YUK MENGENAL SEL ELEKTROLISIS-12 SMA-KIMIA

Hallo sobat KLC semua…, ketemu lagi di artikel tentang pembelajaran Kimia. Sebelumnya sobat KLC telah disajikan artikel tentang sel volta (Sel Volta – 10 SMA – Kimia). Nah, sel volta dan sel elektrolisis ini merupakan bagian dari materi elektrokimia. Tahukah kalian apa itu sel elektrolisis? Sel elektrolisis adalah tempat penguraian suatu zat akibat adanya arus listrik. Oh ya, apa ya bedanya antara sel elektrolisis dan sel volta? Yuk simak perbedaannya.

Pada sel volta: (1) terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik; (2) katode adalah kutub positif (+); (3) anode adalah kutub negatif (-); dan (4) reaksi berlangsung spontan.

Pada sel elektrolisis: (1) terjadi perubahan dari energi listrik menjadi energi kimia; (2) katode adalah kutub negatif (-); (3) anode adalah kutub positif (+); dan (4) reaksi berlangsung tidak spontan.

Terus adakah persamaanya? Persamaan sel volta dan sel elektrolisis yakni di katode terjadi reaksi reduksi, di anode terjadi reaksi oksidasi dan aliran elektron terjadi dari anode menuju katode.

Nah bagaimana sobat KLC, sekarang sudah tahu kan perbedaan sel volta dan sel elektrolisis? Selanjutnya kita akan membahas mengenai reaksi yang terjadi di sel elektrolisis baik itu di katode maupun di anode. Dalam menuliskan reaksi sel elektrolisis ada beberapa hal yang mesti dipahami dengan baik, apa itu?

Menuliskan reaksi di katode:

Terdapat beberapa ketentuan yang harus diingat ketika menuliskan reaksi di katode pada sel elektrolisis diantaranya: Pertama, pahami dahulu wujud zatnya, apakah itu larutan atau lelehan/leburan; Kedua, tentukan kation dari hasil penguraian zatnya;  Ketiga, untuk zat dengan wujud larutan mengikuti ketentuan berikut.

1. Untuk kation yang berasal dari golongan I A ( Li, Na, K, Rb, Cs), II A (Be, Mg, Ca, Sr, Ba), Al dan Mn, reaksi yang terjadi di katode adalah reaksi reduksi air (kenapa air? Karena air memiliki potensial reduksi yang lebih besar dari pada unsur golongan IA, IIA, Al dan Mn):
   2H₂O + 2e –> 2OH^– + H₂
2. Untuk kation H⁺, reaksi yang terjadi di katode adalah:
   2H⁺ + 2e –> H₂
3. Untuk kation selain golongan IA, IIA, Al dan Mn maka reaksi yang terjadi di katode adala:
   Aⁿ⁺ + ne –> A (A adalah kation selain golongan IA, IIA, Al dan Mn)
   Misal kation, Cu²⁺ maka reaksi di katode akan menjadi Cu²⁺ + 2e à Cu

Keempat, untuk zat dengan wujud lelehan/leburan reaksi yang terjadi di katode tidak lagi mementingkan ketentuan apakah dia itu golongan IA, IIA, Al, Mn dan lain-lain, tetapi langsung yang mengalami reduksi adalah kationnya, Kⁿ⁺ + ne –> K ( K = kation).

Menuliskan reaksi di anode:

Dalam menuliskan reaksi di anode, hal pertama yang perlu diperhatikan adalah jenis elektrodenya. Ada dua jenis elektrode yakni elektrode inert dan elektrode tidak inert. Elektrode inert itu artinya elektrode yang tidak ikut bereaksi seperti Pt, C dan Au, sedangkan elektrode tidak inert itu elektrode yang ikut bereaksi seperti Cu, Ag dan lain-lain. Sama halnya dengan katode, menulis reaksi di anode pada sel elektrolisis juga terdapat beberapa ketentuan yang harus diperhatikan.

1) Untuk elektrode inert (tidak ikut bereaksi: Pt, C, Au)

• Jika anion (ion negatif) berupa sisa asam oksi: SO₄^2-, SO₃^2-, PO₄^3-, PO₃^3- , NO₂^– dan NO₃^–, maka yang teroksidasi adalah air.
  2H₂O –> 4H⁺ + O₂ + 4e

• Jika anion berupa OH^–, maka reaksinya adalah:
  4OH^– à 2H₂O + O₂ + 4e
• Jika anion berasal dari golongan halogen (F, Cl, Br, I) maka reaksinya
  2X^– –> X₂ + 2e  (catatan: X ini disesuaikan dengan anionnya apakah F, Cl, Br atau I)

2) Untuk elektrode tidak inert (ikut bereaksi), spesi yang mengalami oksidasi di anode adalah elektrodenya.  Secara umum kita bisa tulis reaksinya adalah B à Bⁿ⁺  +  ne (B ini adalah elektrode tidak inert, misal elektrodenya adalah Ag, maka reaksi di anode akan menjadi Ag à Ag⁺ + e)

Contoh Soal

Agar lebih paham yuk simak contoh berikut!

1. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan K₂SO₄ dengan elektrode Pt
2. Tuliskan reaksi elektrolisis lelehan K₂SO₄ dengan elektrode Cu

Penyelesaian:

1. Reaksi elektrolisis larutan K₂SO₄ dengan elektrode Pt
   K₂SO₄ –> 2K⁺ + SO₄^2-  (nah jadi kationnya adalah K⁺ dan anionnya SO₄^2-)
   Katode: 2H₂O + 2e –> 2OH^– + H₂
   (di katode terjadi reaksi reduksi air karena ingat K adalah unsur golongan IA)
   Anode: 2H₂O –> 4H⁺ + O₂ + 4e
   (di anode terjadi reaksi oksidasi air karena ingat Pt adalah elektrode inert dan untuk sisa oksi yang mengalami oksidasi adalah air)
   Untuk reaksi keseluruhannya, kita bisa eleminasi e nya dengan mengkalikan 2 pada katode dan mengkalikan 1 pada anode, kemudian e nya bisa dicoret jadinya
   Katode: 4H₂O –> 4OH^– + H₂
   Anode: 2H₂O –> 4H⁺ + O₂
   Reaksi keseluruhannya : 6 H₂O –> 4 OH^– + 4 H⁺ + O₂
2. Reaksi elektrolisis lelehan K₂SO₄ dengan elektrode Cu
   K₂SO₄ –> 2K⁺ + SO₄^2-  (nah jadi kationnya adalah K⁺ dan anionnya SO₄^2-)
   Katode: K⁺ + e –> K
   (di katode terjadi reaksi reduksi kalium (K) karena ingat ini wujudnya lelehan jadi tidak lagi melihat apakah dia itu golongan IA atau bukan)
   Anode: Cu –> Cu²⁺ + 2e
   (di anode terjadi reaksi oksidasi Cu karena ingat Cu adalah elektrode tidak inert jadi si Cu ini yang mengalami oksidasi)
   Untuk reaksi keseluruhannya, kita bisa eleminasi e nya dengan mengkalikan 2 pada katode dan mengkalikan 1 pada anode, kemudian e nya bisa dicoret jadinya
   Katode: 2K⁺–> 2K
   Anode: Cu –> Cu²⁺
   Reaksi keseluruhannya : 2K⁺ + Cu –> 2K + Cu²⁺

Gimana sampai disini sudah bisa dipahami? Pastinya bisa donk. Nah berikutnya kita kupas sedikit bagaimana sih penerapan dari sel elektrolisis ini. Beberapa contoh penerapan sel elektrolisis diantaranya penyepuhan, produksi logam dan pemurnian.

1. Penyepuhan logam (electroplating)

Mungkin kalian ada yang pernah mendengar ataupun belum tentang penyepuhan, sederhananya penyepuhan itu adalah proses pelapisan logam lain. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering mendengar istilah sepuh emas, hal tersebut adalah kegitan dimana melapisi logam seperti perak dengan emas. Logam yang akan disepuh dijadikan katode, logam penyepuh sebagai anode, kemudian larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan yang mengandung logam penyepuh.
Contoh : penyepuhan sendok besi oleh logam perak (Ag). Sendok besi dipasang sebagai katode dan logam perak bertindak  sebagai anode.Larutan elektrolitnya adalah larutan AgNO₃

2. Produksi atau Pembuatan Unsur atau Senyawa

Beberapa unsur dan senyawa dapat diproduksi melalui elektrolisis, seperti logam-logam alkali, alkali tanah, halogen, dan lain-lain. Produksi logam yang menerapkan sistem elektrolisis diantaranya produksi logam aluminium (Al) dan natrium (Na). Sel elektrolisis pada produksi Aluminium diperoleh dengan cara elektrolisis bijih aluminium. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.
Katode : Al³⁺(aq) + 3 e –> Al(l)
Anode : 2 O^2–(aq) –> O₂(g) + 4 e
4Al³⁺(aq)+ 6O^2–(aq)→ 4 Al(l) + 3O₂(g)
Sel elektrolisis pada produksi Natrium diperoleh dengan cara elektrolisis lelehan NaCl yang dikenal dengan Proses Down. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.
Katode : 2 Na⁺(l) + 2 e → 2 Na(l)
Anode : 2 Cl^–(l) → Cl₂(g) + 2 e
2 Na⁺(aq)+2Cl^–(aq) → 2 Na(l) + Cl₂(g)

3. Pemurnian Logam

Logam dapat dimurnikan dengan elektrolisis dengan komponen sel yang mana katoda tempat logam murni  dan anoda tempat logam kotor. Penerapan sel elektrolisis untuk permunian logam salah satunya pada pengolahan tembaga dari bijih kalkopirit, yang mana diperoleh tembaga yang masih tercampur dengan sedikit perak, emas, dan platina. Tembaga yang tidak murni dipisahkan dari zat pengotornya dengan elektrolisis.

Tembaga yang tidak murni dipasang sebagai anode dan tembaga murni dipasang sebagai katode dalam elektrolit larutan CuSO₄ tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu²⁺ selanjutnya Cu²⁺ direduksi di katoda.

Anode    Cu (s)   → Cu²⁺ (aq) + 2e
Katode   Cu²⁺ (aq) + 2e → Cu (s) (murni)

Nah sekian informasi tentang elektrolisis, semoga sobat KLC bisa memahami dengan baik konsep dari elektrolisis itu sendiri, semua akan terasa mudah jika kita mau mencoba.. mencoba apa? Ya mencoba memahami, mencoba berlatih dan mencoba menyelesaikan soal-soal. Terimakasih.