Elektrokimia

Sel Elektrolisa

Dalam sel elektrolisa terjadinya reaksi kimia karena adanya energi dari luar dalam bentuk potensial atau arus listrik. Reaksi yang berlangsung pada sel elektrolisa adalah reaksi yang tergolong dalam reaksi redoks.

Dalam sel elektrolisa katoda merupakan kutub negatif dan anoda merupakan kutub positif. Arus listrik dalam larutan dihantarkan oleh ion-ion, ion positif (kation) bergerak ke katoda (negatif) dimana terjadi reaksi reduksi. Ion negatif (anion) bergerak ke anoda (positif) dimana terjadi reaksi oksidasi.

Ingat : Ion positif adalah sebuah atom atau suatu gugusan atom-atom yang kekurangan satu atau beberapa elektron. Ion negatif adalah sebuah atom atau suatu gugusan atom-tom yang kelebihan satu atau beberapa elektron.

Pada elektrolisa larutan elektrolit dalam air, ion-on hidrogen dan ion-on logam yang bermuatan positif selalu bergerak ke katoda dan ion-ion OH- dan ion-ion sisa asam yng bermuatan negatif menuju ke anoda.

Dengan menggunakan daftar potensial elektroda standart dapat diketahui apakah suatu reaksi redoks dapat berlangsung atau tidak, yaitu bila potensial reaksi redoksnya positif, maka reaksi redoks tersebut dapat berlangsung. Sebaliknya jika potensial reaksi redoksnya negatif, reaksi redoks tidak dapat berlangsung. Perhatikan contoh pada Bagan 7.6.

Bagan 7.6. Potensial reaksi redoks sebagai penentu berlangsung atau tidak berlangsungnya suatu reaksi

Reaksi yang terjadi pada proses eletrolisa dibagi menjadi dua bagian yaitu reaksi yang terjadi pada katoda dan pada anoda.

Reaksi pada katoda; ion-ion yang brgerak menuju katoda adalah ion-on positif dan pada katoda terjadi
reaksi reduksi, perhatikan Gambar 7.7.

Gambar 7.7. Sel Elektrolisis, Katoda terjadi reaksi reduksi dan pada anoda terjadi oksidasi

Reduksi untuk ion H+

2H+ + 2e-→ H2

Reduksi untuk ion logam, mengikuti beberapa syarat yang terkait dengan kemudahan ion logam tereduksi dibandingkan dengan ion H+. Jika kation lebih mudah dioksidasi (atau melepaskan elektron), maka air yang akan direduksi.

Ion-ion trsebut meliputi Gol IA dan IIA seperti ion-ion logam alkali dan alkali tanah, terutama ion Na+, K+, Ca2+, Sr2+, dan Ba2+. Jika ion-ion trsebut lebih mudah tereduksi dibanding ion H+, maka ion tersebut akan langsung tereduksi seperti ion-ion Cu2+, Ni2+, Ag+.

Reaksi pada Anoda merupakan reaksi oksidasi. Ion-ion yang bergerak ke anoda adalah ion-ion negatif (anion). Reaksi yang terjadi dipengaruhi oleh jenis elektroda yang dipakai dan jenis anion.

Anion: ion OH-dan ion sisa asam.

Jika anoda terdiri dari platina, maka anoda ini tidak mengalami perubahan melainkan ion negatif yang dioksidasi

Ion OH- akan dioksidasi menjadi H2O dan O2.

4 OH- → 2 H2O + O2 + 4e-

Ion sisa asam akan dioksidasi menjadi molekulnya. misalnya: Cl- dan Br-

2 Cl- → Cl2 + 2e
2 Br- → Br2 + 2e

Ion sisa asam yang mengandung oksigen. Misalnya: SO42-, PO43-, NO3-, tidak mengalami oksidasi maka yang mengalami oksidasi adalah air.

2 H2O → 4 H+ + O2 + 4e

Bila elektroda reaktif logam ini akan melepas elektron dan memasuki larutan sebagai ion positif.

Prinsip ini digunakan dalam proses penyepuhan dan pemurnian suatu logam.

Perhatikan proses elektrolisa larutan garam Natrium Sulfat dibawah ini,

Na2SO4 → 2Na+ + SO42-

Dari tabel tampak bahwa Hidrogen lebih mudah tereduksi dibandingkan logam Natrium.

Demikian pula jika kita bandingkan antara anion SO42- dengan air, sehingga air akan teroksidasi. Na lebih aktif dari H sehingga sukar tereduksi, dan SO42- sukar teroksidasi.

Hasil elektrolisis dari larutan Na2SO4 adalah:
Pada katoda terjadi gas Hidrogen (H2) dari hasil reduksi H+ dalam bentuk H2O.

Pada Anoda terjadi gas O2 hasil oksidasi dari O2- dalam bentuk H2O.

Karena terjadi perubahan air menjadi gas hidrogen dan oksigen, semakin lama air semakin berkurang, sehingga larutan garam Na2SO4 semakin pekat. Contoh lain perhatikan pada Bagan 7.8.