Elektrolisis Larutan NaCl

Elektrolisis Larutan NaCl

A.    Tujuan

Mengamati yang terjadi di katoda dan di anoda pada elektrolisis larutan NaCl.

B.     Teori

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita. Atau juga biasa diartikan energi yang digunakan untuk menghantarkan reaksi kimia. Contohnya seperti penyepuhan, pemurnian logam, penyetruman accu/aki. Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari . Baterai aki yang sedang diisi kembali (recharge) mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan kimia yang diinginkan. Air, H₂O, dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalam sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2 H₂O_(l) ——>  2 H_2(g) + O_2(g)

Dalam sel elektrolisis, listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks tak spontan. Sel elektrolisis terdiri dari sebuah elektroda, elektrolit, dan sumber arus searah. Elektron memasuki sel elektrolisis melelui kutub negatif ( katoda ). Spesi tertentu dalam larutan menyerap elektron dari katoda dan mengalami reduksi. Sedangkan spesi lain melepas elektron di anoda dan mengalami oksidasi.

Beberapa pengertian yang terdapat pada sel elektrolisis, sebagai berikut:

1.      Anoda ( elektroda negatif ) adalah elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi.

2.      Katoda ( elektroda positif ) adalah elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi.

3.      Kation adalah ion yang kekurangan elektron. Karena Kation bergerak menuju elektroda negatif dan terjadi reaksi pengikatan elektron atau reaksi reduksi.

4.      Anion adalah ion yang kelebihan elektron. Karena Anion bergerak menuju elektroda positif dan melepaskan elektronnya terjadi reaksi reduksi.

Pada katoda, terjadi suatu persaingan antara air dengan ion Na⁺. Dan berdasarkan Tabel Potensial Standar Reduksi, air memiliki E°_red yang lebih besar dibandingkan ion Na⁺. Ini berarti, air lebih mudah tereduksi dibandingkan ion Na⁺. Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di katoda adalah air. Sementara, berdasarkan Tabel Potensial Standar Reduksi, nilai E°_red ion Cl^- dan air hampir sama. Oleh karena oksidasi air memerlukan potensial tambahan (overvoltage), maka oksidasi ion Cl^- lebih mudah dibandingkan oksidasi air. Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di anoda adalah ion Cl^-.

Jadi, reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai berikut :

        Katoda (-)         :   2 H₂O_(l) +  2 e^-           ——>  H_2(g) +  2 OH^-_(aq)……………….. (1)

        Anoda (+)         :   2 Cl^-_(aq                                ——>  Cl_2(g) +  2 e^-………………..……(2)

         Reaksi sel            :   2 H₂O_(l) +  2 Cl^-_(aq)   ——>  H_2(g) +  Cl_2(g) +  2 OH^-_(aq) ….. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H₂ dan ion OH­^‑ (basa) di katoda serta gelembung gas Cl₂ di anoda. Terbentuknya ion OH^- pada katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp).

Bagaimana halnya jika elektrolisis lelehan maupun larutan menggunakan elektroda yang tidak inert, seperti Ni, Fe, dan Zn ? Ternyata, elektroda yang tidak inert hanya dapat bereaksi dalam anoda, sehingga produk yang dihasilkan di anoda adalah ion elektroda yang larut (sebab logam yang tidak inert mudah teroksidasi). Sementara itu, jenis elektroda tidak mempengaruhi produk yang dihasilkan di katoda. Sebagai contoh, berikut adalah proses elektrolisis larutan garam NaCl dengan menggunakan elektroda Cu :

Katoda (-)         :   2 H₂O_(l) +  2e^-                    H_2(g)  +  2 OH^-_(aq)

Anoda (+)          :     Cu_(s)                                Cu²⁺_(aq) + 2e^-

Reaksi Sel          :        Cu_(s)  + 2 H₂O_(l)                               Cu²⁺_(aq) + H_2(g)  +  2 OH^-_(aq)

C.    Alat dan Bahan

No.	Alat dan Bahan	Ukuran/Satuan	Jumlah/Volume
1.	Tabung U		1
2.	Kabel/Jepit buaya		4 meter/4 buah
3.	Adaptor	6 volt	1
4.	Pipet tetes		2
5.	Elektroda C		2
6.	Larutan Indikator Fenolftalein		3 tetes
7.	Larutan NaCl	0,5 M	50    mL
8.	Gelas Beker		1
9.	Klem		1

D.    Prosedur dan Pengamatan Percobaan/Cara Kerja

1. Pasanglah pipa U di statif  dan kedua lubang diberikan elektroda karbon yang sudah dirangkai dengan kabel yang dihubungkan dengan adaptor.
2. Lalu masukkan larutan NaCl pada gelas beker, tuangkan  ke dalam tabung U.
3. Kemudian tambahkan 3 tetes indikator fenolftalein ke dalam masing-masing lubang pipa U.
4. Setelah itu, tutup kedua lubang dengan menggunakan kapas.
5. Elektrolisis kedua larutan itu sampai terlihat suatu perubahan pada sekitar kedua elektrolida.

E.  Hasil percobaan

      1. Warna larutan sebelum dielektrolisis adalah bening.

      2. Sesuatu dielektrolisis :

          a) Perubahan pada ruang katoda

   Pada larutan berubah menjadi berwarna merah, akan tetapi setelah lama kelamaan warna agak memudar atau menghilang secara perlahan dan menghasilkan gelembung terus-menerus.

          b) Perubahan pada ruang anoda

   Pada larutan tidak terjadi perubahan warna, menghasilkan gelembung, tetapi tidak banyak seperti yang terjadi pada katoda  dan berbau seperti pemutih pakaian.

F.  Analisis Data

     1. Zat apakah yang terjadi di ruang anoda sebagai hasil elektrolisis?

- Cl₂ (klor) karena berbau seperti pemutih pakaian.

     2. Ion apakah yang terjadi di ruang katoda setelah elektrolisis?

- Ion OH^-  (basa) karena OH^-  bereaksi dengan larutan fenolftalein sehingga berubah menjadi berwarna merah.

     3. Tulis persamaan setengah reaksi yang terjadi di katoda dan anoda?

- Katoda = 2H₂O + 2e^-             2OH^- + H₂

                 Anoda  = 2Cl^-                           Cl₂ + 2e^-    

     4. Jelaskan hasil elektrolisis?

          -  Katoda         = 2H₂O + 2e^-                 2OH^- + H₂

                 Anoda          = 2Cl^-                               Cl₂ + 2e^-

             Reaksi sel     = 2H₂O + 2Cl^-               2OH^- + H₂ + Cl₂

5. Tarik kesimpulan dari percobaan tadi?

            - Pada percobaan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa :

Ø  Larutan NaCl pada katoda adalah larutan menjadi berwarna merah karena OH^-  bereaksi dengan larutan fenolftalein , menghasilkan gelembung terus-menerus , dan bersifat basa.

Ø  Larutan NaCl pada anoda adalah bersifat basa , larutan menghasilkan Cl₂ sehingga tidak mengalami perubahan warna , berbau seperti pemutih pakaian , menghasilkan gelembung tetapi tidak sebanyak di larutan NaCl pada katoda.