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.