laporan elektrolisis larutan NaBr

                I.  Tujuan percobaan

   Mempelajari reaksi elektrolisis larutan NaBr

               II.Alat dan bahan

a.             Alat

-   1 buah pipa U

-   Pipet

-   Corong

-   Kabel

-   3 buah kertas pH meter

-   Statif dan klem

-   1 buah baterai kotak 9 volt

-   2 buah batang elektroda karbon

b.             Bahan

-   Larutan NaBr

-   Larutan fenolftalein

                               III.    Dasar teori

      Elektrolisis adalah peristiwa penguraian atas suatu larutan elektrolit yang telah dilaliri oleh arus listrik searah. Sedangkan sel di mana terjadinya reaksi tersebut disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat menghantarkan listrik yang disebut elektrolit, dan sepasang elektroda yang dicelupkan dalam elektrolit (larutan atau leburan). Pada sel elektrolisis, reaksi kimia akan terjadi jika arus listrik dialirkan melalui larutan elektrolit, yaitu energi listrik (arus listrik) diubah menjadi energi kimia (reaksi redoks). Reaksi-reaksi elektrolisis bergantung pada potensial elektroda, konsentrasi, dan over potensial dari spesi yang terdapat dalam sel elektrolisis.           

      Elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut Katoda, sedangkan elektroda yang mengalirkan elektron kembali ke sumber arus listrik luar disebut Anoda.

      Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan anoda adalah tempat terjadi nya reaksi oksidasi. Katoda merupakan elektroda negatif karena menangkap elektron sedang kan anoda merupakan elektroda positif karena melepas elektron. Reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda pada sel elektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu di katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan di anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Akan tetapi, muatan elektronnya berbeda. Pada sel volta katoda bermuatan positif dan anoda bermuatan negatif, sedangkan pada sel elektrolisis katoda bermuatan negatif dan anoda bermuatan positif.

Macam-macam elektrolisis

• Elektrolisis leburan elektrolit

Dapat digunakan untuk menghantar ion-ion pada sel elektrolisis. Leburan elektrolit tanpa menggunakan air.  Contohnya adalah NaCl.

• Elektrolisis air

Jika arus listrik dilewatkan melalui 2 elektroda dalam air murni, tidak terjadi elektrolisis. Tetapi, jika larutan CuSO4 / KNO3 ditambahkan air murni dengan konsentrasi rendah, akan terjadi elektrolisis dan dapat menghantarkan arus listrik.

• Elektrolisis larutan elektrolit

Reaksi yang terjadi tidak hanya melibatkan ion – ion dalam larutan saja,tetapi juga air. Contohnya adalah KI.

Elektrolisis mempunyai banyak keguanaan di antaranya yaitu dapat memperoleh unsur-unsur logam, halogen, gas hidrogen dan gas oksigen, kemudian dapat menghitung konsentrasi ion logam dalam suatu larutan, digunakan dalam pemurnian suatu logam, serta salah satu proses elektrolisis yang popular adalah penyepuhan, yaitu melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain.

Sel elektrolisis memiliki 3 ciri utama, yaitu :

1.      Larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion – ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga elektron dapat mengalir melalui larutan.

2.      Terdapat 2 elektroda dalam sel elektrolisis.

3.     Terdapat sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus listrik     searah (DC ).

Seorang ahli dari inggris bernama Michael Faraday mengalirkan arus listrik ke dalam larutan elektrolit dan ternyata terjadi suatu reaksi kimia. Proses penggunaan arus listrik untuk menghasilkan reaksi kimia disebut sel elektrolisis. Arus listrik ini bias berasal dari sel volta.

Untuk memahami bagaimana reaksi kimia yang terjadi dalam sel elektrolisis, maka perlu diingat ketentuan-ketentuan reaksi elektrolisis. Dalam setiap ketentuan reaksi elektrolisis terjadi persaingan antarspesi (ion atau molekul) untuk mengalami reaksi reduksi atau reaksi oksidasi. Setiap zat yang mempunyai kemampuan reduksi besar akan mengalami reaksi reduksi dan setiap zat yang mempunyai kemampuan oksidasi besar akan mengalami reaksi oksidasi. Besar dan kecilnya kemampuan suatu zat untuk mereduksi atau mengoksidasi dilihat dari potensial standar (E⁰).

1.         Sel Elektrolisis Bentuk Lelehan/Cairan/Liquid

Sel bentuk ini hanya berlaku untuk senyawa ionik dengan tidak ada zat pelarut (tidak ada H₂O). Hanya ada kation dan anion.

Katode : Kation langsung direduksi (X⁺_(aq) + e^–→ X_(s))

Anode : Anion langsung dioksidasi (Y_(s) → Y⁺_(aq) +  e^–).

Kation golongan utama atau golongan transisi langsung direduksi.

2.         Sel Bentuk Larutan dengan Elektrode Tidak Bereaksi (Inert/Tidak Aktif)

Dalam sel bentuk ini tidak ada pengaruh elektrode, hanya di samping kation dan anion diperhitungkan juga adanya zat pelarut (adanya air). Elektrode yang digunakan adalah platina (Pt) dan karbon (C).

a. Ketentuan di Katode

Di katode terjadi reaksi reduksi, untuk ini terjadi persaingan antara kation atau air. Untuk kation yang mempunyai potensial reduksi lebih besar dibanding air, berarti kation tersebut direduksi. Sedangkan jika potensial reduksi kation lebih kecil dibanding air, maka H₂O yang berhak direduksi. Untuk itu kita harus mengetahui posisi H₂O dalam deret volta. Posisi H₂O dalam deret volta terdapat di antara Mn dan Zn. Ternyata kebanyakan logam yang berada di sebelah kiri H₂O adalah logam-logam golongan utama (golongan A), kecuali logam Mn. Sedangkan logam yang berada di sebelah kanan H2O adalah logam-logam golongan transisi (golongan B), kecuali H.

Secara sederhana:

Katode: Kation → Golongan utama, yang direduksi H₂O.

2 H₂O(l) + 2 e^– → 2 OH^–(aq) + H₂(g)

Golongan transisi, yang direduksi kation tersebut.

                        Misal: Fe³⁺(aq) + 3 e^– → Fe(s)

b.Ketentuan di Anode

Di anode terjadi reaksi oksidasi, untuk ini terjadi persaingan antara anion dan air. Idealnya untuk anion dengan potensial reduksi kecil atau dengan potensial oksidasi besar, maka anion tersebut dioksidasi. Sedangkan untuk anion dengan potensial reduksi besar atau potensial oksidasi kecil, maka H₂O yang dioksidasi. Hanya saja kebanyakan urutan potensial reduksi yang mudah untuk diingat adalah kation bukan anion. Untuk memudahkan mengingat, kita lihat ada 2 golongan anion, yaitu anion yang mengandung O, seperti SO₄, NO₃,maka yang dioksidasi adalah H₂O. Ini disebabkan karena anion tersebut sukar dioksidasi Berarti anion ini sudah maksimum mengikat atom O sehingga tidak bisa lagi dioksidasi. Sedangkan anion yang tidak mengandung O, seperti Cl^–, Br^–, I^–, dan OH^– maka yang dioksidasi adalah anion tersebut. Secara sederhana:     

Anode: anion → Yang mengandung O (SO₄^2–, NO₃^–) yang dioksidasi H₂O.

H₂O(l) → 4 H⁺(aq) + 4 e^–+ O₂(g)

Yang tidak mengandung O (Cl^–, Br^–, I^–, H^–) yang dioksidasi anionnya.

Contoh: 2 Cl^–(aq) → Cl₂(aq) + 2 e^–

         Sel Bentuk Larutan dengan Elektrode Bereaksi (Elektrode Aktif)

Elektrode yang bereaksi adalah elektrode bukan platina atau bukan karbon. Termasuk elektrode ini adalah tembaga (Cu), perak (Ag), nikel (Ni), besi (Fe), dan lainnya. Elektrode kebanyakan adalah logam, dengan demikian electrode mempengaruhi pada reaksi oksidasi di anode. Jadi elektrode yang bereaksi hanya di anode. Sedangkan di katode, elektrode tidak akan bereaksi.

Ketentuan sel ini:

Katode : Seperti ketentuan kation pada larutan dengan elektrode tidak bereaksi.

Anode : Dioksidasi elektrode tersebut, apapun anionnya tidak diperhatikan.

                  IV.                  Langkah kerja

1.        Merangkai alat seperti pada gambar berikut

      

2.   Memasukan larutan NaBr ke dalam pipa U dengan menggunakan corong hingga kira-kira elektroda karbon terendam setengahnya

3.   Mengamati warna dan  melakukan penciuman aroma awal larutan NaBr

4.   Mengukur pH awal larutan NaBr dengan pH meter

5.   Melakukan elektrolisis dengan memasukan rangkaian alat ( elektroda-elektroda ) ke dalam pipa U dilakukan minimal selama 10 menit sambil mengamati perubahan yang terjadi. Lihat gambar

6.   Setelah 10 menit, melepaskan elektroda dari pipa U

7.   Lalu pada elektroda dan larutan dilakukan penciuman aroma kembali untuk yang kedua kalinya

8.   Melakukan pengukuran kembali pH larutan NaBr

9.   Menetesi larutan yang elektrodanya negatif ( katoda ) dengan fenolftalein sebanyak tiga tetes sambil mengamati perubahan yang terjadi pada larutan tersebut. Lihat gambar

                    V.                   Data pengamatan

1.         Data awal larutan NaBr

-        pH = 8

-        tidak beraroma

-        berwarna bening

2.         Data setelah melakukan elektrolisis

	Katoda (-)	Anoda (+)
pH	12	4
Warna	bening	Kuning muda
Aroma	Tidak beraroma	kaporit
Gelembung	Sangat banyak	Sangat sedikit

3.         Data setelah penambahan larutan PP di katoda

	PP
Warna larutan	Ungu
Reaksi larutan	Terjadi perubahan di atas permukaan

                  VI.                  Pembahasan

Reaksi elektrolisis Larutan NaBr dengan elektroda karbon (C)

NaBr_(aq)                     Na⁺_(aq) +  Br^-_(aq)

Anoda             : 2 Br^-_(aq)                   Br_2(g) + 2e

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

Hasil reaksi      : 2 H₂O_(l) + 2 Br^-_(aq)                  Br_2(g) + H_2(g) + 2OH^-_(aq)

Elektrolisis larutan NaBr dengan elektroda karbon selama kurang lebih 10 menit terjadi beberapa perubahan, yaitu pada katode dan anode terjadi perbedaan dari segi warna, gelembung, pH, dan aroma. Pada ruang di katoda tidak terjadi perubahan warna, tidak beraroma, pH larutannya 12, dan menghasilkan gelembung yang sangat banyak. Gelembung ini berasal dari hasil reduksi H₂O yaitu gas H₂.

Sedangkan pada ruang anoda, selama elektrolisis terjadi perubahan warna larutan menjadi kuning muda, beraroma seperti kaporit, pH larutannya 4 dan hanya terdapat sedikit sekali gelembung.

Pada saat katoda ditetesi dengan PP sebanyak 3 tetes. Terjadi perbuahan warna pada larutan, yaitu warna berubah menjadi ungu dan perubahaan ini hanya terjadi di atas permukaan larutan. Warna ungu  ini menunjukkan bahwa reaksi menghasilkan larutan yang sifatnya basa. Terlihat pada reaksi di katoda menghasilkan OH^-.

                VII.                Kesimpulan

Pada elektrolisis larutan NaBr dengan elektroda karbon ( C ), di katoda terbentuk gas H₂ dengan larutan bersifat basa dari ion Na⁺, sedangkan di anoda terbentuk gas Br₂

Daftar pustaka

Sutresna, Nana.2008.Kimia untuk kelas XII semester 1 Sekolah Menengah Atas.Bandung : Grafindo Media Pratama

Rachmawati, M dan JMC Johari.2005.Kimia SMA dan MA jilid 3 untuk kelas XII.Bandung : Gelora Aksara Pratama