Elektrolisis

A.  Pengertian Elektrolisis

Dalam sel, diketahui bahwa reaksi oksidasi berlangsung secara 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 akan diinduksi dengan energi listrik. Proses ini disebut elektrolisis. 

Hubungan antara sel volta dengan sel elektrolisis ditunjukkan dalam gambar 1.1. Gambar 1.1a adalah sel volta yang berdasarkan reaksi redoks spontan antara zink dengan larutan larutan tembaga(II) sulfat.

Zn_(s) + Cu²⁺_(aq) à Zn²⁺_(aq) + Cu_(s)                     E_o = 1,1 V

Sedangkan, gambar 1.1b adalah sel yang sama dengan gambar 1.1a, tetapi kedua elektrodanya dihubungkan dengan suatu sumber arus searah, sehingga aliran elektron menjadi terbalik.

Zn²⁺_(aq) + Cu_(s) à Zn_(s) + Cu²⁺_(aq)                     E_o = - 1,1 V

Berdasarkan penjelasan tersebut, sel elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta.

B.  Susunan Sel Elektrolisis

            Komponen utama sel elektrolisis adalah sebuah wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah. Elektrolit dapat berupa lelehan senyawa ion atau larutan elektrolit biasa. Elektron (listrik) memasuki elektrolit melalui kutub negatif(katode). Spesi tertentu dalam elektrolit menyerap elektron dari katode dan mengalami reduksi. Sementara itu, spesi lain melepas elektron di anode dan mengalami oksidasi. Reaksi di katode adalah reduksi, sedangkan reaksi di anode adalah oksidasi. Akan tetapi, muatan elektrodenya berbeda. Pada sel elektrolisis, katode bermuatan negatif, sedangkan anode bermuatan positif.

C.  Reaksi-Reaksi Elektrolisis

Reaksi yang terjadi ketika listrik dialirkan melalui elektrolit disebut reaksi elektrolisis. Elektrolisis dapat diartikan sebagai peruraian yang disebabkan oleh arus listrik. Jika elektrolitnya berupa lelehan senyawa ion, maka kation akan direduksi di katode, sedangkan anion dioksidasi di anode.

Reaksi elektrolisis dalam larutan elektrolit berlangsung lebih kompleks. Spesi yang bereaksi belum tentu kation atau anionnya, tetapi mungkin saja air atau elektrodanya. Hal tersebut bergantung pada potensial spesi-spesi yang terdapat dalam larutan. Untuk menuliskan reaksi elektrolisis larutan elektrolit, faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan sebagai berikut :

I.              Reaksi-reaksi yang berkompetisi pada tiap-tiap elektrode

·      Spesi yang mengalami reduksi di katode adalah yang mempunyai potensial reduksi lebih positif.

·      Spesi yang mengalami oksidasi di anode adalah yang memiliki potensial reduksi lebih negatif, atau potensial oksidasi lebih positif.

II.           Jenis elektrode

·      Elektrode inert adalah elektrode yang tidak terlibat dalam reaksi. Elektrode inert yang sering digunakan adalah platina dan grafit.

Berdasarkan daftar potensial elektrode standar, dapat dimuat suatu ramalan tentang reaksi anode pada suatu elektrolisis.

a.      Reaksi-reaksi di Katode

Reaksi di katode bergantung pada jenis kation dalam larutan. Jika kation berasal dari logam-logam aktif (logam golongan IA, IIA, Al atau Mn), yaitu logam-logam yang potensial standar reduksinya lebih kecil (lebih negatif daripada air), maka air yang tereduksi. Sebaliknya, kation selain yang disebutkan di atas, akan tereduksi.

b.      Reaksi-reaksi di Anode

Elektrode negatif (katode) tidak mungkin ikut bereaksi selama elektrolisis, karena logam tidak ada kecenderungan menyerap elektron membentuk ion negatif. Akan tetapi, elektrode positif (anode) mungkin saja  ikut bereaksi, melepas elektron dan mengalami oksidasi. Kecuali Pt dan Au, pada umumnya logam mempunyai potensial oksidasi lebih besar daripada air atau anion sisa asam. Oleh karena itu, jika anode tidak terbuat dari Pt, Au atau grafit, maka anode itu akan teroksidasi.

                                                            L_(s) à L^x+_(aq) + xe

Elektrode Pt, Au, dan grafit digolongkan sebagai elektrode inert (sukar bereaksi). Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode bergantung pada jenis anion dalam larutan. Anion sisa asam oksi seperti SO₄^2-, NO₃^-, dan PO₄^3-, mempunyai potensial oksidasi lebih negatif dari air. Anion-anion seperti itu sukar dioksidasi, sehingga air yang teroksidasi.

                                                2H₂O_(l) à 4H⁺_(aq) + O_2(g) + 4e

Jika anion lebih mudah dioksidasi daripada air, seperti Br^-, dan I^-, maka anion itu yang teroksidasi.

D.      Hukum 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 merangkum hasil pengamatannya dalam dua hukum di tahun 1833.

HUKUM ELEKTROLISIS FARADAY

1.    Jumlah zat yang dihasilkan di elektroda (G) sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui sel (Q).

2.      Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, jumlah mol zat yang berubah di elektroda ( G)  adalah  konstan tidak bergantung  jenis zat. Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 1 mol logam monovalen adalah 96.485 C (Coulomb) tidak bergantung pada jenis logamnya.

Daftar Pustaka

Retnowati,Priscilla.2006. “Seribu Pena Kimia untuk SMA/MA Kelas XII”. Jakarta: Erlangga.

Brady, James E. dan John R. Holum.1988. “Fundamental of Chemistry”. New York: John Willey & Sons, Inc.

Petrucci, Ralph H.1985. “General Chemistry, Principles, and Modern Application”. New Jersey: Collier-McMilan.

Purba, Michael.2002. “Kimia untuk SMA kelas XII”. Jakarta: Erlangga.