Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode grafit (elektrode karbon).

NaCl(aq) $\rightarrow$ Na⁺(aq) + Cl^-(aq)

Reaksi katode: bergantung pada jenis kation. Dalam hal ini, kationnya adalah Na⁺, yaitu kation logam aktif (sulit direduksi), sehingga reaksi pada katode adalah reduksi air. Jika digunakan kation yang mudah direduksi, maka kation tersebut akan tereduksi.

• 2H₂O(l) + 2e^- $\rightarrow$ 2OH^-(aq) + H₂(g)

Reaksi anode: bergantung pada jenis anode dan anion. Ketika digunakan elektrode inert (Pt, Au, C), maka reaksi pada anode bergantung pada jenis anionnya. Anion klorida (Cl^-) tergolong anion yang mudah teroksidasi, sehingga akan terjadi oksidasi anion Cl^- menjadi Cl₂. Jika digunakan anion yang sulit dioksidasi (anion sisa asam oksi, seperti SO₄^2-, PO₄^3-, NO₃^-), maka air yang akan teroksidasi.

• 2Cl^-(aq) $\rightarrow$ Cl₂(g) + 2e^-

Jadi, reaksi yang akan terjadi pada katode adalah reduksi air.

Sel volta menggunakan reaksi redoks spontan untuk menghasilkan listrik. Sebaliknya, sel elektrolisis membutuhkan energi listrik untuk melangsungkan reaksi redoks tidak spontan.

Pada sel elektrolisis, elektron (listrik) memasuki sel melalui kutub negatif (katode). Spesi tertentu dalam larutan akan menyerap elektron dari katode dan mengalami reduksi. Sementara, spesi lain di kutub positif (anode) akan melepaskan elektron dan mengalami oksidasi. Jadi, sama seperti sel volta, sel elektrolisis mengalami reaksi reduksi di katode dan reaksi oksidasi di anode. Akan tetapi, muatan elektrodenya berbeda, di mana katode bermuatan negatif dan anode bermuatan positif.

Jadi, pernyataan yang tepat tentang sel elektrolisis adalah katode bermuatan negatif.

sumber: kimia-science7.com

Diketahui:

Arus listrik = $I$ = 10,1 A

waktu = $t$ = 5 menit = 300 detik

Massa atom relatif Cu = A_r Cu = 63,5

Ditanya:

Massa Cu yang dibebaskan = $G$ ?

Dijawab:

Penggabungan hukum Faraday 1 dan hukum Faraday 2 menghasilkan persamaan :

$G=\frac{Q\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}=\frac{I\ \times\ t\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}$

keterangan:

• $G=$ massa zat yang dibebaskan (dalam gram)
• $Q=$ muatan listrik (dalam Coulomb)
• $I=$ kuat arus (dalam ampere)
• $t=$ waktu (dalam detik)
• $A_r=$ massa atom relatif
• $n=$ banyaknya elektron

Pada katode, terjadi reaksi reduksi : Cu²⁺ + 2e^- $\rightarrow$ Cu

$G=\frac{I\ \times\ t\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}$

$=\frac{10,1\ \times\ 300\ \times\ 63,5\ }{96.500\ \times\ 2}$

$=\frac{192.405}{193.000}$

$=0,9969$

Jadi, banyaknya logam Cu yang dibebaskan adalah 0,9969 gram $\approx$ 1 gram.

Reaksi elektrolisis lelehan dengan elektrode inert akan membuat kationnya mengalami reduksi dan anionnya mengalami oksidasi.

Katode: K⁺ + e^- $\rightarrow$ K

Anode: 2I^- $\rightarrow$ I₂ + 2e^-

Jadi, pada katode dilepaskan logam K dan pada anode dilepaskan gas I₂.

Sel elektrolisis banyak dimanfaatkan dalam industri, salah satunya untuk pemurnian logam seperti gambar berikut.

Sel elektrolisis tersebut bertujuan untuk menghilangkan zat pengotor dari kabel tembaga. Adanya pengotor pada kabel tembaga dapat mengurangi konduktivitasnya. Tembaga kotor dijadikan sebagai anode, sedangkan tembaga murni dijadikan sebagai katode, serta digunakan CuSO₄ sebagai elektrolit.

Pada elektrolisis, tembaga tidak murni yang ada di anode akan mengalami oksidasi dan melarut sebagai ion Cu²⁺. Selanjutnya, ion Cu²⁺ tersebut akan bergerak menuju katode dan tereduksi menjadi endapan Cu yang murni.

Katode : Cu²⁺(aq) + 2e^- $\rightarrow$ Cu(s)

Anode : Cu(s) $\rightarrow$ Cu²⁺(aq) + 2e^-

Reaksi total : Cu(s) $\rightarrow$ Cu(s)

Jadi, jawaban yang tepat adalah pemurnian logam.

• Proses Hall-Heroult

Proses ini menjelaskan cara ekstraksi aluminium dari lelehan bijih bauksit (Al₂O₃). Pada proses Hall-Heroult, lelehan bauksit dicampur dengan kriolit (Na₃AlF₆) dan dielektrolisis dengan menggunakan elektrode grafit.

• Sel diafragma

Sel elektrolisis ini adalah metode untuk menghasikan gas klor dan NaOH. Ini dilakukan dengan elektrolisis NaCl pekat.

• Verkrom

Verkrom merupakan salah satu metode penyepuhan kursi besi dengan logam kromium melalui elektrolisis Cr₂(SO₄)₃ dengan anode kromium dan katode logam yang akan dilapisi dengan kromium.

• Tin plating

Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi timah, di mana pelapisan dilakukan dengan metode elektrolisis. Besi yang dilapisi timah akan terhindar dari korosi karena tidak mengalami kontak dengan air ataupun udara.

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia di mana energi listrik digunakan untuk menjalankan reaksi redoks tidak spontan. Reaksi elektrolisis dapat didefinisikan sebagai reaksi penguraian zat dengan menggunakan arus listrik. Prinsip kerja sel elektrolisis adalah menghubungkan kutub negatif dari sumber arus searah ke katode dan kutub positif ke anode sehingga terjadi overpotensial yang menyebabkan reaksi reduksi dan oksidasi tidak spontan dapat berlangsung. Elektron akan mengalir dari katode ke anode. Ion-ion positif akan cenderung tertarik ke katode dan tereduksi, sedangkan ion-ion negatif akan cenderung tertarik ke anode dan teroksidasi.

Penggunaan elektrolisis dalam industri sangatlah beragam.

1. Produksi zat: logam-logam alkali, magnesium, aluminium, klorin, fluorin, natrium hidroksida, natrium hipoklorit, dan hidrogen peroksida.
2. Pemurnian logam: pemurnian tembaga
3. Penyepuhan (electroplating): melindungi logam dari korosi serta memperbaiki penampilannya, seperti pembuatan sendok yang dilapisi dengan perak.

Jadi, jawaban yang tepat adalah pembuatan aki, karena pembuatan aki bukanlah penerapan sel elektrolisis, melainkan penerapan dari sel volta.

Reaksi elektrolisis di anode bergantung pada jenis anode dan anion. Ketika digunakan elektrode inert (Pt, Au, C), maka reaksi pada anode bergantung pada jenis anionnya. Bila anion tergolong anion yang mudah teroksidasi, maka akan terjadi oksidasi anion. Jika digunakan anion yang sulit dioksidasi (anion sisa asam oksi, seperti SO₄^2-, PO₄^3-, NO₃^-), maka air yang akan teroksidasi. Pada kasus ini, anionnya adalah SO₄^2-, maka air akan teroksidasi membentuk gas O₂.

Katode : 2H₂O + 2e^- $\longrightarrow$ 2OH^- + H₂

Anode : 2H₂O $\longrightarrow$ 4H⁺ + O₂ + 4e^-

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia di mana energi listrik digunakan untuk menjalankan reaksi redoks tidak spontan. Ini berbeda dengan sel volta yang reaksinya dapat menghasilkan energi listrik, bukan membutuhkan energi listrik. Pada reaksi elektrolisis, ada 2 hal yang harus diperhatikan, yakni sebagai berikut.

• Ion-ion di sekitar elektrode

Ion-ion yang mempunyai nilai potensial reduksi standar lebih positif akan mengalami reaksi terlebih dahulu. Jika di sekitar elektrode inert hanya terdapat satu jenis zat atau ion, maka zat atau ion tersebut yang akan mengalami reduksi atau oksidasi.

• Bahan elektrode

(1) Jika digunakan elektrode inert, maka elektrode tidak akan bereaksi. Jadi, yang bereaksi adalah spesi yang ada di sekitar elektrode.

(2) Jika elektrode (terutama anode) berasal dari logam aktif, maka anode tersebut akan teroksidasi.

Jadi, jawaban yang tepat adalah semua jawaban benar.

Diketahui :

Massa relatif atom Mg = A_r Mg = 24

Massa relatif atom Cl = A_r Cl = 35,5

Massa Mg yang dibebaskan = G_Mg = 0,25 gram

Ditanya:

Muatan listrik = $Q$?

Dijawab :

Pada elektrolisis leburan (elektrode inert), maka kation akan direduksi dan anion akan teroksidasi.

Katode : Mg²⁺ + 2e^- $\rightarrow$ Mg

Anode : 2Cl^- $\rightarrow$ Cl₂ + 2e^-

Menurut Hukum Faraday I: Jumlah zat yang dihasilkan di elektrode pada elektrolisis sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dialirkan selama elektrolisis berlangsung.

$G=\frac{Q\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}=\frac{I\ \times\ t\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}$

keterangan:

• $G=$ massa zat yang dibebaskan (dalam gram)
• $Q=$ muatan listrik (dalam Coulomb)
• $I=$ kuat arus (dalam ampere)
• $t=$ waktu (dalam detik)
• $A_r=$ massa atom relatif
• $n=$ banyaknya elektron

$G=\frac{Q\ \times\ Ar}{96.500\ \times\ n}$

$Q=\frac{G\ \times\ 96.500\ \times\ n}{A_r}$

$=\frac{0,25\ \times\ 96.500\ \times\ 2}{24}$

$=\frac{48.250}{24}$

$=2.010,4$

Jadi, muatan listrik yang dibutuhkan adalah 2.010,4 coulomb.

Pada elektrolisis lelehan senyawa ion dengan elektroda inert (Pt, Au, C), maka kation direduksi di katode dan anion akan teroksidasi di anode.

Al₂O₃(l) $\rightarrow$ 2Al³⁺(l) + 3O^2-(l)

Katoda: Al³⁺(l) + 3e^- $\rightarrow$ Al(s)

Anoda: 2O^2-(l) $\rightarrow$ O₂(g) + 4e^-

Jadi, reaksi yang terjadi pada anode adalah oksidasi anion O^2- membentuk gas oksigen.