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 (bag. 1)

Penyetaraan persamaan reaksi redoks berbeda dengan penyetaraan reaksi biasa yang lengkap, karena biasanya dalam reaksi redoks, hanya diberikan spesi-spesi yang mengalami perubahan bilangan oksidasi saja, sehingga tugas kita adalah menambahkan spesi lain yang dapat melengkapi persamaan reaksi redoks tersebut sehingga lebih sempurna.

Metode penyetaraan persamaan reaksi redoks ada dua macam yaitu metode perubahan bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi. Berikut ini akan dibahas masing-masing.

1. Metode Perubahan Bilangan Oksidasi (PBO)

Metode ini merupakan metode yang relatif lebih praktis, akan tetapi membutuhkan ketelitian yang tinggi. Metode perubahan bilangan oksidasi didasarkan pada pengertian bahwa total penambahan bilangan oksidasi dari reduktan sama dengan total pengurangan bilangan oksidasi dari oksidan.

Karena reaksi kimia dapat dilangsungkan dalam suasana asam dan basa, maka metode penyetaraan pun harus mempertimbangkan suasana larutannya. Jadi, kita akan menyetarakan reaksi redoks dalam dua jenis suasana (asam dan basa).

Berikut ini langkah-langkah yang harus ditempuh dalam penyetaraan reaksi dengan metode perubahan bilangan oksidasi :

1. Tentukan bilangan oksidasi masing-masing unsur (biasanya selain H dan O)
2. Setarakan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi
3. Tentukan jumlah total bilangan oksidasi masing-masing unsur, dan tentukan perubahan bilangan oksidasinya
4. Samakan jumlah bilangan oksidasi yang naik dan yang turun dengan menggunakan nilai KPK-nya, dan jadikan faktor pengalinya sebagai koefisien bagi unsur yang bersangkutan
5. Hitung muatan total masing-masing lajur. Tambahkan ion H⁺ pada lajur yang kelebihan muatan negatif (suasana asam). Atau tambahkan ion OH^- pada lajur yang kekurangan ion negatif (suasana basa).
6. Tambahkan H₂O pada lajur yang kekurangan atom H (hidrogen)

Sebagai contoh, setarakan persamaan reaksi berikut ini :

MnO + PbO₂ —> MnO₄^- + Pb²⁺

Tentukan bilangan oksidasi unsur-unsur yang berubah biloksnya (biasanya selain H dan O). Kita dapatkan :

Setarakan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. Karena sudah setara, kita kasih aja masing-masing koefisien 1. Jika berbeda, maka setarakan terlebih dahulu seperti penyataraan reaksi biasa. Ingat, hanya unsur-unsur yang berubah biloksnya yang disetarakan, yang tidak berubah biloksnya tidak perlu disetarakan pada langkah ini.

Tentukan jumlah bilangan oksidasi total masing-masing unsur, dan tentukan perubahan bilangan oksidasinya

Samakan jumlah bilangan oksidasi yang naik dan yang turun dengan menggunakan nilai KPK-nya, dan jadikan faktor pengalinya sebagai koefisien bagi unsur yang bersangkutan

Hitung muatan total masing-masing lajur. Di sebelah kiri, semua spesinya tidak bermuatan, maka muatan totalnya adalah nol, sedangkan di sebelah kanan, ada yang bermuatan -1, dan ada yang bermuatan +2. Masing-masing spesi dikalikan koefisiennya, kemudian dihitung muatan totalnya, maka didapat :

Tambahkan ion H⁺ pada lajur yang kelebihan muatan negatif (suasana asam). 

Tambahkan H₂O pada lajur yang kekurangan atom H (hidrogen)

Selesai sampai di sini untuk suasana asam.
Untuk suasana basa, ada banyak cara. Cara yang terbaik adalah dengan membuat cara asam terlebih dahulu seperti contoh di atas, kemudian tambahkan OH^- sejumlah H⁺ yang ada pada masing-masing lajur

H⁺ + OH^- = H₂O

eliminasi H₂O di kedua lajur. Hasilnya seperti ini

Nah, itulah cara penyetaraan persamaan reaksi redoks menggunakan metode PBO. Mungkin bagi yang belum terbiasa terasa sulit awalnya, namun jika kita banyak berlatih dengan berbagai variasi soal, maka lama-lama akan terasa mudah. 
Untuk melatih kemampuan, silahkan coba contoh soal berikut ini :
Cr₂O₇^2- + C₂O₄^2- —> Cr³⁺ + CO₂

Pada edisi selanjutnya, insya allah kita akan membahas cara menyetarakan persamaan reaksi redoks menggunakan metode setengah reaksi atau ion elektron.
 
@IF'38

Read More