[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
SEL ELEKTROLISIS Tujuan: Mengetahui Pengaruh Suhu Terhadap ΔH, ΔG, dan ΔS Widya Kusumanngrum (1112016200005) Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam Fakultas Ilmu Tarbiyah Dan Keguruan Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
ABSTRAK Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap ΔH, ΔG, dan ΔS melalui percobaan sel elektolisis. Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Sel elektrolisis memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi non spontan (ΔG > 0). Reaksi yang terjadi saat proses elektrolisis yaitu Reaksi di anoda
H2 2H+ + 2e
Reaksi di katoda
Cu2+ + 2e Cu
Reaksi keseluruhan
H2 + Cu2+ 2H + + Cu Nilai ΔH yang dihasilkan dari percobaan yaitu 168 J.
Kata kunci: sel elektrolisis, suhu, ΔH, ΔG, dan ΔS
1
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
I.
PENDAHULUAN Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks
yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Sel elektrolisis memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi non spontan (ΔG > 0) lingkungan melakukan kerja terhadap sistem (Anonim A , tanpa tahun). Dalam suatu sel elektrolisis terdapat hubungan kuantitatif antara jumlah muatan listrik yang digunakan dengan jumlah reaktan maupun hasil reaksi, oleh Faraday dirumuskan seperti Persamaan (1). ……………………………………………………………...(1) dengan w, e, i, dan t masing-masing menyatakan jumlah gram zat dalam reaksi, bobot ekivalen zat, jumlah arus listrik yang digunakan dalam ampere, dan waktu elekrtolisis yang dinyatakan dalam satuan detik. Bila jumlah arus listrik dan waktu yang digunakan pada proses elektrolisis sama, Persamaan (1) dapat dinyatakan menjadi Persamaan (2). ………………………………………………………………..(2) (Anonim B, tanpa tahun) Sifat termodinamika yang berhubungan dengan derajat ketidakteraturan suatu sistem dinamakan entropi dan dilambangkan dengan S. Semakin tinggi derajat acak atau ketidakteraturan suatu sistem, semakin besar entropinya (Petrucci,1989 :232). Perubahan entropi total merupakan kriteria yang berlaku untuk spontanitas (perubahan spontan). Δssem = ΔS sis Perkalian dengan T menghasilkan T Δssem = T ΔS sis – ΔH sis = - (ΔHsis - T ΔSsis) kemudian, ubahlah tandanya, -T Δssem = ΔHsis - T Δsis (Petrucci, 1989:235)
2
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
Energi gibbs Kontribusi awal terhadap termodinamika sel elektroda kimia diberikan oleh Joule (1840) yang memberikan kesimpulan bahwa: panas (heat) yang diproduksi berbanding lurus terhadap kuadrat arus I 2 dan resistensi R. Dan karena juga berbanding lurus terhadap waktu (t), Joule menunjukkan bahwa panas berbanding lurus terhadap: I2RT Karena: R= V/I Maka panas (kalor) berbanding lurus terhadap Vit Q=Vit Dengan satuan: q = Joule (J) = kg m2 s-2 V=volt (V) = kg m2 S-3 A-1 I= Ampere (A) t = Detik (s) Hubungan di atas adalah benar. Tapi terjadi kesalahan fatal dengan menafsirkan bahwa panas yang diproduksi tersebut adalah panas reaksi. (Joule, Helmboltz, Willian thomson). Penafsiran yang benar diberikan oleh Williard Gibbs (1878) bahwa panas yang dihasilkan merupakan perubahan bentuk dari kerja yang dilakukan sel (w listrik). Wlistrik = QV= (It)(IR) =I2 Rt Kerja yang dilakukan oleh sel elektrokimi sama dengan perubahan energi gibb, yaitu kerja maksimum di luar kerja –PV. Ini dapat diilustrasikan dengan sel berikut:
3
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
Pt|H2|H+||Cu2+|Cu Reaksi di anoda
H2 2H+ + 2e
Reaksi di katoda
Cu2+ + 2e Cu
Reaksi keseluruhan
H2 + Cu2+ 2H + + Cu (Sri Mulyani, dkk, 2007: 132-133).
Suatu proses dikatakan spontan jika ΔG < 0. Dari persamaan ΔG= -nFE, dengan demikian reaksi spontan jika E > 0 dan tidak spontan jika ΔG > 0 atau E < 0. Dan reaksi ada dalam kesetimbangan saat ΔG = 0 atau E=0 (Sri Mulyani, dkk, 2007: 134). II.
ALAT, BAHAN, DAN PROSEDUR KERJA ALAT DAN BAHAN
JUMLAH
Power supply
1 buah
Gelas kimia 100 ml
1 buah
Termometer
1 buah
Statif dan klem
1 buah
Kaki tiga dan kassa
1 buah
Pembakar spirtus
1 buah
Multimeter
1 buah
Kabel
2 buah
Stopwatch
1 buah
Neraca O’haus
1 buah
Korek api Amplas
1 buah
Larutan CuSO4 0,1M
50 ml
Elektroda Cu dan C
Masingmasing 1 buah
Prosedur kerja: 1. Bersihkan elektroda Cu dan C dengan mengamplas dan cuci menggunakan akuades keringkan dan timbang.
4
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
2. Masukkan larutan CuSO4 0,1 M kedalam gelas kimia 3. Rangkai alat percobaan dengan metode sel elektrolisis menggunakan power supply dengan 3 volt dan multimeter 4. Pasang elektroda Cu pada katoda dan elektroda C pada anoda dan masukkan kedalam larutan CuSO4 0,1 M tersebut. 5. Atur suhu sampai dengan 30 0C setelah itu lakukan elektrolisis serta amati perubahannya. Catat arus dan tegangan listrik pada elektrolisis pada suhu 30 0C 6. Matikan power supply, cuci elektroda Cu dengan air lalu keringkan dan timbang. 7. Ulangi langkah ke-6 dengan mengganti suhu larutan CuSO 4 III. HASIL DAN PEMBAHASAN No
Suhu (T)
Kuat arus (I)
Tegangan (V)
Waktu (t)
Massa Cu di Katoda Sebelum dan sesudah
1.
350C
0,01 A
3V
120 s
2,37 gram
2,41 gram
2.
400C
0,01 A
3V
120 s
2,37 gram
2,40 gram
Persamaan reaksi Katoda : Cu2+ + 2e- → Cu Anoda : 2H2O → O2 + 4H + + 4e2 Cu2+ + 2H2O O2 + 4H+ 2Cu
5
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
Perhitungan ΔG
= ΔG0 + RTlnK => ΔG = -nF E
Esel
= Ered + Eoks = 0,337 v - (-1,23v) = 1,567 v Suhu 350C
ΔG
= -nFE = -2 x 96500 x 1,576 = -3,04x 105 J/mol
ΔS 350C
= nF T = nF = 2 mol e/mol x 96500 C x (1,576v/ 350C) = 8.690,5 J/mol
ΔH
= ΔG + T.ΔS = -3,04 x 105 + 35 (8.690,5 J/mol) = 168 J
Jadi, ΔH pada suhu 350C adalah 168 J Suhu 400C ΔG
= -nFE = -2 x 96500 x 1,576 = -3,04x 105 J/mol
ΔS 400C
= nF T
6
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
= nF = 2 mol e/mol x 96500 C x (1,576v/ 400C) = 7.604,2 J/mol ΔH
= ΔG + T.ΔS = -3,04 x 105 + 40 (7.604,2 J/mol) = 168 J
Jadi, ΔH pada suhu 400C adalah 168 J Sel elektrolisis digunakan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap perubahan ΔH, ΔG, dan ΔS. Berdasarkan perhitungan diatas, ΔG yang didapatkan kurang dari 0 atau ΔG < 0 maka proses dikatakan spontan. Berdasarkan percobaan proses elektrolisis berjalan spontan. Sedangkan pada ΔS pada suhu 350C dan 400C ada perbedaan nilai yang dihasilkan. Tetapi pada ΔH
dihasilkan nilai yang sama pada tiap perlakuan. Pada suhu
350C ΔH yang
dihasilkan 168 J begitupun pada suhu 400C. Kesamaan nilai yang didapatkan karena terjadi kesalahan di dalam melakukan percobaan. Kesalahan hasil percobaan ini disebabkan karena pada saat melakukan percobaan multimeter yang digunakan hanya satu, seharusnya multimeter yang digunakan dua. Multimeter pertama untuk mengukur kuat arus dan multimeter kedua untuk mengukur tegangan yang dihasilkan. Pada tabel data hasil percobaan kuat arus yang didapatkan ialah sama 0,01 A dan massa endapan di katoda yang didapatkan hasil nya tidak jauh berbeda. IV.KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1) Suhu dapat mempengaruhi ΔH, ΔG, dan ΔS. Namun karena terjadi kesalahan maka percobaan tidak dapat membuktikan bahwa suhu dapat mempengaruhi ketiga hal tersebut. 2) ΔH pada suhu 350C dan 400 C ialah sama yaitu 168 J
7
[SEL ELEKTROLISIS]
20 April 2014
V.DAFTAR PUSTAKA Mulyani, Sri dan Hendrawan.2007. Kimia Fisika II Common Textbook Edisi Revisi. Penerbit: UPI-Press. Petrucci, Ralph.1989. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Jilid 2. Jakarta: Erlangga Anonim
A
,
tanpa
tahun.
http://www.ut.ac.id/html/suplemen/peki4310/sel_elektrolisis.htm. Diakses pada 21 April 2014 Pukul 18.00 WIB Anonim
B,
tanpa
tahun.
http://staff.uny.ac.id/system/files/penelitian/Isana%20Supiah%20YL.,%20Dra.,%20M.Si./Sel %20elektrolisis.pdf. Diakses pada 21 April 2014 Pukul 18.00 WIB.
8
