Sel Elektrolisis

Elektrolisis adalah peristiwa penguraian elektrolit dalam sel elektrolisis oleh arus listrik.

Dalam sel volta/galvani, reaksi oksidasi reduksi berlangsung dengan spontan, dan energi kimia yang menyertai reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Sedangkan elektrolisis merupakan reaksi kebalikan dari sel volta/galvani yang potensial selnya negatif atau dengan kata lain, dalam keadaan normal tidak akan terjadi reaksi dan  reaksi dapat terjadi bila diinduksi dengan energi listrik dari luar. 

Contoh sel Volta adalah sel Daniel, reaksi total sel Daniell adalah  :

Zn + Cu²⁺  → Zn²⁺ + Cu   E⁰ = 1,1 V

Andaikan potensial lebih tinggi dari 1,1 V diberikan pada sel dengan arah kebalikan dari potensial yang dihasilkan sel, reaksi sebaliknya akan berlangsung. Jadi, zink akan mengendap dan tembaga akan mulai larut.

Zn²⁺ + Cu → Zn + Cu²⁺

 Elektroda positif (+) dari sel dihubungkan dengan kutub positif (+) dari sumber arus listrik
 Elektroda negatif (-) dari sel dihubungkan dengan kutub negatif (-) dari sumber arus listrik

Pada elektroda positif (+)/anoda karena dihubungkan dengan  kutub positif (+) yang potensialnya lebih besar menyebabkan terjadi reaksi oksidasi dan elektron mengalir dari elektroda ini menuju ke sumber arus listrik. Elektron bergerak dari kutub negatif (-) sumber arus listrik ke elektroda negatif (-)/katoda sehingga menyebabkan terjadi reaksi reduksi.

Persamaan dan perbedaan sel volta dan sel elektrolisis :

Persamaan :
Anoda selalu terjadi reaksi oksidasi dengan kata lain elektroda yang terjadi reaksi oksidasi disebut anoda
Katoda selalu terjadi reaksi reduksi dengan kata lain elektroda yang terjadi reaksi reduksi disebut katoda

Perbedaan :

Pada Sel Volta 

merubah energi kimia menjadi energi listrik

Anoda (oksidasi) adalah elektroda negatif (-) dan katoda (reduksi) adalah elektroda positif (+)

Pada Sel Elektrolisis 

merubah energi listrik menjadi energi kimia

Anoda (oksidasi) adalah elektroda positif (+) dan katoda (reduksi) adalah elektroda negatif (-)

Reaksi-reaksi Sel Elektrolisis

Reaksi pada Katoda ( Reduksi Kation)

1.Bila kation dari golongan Alkali/ IA (Li⁺, Na⁺, K⁺), Alkali tanah/ IIA (Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺), Al³⁺ atau Mn²⁺ maka kation tersebut tidak direduksi namun air (H2O) yang direduksi. hal ini karena E°red H2O lebih besar dari ion-ion teraebut. Reaksi yang terjadi :

2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)

2. H⁺ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen (H2). Reaksi yang terjadi :

2H⁺(aq) + 2e^- → H₂(g)

3. Ion-ion logam lainnya yang tidak termasuk kelompok di atas direduksi lalu mengendap pada katoda.

Ni²⁺(aq) + 2e^- → Ni(s)

Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(aq)

Ag⁺(aq) + e^- → Ag(s)

4. Ion-ion lelehan atau leburan dari golongan alkali dan alkali tanah direduksi lalu mengendap pada katoda (karena lelehan/leburan tidak mengandung air).

Li⁺(aq) + e^- → Li(s)

Ca²⁺(aq) + 2e^- → Ca(s)

Reaksi pada Anoda (Oksidasi Anion)

1.  Bila elektrodanya non inert ( Ni, Cu, Ag dll) maka elektrodanya yang dioksidasi. contoh reaksinya :

Ni(s) → Ni²⁺(aq) + 2e^-  

Cu(aq) → Cu²⁺(aq) + 2e^-  

Ag(s) → Ag⁺(aq) + e^-  

2. Bila elektrodanya inert ( C, Pt atau Au) maka elektrodanya tidak bereaksi dan bila anionnya :

a. Ion OH^- dari basa maka reaksi yang terjadi :

4OH^-(aq) → 2H2O(aq) + O2(g) + 4e^-

b. Ion sisa asam yang mengandung oksigen (SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3- dll) tidak dioksidasi namun air (H2O) yang dioksidasi. karena E°oks H2O lebih besar dari sisa asam yang mengandung oksigen. Reaksi yang terjadi :

2H2O(aq) → 4H⁺(aq) + O2(g) + 4e^-

c. ion sisa asam yang tidak mengandung oksigen (Cl^- , Br^- , I^- dll) akan dioksidasi.

2Cl^-(s) → Cl2(g) + 2e^-

2Br^-(s) → Br2(g) + 2e^-

setelah membaca dari beberapa sumber ternyata yang dituliskan dalam reaksi elektrolisis bukan hanya reaksi di katoda (+) dan anoda (-) saja, tetapi reaksi penguraiannya juga. sebagai gambaran saya beri beberapa contoh reaksi elektrolisis.

1. elektrolisis kalium iodida (KI) dengan elektroda C

                      KI                  → K⁺ + I^-                                x2

Katoda (+)   : 2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)

Anoda (-)     : 2I^-(s)               → I2(g) + 2e^-

                        2KI             → 2K⁺ + 2I^-                            

Katoda (+)   : 2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)

Anoda (-)     : 2I^-(s)               → I2(g) + 2e^-

--------------------------------------------------------

Reaksi sel     : 2KI + 2H₂O  → 2K⁺ + 2OH^- + I2 + H₂

                      2KI + 2H₂O  → 2KOH + I2 + H₂

Pada katoda reaksi K diganti oleh H2O karena K tergolong dalan logam alkali.
dikalikan 2 ( x2 ) untuk menyamakan ion sejenis dan/atau elektron di ruas kiri dan kanan. kemudian setelah ion sejenis dan jumlah elektron di ruas kiri dan kanan sama dapat dicoret. Yang tidak dicoret itulah reaksi selnya. Pada reaksi-reaksi selanjutnya tidak saya beri keterangan yang penting perhatikan aturan-aturan reaksi pada katoda dan anoda yang telah dibahas sebelumnya.

2. elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda Pt

                     AgNO3        →  Ag⁺ + NO3^-                                     x4    

Katoda (+)   : Ag⁺(aq) + e^-  → Ag(s)                                                                   x4

Anoda (-)     : 2H2O(aq)     → 4H⁺(aq) + O2(g) + 4e^-                            x1


                      4AgNO3                       → 4Ag⁺ + 4NO3^-                                        

Katoda (+)   : 4Ag⁺(aq) + 4e^-                    → 4Ag(s)                                                                   

Anoda (-)     : 2H2O(aq)                       → 4H⁺(aq) + O2(g) + 4e^-                          
--------------------------------------------------------------------------
Reaksi sel     : 4AgNO3(aq) + 2H₂O(aq) → 4Ag(s) + 4H⁺(aq) + 4NO3^- + O2(g)

                      4AgNO3(aq) + 2H₂O(aq) → 4Ag(s) + 4HNO3 + O2(g)

3. elektrolisi leburan NaCl dengan elektroda Cu ( ingat Cu tidak inert)

                      NaCl           → Na⁺ + Cl^-                                                       x2

Katoda (+)   : Na⁺(aq) + e^-  → Na(s)                                                                  x2

Anoda (-)     : Cu(aq)          → Cu²⁺(aq) + 2e^-                                     x1

                      2NaCl               → 2Na⁺ + 2Cl^-                                                   

Katoda (+)   : 2Na⁺(aq) + 2e^-    → 2Na(s)                                                              

Anoda (-)     : Cu(aq)                 → Cu²⁺(aq) + 2e^-                                   

Reaksi sel     : 2NaCl  + Cu(aq) → 2Na(s) + Cu²⁺ +  2Cl^-  

                      2NaCl  + Cu(aq) → 2Na(s) + CuCl2