Sel Elektrolisis – Pengertian, Reaksi, Proses, Susunan Sel

Definisi sel elektrolitik

sel-elektrolisis

Sel elektrolitik ini merupakan sel elektrokimia yang energi listriknya digunakan untuk melakukan reaksi redoks tidak spontan. Reaksi elektrolisis dapat didefinisikan sebagai reaksi penguraian zat menggunakan arus listrik. Prinsip kerja sel elektrolitik adalah menghubungkan kutub negatif sumber listrik ke arah katoda, dan juga kutub positif ke anoda, sehingga terjadi overpotensial yang menyebabkan reaksi reduksi dan oksidasi tidak berlangsung secara spontan atau secara spontan. Elektron ini mengalir dari katoda ke anoda. Ion positif cenderung tertarik ke katoda dan juga tereduksi, sedangkan ion negatif cenderung tertarik dan teroksidasi oleh anoda.

Pengaturan sel elektrolitik

Secara umum sel elektrolitik ini terdiri dari:

  • Sumber daya yang menyediakan arus searah (DC), seperti baterai.
    Anoda, yang merupakan elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi.
    Katoda, yang merupakan elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi.
    Elektrolit, yaitu zat yang dapat menghantarkan listrik.

Pada gambar di atas Anda bisa melihat deretan sel elektrolitik NaCl cair. Sel elektrolitik tidak memerlukan jembatan garam, seperti halnya dengan sel volta. Elektroda yang digunakan dapat atau dapat berupa elektroda inert seperti platina atau grafit, yang tidak teroksidasi atau tereduksi di dalam sel.

Proses elektrolisis ini diawali dengan arus listrik yang mengalir searah dengan tegangan utama. Elektron dari kutub negatif mengalir ke katoda. Hasilnya adalah ion Na + positif dalam lelehan NaCl tertarik ke katoda dan kemudian menyerap elektron untuk mereduksi Na menjadi netral. Sementara itu, ion Cl negatif yang melebur tertarik ke anoda di kutub positif. Ion Cl dioksidasi menjadi gas Cl2 netral dengan menghilangkan elektron. Elektron kemudian dialirkan di anoda dan diteruskan ke kutub positif sumber tegangan. Reaksi redoks yang terjadi pada sel elektrolitik cair NaCl dapat atau dapat dituliskan sebagai berikut.

Katoda (reduksi) = Na + (l) + e – → Na (l)
Anoda (oksidasi) = 2Cl – (l) → Cl2 (g) + 2e –
Sel reaksi (redoks) = 2Na + (l) + 2Cl – (l) → 2Na (l) + Cl2 (g)

Bagian sel elektrolitik

Dalam sel elektrolitik terdapat beberapa bagian dari suatu rangkaian yang tentunya harus dipenuhi agar peristiwa atau kejadian elektrokimia ini terjadi. Bagian utama dari sel elektrolitik adalah sebagai berikut;

elektroda

Elektroda ini merupakan penghantar yang dapat atau dapat menyuplai arus listrik, dan pada sel elektrolitik, elektroda dibedakan menjadi dua jenis yaitu anoda dan katoda.

Dalam proses elektrolisis, setiap anoda memiliki fungsi masing-masing, mirip dengan anoda yang berperan sebagai tempat terjadinya reaksi oksidasi dan katoda yang berperan sebagai tempat terjadinya reaksi reduksi. Kedua reaksi tersebut saling melengkapi dan selalu terjadi secara bersamaan.

Pemilihan elektroda dapat dilihat dari nilai potensial reduksi yang diatur sesuai dengan zat yang akan direaksikan. Pada prinsipnya elektroda yang dipilih memiliki sifat inert atau tidak bereaksi terhadap larutan atau reagen yang digunakan, dan elektroda ini mempunyai sifat aktif yang dapat atau dapat bereaksi dengan larutan.

Contoh elektroda inert yang umum digunakan antara lain platina dan karbon, sedangkan elektroda aktif yang umum digunakan antara lain tembaga dan nikel.

elektrolit

Elektrolit ini merupakan larutan yang dapat menghantarkan listrik atau memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Pada dasarnya larutan elektrolit telah melarutkan ion dengan konsentrasi yang cukup tinggi sehingga pergerakan ion dalam larutan berperan dalam konduktivitasnya.

Ion-ion yang berada dalam larutan elektrolit kemudian bereaksi dan mengalami reduksi atau oksidasi yang terjadi pada elektroda, yaitu dengan adanya arus listrik yang dihantarkan. Contoh larutan elektrolit adalah CuSO4 dan NaCl.

Sumber daya

Sumber arus listrik ini juga sangat penting untuk terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi. Arus listrik dapat berupa arus searah (DC) yang mengalir melalui dua elektroda dengan muatan berlawanan menuju larutan elektrolit.

Adanya arus listrik ini tentunya akan menyebabkan terjadinya perpindahan elektron dari anoda ke katoda, sehingga terjadi reaksi di anoda melalui oksidasi dan terjadi reduksi pada katoda. Tanpa arus listrik, reaksi reduksi dan oksidasi ini tidak akan berlangsung karena tidak ada elektron yang ditransfer ke dalam sistem.

Jenis sel elektrolitik

Sel elektrolit ini dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis larutan elektrolit atau elektroda yang digunakan. di bawah ini adalah jenis-jenis sel elektrolitik;

Melelehkan / melelehkan sel elektrolisis

Sel elektrolitik ini merupakan suatu sistem elektrolisis dengan elektrolit berupa lelehan atau lelehan suatu zat tanpa adanya pelarut air.

Pada elektrolit jenis ini hanya terdapat kation dan anion tanpa adanya molekul H2O. Dalam jenis elektrolisis ini juga, kation di katoda berkurang, sementara itu dioksidasi langsung di anoda untuk anion. Contoh elektrolisis jenis ini adalah penggunaan NaCl cair.

Larutan elektrolisis sel

Untuk jenis ini merupakan kebalikan dari jenis sebelumnya dimana elektrolit yang digunakan adalah larutan dengan pelarut air. Artinya terdapat anion, kation dan juga molekul H2O dalam elektrolit, sehingga karena adanya air juga diasumsikan terjadi persaingan selama reaksi.

Elektrolisis larutan ini juga dibagi menjadi dua jenis, yaitu elektrolisis larutan dengan elektroda inert dan elektroda aktif. Contoh dari sel elektrolitik ini adalah penggunaan larutan elektrolit CuSO4.

Bagaimana sel elektrolitik bekerja

Dalam sel elektrolitik yang telah atau telah dirakit dengan 3 komponen utama yang lengkap, maka sel tersebut dapat atau dapat dijalankan sebagaimana mestinya. Prinsip kerja sel elektrolitik ini adalah ketika arus listrik mengalir di dalam elektroda, anoda bermuatan positif dan katoda bermuatan negatif.

Kemudian terjadi pergerakan elektron akibat adanya arus listrik, elektron tersebut berpindah dari anoda menuju katoda. Akibatnya akan terjadi kekurangan elektron di dalam anoda, sehingga anoda kemudian menarik elektron dari larutan elektrolit yang mengandung anion yang bermuatan negatif dan juga mengalami reaksi oksidasi melalui kehilangan elektron.

Katoda ini memiliki banyak muatan negatif sehingga dibutuhkan muatan positif untuk dapat menetralkannya. Oleh karena itu, katoda ini cenderung menarik kation pada elektrolit, sehingga kation tersebut kemudian direduksi dengan menerima elektron.

Reaksi elektrolisis

Secara umum, elektrolisis leleh senyawa ionik ini melibatkan reaksi redoks yang lebih sederhana. Ini karena, dengan tidak adanya air, kation pada katoda berkurang dan anion pada anoda teroksidasi. Misalnya, dalam elektrolisis MgBr2 cair, ion Mg2 + direduksi di katoda untuk membentuk logam Mg, dan ion Br− juga dioksidasi di anoda untuk membentuk gas Br2.

Namun, ketika reaksi elektrolisis berlangsung dalam sistem larutan, terdapat beberapa reaksi redoks yang bersaing sehingga reaksi tersebut cenderung agak kompleks. Beberapa faktor yang menentukan respon elektrolitik larutan elektrolitik ini adalah sebagai berikut.

1. Sesi dalam larutan elektrolit

Spesies yang direduksi ini adalah spesies dengan potensi reduksi yang lebih positif
Spesies yang teroksidasi adalah spesies yang memiliki potensi reduksi yang lebih negatif (potensi oksidasi yang lebih positif).

2. Sifat material elektroda, inert atau aktif

Elektroda inert ini adalah elektroda yang tidak terlibat dalam reaksi redoks elektrolisis. Contohnya adalah: platina (Pt), emas (Au) dan grafit (C)
Elektroda aktif ini adalah elektroda yang dapat atau dapat terlibat dalam reaksi redoks elektrolisis. Contohnya adalah: tembaga (Cu), kromium (Cr) dan nikel (Ni)

3. Potensi tambahan (overpotential) yang diberikan

Overpotensial ini diperlukan agar dapat melampaui interaksi pada permukaan elektroda yang umumnya terjadi saat gas dibangkitkan dengan elektrolisis.

Berdasarkan data potensial elektroda standar, reaksi elektrolit larutan elektrolit dalam kondisi standar dapat atau dapat diprediksi dengan mengikuti kondisi berikut.

Misalnya, Anda dapat mengetahui perbedaan elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda grafit dan elektroda perak (Ag) berikut.

Sebuah. Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda grafit

Di katoda, spesies yang mengalami reduksi ini adalah Ag +. Hal ini dikarenakan Ag bukanlah logam aktif yang potensial reduksinya lebih negatif daripada potensial reduksi air.

Katoda: Ag + (aq) + e → Ag (s)

Pada bagian anoda, elektroda grafit merupakan elektroda yang inert sehingga tidak teroksidasi. Spesies NO3 ini merupakan sisa asam oksi yang sulit teroksidasi sehingga mengoksidasi air.

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

b. Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda perak

Spesies Ag + yang tereduksi berada di katoda. Spesies yang tereduksi dalam katoda ini tidak bergantung pada elektroda yang digunakan, tetapi hanya pada jenis kation dalam larutan elektrolit.

Katoda: Ag + (aq) + e → Ag (s)

Di anoda, elektroda Ag bukanlah elektroda inert, sehingga teroksidasi.

Anoda: Ag (s) → Ag + (aq) + e–

Contoh masalah dan diskusi dengan sel elektrolitik

Catat reaksi elektrolisis di bawah ini.

Sebuah. Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda tembaga
b. Elektrolisis larutan KI dengan elektroda grafit
c. Elektrolisis CaCl2 cair dengan elektroda platina

Balasan:

CuSO4 (aq) → Cu2 + (aq) + SO42 – (aq)

Cu bukan logam aktif, sehingga kation Cu2 + di katoda berkurang. Oleh karena itu, elektroda tembaga (Cu) ini bukan merupakan elektroda yang inert, sehingga anoda Cu teroksidasi.

Katoda: Cu2 + (aq) + 2e – → Cu (s)

Anoda: Cu (s) → Cu2 + (aq) + 2e−

Reaksi sel: Cu (s) anoda → Cu (s) katoda

KI (aq) → K + (aq) + I – (aq)

K ini adalah logam aktif, jadi air tereduksi di katoda. Oleh karena itu elektroda grafit ini merupakan elektroda inert dan anion I tidak mengandung asam oksi yang tersisa, sehingga anion I teroksidasi pada anoda.

Katoda: 2H 2 O (l) + 2e – → H2 (g) + 2OH – (aq)

Anoda: 2I – (aq) → I2 (g) + 2e –

Reaksi sel: 2H 2 O (1) + 2 I – (aq) → H 2 (g) + 2 OH – (aq) + I 2 (g)

CaCl2 (l) → Ca2 + (l) + 2Cl– (l)

Untuk elektrolisis cair senyawa ionik CaCl2 dengan elektroda platina (termasuk elektroda inert), kation Ca2 + direduksi pada katoda dan anion Cl- dioksidasi pada anoda.

Katoda: Ca2 + (l) + 2e – → Ca (s)

Anoda: 2Cl – (l) → Cl2 (g) + 2e –

Sel reaksi: Ca2 + (l) + 2Cl – (l) → Ca (s) + Cl2 (g)

Demikian penjelasan tentang pengertian sel elektrolitik, jenis, fungsi, reaksi, bagian dan contoh, semoga apa yang dijelaskan, semoga bermanfaat bagi anda. Terimakasih banyak

Sumber :