45
Kimia XII SMA
1. Berapa jumlah faraday yang diperlukan untuk mereduksi 1 mol ion bromat, BrO
3 –
menjadi brom, Br
2
? Jawab:
BrO
3 –
⎯⎯ →
2 Br
2
, biloks Br berubah dari +5 menjadi 0 ⇒ perubahan = 5 Jadi jumlah faraday = 5.
2. Berapa mol elektron yang diperlukan untuk mengubah 1 mol asam sulfat menurut reaksi:
H
2
SO
4
+ 8 HI
⎯⎯ →
H
2
S + 4 I
2
+ 4 H
2
O Jawab:
H
2
SO
4
⎯⎯ →
H
2
S, biloks S berubah dari +6 menjadi –2 ⇒ perubahan = 8 Jadi, diperlukan 8 mol elektron.
Dalam penentuan massa zat yang dihasilkan dalam reaksi elektrolisis, biasanya data yang diketahui adalah A
r
bukan e. Sedangkan e = A
r
, sehingga n
rumusan hukum Faraday I menjadi:
⋅ ⋅ =
r
A i t W
n F n
= valensi atau banyaknya mol elektron untuk setiap mol zat
A
r
= massa atom relatif unsur i
= kuat arus ampere t
= waktu detik F
= tetapan Faraday = 96.500 coulomb
C o n t o h 2.9
Gambar 2.8
Michael Faraday. Sumber: Chemistry, Gillespie, Humphreys, Baird,
Robinson. International Student Edition, USA.
46
Kimia XII SMA
1. Berapa gram logam Cu A
r
= 63,5 dapat diendapkan jika arus listrik sebesar 5 ampere dilewatkan dalam larutan CuSO
4
selama 2 jam? Tetapan Faraday = 96.500 coulomb.
Jawab: CuSO
4
berarti Cu
2+
maka harga n = 2; t
= 2 jam = 2 × 3.600 detik = 7.200 detik. W
=
A n
⋅ i
=
6 ×
5 = 11,85 gram
Jadi, massa logam Cu yang mengendap = 11,85 gram. 2. Berapa faraday arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 21,6 gram logam
perak A
r
Ag = 108 yang dialirkan ke dalam larutan AgNO
3
? Jawab:
AgNO
3
berarti Ag
+
maka harga n = 1. Arus dalam satuan faraday adalah
i F
maka dari W = A
n ·
i F
diperoleh: i
F =
W =
2 = 0,2 F
Jadi, arus listrik yang dialirkan sebesar 0,2 faraday. 3. Arus listrik sebesar 1.000 coulomb dialirkan ke dalam larutan NiSO
4
. Jika A
r
Ni = 59, tentukan banyaknya logam Ni yang mengendap
Diketahui Jawab:
NiSO
4
berarti Ni
2+
maka harga n = 2. Arus dalam coulomb adalah i · t maka:
W =
A n
⋅ i
= 5
2
= 0,306 gram Jadi, endapan logam Ni sebesar 0,306 gram.
C o n t o h 2.10
47
Kimia XII SMA
E. Hukum Faraday II
Faraday mengalirkan arus listrik yang disusun secara seri dan ternyata banyaknya zat-zat yang dihasilkan setiap larutan dapat dinyatakan dengan
rumusan:
1 1
2 2
1 2
× ×
=
r r
W n
W n
A A
1. Ke dalam 2 sel larutan AgNO
3
dan larutan CuSO
4
yang disusun secara seri dialirkan arus listrik dan ternyata diendapkan 5,4 gram logam Ag. Jika A
r
Ag = 108 dan A
r
Cu = 63,5, tentukan banyaknya logam Cu yang mengendap
Jawab:
Ag Ag
Cu Cu
r u
r
W n
W n
A C A Ag
⋅ ⋅
=
5,4 1 63,5
1,588 gram
108 2
Cu
W ×
= ×
= Jadi, banyaknya logam Cu yang mengendap sebesar 1,588 gram.
2. Ke dalam 2 sel 1 liter larutan NiSO
4
dan 1 liter larutan KCl disusun secara seri, dialirkan arus listrik sampai pH larutan KCl = 12. Jika A
r
Ni = 59, tentukan banyaknya logam Ni yang mengendap
Jawab: NiSO
4
berarti Ni
2+
maka n = 2 p
H larutan hasil elektrolisis KCl = 12, berarti pH basa, maka: p
H = 12 berarti pOH = 14 – 12 = 2 [OH
–
] = 10
–2
molL mol OH
–
= 10
–2
ini merupakan
r
W M
Harga n untuk OH
–
sebesar 1, maka:
Ni Ni
r i
W n
A N ⋅
=
OH OH
r
W n
M OH
− −
−
⋅
W
Ni
=
OH r
OH r
Ni
W A Ni
n M OH
n
− −
−
⋅
= 10
–2
· 1 · 59
2 = 0,295 gram.
Jadi, banyaknya Ni yang mengendap = 0,295 gram.
C o n t o h 2.11
48
Kimia XII SMA
F. Kegunaan Sel Elektrolisis
1. Proses PenyepuhanPelapisan Logam
Logam besibaja mudah terkena korosikarat. Untuk melindungi besi baja dari korosi, maka besibaja dilapisi suatu logam yang sukar teroksidasi,
seperti nikel Ni, timah Sn, krom Cr, perak Ag, atau emas Au. Prinsip kerja penyepuhanpelapisan logam adalah sel elektrolisis larutan dengan
menggunakan elektrode yang bereaksi.
Proses penyepuhanpelapisan logam besi dengan emas Katode : logam besi Fe
Anode : logam emas Au
Digunakan larutan AuCl
3
aq sebagai penghantar.
Reaksi : AuC1
3
aq
⎯ Au
3+
aq + 3 Cl
–
aq Katode Fe : Au
3+
aq + 3 e
–
⎯ Aus
Anode Au : Aus ⎯
Au
3+
aq + 3 e
–
Proses: Logam emas di anoda dioksidasi dan berubah menjadi ion Au
3+
· Ion Au
3+
yang terjadi bergabung dengan ion Au
3+
dalam larutan. Kemudian ion Au
3+
di katode direduksi membentuk endapan emas. Karena di katode digunakan besi, maka endapan
emas akan melapisi besi.
C o n t o h 2.12
Listrik mengalir antara lempengan tembaga dalam larutan asam dikromat H
2
Cr
2
O
7
, yang dipertahankan dengan menambah kromiumIII oksida Cr
2
O
3
dalam larutan. Setelah beberapa menit lempeng tembaga sudah dilapisi
oleh lapisan mengkilap kromium.
Gambar 2.9
Pelapisan logam tembaga dengan kromium. Sumber: Chemistry, Gillespie, Humphreys, Baird,
Robinson. International Student Edition, USA.
49
Kimia XII SMA
Apakah ada anggota keluarga atau tetangga Anda yang pekerjaannya menyepuh melapis logam
? Apakah menyepuh perhiasan, melapis roda kendaraan dengan krom, dan sebagainya sebutkan lainnya? Seperti perajin perak di Kota Gede, Yogyakarta.
Mereka menggunakan proses pelapisan kuningan, logam tembaga, atau logam lainnya dengan logam perak. Tugas Anda adalah mencari perajin penyepuhpelapis logam
yang terdapat di sekitar rumah Anda. Kemudian jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.
1. Bahan-bahan apa saja yang akan disepuh? 2. Bahan-bahan apa saja yang akan digunakan untuk menyepuh?
3. Alat-alat apa saja yang digunakan untuk menyepuh? 4. Zat apa yang berfungsi sebagai katode?
5. Zat apa yang berfungsi sebagai anode? 6. Apakah zat elektrolitnya?
7. Jelaskan cara penyepuhan tersebut 8. Buatlah baganskema sederhana tentang cara penyepuhan yang Anda amati
9. Berapakah biaya untuk jasa penyepuhan tersebut?
2. Proses Pemurnian Logam Kotor
Prinsip pemurnian logam transisi dengan menggunakan reaksi elektro- lisis larutan dengan elektrode yang bereaksi.
Logam yang kotor ditempelkan di anode dan logam murni ditempatkan di katode. Larutan yang digunakan adalah yang mempunyai kation logam
tersebut. Contoh : pemurnian logam tembaga
Katode : tembaga murni Anode : tembaga kotor yang akan dimurnikan
Digunakan larutan CuSO
4
Reaksi : CuSO
4
aq ⎯⎯
→
Cu
2+
+
2 4
SO
−
Katode Cu murni : Cu
2+
aq + 2 e
–
⎯⎯ →
Cus Anode Cu kotor
: Cus ⎯⎯
→
Cu
2+
aq + 2 e
–
Proses: Logam Cu yang kotor dioksidasi dan berubah menjadi larutan Cu
2+
. Ion Cu
2+
bergabung dengan larutan yang ada dan bergerak ke katode. Di katode, ion Cu
2+
direduksi membentuk logam kembali. Pada waktu ion Cu
2+
di anode bergerak ke katode, maka harus ada penyaring, sehingga yang ke katode hanya ion Cu
2+
saja, sedangkan pengotornya tetap di anode. Akibatnya daerah katode adalah daerah bersih dan Cu
2+
yang diendapkan akan menghasilkan logam Cu yang murni.
Tugas Kelompok
