Redoks dalam Elektrolisis

Bagaimana reaksi redoks dalam sel elektrolisis? Pada saat sel elektrolisis dihubungkan dengan sumber arus listrik maka anion yaitu ion negatif dalam elektrolit ditarik ke anoda yang bermuatan positif.

Adapun kation yaitu ion positif ditarik ke katoda yang bermuatan negatif. Ion yang bereaksi di elektrode menjadi tidak bermuatan. Elektron mengalir dari anoda ke baterai dan dari baterai ke katoda.

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh Soal

Tentukan reaksi elektrolisis dari H₂SO₄ dengan elektrode Pt.

Pembahasan

a. Perhatikan elektrodanya. Oleh karena elektrode yang dipakai platina, berarti tidak ikut bereaksi.

b. Tuliskan reaksi ionisasinya.

c. Gunakan prinsip bahwa katoda mengalami reaksi reduksi dan pada anoda terjadi reaksi oksidasi.

d. Tentukan reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda. Oleh karena elektrodanya inert maka reaksi pada anode tergantung pada jenis dalam larutan. Anion SO₄^2- memiliki potensial oksidasi lebih negatif daripada air, maka anion lebih sukar dioksidasi sehingga air yang dioksidasi.

Konsep Hukum Faraday

Michael Faraday, seorang ahli kimia Inggris pada awal tahun 1830-an menemukan bahwa larutan tertentu dapat segera mengalirkan arus listrik. Ia menamakan larutan tersebut dengan elektrolit dan aliran listrik yang melalui larutan elektrolit disebut elektrolisis.

Selanjutnya Michael Faraday melakukan percobaan untuk meneliti hubungan antara besarnya arus yang mengalir dalam suatu elektrolisis dengan jumlah zat yang bereaksi. Untuk menggambarkannya diambil elektrolisis larutan perak nitrat. Pada katoda akan terjadi reaksi reduksi seperti berikut :

Dari reaksi di atas dapat dikatakan bahwa untuk menghasilkan 1 mol logam Ag, diperlukan 1 mol elektron. Jumlah listrik yang dialirkan ke dalam sel elektrolisis untuk mendapatkan 1 mol elektron dinamakan 1 Faraday. Berdasarkan percobaan diperoleh bahwa 1 mol elektron mengandung muatan listrik sebesar 96500 Coulomb.

1 mol elektron = 1 Faraday = 96500 Coulomb

Hukum Faraday 1

Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa massa zat yang dibebaskan pada suatu elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir.

Rumus Hukum Faraday 1

Keterangan:
G = Massa zat yang dibebaskan (gram)
Q = Jumlah listrik yang digunakan (Coulomb)

Apabila jumlah muatan listrik merupakan hasil kuat arus (I) dengan waktu (t), maka persamaan di atas dapat ditulis seperti berikut :

Dalam reaksi elektrolisis di katoda terjadi reaksi reduksi dengan persamaan:

Untuk mengendapkan 1 mol L diperlukan sejumlah n mol elektron. Oleh karena itu, untuk mengendapkan sejumlah logam maka jumlah listrik yang diperlukan adalah :

Keterangan:
F = Konstanta Faraday (96.500 C/mol)
n (e-) = Mol elektron

Jika persamaan (3-2) dan persamaan (3-3) disubstitusikan pada persamaan (3-1) maka diperoleh persamaan sebagai berikut :

Banyaknya zat yang diendapkan selama elektrolisis dengan arus I ampere dan waktu t detik adalah sebagai berikut :

Jadi untuk menghitung massa logam yang terendapkan dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini :

Keterangan:
G = Massa zat terendapkan (gr)
I = Kuat arus (ampere)
t = Waktu (sekon)
Me = Massa ekuivalen
n = Muatan ion L (biloks)

Contoh Soal dan Pembahasan

Elektrolisis larutan menggunakan elektrode platina, dengan kuat arus 5 ampere selama 20 menit. Hitung massa perak yang mengendap pada katoda!

Pembahasan

Hukum Faraday 2

Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa zat yang dibebaskan dalam elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat itu.

Rumus Hukum Faraday 2

Jika arus listrik yang sama dialirkan dalam dua buah sel elektrolisis yang berbeda, maka perbandingan massa zat yang dibebaskan akan sama dengan perbandingan massa ekuivalennya.

Keterangan:

G = Massa hasil elektrolisis (gram)
Me = Massa ekuivalen

Contoh Soal dan Pembahasan

Pada dua elektrolisis, dengan sejumlah arus tertentu dalam waktu 2 jam dibebaskan 0,504 gram gas hidrogen (Ar H = 1). Hitung banyaknya gas oksigen (Ar = 16) yang dapat dibebaskan oleh arus yang sama dalam waktu yang sama!

Pembahasan