Sel Elektrolisis

Ilustrasi : Proses Elektrolisis Larutan Na2SO4

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks. Dalam sel elektrolisis terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. 
Baterai aki yang mampu diisi ulang merupakan salah satu pola aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari. Saat mobil/motor berjalan, baterai aki diisi kembali (recharge) dimana terjadi proses mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa materi energi kimia.

Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis, penyusunan rangkaian selnya ialah :
Katoda merupakan elektroda negatif
Anoda merupakan elektroda positif

Untuk melakukan elektrolisis, terdapat dua hal yang perlu diperhatikan yaitu Elektrolit dan Elektroda dalam sel elektrolisis. Larutan elektrolit mampu berupa Larutan atau lelehan, sedangkan Elektroda mampu berupa elektroda inert (seperti: Karbon/grafit;C, Platina,Pt dan Emas,Au) dan elektroda aktif (seperti Cu, Fe dll).
Elektroda berperan sebagai kawasan berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan reaksi oksidasi berlangsung di anoda. 

Beberapa aturan yang perlu diperhatikan dalam menuliskan reaksi elektrolis dalam sel elektrolisis ialah :

Untuk reaksi di Katoda
1. Jika yang dielektrolisis ialah larutan maka kation Na+ , Mg2+ , Ca2+ , Al3+ , Mn2+ , 
    ion-ion ini tidak tereduksi, yang tereduksi ialah pelrutnya yaitu H2O.
    reaksi : 2 H2O(l) + 2 e– ——> H2(g) + 2 OH–(aq) . Tetapi jikalau ion-ion tersebut berasal 
    dari leburan / lelehan garamnya maka ion tersebut akan tereduksi.
2. Jika ada ion H+  (dari asam) maka akan tereduksi, H+ +  2e  ——> H2    
3. Ion-ion selain 1 dan 2 mampu tereduksi, misalnya : Ag+  + e ——> Ag     


Untuk reaksi di Katoda
1. Jika Anoda yang dipakai inert (grafit,C , Au, Pt) maka menuju anoda anion dari :
    a. ion OH–  akan teroksidasi 4OH–  ——>   2 H2O(l) + O2  + 2 e–  
    b. ion  Cl– , Br– , I– akan teroksidasi, 2 Cl–(aq) ——> Cl2(g) + 2 e–   
    c. ion sisa asam oksi SO42- , NO3- , tidak akan teroksidasi, yang teroksidasi  H2O
        reaksi : 2 H2O(l) ——> O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e–    
2. Jika Anodanya aktif seperti Cu, Fe, dll maka anodanya teroksidasi, Cu ——> Cu2+ + 2e

Contoh #1 

Elektrolisis lelehan (leburan) garam NaCl dengan elektroda inert. kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti teroksidasi di anoda. 
perhatikan reaksi berikut :

Katoda (-) : 2 Na+(l) + 2 e– ——> 2 Na(s) 

Anoda (+) : 2 Cl–(l) Cl2(g) + 2 e– 

Reaksi sel : 2 Na+(l) + 2 Cl–(l) ——> 2 Na(s) + Cl2(g) 

Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam natrium di katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda. 

Namun akan berbeda jikalau yang dielektrolisis adalah larutan garam NaCl
Perhatikan reaksi yang terjadi :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e– ——> H2(g) + 2 OH–(aq)

Anoda (+) : 2 Cl–(aq) ——> Cl2(g) + 2 e– 

Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl–(aq) ——> H2(g) + Cl2(g) + 2 OH–(aq) 

Pada katoda, terjadi persaingan antara air dengan ion Na+. air memiliki E°red yang lebih besar dibandingkan ion Na+. Ini berarti, air lebih mudah tereduksi dibandingkan ion Na+. Oleh alasannya ialah itu, spesi yang bereaksi di katoda adalah air. sedangkan ion Cl– tidak mengandung oksigen maka spesi yang bereaksi di anoda adalah ion Cl–. 

Jadi 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 mampu dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah muda jikalau diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). 

Contoh #2

Elektrolisis larutan Na2SO4 dengan elektroda inert. 
Pada katoda, air yang akan tereduksi di katoda, sedangkan ion SO42- (merupakan ion sisa asam oksi/mengandung oksigen) maka spesi SO42- tidak mampu mengalami oksidasi. Akibatnya, spesi air yang akan teroksidasi di anoda. 

Perhatikan reaksi berikut :

Katoda (-) : 4 H2O(l) + 4 e– ——> 2 H2(g) + 4 OH–(aq) 

Anoda (+) : 2 H2O(l) ——> O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e– 

Reaksi sel : 6 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) + 4 H+(aq) + 4 OH–(aq) 

dijumlahkan : 6 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) + 4 H2O(l) 
Reaksi sel :    2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) 

Dengan demikian, baik ion Na+ maupun SO42-, tidak bereaksi. Yang terjadi justru ialah tragedi elektrolisis air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Hal yang serupa juga ditemukan pada proses elektrolisis larutan Mg(NO3)2 dan K2SO4.

Bagaimana halnya jikalau elektrolisis lelehan maupun larutan menggunakan elektroda yang tidak inert, mirip Ni, Fe, dan Zn? Ternyata, elektroda yang tidak inert hanya mampu bereaksi di anoda, sehingga produk yang dihasilkan di anoda adalah ion elektroda yang larut (sebab logam yang tidak inert praktis teroksidasi). Sementara, jenis elektroda tidak menghipnotis produk yang dihasilkan di katoda. 

Contoh #3

Elektrolisis larutan garam NaCl dengan menggunakan elektroda Cu :
Perhatikan reaksi yang terjadi :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e– ——> H2(g) + 2 OH–(aq)

Anoda (+) : Cu(s) ——> Cu2+(aq) + 2 e– 

Reaksi sel : Cu(s) + 2 H2O(l) ——> Cu2+(aq) + H2(g) + 2 OH–(aq)

Dari penjelasan di atas, kita mampu menarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Baik elektrolisis lelehan maupun larutan, elektroda inert tidak akan bereaksi; elektroda tidak inert hanya mampu bereaksi di anoda
2. Pada elektrolisis lelehan, kation pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksi di anoda
3. Pada elektrolisis larutan, jikalau larutan mengandung ion alkali, alkali tanah, ion aluminium, maupun ion mangan (II), maka air yang mengalami reduksi di katoda
4. Pada elektrolisis larutan, jikalau larutan mengandung ion sulfat, nitrat, dan ion sisa asam oksi, maka air yang mengalami oksidasi di anoda

Bagikan Artikel ini