Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa Timur
Penelitian Pembentukan Gas Hidrogen H dengan Metode Elektrolisis
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. PENGERTIAN DASAR REAKSI ELEKTROLISIS
Bila suatu arus listrik dialirkan ke dalam larutan penghantar arus listrik, maka akan
terjadi proses peruraian senyawa kimia dari larutan tersebut. Proses ini disebut elektrolisis, larutan penghantar arus listrik disebut elektrolit, dan logam aktif, inert atau semikonduktor
yang menghantarkan arus listrik masuk dan keluar larutan disebut elektroda. Dalam proses
elektrolisis berlangsung reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi reduksi terjadi pada katoda, sedangkan reaksi oksidasi terjadi pada anoda menurut persamaan reaksi :
Pada katoda :
Pada anoda : Reaksi total pada sel elektrolisis :
pada keadaan setimbang, jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi sama dengan jumlah elektron yang dikonsumsi untuk reaksi reduksi.
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
Batasan elektrolisis merangkum semua phenomena yang berhubungan dengan dan dihasilkan dari suatu reaksi yang terjadi pada elektroda dan larutan elektrolit. Michael Faraday
1832-1833 yang pertamakali tentang elektrolisis, menyatakan bahwa berat ion yang dideposisi dibentuk pada elektroda proporsional dengan muatan listrik yang melewati elektrolit, menurut
persamaan :
dengan :
W
= berat reaktan gram
Wm = berat molekul reaktan
Q = muatan listrik Cuolumb
n
= jumlah elektron yang dipindahkan tiap mol spesies
F = tetapan Faraday, 96490 Cekuivalen = Ne.
Hubungan arus faraday dan laju elktrolisis adalah sebagai berikut :
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
maka :
dengan : N = jumlah mol spesies yang dielektrolisis
t = waktu detik V = laju reaksi moldetik
i = arus listrik Ampere.
Pada umunya laju reaksi elektroda dinyatakan dalam satuan moldetik per satuan luas permukaan elektroda A maka :
V’ = laju reaksi per satuan luas elektroda, moldet cm2 Dengan demikiam, untuk berat 1 satu mole ion yang terdeposisi pada elektroda dengan arus
sebesar satu ampere selama satu detik, dibutuhkan muatan listrik seharga 96490 Coulomb 4,6. Pada proses elektrolisis terjadi perbedaan potensial antara elektroda dan elektrolit. Hal
ini akan mempengaruhi potensial kimia serta perubahan energi bebas dalam sistem tersebut.
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
Energi ini terjadi karena adanya perubahan neraca energi yang berarti pula adanya perubahan komposisi kimia larutan elektrolit 4.6. Secara umum
Reaksi yang terjadi dapt dituliskan sebagai berikut :
dengan :
ΔG = perubahan energi bebas KJ ΔG
O
= perubahan energi bebas standart KJ
R = konstanta gas Jmol.K
T = temperatur absolut K
C = konsentrasi moll M
a
= aktivitas
γ = koefisien aktifasi
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
untuk larutan encer harga γ = 1, sehingga persamaan 2.1.9 menjadi :
Perubahan energi bebas ΔG, dihasilkan dari perpindahan sejumlah bilangan Avogardo elektron,
Ne = F, akibat beda potensial E, dinyatakan dengan persamaan :
Subtitusikan persamaan 2.1.11 ke persamaan 2.1.10 menghasilkan persamaan 2.1.1 :
atau
dengan : E
O
= potensial reduksi standart V Untuk reaksi oksidasi-reduksi :
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
Hubungan antara potensial dengan kosentrasi pada kasetimbangan dapat dituliskan sebagai berikut :
II.1.a. LANGKAH – LANGKAH REAKSI ELEKTROLISIS
Dalam reaksi elektroda sederhana pada persamaan 2.1.14, oksidan O mengalami peristiwa reduksi membentuk reduktan R. Mekanisme reaksi sederhana secara umum dapat
digambarkan sebagai berikut f :
Gambar 2.1 Skema reaksi elektroda
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
Gambar 2.1 menunjukan bahwa umumnya reaksi elektroda berlangsung melalui beberapa tahap proses berikut :
1. Perpindahan massa yaitu, O dari larutan ruah ke permukaan elektroda dan R dari
permukaan dari permukaan elektroda ke larutan ruah 2.
Reaksi kimia yang mendahui atau mengikuti perpindahan elektron. Reaksi disebut homogen bila berlangsung pada satu phase, seperti protonasi atau demerisasi dan disebut
heterogen bila berlangsung pada phase yang berbeda seperti peruraian katalik pada permukaan elektroda.
3. reaksi permukaan lain, seperti adsorpsi, desorpsi, atau kristalisasi elektrodeposisi.
4. perpindahan elektron pada permukaan elektroda.
Reaksi yang paling sederhana hanya melibatkan perpinahan massa reaktan ke elektroda, perpindahan elektron heterogen melibatkan spesies tak teradsorpsi, dan perpindahan massa hasil
produk ke larutan ruah. Reaksi yang lebih kompleks melibatkan rangkaian berurutan berpindah elektron dan protonasi, mekanisme cabang, reaksi paralel, atau modifikasi permukaan
elektroda. Pada keadaan tunak laju reaksi semua tahap adalah sama dan sama dengan tahap yang paling lambat. Jadi besarnya arus dibatasi oleh laju tahap yang paling lambat yang disebut tahap
penentu laju.
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
II.2. PERPINDAHAN MASSA SEBAGAI LANGKAH PENENTU LAJU
