Penjelasan Dan Pengertian Elektrolisa Lengkap

Elektrolisa  adalah  peristiwa  berlangsungnya  reaksi kimia  oleh  arus listrik. Alat elektrolisa terdiri atas sel elektrolitik yang berisi elektrolit (larutan atau leburan), dan dua elektroda, anoda dan katoda. pada anoda terjadi reaksi oksida sedangkan pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi.

Pada suatu percobaan elektrolisa reaksi yang terjadi pada katoda bergantung pada  kecenderungan  terjadinya  reaksi  reduksi.  Elektrolisa  NaCl  pada  berbagai keadaan  menunjukkan  pentingnya  suasana  sistem  yang  dielektrilisa.  Jika  larutan NaCl yang sangat encer dielektrolisa menggunakan elektroda platina maka reaksi pada kedua elektroda sebagai berikut ;

anoda : 2 H2O    O2 + 4 H+ + 4 e katoda : 2 H2O + 2 e     H2 + 2 OH-

Jika larutan cukup pekat, reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

anoda : 2 Cl-          Cl2 + 2 e

katoda : 2 H2O + 2 e     H2 + 2 OH-

Jika leburan NaCl dielektrolisis maka reaksi pada elektroda adalah sebgai berikut :

anoda : 2 Cl-          Cl2 + 2 e katoda : Na+ + e     Na

Jika pada elektrolisis larutan NaCl digunakan raksa sebagai katoda, reaksi-reaksi pada elektroda adalah sebagai berikut :

anoda : 2 Cl-          Cl2 + 2 e katoda : Na+ + e     Na

Natrium yang berbentuk melarut dalam raksa membentuk amalgam.

Melanjutkan percobaan Michelson dan Carlisle tentang elektrolisa, Michael Faraday (1791-1867) pada tahun 1833 mengemukakan gagasan terkuantisasinya muatan listrik menjadi unit-unit muatan, dengan menunjukkan bahwa jumlah zat yang beraksi pada elektroda-elektroda sel elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah arus yang melalui sel tersebut. Selain dari pada itu ia membuktikan bahwa jika jumlah arus tertentu mengalir melalui beberapa sel elektrolisa, maka akan dihasilkan jumah ekivalen masing-masing zat.

Yang  kemudian  oleh  Stoney  pada  tahun  1874,  dan  diperkuat  oleh  J.J. Thomson pada tahun 1897, dihipotesiskan adanya zarah pembawa unit muatan listrik, yang   lalu   dinamakan   elektron.   Sebagaimana   resin,   elektron   itu   dikatakan menghasilkan muatan listrik negatif maka elektronpun dikatakan bermuatan listrik negatif.

Kapasitor  adalah  komponen  elektronika  yang  dapat  menyimpan  muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan  sebaliknya  muatan  negatif  tidak  bisa menuju  ke ujung kutub positif,  karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 2.1 prinsip dasar kapasitor

Kapasitansi  didefenisikan  sebagai  kemampuan  dari  suatu  kapasitor  untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18  menghitung bahwa 1 coulomb  =  6.25  x  1018   elektron.  Kemudian  Michael  Faraday   membuat  postulat bahwa  sebuah  kapasitor  akan  memiliki  kapasitansi  sebesar  1  farad  jika  dengan

tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = C.V

Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Kelompok kapasitor elektrolitik terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.   Telah   lama   diketahui   beberapa   metal   seperti   tantalum,   aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan elektrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan elektrolit terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium- oksida (Al2O3) pada permukaannya.

Gambar 2.2 Kapasitor Elco

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan elektrolit (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik.

Karena alasan ekonomis  dan praktis, umumnya  bahan metal yang  banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya  besar.  Sebagai  contoh  100uF,  470uF,  4700uF  dan  lain-lain,  yang sering juga disebut kapasitor elco.

Bahan elektrolit pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat.  Disebut  elektrolit  padat,  tetapi  sebenarnya  bukan  larutan  elektrolit  yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu

kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil. Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

Namun   disini   penulis   membahas   Elektrolisa   dengan   cara   melakukan percobaan yang bertujuan menentukan tara kimia listrik dan muatan elementer. Dan teori percobaan  dengan  cara elektrolisa  ini diharuskan menentukan  besarnya  tara kimia listrik terlebih dahulu, bila arus listrik searah dialirkan melalui sel elektrolit yang berisi larutan garam AB, maka garam tersebut akan terurai sebagai berikut :

AB    A+       B‾

Ion yang bermuatan positif akan menempel pada elektroda negatif (katoda). Dengan menimbang katoda sebelum dan sesudah dialiri arus listrik, maka dapat diketahui jumlah logam yang menempel pada elektroda tersebut.

W = z  I  t

…………………………(1)

dimana :

W        = Jumlah massa yang diendapkan z          = Tara kimia listrik

I          = Arus listrik

t          = Waktu elektroda

11

Percobaan elektrolisa diatas dapat digunakan untuk menghitung muatan elementer  dari  percobaan  millikan.  Setiap  ion  tembaga  menerima  dua  muatan elektron dari katoda yang mengakibatkan ion itu menjadi atom netral dan menempel pada  elektroda  tersebut.  Apabila  terdapat  N  atom  Cu  yang  dipindahkan,  jumlah muatan listrik yang berpindah ialah 2 e N. Maka muatan elementer dapat dihitung,

dimana :

AIt e  =

2WN0

………………….(2)

e          = Muatan elementer (Coulomb)

A         = Berat atom Cu (63,5 gram / mole) W        = Jumlah massa yang diendapkan

N0             = Bilangan Avogadro (6,02 x 1023 atom / mole)

RG

+                                                                           A

catu daya

-                                K      A                                         K      A