20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
1
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
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
2
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)
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
3
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 I2 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) =I2Rt
Kerja yang dilakukan oleh sel elektrokimi sama dengan perubahan energi gibb, yaitu kerja
maksimum di luar kerja –PV. Ini dapat diilustrasikan dengan sel berikut:
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
4
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 Masing-
masing 1
buah
Prosedur kerja:
1. Bersihkan elektroda Cu dan C dengan mengamplas dan cuci menggunakan
akuades keringkan dan timbang.
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
5
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 300C setelah itu lakukan elektrolisis serta amati
perubahannya. Catat arus dan tegangan listrik pada elektrolisis pada suhu 300C
6. Matikan power supply, cuci elektroda Cu dengan air lalu keringkan dan
timbang.
7. Ulangi langkah ke-6 dengan mengganti suhu larutan CuSO4
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+ + 4e-
2 Cu2+
+ 2H2O O2 + 4H+ 2Cu
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
6
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
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
7
= 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 40
0C 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 40
0 C ialah sama yaitu 168 J
20 April 2014 SEL ELEKTROLISIS[ ]
8
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.
Top Related