Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa Timur
Penelitian Pembentukan Gas Hidrogen H dengan Metode Elektrolisis
II.2. PERPINDAHAN MASSA SEBAGAI LANGKAH PENENTU LAJU
Dalam reaksi elektroda yang hanya melibatkan perpindahan elektron, reaksi kimia dan perpindahan massa, jika perpindahan elektron dan reaksi kimia berlangsung cepat dan
perpindahan massanya berlangsung sangat lambat maka dapat dianggap langkah yang mengendali reaksi elektroda adalah perpindahan massa. Dalam hal ini, laju netto reaksi elektroda
v sama dengan laju perpindahan spesies elektroaktif ke permukaan v
mt
:
Sehingga :
Ada tiga proses perpindahan massa, yaitu : 1. Migarsi : perpindahan partikel bermuatan di bawah pengaruh suatu medan listrik
gradient potensial listrik. 2. Diffusi : perpindahan spesies di bawah pengaruh gradient konsentrasi gradient potensial
kimia. 3. konveksi : perpindahan karna pengadukan atau perpindahan hidrodinamika. Pada umunya
aliran fluida karna konveksi paksaaan, dikarakterisasi oleh regin stagnan, aliran laminer dan aliran turbulen.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa Timur
Penelitian Pembentukan Gas Hidrogen H dengan Metode Elektrolisis
Proses perpindahan massa tersebut dituliskan oleh Nersnt-Plank dalam bentuk persamaan satu demensional perpindahan massa sebagai berikut :
dengan : J
i
x = fluks spesies i mol det
-1
cm
-2
x = jarak dari permukaan D
i
= koefisien difusi cm
2
det
Z
i
= muatan spesies i C
i
= konsentrasi spesies i V x = kecepatan cmsec
Bila proses migrasi dan konveksi diabaikan, maka laju perpindahan massa pada kondisi tunak proporsional dengan gradient konsentrasi pada permukaan elektroda, diperoleh :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa Timur
Penelitian Pembentukan Gas Hidrogen H dengan Metode Elektrolisis
dengan : C
O
= konsentrasi O pada larutan ruah C
O
x = 0 = konsentrasi O pada permukaan elektroda. m
O
= koefisien perpindahan massa O cmdet subtitusi persamaan 2.2.2 ke 2.2.3 menghasilkan :
Untuk reduktan R, yang dihasilkan pada permukaan C
R
x = 0 lebih besar daripada konsentrasi ruah R, C
R
, persamaan 2.2.6 dapat dituliskan :
Bila tidak ada R dalam larutan ruah, C
R
= 0, misalnya R spesies yang tidak larut, maka :
Harga C x=0 dan C
R
x=0 merupakan fumgsi potensial electrode E. perpindahan massa 0 terbesar terjadi bila C
x=0 = 0 atau C x=0 jauh lebih kecil dibanding C
. Nilai arus listrik
pada kondisi ini disebut Limiting current, i Į, sehingga persamaan 2.2.4
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa Timur
Penelitian Pembentukan Gas Hidrogen H dengan Metode Elektrolisis
menjadi:
Persamaan 2.2.4 dan persamaan 2.2.8 dapat digunakan untuk mendapatkan nilai C x=0,
yaitu :
atau :
Bila perpindahan electron berlangsung cepat, maka konsentrasi O dan R di permukaan elektroda dapat dianggap pada harga kesetimbangan. Hubungan antara konsentrasi dan potensial dapat
dinyatakan dengan persamaan Nerst untuk reaksi setengah sel 2.2.1, yaitu :
II.3. KINETIKA REAKSI ELEKTRODA
