Elektrolisis adalah
peristiwa terjadinya reaksi kima yang disebabkan oleh adanya arus listrik. Sel-
sel ini terdiri dari larutan elektrolit yang zat yang dapat menghantarkan arus
listrik dan dua elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus litrik searah.
Jika arus listrik
dialirkan maka akan terjadi reaksi kimia pada elektroda-elektrodanya. Dalam hal
ini, ion-ion positif berpindah kearah elektroda negatif berpindah ke arah
elektroda positif yang disebut dengan anoda. Reaksi yang terjadi dalam sel
elektrolisis adalah reaksi redoks dimana pada katoda terjadi reaksi reduksi dan
pada anoda terjadi reaksi oksidasi. Reaksi-reaksi tersebut bergantung pada
jenis ion dalam larutan dan jenis elektroda itu.
a. Sel dan elektrolisis
Sel Elektrolisis adalah sel
yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks yang diinginkan
dan digunakan secara luas di dalam masyarakat.
Rangkaian sel elektrolisis
hampir menyerupai sel volta, yang membedakan sel elektrolisis dari sel volta
adalah pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti dengan sumber arus
(umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis, ditempatkan
dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupun
lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya
merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au).
Elektroda berperan sebagai
tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan
reaksi oksidasi berlangsung di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah pada
katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya
mengarah pada anoda. Akibatnya, katoda bermuatan negatif dan menarik kation-kation
yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anoda bermuatan positif
dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa
tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di
anoda.
Ada dua tipe elektrolisis,
yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis larutan. Pada proses
elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti
teroksidasi di anoda dan sebaliknya pada elektrolisis larutan.
Dalam sel, reaksi
oksidasi reduksi berlangsung dengan spontan, dan energi kimia yang menyertai
reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Bila potensial diberikan pada sel
dalam arah kebalikan dengan arah potensial sel, reaksi sel yang berkaitan
dengan negatif potensial sel akan diinduksi. Dengan kata lain, reaksi yang
tidak berlangsung spontan kini diinduksi dengan energi listrik. Proses ini
disebut elektrolisis. Pengecasan baterai timbal adalah contoh elektrolisis.
Reaksi total sel
Daniell adalah
Zn + Cu2+(aq)
–> Zn2+(aq) + Cu (10.36)
Andaikan potensial
lebih tinggi dari 1,1 V diberikan pada sel dengan arah kebalikan dari potensial
yang dihasilkan sel, reaksi sebaliknya akan berlangsung. Jadi, zink akan
mengendap dan tembaga akan mulai larut.
Zn2+(aq)
+ Cu –> Zn + Cu2+(aq) (10.37)
Gambar 1.1
menunjukkan representasi skematik reaksi kimia yang terjadi bila potensial
balik diberikan pada sel Daniell.
Gambar 1.1 Electrolisis. Reaksi kebalikan
dengan yang terjadi pada sel Daniell akan berlangsung. Zink mengendap sementara
tembaga akan melarut.b. Hukum elektrolisis Faraday
Di
awal abad ke-19, Faraday menyelidiki hubungan antara jumlah listrik yang
mengalir dalam sel dan kuantitas kimia yang berubah di elektroda saat
elektrolisis. Ia merangkumkan hasil pengamatannya dalam dua hukum di tahun
1833.
|
Hukum elektrolisis Faraday
|
C
(Coulomb) adalah satuan muatan listrik, dan 1 C adalah muatan yang dihasilkan
bila arus 1 A (Ampere) mengalir selama 1 s. Tetapan fundamental listrik adalah
konstanta Faraday F, 9,65 x104 C, yang didefinisikan sebgai
kuantitas listrik yang dibawa oleh 1 mol elektron. Dimungkinkan untuk
menghitung kuantitas mol perubahan kimia yang disebabkan oleh aliran arus
listrik yang tetap mengalir untuk rentang waktu tertentu.