E⁰red besar  akan mengalami reaksi reduksi, yang Ered lebih kecil mengalami mengalami  oksidasi.

·             Sel elektrolisis  menerapkan arus listrik searah untuk mendorong agar terjadi reaksi elektrokimia di dalam sel.

Reaksi Pada Elektrolisis

1. Reaksi Pada Katoda : adalah reaksi reduksi

1. Ion-ion logam alkali, alkali tanah, Al³⁺,Mn²⁺ dan ion-ion logam yang memiliki E⁰ lebih kecil dari 

     0,83 volt tidak direduksi dari larutan. Yang direduksi adalah air terbentuk gas hydrogen (H₂).

     2H₂O + 2e   → 2OH‑ + H₂

2. Ion-ion logam  lain yang memiliki E⁰ lebih besar dari – 0,83 volt direduksi menjadi logam yang 

    diendapkan pada permukaan katode.

     Mn⁺ + ne  →  M

3. Ion H⁺ dari asam direduksi menjadi gas hydrogen (H₂).

     2H⁺ + 2e  → H₂

4. Jika yang dielektrolisis adalah leburan (cairan) elektrolit tanpa ada air, maka ion-ion pada nomor 

    (1) di atas dapat mengalami reaksi nomor (2), sehingga diperoleh logam yang diendapkan pada 

    permukaan katode.

2. Reaksi Di Anoda

Pada electrode inert (Pt,Au,C)

Maka anion yang  teroksidasi

Ø  Ion-ion yang mengandung atom O (biloks maksimum), misalnya SO4^2- atau NO₃^-, tidak dapat dioksidasi. Yang dioksidasi adalah pelarut (air) dan terbentuklah gas oksigen (O₂)

2H₂O   →  4H⁺  +  4e  + O₂

Ø  Ion-ion halide (X^-), yaitu F^-, Cl^-, Br^-, dan I^- dioksidasi menjadi halogen (X₂)  F₂,Cl₂, Br₂, dan I₂.

2X^-   → X₂  +   2e

Ø  Ion OH^–  (basa) dioksidasi menjadi gas oksigen (O₂)

4OH^– → 2H₂O  + 4e +  O₂

Pada electrode menggunakan logam aktif (misal : Cu, Fe, Sn)

Maka logam (anode) tsb yang teroksidasi , menjadi ion (larut)

M   -->  Mⁿ⁺  + ne

Contoh, pada proses penyepuhan atau pemurnian logam, yang digunakan sebagai anode Cu, sehingga Cu teroksidasi menjadi ion yang larut.

Cu   -->  Cu²⁺  + 2e

2. Elektrolisis Larutan. 

Elektrolisis larutan, Misalnya larutan NaI, terdapat ion Na⁺ dan ion I^–. 

Kedua ion ini bersaing dengan molekul air untuk dielektrolisis.

Di katode terjadi persaingan antara molekul H₂O dan ion Na⁺(keduanya berpotensi untuk direduksi). Demikian juga di anode, terjadi persaingan antara molekul H₂O dan ion I^– (keduanya berpotensi dioksidasi).

Spesi mana yang akan keluar sebagai pemenang? Pertanyaan tersebut dapat dijawab berdasarkan nilai potensial elektrode standar.

Setengah reaksi reduksi di katode:

Na+(aq) + e– → Na(s) E° = –2,71V
2H₂O(l) + 2e– → H₂(g) + 2OH–(aq) E° = –0,83 V

Berdasarkan nilai potensialnya, H₂O lebih berpotensi direduksi dibandingkan ion Na⁺sebab memiliki nilai E° lebih besar. Hal ini cocok dengan pengamatan, gas H₂ dilepaskan di katode.

Setengah reaksi oksidasi di anode:

2I^–(aq) → I₂(g) + 2e–      E° = –0,54 V
2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e–        E° = –1,23 V

Berdasarkan E° ion I^– memenangkan persaingan sebab nilai E°I^- > E°H₂O

Reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis:

Katode: 2H₂O(l)+2e → H₂(g)+2OH^–
Anode : 2I^–(aq) → I2(g) + 2e
Reaksi:

2H₂O + 2I^–→ H₂(g) + I₂ +2 OH^-