LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II
Sel Elektrolisis: Pengaruh Suhu Terhadap ∆𝐻, ∆𝐺, dan ∆𝑆 Selasa, 12 Mei 2014
Disusun Oleh: Yeni Setiartini 1112016200050
Kelompok: 4 Widya Fitriani Widya Mulyana Putri
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
ABSTRAK
Elektrokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan aliran listrik salah satunya sel ektrolisis dimana Sel elektrolisis adalah energi listrik yang digunakan untuk berlangsungnya suatu reaksi kimia. Untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap ∆𝐻, ∆𝐺, dan ∆𝑆 reaksi digunakan larutan CuSO4 0.1 M dengan elektroda Cu sebagai
katode dan C atau karbon sebagai anoda Pada suhu yang berbeda dihasilkan ∆S standar dari percobaan sebesar 4.439 x 10-5 kJ/der, hasil ΔG danΔH pada suhu 30, 50, 70oC secara
berturut turut adalah - 737.26 kJ dan- 737.24 kJ, - 455,48 kJ dan - 455,46 kJ, serta - 683,220 kJ dan - 683.204 KJ yang berlangsung secara spontan. Percobaan dilakukan dalam waktu 2 menit
dan pada tegangan sebesar 3 volt.
PENDAHULUAN
Elektrokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan aliran listrik. Aliran listrik merupakan aliran sesuatu yang bermuatan seperti electron. Reaksi kimia manakah yang berhubungan dengan adanya aliran electron? Reaksi yang berhubungan dengan adanya aliran electron adalah reaksi yang melibatkan pelepasan dan penerimaan electron atau yang kita kenal dengan reaksi oksidasi dan reduksi atau reaksi redoks (Mulyani. Hal: 113).
Sel elektrolisis adalah dimana energi listrik yang digunakan untuk berlangsungnya suatu reaksi kimia. Sel ini merupakan kebalikan dari sel galvani. E.m.f yang diperlukan untuk berlangsungnya proses ini akan sedikit lebih tinggi daripada e.m.f yang dihasilkan oleh reaksi kimia, dan ini didapat dari lingkungannya. Reaksi kimia spontan menghendaki ΔG menjadi negatif. Apabila e.m.f sel adalah positif, maka ini adalah sel galvanik. Kesetimbangan akan terjadi apabila
ΔG dan E sama dengan nol. Reaksi dengan nilai E yang lebih positif akan terjadi lebih dahulu daripada reaksi-reaksi dengan e.m.f yang kepositifannya lebih rendah (Dogra, 2009. Hal: 511).
Faktor yang Berpengaruh pada Elektrolisis adalah konsentrasi elektrolit, sirkulasi elektrolit, rapat arus, tegangan, jarak anoda-katoda, rasio dan bentuk anoda-katoda, temperatur, daya tembus (throwing power), aditif, kontaminasi (Ahmad Farid dan Nur Wahid)
merupakan perbedaan potensial standar electrode negatif (katode) dan potensial standar electrode positif (anode). Perbedaan potensial standar ini biasanya disebabkan perbedaan bahan yang dipakai antara anode dan katode, namun bisa juga bahan yang dipakai sama, tetapi konsentrasi larutan elektrofitnya berbeda. Jenis yang terakhir ini disebut sel konsentrasi (Daryoko.dkk. 2009). Koefisien suhu dari potensial sel yakni dapat digunakan untuk menentukan besaran-besaran termodinamika lain seperti Δ S dan Δ H. Dari persamaan fundamental: dG = -SdT + VdP, maka:
(𝜕𝐺𝜕𝑇) p = -S atau S = - (𝜕𝐺 𝜕𝑇) p (𝜕𝐺𝜕𝑃) T = V atau V = (𝜕𝐺
𝜕𝑃) T
Dengan demikian perubahan entropi:
Δ S = - (𝜕∆𝐺 𝜕𝑇)P
Δ S = - (−𝜕(nFE) 𝜕𝑇 )P
Δ S = nF (𝜕𝐸 𝜕𝑇)P
Dan perubahan entalpi:
Δ H = Δ G + TΔ S
Δ H = -nFE + nFT (𝜕𝐸 𝜕𝑇)P
Δ H = -nF (𝐸 − 𝑇 𝜕𝐸 𝜕𝑇)P Harga (𝜕𝐸
𝜕𝑇)P (koefisien suhu) diperoleh melalui pengukuran E pada berbagai suhu dengan P tetap (Mulyani. Hal : 136)
MATERIAL DAN METODE Alat dan bahan:
Power supply, Gelas kimia, termometer, statif dan klem, kaki tiga dan kasa, pembakar spirtus, multimeter, kabel penghubung, stopwatch, Neraca O’hauss, korek api,
amplas, elektroda C, elektroda Cu, pinset, larutan CuSO4 0,1M, Akuades
1. Bersihkan masing-masing elektroda dengan mengemplas dan mencelupkannya atau membilasnya dengan akuades, kemudian keringkan dan ditimbang
2. Masukkan larutan CuSO4 0,1M sebanyak 50ml ke dalam gelas kimia
3. Rangkai alat percobaan seperti pada gambar dan atur power supply pada tegangan 3 Volt 4. Pasang elektroda Cu pada katoda dan C pada anoda dan memasukkan ke dalam larutan
CuSO4 0,1M
5. Panaskan larutan CuSO4 0,1M sampai suhu 30°C serta melakukan elektrolisis selama 2 menit dan menjaga suhu tetap konstan pada 30°C selama elektrolisis berlangsung serta mengamati perubahannya.
6. Catat arus dan tegangan listrik pada elektrolisis suhu 30°C
7. Matikan power supply, cuci elektroda Cu dengan air lalu keringkan dan timbang dengan neraca
8. Lakukan langkah di atas dengan suhu larutan CuSO4 50°C dan 70°C
= (0.0063) (0.0036) (0.0051) /3 = 1.15 10-7 V/der
∆S = nF(𝜕𝐸 𝜕𝑇)P
= (4) (96500 C) (1.15 10-7 V/der) = 0.04439 J/der
= 4.439 x 10-5 kJ/der Pada suhu 30°C
Δ G = - nFE
= - (4) (96500 C) (1,91 V) = - 737260 J
= - 737.26 kJ
Δ H = Δ G + TΔ S
= - 737.26 kJ + (303 K) (4.439 x 10-5 kJ/der) = - 737.24 kJ
c. Pada suhu 50°C
Δ G = - nFE
= - (4) (96500 C) (1.18 V) = - 455480 J
= - 455,48 kJ
Δ H = Δ G + TΔ S
= - 455,48 kJ + (323 K) (4.439 x 10-5 kJ/der) = - 455,46 kJ
d. Pada suhu 70°C
Δ G = - nFE
= - (4) (96500 C) (1,77 V) = - 683220 J
= - 683,220 kJ
Δ H = Δ G + TΔ S
Persamaan Reaksi
CuSO4 (aq) → Cu2+ (aq) + SO4 2- (aq) Katoda (-): 2Cu 2+ (aq) + 4e- → 2Cu(s)
Anoda (+): 2H2O (l) → 4H+ (aq) + 4e- + O 2 (g)
2Cu2+ (aq) + 2H2O (l) → 2Cu(s) + 4H+(aq) + O2 (g)
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap ΔH, ΔG dan ΔS dalam sel elektrolisis dimana digunakan larutan CuSO4 0.1M dan elektroda Cu sebagai katoda dan C (karbon) sebagai anoda pada berbagai suhu yakni 30, 50 dan 70o C dengan tegangan sebesar 3 volt dalam 2 menit. Pada prosesnya elektroda-electrode sebelumnya telah ditimbang terlebih dahulu khususnya katoda Cu sehingga nanti dapat diketahui berapa bobot yang bertambah menurut Mulyono (2009) Pada sel elektrolisis zat-zat dapat terurai sehingga terjadi perubahan massa. Sesuai dengan persamaan reaksi perubahan massa terjadi pada katode dimana logam Cu2+ menjadi padatan Cu sementara pada anoda yakni berupa C terjadi reaksi 2H2O (l) → 4H+ (aq) + 4e- + O 2 (g) dimana dilepaskan gas O2. Pada praktikum dihasilkan gelembung-gelembung gas yang diduga merupakan gas oksigen.
Dalam tegangan 3 volt yang diberikan dan 2 menit lama pengelektrolisisan diketahui bahwa semakin besar suhu maka semakin besar jumlah endapan yang terbentuk, terlihat pada suhu 30o yakni sebesar 2.54 gram, pada suhu 50o terjadi endapan sebesar 2.78 gram, dan pada suhu 70oC terjadi sebesar 2.86 gram sementara arus yang mengalir konstan tidak mengalami kenaikan maupun penurunan yakni 0.1 A dan tegangan tidak menentu sebab pada suhu 50o terjadi penurunan sebesar 1.18 V, sementara pada suhu 70o C mengalami kenaikan 1.77 V. ketidak teraturan ini mungkin disebabkan oleh beberapa factor seperti yang dikemukakan oleh Ahmad Farid dan Nur Wahid dalam jurnalnya dimana Faktor yang Berpengaruh pada Elektrolisis adalah konsentrasi elektrolit, sirkulasi elektrolit, rapat arus, tegangan, jarak katoda, rasio dan bentuk anoda-katoda, temperatur, daya tembus (throwing power), aditif, kontaminasi. Dari sebagian factor tersebut ada beberapa faktor yang tidak dapat dibahas secara langsung karena keterbatasan data yang dimiliki
70oC secara berturut turut adalah - 737.26 kJ dan- 737.24 kJ, - 455,48 kJ dan - 455,46 kJ, serta - 683,220 kJ dan - 683.204 KJ yang berlangsung secara spontan.
KESIMPULAN
Sel elektrolisis adalah dimana energi listrik yang digunakan untuk berlangsungnya suatu reaksi kimia
Semakin besar suhu maka semakin besar jumlah endapan yang terbentuk
Pada suhu yang berbeda didapat ∆S standar dari percobaan sebesar 4.439 x 10-5 kJ/der, hasil ΔG danΔH pada suhu 30, 50, 70oC secara berturut turut adalah - 737.26 kJ dan- 737.24 kJ, - 455,48 kJ dan - 455,46 kJ, serta - 683,220 kJ dan - 683.204 KJ yang berlangsung secara spontan
REFERENSI
Dogra, S.K & S. Dogra. 2009. KIMIA FISIK DAN SOAL-SOAL. Jakarta: UI-Press. Mulyani,Sri & Hendrawan. KIMIA FISIKA II. Bandung: UPI.
Farid, Ahmad dan Wahid, Nur. Proses Elektrolisis Untuk Pengambilan Seng Dari Limbah Padat Industri Galvanis. Diakses dari
http://eprints.undip.ac.id/3368/1/MAKALAH_PENELITIAN_PROSES_ELEKTROLISI
S_UNTUK_PENGAMBILAN_SENG.pdf pada tanggal 16 Mei 2014.
Mulyono. 2009. Optomasi Proses Reaksi Pembangkitan Ag 2+ pada Sel Elektrolisis Berkapasitas satu liter. Diakses dari
