Penentuan Hasil reaksi Elektrolisis

Elektrolisis adalah reaksi penguraian senyawa kimia menggunakan bantuan arus listrik. Biasanya, senyawa kimia yang diuraikan menggunakan proses elektrolisis adalah senyawa garam dari unsur-unsur yang sangat reaktif. Mengapa harus garam ? Karena lelehan atau larutan garam dapat menghantarkan listrik. 

 

Unsur-unsur yang sangat reaktif tidak dapat diperoleh dari proses metalurgi konvensional (menggunakan bantuan reduktor karbon). Unsur-unsur seperti natrium, kalium, alumunium, dll, hanya bisa diperoleh menggunakan proses elektrolisis.

Pada bagian ini, kita akan mencoba menentukan hasil reaksi ketika suatu garam dielektrolisis. Penentuan hasil reaksi elektrolisis adalah tahapan paling penting dalam materi elektrolisis. Masih banyak siswa yang kebingungan bagaimana cara menentukan hasil reaksi elektrolisis, mengingat banyak sekali “pengecualian” dan macam-macam reaksi yang harus dihafal. 

 

Untuk itu, siswa hendaknya banyak berlatih untuk semakin meningkatkan kemampuannya.

Guna mencoba memberikan kemudahan bagi para siswa, kali ini saya akan memberikan diagram hasil elektrolisis beserta contoh soal penerapannya ketika mencoba menentukan hasil reaksi elektrolisis. Berikut diagramnya :

 Berikut kita akan menerapkan diagram di atas untuk menentukan hasil reaksi elektrolisis.

Contoh Soal :

Tentukan hasil reaksi elektrolisis dari senyawa-senyawa berikut ini :

1. KBr_(l) (elektroda Fe)
2. Larutan CuSO₄ (elektroda grafit)
3. SrCl_2(aq) (elektroda emas)

Jawab :

 

Ingat, perhatikan selalu lambang setiap zat.

l = liquid (cairan) → tidak ada air

aq = aqueous (larutan) → ada air

1. KBr_(l) (elektroda Fe)

Lambang “l” (liquid) artinya wujudnya cairan atau lelehan, sehingga bisa kita simpulkan tidak ada H₂O yang ikut serta.

Langkah pertama, kita uraikan terlebih dahulu KBr menjadi ion-ionnya :

KBr → K⁺ + Br^-

Langkah selanjutnya, kita analisis kondisi di katoda dan anoda.

Untuk reaksi di katoda, perhatikan elektrolitnya, lelehan atau larutan. Karena elektrolit berupa lelehan (tidak ada air), maka kation yang ada di katoda (K⁺) akan mengalami reduksi. Sehingga, reaksi di katoda adalah :

Katoda : K⁺ + e → K

Untuk reaksi di anoda, perhatikan dulu elektrodanya (inert atau non inert), jangan terburu-buru melihat anionnya. Nah, karena elektrodanya noninert, maka elektroda akan teroksidasi. Sehingga reaksinya :

Anoda : Fe → Fe²⁺ + 2e

Jika reaksi di katoda dengan anoda digabung (dengan menyamakan jumlah elektron), maka persamaan reaksi totalnya adalah :

2 K⁺ + Fe → 2 K + Fe²⁺

2. Larutan CuSO₄ (elektroda grafit atau Karbon)

Seperti biasa, uraikan dulu senyawa elektrolitnya :

CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-

Kemudian, tentukan reaksi di katoda dan anoda.

Untuk reaksi di katoda, karena elektrolitnya berupa larutan, maka lanjutkan ke tahap berikutnya yaitu identifikasi kation. Karena kationnya adalah logam yang kurang reaktif (Cu²⁺), maka ion logam tersebut yang akan mengalami reduksi. Sehingga reaksinya :

Katoda : Cu²⁺ + 2e → Cu

Untuk reaksi di anoda, karena grafit atau karbon (C) merupakan elektroda inert, maka perhatikan anionnya. Karena anionnya adalah ion poliatomik biloks tinggi (SO₄^2-), maka reaksinya :

Anoda : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Sehingga, dengan menyamakan jumlah elektron pada katoda dan anoda, maka persamaan reaksi totalnya adalah :

2 Cu²⁺ + 2 H₂O → 2 Cu + O₂ + 4 H⁺

 

3. SrCl_2(aq) (elektroda emas)

Seperti biasa, kita uraikan dulu elektrolitnya.

SrCl₂ → Sr²⁺ + 2 Cl^-

Untuk reaksi di katoda, perhatikan kondisi elektrolitnya. Lambang “aq” (aqueous) artinya larutan. Karena Sr²⁺ termasuk ion logam reaktif (gol. IIA), maka ion Sr²⁺ tidak dapat mengalami reduksi. Yang akan mengalami reduksi adalah molekul air (H₂O). Jadi, reaksi di katoda adalah :

Katoda : 2 H₂O + 2e → H₂ + 2 OH^–

Di anoda, karena emas (Au) termasuk elektroda inert, maka perhatikan anionnya. Karena anionnya adalah ion Cl^–, maka reaksi di anoda adalah :

Anoda : 2 Cl^– → Cl₂ + 2e

Untuk reaksi lengkap, karena jumlah elektron sudah sama, maka tinggal dieliminasi saja elektronnya, sehingga :

2 H₂O + 2 Cl^- → H₂ + Cl₂ + 2 OH^-

Lakukan cara ini untuk menentukan hasil reaksi elektrolisis untuk senyawa-senyawa elektrolit yang lain.

Selamat belajar

@IF'38

Read More

Cara menyetarakan persamaan reaksi redoks 3 variabel

Bagaimana cara menyelesaikan persamaan reaksi redoks 3 variabel metode PBO ?

Persamaan reaksi redoks 3 variabel adalah persamaan redoks dimana spesi yang berubah biloksnya ada 3 buah. Karena reaksi redoks hanya melibatkan reduksi dan oksidasi, maka spesi ketiga haruslah berupa salah satu dari dua reaksi di atas (reduksi atau oksidasi). 

Jadi, nanti ada 2 reaksi oksidasi dan 1 reaksi reduksi, atau 1 reaksi oksidasi dan 2 reaksi reduksi. Baiklah kita akan coba menyelesaikan contoh soal berikut ini :

FeS + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + S + NO₂ + H₂O

Seperti biasa, langkah pertama adalah menentukan biloks unsur-unsur (biasanya selain H dan O), kemudian menyetarakan unsur-unsur yang berubah bilangan oksidasinya, dan menentukan perubahan bilangan oksidasi total

Karena ada 2 spesi yang mengalami oksidasi, dan 1 spesi yang mengalami reduksi, maka jumlah total kenaikan (oksidasi) adalah 3 poin, sedangkan reduksi tetap 1 poin. Maka, dengan menggunakan teknik perkalian silang, kita mendapatkan :

Selanjutnya, kita jadikan faktor pengali sebagai koefisien bagi zat yang bersangkutan

Terakhir, kita setarakan semua unsur dengan urutan : KAHO : Kation (logam) - Anion (nonlogam) - Hidrogen - Oksigen

Hasil akhirnya seperti ini

Jika kita perhatikan, reaksi di atas sebenarnya tidak terlalu rumit. Hal ini karena meskipun ada 2 spesi yang mengalami oksidasi, akan tetapi yang mengalami oksidasi tersebut adalah satu kesatuan (FeS). Bagaimana jika dalam satu senyawa, ada dua spesi yang mengalami baik oksidasi sekaligus reduksi. Perhatikan contoh berikut :

As₂S₅ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₃ + S + NO

Jika kita perhatikan biloks masing-masing, maka kita akan mendapatkan bahwa yang mengalami oksidasi adalah S, sedangkan yang mengalami reduksi adalah As dan N.

Berbeda halnya dengan contoh soal pertama, dimana dalam Senyawa FeS yang mengalami oksidasi adalah Fe dan S-nya, maka pada contoh soal ini S mengalami oksidasi sedangkan As mengalami reduksi. Tentu ini merupakan perkara yang sulit mengingat koefisien reaksi hanya boleh diletakkan di depan senyawa As₂S₅. Sementara karena As dan S mengalami perubahan yang berbeda, maka tentunya faktor pengali untuk As akan berbeda dengan faktor pengali untuk S. 

Untuk mengatasi hal ini, maka kita pisahkan As dengan S, masing-masing disertai bilangan oksidasinya, namun tidak mengikutsertakan jumlah atom atau koefisiennya. Perhatikan :

Selanjutnya, jadikan faktor pengali sebagai koefisien bagi masing-masing spesi.

Terakhir, setarakan semua unsur dengan urutan KAHO, dan kembalikan ion-ion As⁺⁵ dan S^-2 menjadi senyawa As₂S₅ (koefisien berubah menjadi jumlah atom atau subscript)

 Bagaimana, mudah kan ?

@IF'38

Read More

Cara Mengkonversi besaran konsentrasi (molaritas, molalitas, fraksi mol, dan persen massa)

Bagaimana menkonversi besaran-besaran konsentrasi ?

Sobat chem, terkadang kalian disuruh untuk mengubah konsentrasi suatu larutan dari besaran tertentu menjadi besaran yang lain. Berikut ini beberapa contoh diantaranya :
 

Sebagai contoh,  

Suatu larutan urea (CO(NH₂)₂) memiliki fraksi mol zat terlarut sebesar 0,1. Tentukan :

a. molalitas
b. persen massa
(Ar C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; N = 14)
 
Jawab :
Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus memahami konsep dari masing-masing besaran konsentrasi tersebut. 

Ingat, faham satu konsep lebih baik daripada hafal seribu rumus !.
Jangan suka mengandalkan cara cepat, cara singkat, dll yah, he...he...
 
Sebagaimana kita ketahui, konsep dari masing-masing besaran tersebut adalah sebagai berikut :
- Kemolaran adalah jumlah mol zat terlarut dalam Volume larutan (1 liter)

- Kemolalan adalah jumlah mol zat terlarut dalam massa pelarut (1 kg)

- Fraksi mol adalah perbandingan mol suatu zat terhadap jumlah mol campuran

- Persen massa adalah perbandingan massa suatu zat terhadap massa campuran

Nah, setelah kita memahami konsep di atas dengan baik, maka kita bisa menyelesaikan permasalahan tersebut dengan mudah.
 
a. Konversi dari fraksi mol ke molal
Dari soal kita mendapatkan bahwa fraksi mol zat terlarut adalah 0,1
Sehingga kita dapatkan :

Catatan : angka "1" didapat dari konsep matematika sederhana, bahwa semua angka yang dibagi 1 akan sama dengan angka itu juga.

Dari penjelasan di atas, kita mendapatkan bahwa mol terlarut = 0,1 mol ; dan
mol pelarut + mol terlarut = 1 mol
 
Artinya, mol pelarut = 1 – mol terlarut = 1 – 0,1 = 0,9 mol 
Massa pelarut (air) = mol pelarut x Mr = 0,9 x 18 = 16,2 gram = 16,2 x 10^-3 kg
Sehingga : 

Jadi, kemolalan larutan adalah 6,173 molal
 
b. Konversi dari fraksi mol ke persen massa
Dari jawaban (a), kita mendapatkan nilai mol zat terlarut (urea) = 0,1 mol. Sehingga, massa urea adalah : m = n x Mr = 0,1 x 60 = 6 gram.
 

Sehingga, persen massa larutan urea adalah : 0,2703 x 100 % = 27,03 %

Contoh lain, 
Berapakah fraksi mol dan molaritas suatu larutan glukosa (C₆H₁₂O₆) 0,2 molal yang massa jenisnya 1,12 gram/mL? (Ar C = 12 ; H = 1 ; O = 16) ?
 

Jawab
Untuk menjawab soal ini, lagi-lagi kita harus memahami konsep penenetuan konsentrasi larutan.
Kita ketahui bahwa molalitas adalah jumlah mol zat terlarut dalam massa pelarut (dalam kg). Dari soal kita mendapatkan bahwa kemolalan larutan adalah 0,2 molal, maka :
 

Sehingga, kita mendapatkan bahwa jumlah mol zat terlarut = 0,2 mol dan massa pelarut = 1 kg = 1000 gram
 
a. Konversi dari molal ke fraksi mol
Untuk menghitung fraksi mol, kita harus menentukan terlebih dahulu jumlah mol dari pelarutnya yaitu air. Sebagaimana kita ketahui, Mr air adalah 18, maka :

Sehingga, fraksi mol terlarut (glukosa) adalah :

b. Konversi dari molal ke molar 
Untuk menghitung kemolaran, maka kita harus mengetahui volume larutan. Volume larutan tidak dapat diketahui jika kita tidak mengetahui massa larutan. Sementara itu, massa larutan adalah massa air ditambah massa glukosa. Jadi, kita  harus menghitung terlebih dahulu massa glukosa.
Massa glukosa = n x Mr = 0,2 x 180 = 36 gram
massa larutan = massa glukosa + massa air = 36 + 1000 = 1036 gram

Sehingga, Kemolaran larutan adalah :

Bagaimana, mudah bukan ?


@IF"38



 

Read More