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

Titrasi Redoks

Pertanyaan :

Sebanyak 25 cm³ larutan X₂O₅ 0,10 M direduksi oleh gas SO₂. Untuk mengoksidasi X kembali, diperlukan 50 cm³ 0,01 M larutan Kalium permanganat. Tentukan bilangan oksidasi X setelah direduksi oleh SO₂!

Jawab :

Pertama-tama, kita buat persamaan reaksinya, dan kemudian setarakan menggunakan metode perubahan bilangan oksidasi atau metode ½ reaksi :

Reaksi pertama :

X₂O₅ + SO₂ → Xⁿ⁺ + SO₃

Keterangan :

1. X₂O₅ adalah senyawa oksida, semua senyawa oksida berbentuk padat. Nah, karena dari soal di atas, ternyata X₂O₅ berbentuk larutan (ada nilai molaritasnya), maka dapat kita pastikan bahwa senyawa X₂O₅ membentuk ion yang memiliki bilangan oksidasi +5 (X⁵⁺).

2. SO₂ bertindak sebagai pereduksi, maka artinya dia mengalami oksidasi. Satu-satunya jalan SO₂ mengalami oksidasi adalah menjadi SO₃.

Baik, sekarang kita setarakan persamaan reaksinya, supaya gampang, kita buat X₂O₅ dalam bentuk X⁵⁺, sehingga, dengan menggunakan metode ½ reaksi :

- ½ reaksi pertama : X⁵⁺ + (5-n) e → Xⁿ⁺                             | x (2)

- ½ reaksi kedua : SO₂ + H₂O → SO₃ + 2 H⁺ + 2 e            | x (5-n)

Sampai langkah ini, sebenarnya kita tidak perlu melanjutkan proses penyetaraan reaksi kita, karena tujuan penyetaraan reaksi pada tahap ini hanya untuk mengetahui perbandingan koefisien reaksi X⁵⁺ dengan Xⁿ⁺ (sebelum dan sesudah reaksi). Dari persamaan di atas, kita melihat bahwa perbandingannya adalah 1 : 1.

Tapi baiklah, kita lanjutkan proses penyetaraan reaksi di atas.

Setelah dikali silang jumlah elektronnya, maka kita akan mendapatkan :

- ½ reaksi pertama : 2 X⁵⁺ + (10-2n) e → 2 Xⁿ⁺

- ½ reaksi kedua : (5-n) SO₂ + (5-n) H₂O → (5-n) SO₃ + (10-2n) H⁺ + (10-2n) e

Kita eliminasi jumlah elektronnya, maka didapat :

2 X⁵⁺ + (5-n) SO₂ + (5-n) H₂O → 2 Xⁿ⁺ + (5-n) SO₃ + (10-2n)H⁺

Terbukti, ternyata perbangan koefisien X⁵⁺ dengan Xⁿ⁺ adalah 1 : 1. Artinya, jumlah mol Xⁿ⁺ = jumlah mol X⁵⁺. Dan karena volumenya tidak berubah (SO₂ berbentuk gas sehingga volumenya diabaikan), maka molaritasnya pun akan tetap.

Sekarang, kita setarakan persamaan reaksi kedua :

Xⁿ⁺ + MnO₄^- → X⁵⁺ + Mn²⁺

Keterangan :

1. Kalium permanganat (KMnO₄) kita tuliskan MnO₄^- saja, karena dalam air senyawa ini memang langsung terurai menjadi ion K⁺ dan ion MnO₄^-, dan yang berperan sebagai oksidator adalah ion MnO₄^- ini

2. Karena tidak diberi tahu hasil reaksi reduksi MnO₄^-, maka dianggap hasil reduksinya adalah ion Mn²⁺.

Nah, sekarang kita setarakan dengan metode yang sama (½ reaksi) :

- ½ reaksi pertama : Xⁿ⁺ → X⁵⁺ + (5-n) e                        | (x 5)

- ½ reaksi kedua : MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e → Mn²⁺ + 4 H₂O     | (x 5-n)

Hasilnya :

- ½ reaksi pertama : 5 Xⁿ⁺ → 5 X⁵⁺ + (25-5n) e

- ½ reaksi kedua : (5-n) MnO₄^- + (40-8n) H⁺ + (25-5n) e → (5-n) Mn²⁺ + (20-4n) H₂O

Sehingga, setelah kita eliminasi jumlah elektronnya, kita dapatkan :

5 Xⁿ⁺ + (5-n) MnO₄^- + (40-8n) H⁺ → 5 X⁵⁺ + (5-n) Mn²⁺ + (20-4n) H₂O

Nah, kita akhirnya mendapatkan perbandingan koefisien antara Xⁿ⁺ dengan MnO₄^- adalah 5 : 5-n.

 

25 – 5n = 5

20 = 5n

n = 4

Jadi, bilangan oksidasi X setelah direduksi oleh gas SO₂ adalah +4.

@IF'38

Read More