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 Menyetarakan Persamaan Reaksi Redoks (bag. 2)

2. Metode Ion Elektron (Setengah Reaksi)

Setelah kita pada edisi sebelumnya menyetarakan persamaan reaksi redoks menggunakan metode PBO (Perubahan Bilangan Oksidasi), maka kali ini kita akan mencoba membahas penyetaraan reaksi redoks metode ion-elektron (setengah reaksi).

1. Bagi persamaan reaksi menjadi dua, yang satu adalah reaksi oksidasi dan yang lain adalah reaksi reduksi
2. Untuk suasana asam, masing-masing persamaan setengah reaksi disetarakan dengan urutan :
   a. Setarakan jumlah atom unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi
   b. Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O di ruas yang kekurangan O
   c. Setarakan jumlah atom H dengan menambahkan ion H⁺ pada ruas yang kekurangan H
   d. Setarakan jumlah muatan, dengan menambahkan elektron pada ruas yang kelebihan muatan positif
3. Gabungkan kembali kedua persamaan setengah reaksi, samakan jumlah elektron yang keluar dan masuk
4. Eleminasi elektron dan spesi-spesi lain yang ada di lajur yang berseberangan

Sekarang kita akan mencoba menyetarakan persamaan reaksi menggunakan cara setengah reaksi dalam suasana asam. Contoh reaksi :

Langkah I : Bagi persamaan reaksi menjadi dua yaitu, setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi. (kita tidak perlu menentukan reaksi mana yang merupakan oksidasi dan reaksi mana yang merupakan reduksi) :

SO₂ --> HSO₄^-

Cr₂O₇^2- --> Cr³⁺

Langkah II : Masing-masing setengah reaksi disetarakan dengan urutan sebagai berikut :

a. Setarakan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi (jika ada). Untuk kasus diatas, hanya Cr yang perlu disetarakan
b. Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O di ruas yang kekurangan O. Untuk setengah reaksi S (belerang), tambahkan 2 H₂O di lajur kiri, untuk setengah reaksi Cr (krom), tambahkan 7H₂O di lajur kanan.
c. Setarakan jumlah atom H dengan menambahkan ion H⁺ pada ruas yang kekurangan H
d. Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada ruas yang kelebihan muatan positif

Langkah III : Setarakan jumlah elektron masing-masing persamaan setengah reaksi.

Karena setengah reaksi I (reduksi) menangkap 2 elektron, sedangkan setengah reaksi II (oksidasi) melepas 10 elektron, maka setengah reaksi I dikali 5, sedangkan setengah reaksi II dikali 1.

Perhatikan, spesi-spesi yang dicetak tebal adalah spesi-spesi yang dieliminasi seluruhnya atau sebagiannya karena terletak di dua lajur yang berlawanan.

Cara di atas digunakan untuk menyetarakan persamaan reaksi redoks pada suasana asam. Bagaimana dengan suasana basa? 

Cara yang paling akurat untuk menyetarakan reaksi pada suasana basa adalah seperti pada penyetaraan metode PBO, yaitu selesaikan dahulu menggunakan metode pada suasana asam, baru kemudian tambahkan OH^- di lajur kiri dan lajur kanan sejumlah H⁺ yang ada. Lihat kembali pada penyetaraan metode PBO 

Akan tetapi, ada juga cara lain untuk menyetarakan persamaan reaksi menggunakan metode setengah reaksi pada suasana basa. Namun, ujung-ujungnya tetap saja kita harus menguasai cara pada suasana asam terlebih dahulu. Berikut ini caranya :

Pertama-tama, kita terlebih dahulu membuat cara suasana asamnya, hanya sekedar untuk melihat jumlah ion H⁺ yang terlibat. Ketika sudah didapatkan jumlah ion H⁺ yang terlibat, maka untuk suasana basa, tinggal ganti ion H⁺ menjadi ion OH^- dengan jumlah yang sama namun pada lajur yang berlawanan. Berikut ini contohnya. Selesaikan persamaan reaksi berikut dalam suasana basa :

CrO₄^2- + C₂H₄ → Cr₂O₃ + C₂H₆O₂

Jawab : seperti biasa, pertama-tama, buatlah persamaan setengah reaksi masing-masing. Untuk ½ reaksi pertama (CrO₄^2- → Cr₂O₃ ), cara basa diatas dapat digunakan karena tidak ada spesi yang mengandung atom H. Sementara itu, untuk ½ reaksi kedua (C₂H₄ → C₂H₆O₂), harus dibuat terlebih dahulu catatan kecil penentuan ion H⁺ dalam suasana asam untuk mengetahui jumlah ion H⁺ yang dibutuhkan, kemudian baru tentukan jumlah ion OH^- sejumlah ion H⁺ yang terlibat . Berikut ini caranya :

Selanjutnya, setarakan jumlah elektron masing-masing ½ persamaan reaksi

Jadi, Persamaan reaksi setaranya adalah :

2 CrO₄^2- + 3 C₂H₄ + 5 H₂O → Cr₂O₃ + 3 C₂H₆O₂ + 4 OH^-

Ini sekilas tentang penyetaraan persamaan reaksi metode setengah reaksi untuk suasana asam dan suasana basa. Bagi yang belum faham, silahkan isi kolom komentar dan tanyakan di bagian mana yang belum difahami.

Selamat Belajar

chem-misteri.blogspot.com didukung oleh PrivatIDM.  Informasi lebih lanjut, hubungi : 081275843097 ; 085270555162

Read More