Senin, 17 Desember 2012

LARUTAN ELEKTROLIT DAN ELEKTROKIMIA



ABSTRAKSI
Zat-zat yang dapat menghantarkan listrik dinamakan zat elektrolit. Zat-zat yang terbuat dari logam umumnya memiliki sifat ini. Tetapi bagaimanakah dengan suatu larutan? Apakah dapat menghantarkan listrik? Lalu,larutan yang bagaimanakah yang bisa digunakan untuk menghantarkan listrik?kita semua tentu mengenal apa itu baterai dan aki.baterai dan aki dapat kita manfaatkan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam skala kecil. Namun,tahukah anda,berasal dari manakah enrgi listrik yang terdapat dalam baterai? Bagaimanakah proses yang terjadi dalam batu baterai tersebut sehingga menghasilkan energi listrik? Hal-hal tentang permasalahan-permasalahan tersebut akan kita pelajari dalam bab ini.
               
 PENGERTIAN LARUTAN
Larutan adalah campuran homogen (serba sama) dari dua jenis atau lebih. Zat larutan terdiri atas:
Zat pelarut (solvete). Pada umumnya , larutan merupakan campuran yang berbentuk cair , tetapi ada juga larutan yang berbentuk gas dan padatan.

Bedasarkan daya hantar listriknya larutan di bagi dua yaitu:
1.     Larutan elektrolit
Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik . kemampuan larutan untuk menghantar listrik dapat di uji dengan alat penguji larutan elektolit
Apabila elektroda di celupkan dalam larutan asam,basa atau garam maka lampu akan menyala
Apabila yang di celupkan dalam elektroda larutan gula, alkohol benzena dan lain-lain yang bukan asam ,basa garam , maka lampu tidak menyala.
Larutan elektrolit mempunyai daya hantar yang berbeda-beda, hal ini dapat di lihat dari nyala lampu yang tidak sama terangnya. Apabila nyala lampu terang merupakan elektrolit kuat dan jika lampu redup maka tergolong elektrolit lemah.
Perbedaan elektrolit kuat dan lemah:

Elektrolit kuat
Elektrolit lemah
Ionisasi dalam air
Sempurna  <a=1>
Sebagian <a=<1
Jumlah ion dalam larutan
banyak
Sedikit
Daya hantar listrik
kuat
Lemah





Contoh beberapa senyawa elektrolit kuat

no
Rumus molekul
Nama senyawa

1
Hcl
Asam klorida

2
H2So4
Asam sulfat

3
HBr
Asam bromida

4
KOH
Kalium hidroksida

5
Ca(OH)2
Kalium hidroksida

6
Ba(OH)2
Barium hidroksida

7
Fe(OH)3
Besi (III) hidroksida
8
NaCI
Natrium hidroksida
9
CaCI2
Kalsium hidroksida
10
MgSO4
Magnesium sulfat





Contoh beberapa elektrolit lemah
no
Rumus molekul
Nama senyawa
1
CH3COOH
Asam asetat
2
HCN
Asam sianida
3
NH4OH
Amonium hidroksida
4
H2S
Asam sulfida
5
HF
Asam flourida

Kekuatan suatu elektrolit di tandai dengan suatu besaran yang disebut derajat ionisasi (a)
a= 
Ionisasi larutan elektolit
Dalam larutan/leburannya, zat-zat elektrolit dapat menghantarkan listrik, hal ini disebabkan oleh terurainya zat-zat tersebut menjadi ion positif (katon) dan ion negatif (anion)
Contoh:
·        Ionisasi asam       H2SO4(l) + air®2H+(aq) + SO42-(aq)
·        Ionisasi basa                  KOH(s) + air®Na+(aq) + OH-(aq)
·        Ionisasi garam      AgNO3(s) +air®Ag+(aq) + NO3-(aq)
Adanya ion-ion dalam larutan akibat adanya ikatan ion atau ikatan kovalen polar.
® senyawa ion
Senyawa ion adalah senyawa yang berkaitan ion, semua senyawanya yang larut dalam air merupakan elektron kuat. Meskipun demikian kristal yang mengandung ion tidak dapat menghantar arus listrik sehingga harus di lelehkan dulu agar dapat menghantar listrik.
®senyawa kovelen polar
Air merupakan pelarut polar, sehingga antara molekul air dan zat terlarut yang bersifat polar terdapat gaya tarik-menarik yang kuat hingga dapat memutuskan salah satu ikatan membentuk ion-ion

2.     Larutan non elektrolit
Larutan non elektrolit merupakan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik
Contoh: gula tebu, alkohol, eter, benzena, dan lain-lain
Memuainya harga a=0

B. KONSENTRASI LARUTAN
Adalah jumlah relatif zat terlarut dalam larutan dengan konsentrasi besar di sebut larutan pekat.
Larutan dengan konsentrasi kecil di sebut larutan encer.
Bedasarkan daya larut suatu larutan terdiri atas larutan jenuh dan tak jenuh.
1.     Larutan jenuh
Larutan di katakan jenuh apabila larutan tidak dapat melarutkan lagi zat yang akan di larutkan dan biasanya akan menghasilkan endapan.
2.     Larutan tidak jenuh
Larutan yang belum /tidak jenuh apabila larutan tersebut masih dapat melarutkan lagi zat yang di tambahkan.

Konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan. Ada 6 jenis satuan yang akan dibahas.
1.     Persen massa
Menyatakan jumlah gram komponen dalam 100 gram campuran. Misalnya, larutan-larutan gula 10% mengandung 10 gram gula dalam setiap 100 gram larutan.
 X 100%
2.     Persen volume
Menyatakan jumlah ml komponen dalam 100 ml campuran. Misalnya:
Volume oksigen dalam udara adalah 20%, maka dalam 100 ml udara (T,P) terdapat 20 ml oksigen (T,P)
X 100%
3.     Bagian per sejuta/bpj (ppm =part per milion)
Menyatakan jumlah bagian komponen dalam sejuta bagian campuran.
X 106

X 106

Misalnya: kadar karbon monoksida (CO) salah satu gas hasil pembakaran 315 bpj. Artinya dalam satu juta L udara tersebut mengandung 315 L gas CO
4.     Kemolaran
(molaritas) dinyatakan dengan M. Molaritas adalah jumlah mol zat terlarut dalam liter larutan.
Satuan: mol/l atau M
.

.
Dimana , M = molaritas zat (mol /L)
               n = mol zat
               v = volume (L)
contoh soal:
sebanyak 4 gram pelarut NaOH (Mr = 40) di larutkan dalam air, sehingga volume larutan menjadi 500 ml. Berapa kemolaran larutan yang terjadi?
Penyelesaian:
 =  =  = 0,2 M
Kemolalan
Menyatakan jumlah zat terlarut dalam 1 kg (10000 gr) zat pelarut. Jika n mol zat terlarut di larutkan dalam p gram zat pelarut.
 m = n x
dimana, n = mol zat
   P = massa pelarut
   M= massa
Contoh soal:
Berapakah kemolalan larutan yang di buat dengan melarutkan 8 gram NaOH dalam 100 ml air? (Mr NaOH= 40)?
Penyelesaian:
 =  x  = 2 molal
Fraksi mol (x)
Merupakan perbandingan jumlah mol zat terlarut terhadap jumlah mol larutan.
 
 
XA + x B + 1
Dimana, xA = fraksi mol zat A
             XB = fraksi mol zat B
             n1 = mol zat terlarut
             n2 = mol zat terlarut

C. elektrokimia sel
Adalah peristiwa perubahan energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya. Ada dua elektrokimia dalam sel, yaitu katoda dan anoda yang masing-masing dihubungkan dengan jembatan garam. Jembatan garam berfungsi untuk menetralkan kelebihan dari larutan yang terlibat.
   Reaksi yang terlibat dalam sel volta:
Oksidasi:                        Zn(s) ® Zn2-(aq) + 2e
Reduksi :                        Cu2+(aq) ® Cu(s)
Total reaksi sel:             Zn(s) + Cu2+(aq) ® Zn2+(aq) + Cu­(s)
Diagram sel:                            Zn(s) I Zn2+(aq)  II Cu2+(aq) + Cu(s)
                                             oksidasi         jembatan garam          reduksi
contoh sel volta dalam kehidupan sehari-hari adalah pada batu baterai (sel kering) dan accu
reaksi pada batu baterai:
katoda:       2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e ® Mn2O(s) + 2NH3(aq) + H2O(l  )
anoda:         Zn(s) ®Zn2+ +2e­‑
reaksi pada accu:
-         Saat pemakaian:
Katoda:       PbO2(s) + 4H+ (aq) + SO42­‑(aq) + 2e ® PbSO4(s) + 2H2O(l  )
Anoda:        Pb(s) + SO42‑(aq) ® PbSO4(s) + 2e
Reaksi sel (total): PbO2(s) + Pb(s) + SO42- (aq) + 4H+(aq) ® 2PbSO4(s)+ 2H2O(l )
-         Reaksi pengisian aki:
Katoda:       PbSO4(s) + 2H2O(l ) ® PbO2(s) +4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e
Anoda:        PbSO4(s) + 2e ® Pb(s) + SO42-(aq)
Reaksi sel:  2PbSO4 + 2H2O ®PbO2 +Pb +2S)4 + 4H+

Potensial listrik
Yang di hasilkan oleh sel volta disebut dengan potensial sel (Eºsel) atau gaya gerak listrik (991)
Bedasarkan harga Eºsel dapat di susun suatu deret unsur-unsur mulai dari Eº besar sampai Eº kecil di kenal dengan deretan Volta
Li-k-Ba-Ca-Mg-Al-Mn-cr-Fe-Cd-Ni-Sn-Pb-(H)-Sb-Bi-Cu-Ag-Pt-Au
←-------------------- Eº < 0 ------------------®      ←------ Eº > 0 ------®
Dari kiri ke kanan:
-         Harga Eº semakin besar
-         Sifat reduktor semakin lemah
-         Semakin mudah mengalami reaksi reduksi.
Sehingga unsur-unsur sebelah kiri mamp[u mereduksi unsur-unsur di sebelah kanannya. Dan sebaliknya unsur- unsur yang ada di sebelah kanan mampu mengoksidasi unsur-unsur di sebelah kirinya.
Pada sel volta reaksi akan berlangsung spontan apabila Eºsel bernilai positif.
Untuk konsentrasi = 1m
Eºsel = Eº reduksi - Eº oksidasi
Untuk konsentrasi   1m

3.    Sel elektrolisis
Terjadi peristiwa perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Prinsip kerja sel elektrolitis terjadi pada kedua elektrodanya.
                                           Sel elektrolisis
                                                     ß
                                  Reaksi kimia yang terjadi pada
                                     Katoda : (-) terjadi reduksi
                                     Anoda : (+) terjadi oksidasi

Reaksi pada katoda:
-         Jika yang menuju katoda ion positif dari :
1.     Na+, K+, Ca+, Al3+,Mn2+
Ion-ion ini tidak dapat di reduksi
Reaksi yang terjadi
2H2O + 2e ® 2OH + H2(g)
-         Jika ionnya dari leburan/lelehan garamnya, maka ion tersebut dapat tereduksi.
2.     Ion H+ ® dapat tereduksi 2H+ + 2e ®H2(g)
3.     Ion-ion selain 1 dan 2 dapat tereduksi (mengendap di katoda)
Ag+ + e ® Ag
Cu2+ + 2e ® Cu

Manfaat elektrolisis untuk:
a.     Pemurnian logam
b.     Penyepuhan
c.      Pembuatan gas H2 , O2, Cl2, dll
d.     Pembuatan logam Al

Reaksi pada anoda
1.     Jika anodanya aktif seperti Cu, maka anodanya teroksidasi.
Cu ® Cu2+ + 2e
2.     Jika anoda inert (Pt, Au, C) yang menuju anoda ion negatif dari:
a.     Ion OH- ® teroksidasi
4OH- ® 2H2O + O2 + 4e-
b.        Ion Cl-, Br-, l- ® teroksidasi
2Cl- ® Cl2 + 2e-
2Br- ® Br2 + 2e
2l ® l2 +2e
c.      Ionisasi asam oksidasi seperti
SO42- , NO3- ® tidak teroksidasi
Reaksi yang terjadi
2H2O ® 4H+ + O2 + 4e

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar