Kegunaan Elektrolisis Dalam Industri
i. Elektrolisis ialah proses penguraian elektrolit kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik mengalir
melaluinya.Arus elektrik boleh dialirkan melalui elektrolit dengan menggunakan dua elektrod.
ii. Elektrod yang disambungakan kepada terminal positif yang dinamakan anod, manakala elektrod yang
disambungkan kepada terminal negatif dinamakan katod.
iii. Semasa elektrolisis berlaku, ion negatif akan bergerak ke anod.Oleh itu ion ini dikenali sebagai kation. Ion positif pula akan bergerak ke katod yang mana ion ini dikenali sebagai kation.
Sebagai contoh proses:
(a) Mengekstakkan Logam (b) Penulenan Logam
Kegunaan Elektrolisis Dalam Industri
Proses elektrolisis digunakan secara meluas dalam industri untuk
(a)Mengekstakkan Logam
Dalam proses ini, leburan bijih dijadikan elektroit dan elektrod-elektrod yang lengai seperti karbon digunakan sebagai elektrod positif dan elektrod negatif.
(b) Penulenan Logam
Logam-logam telah diekstrak daripada bijihnya biasanya tidak tulen dan mengandungi bendasing yang perlu
disingkirkan.
Logam-logam ini boleh ditulenkan secara elektrolisis.
Dalam proses penulenan, logam tidak tulen dijadikan anod manakala kepingan logam tulen dijadikan katod.
Elektrolitnya adalah suatu larutan yang mengandungi ion-ion logam itu.
Dalam proses penulenan, warna elektrolit kekal tidak berubah. Ini kerana kepekatan ion logam dalam larutan kekal tidak berubah.
Semasa elektrolisis, logam-logam tidak tulen di anod membebaskan elektron dan terlarut ke dalam elektrolit sebagai ion-ion logam.
Ion-ion logam itu akan menerima elektron dan terenap sebagai logam tulen di katod.
Saiz logam tak tulen (anod) menjadi semakin kecil dan bendasing akan terkumpul di dasar bekas. Jisim kepingan logam tidak tulen berkurang.
Saiz logam tulen (katod) menjadi semakin besar disebabkan oleh enapan logam yang tulen. Jisim kepingan logam tulen bertambah.
(c) Penyaduran Logam
Banyak logam boleh disadurkan dengan logam lain melalui elektrolisis. Proses ini dinamakan penyaduran elektrik.
Tujuan penyaduran logam secara elektrolisis termasuk o menjadikan logam lebih tahan kakisan
o menjadikan logam kelihatan lebih menarik.
Biasanya, logam-logam seperti argentum, aurum, nikel, kuprum, kromium, kadmium, zink atau stanum
Dalam proses penyaduran, logam penyadur dijadikan anod manakala logam yang hendak disadur dijadikan katod.
Elektrolit yang digunakan ialah larutan akueus yang mengandungi ion logam penyadur.
Semasa elektrolisis, logam penyadur atau anod
membebaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion logam.
Ion logam penyadur kemudian bergerak ke katod, menerima elektron dan terenap sebagai satu lapisan nipis logam.
Untuk memperoleh hasil penyaduran logam yang kekal, sekata, dan cantik, keadaan-keadaan yang berikut perlu dipatuhi:
o Logam yang hendak disadur perlu dibersihkan (misalnya dengan kertas pasir) terlebih dahulu.
o Arus elektrik yang kecil dialirkan.
o Larutan elektrolit yang cair digunakan. o Tempoh masa penyaduran adalah lama
o Logam yang disadur itu perlu dipusing perlahan-lahan semasa elektrolisis.
Faedah dan kesan buruk elektrolisis dalam industri.
1. Elektrolisis banyak diaplikasikan dalam bidang-bidang seperti pengekstrakan logam, penulenan logam, dan penyaduran logam.
Proses Faedah
Pengekstrakan logam Membolehkan logam-logam yang lebih
reaktif daripada karbon diekstrak daripada
bijihnya.
Penulenan logam Meningjatkan kebolehan logam mengkonduksikan elektrik.
Penyaduran logam Meningkatkan
ketahanan logam yang disadurkan terhadap kakisan
2. Akan tetapi, industri elektrokimia telah menimbulkan kepada alam sekitar seperti yang berikut:
(a) Elektrolit seperti larutan natrium hidroksida, NaOH, menyebabkan pencemaran air di sungai dan laut yang memudaratkan hidupan air.
(b) Gas beracun seperti gas klorin, Cl2, menyebabkan
pencemaran udara.
(c) Garam nikel dan garam kromium yang digunakan sebagai elektrolit dalam industri penulenan dan
penyaduran adalah beracun kepada manusia.
(d) Logam-logam berat seperti merkuri yang digunakan sebagai elektrod dalam elektrolisis larutan natrium klorida, NaCl, adalah sangat beracun dan akan mencemari alam sekitar jika dibuang secaratidak terkawal.
Sel Voltan
Sel voltan ialah jenis sel yang menghasilakn tenaga elektrik daripada tindak balas kimia yang berlaku di dalamnya.
Dalam sel kimia, tenaga kimia berubah kepada tenaga elektrik.
Contoh-contoh sel kimia termasuk sel ringkas, sel Daniell, sel kering, sel alkali, dan akumulator asid-plumbum.
Sel Voltan Ringkas
Sel voltan ringkas mempunyai dua konduktor
berlainan (logam atau karbon) yang dicelup ke dalam larutan elektrolit dan disambungkan dengan wayar
dalam siri elektrokimia (logam yang kurang
elektropositif) akan bertindak sebagai terminal positif.
Di terminal negatif, elektrod logam akan melepaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion logam.
Di terminal positif, kation sesuatu logam yang lebih rendah kedudukannya dalam siri elektrokimia, akan menerima elektron yang dinyahcaskan untuk
membentuk atom neutral.
Sebagai contoh, jika kepingan zink dan kepingan kuprum dicelup ke dalam larutan natrium sulfat, Na2 SO4,
kepingan zink akan terlarut membentuk ion-ion zink kerana zink adalah lebih elektropositif daripada kuprum.
Elektron-elektron yang terhasil terkumpul pada kepingan zink dan menjadikannya bercas negatif. Oleh itu,
kepingan zink bertindak sebagai terminal negatif bagi sel ringkas itu.
Elektron-elektron kemudian akan mengalir melalui litar luar dari kepingan zink kepada kuprum. Arus elektrik yang terhasil dapat dikesan oleh mentol, ammeter, voltmeter atau galvanometer.
Di kepingan kuprum, ion hidrogen, H+ (lebih rendah
kedudukannya daripada ion natrium, Na+, dalam siri
elektrokimia) akan menerima elektron untuk
dinyahcaskan. Gas hidrogen yang tidak berwarna terhasil.
Persamaan ion keseluruhan bagi tindak balas yang berlaku boleh ditulis seperti yang berikut:
Zn(p) Zn2+(ak) + 2e- ………. (1)
2H+(ak) + 2e- H
2(g) ………. (2)
Zn(p) + 2H+(ak) Zn2+(ak) + H 2(g)
Sel Daniell
Larutan kalium klorida (titian Larutan kuprum (II) sulfat Larutan zink sulfat kupru m zink Laruta n kupru m (II) Pasu berlian Laruta n zink sulfat Kepinga n kuprum Kepinga n zink Sel Daniell terdiri daripada dua elektrod logam berlainan yang dicelup ke dalam dua larutan elektrolit yang
berasingan.
Larutan-larutan elektrolit dalam sel Daniell boleh dipisahkan sama ada oleh pasu berliang atau titian garam.
Pasu berliang atau titian garam berfungsi untuk
memisahkan dua larutan elektrolit tetapi membenarkan ion-ion melaluinya untuk melengkapkan litar.
Titian garam boleh terdiri daripada sebarang elektrolit dengan syarat ia tidak bertindak balas dengan elektrod-elektrod dalam sel Daniell. Contoh-contoh elektrolit yang boleh digunakan sebagai titian garam termasuk asid sulfuric cair, H2SO4, larutan natrium nitrat, NaNO3, dan
larutan kalium klorida, KCl.
Tindak balas kimia yang berlaku pada sel Daniell pada asasnya sama dengan sel ringkas. Tindak balas kimia yang berlaku dalam sel Daniell juga menghasilkan tenaga elektrik.
Logam yang terletak pada kedudukan lebih tinggi
dalam siri elektrokimia akan bertindak sebagai terminal positif.
Sebagai contoh, pada halaman 12, kepingan zink bertindak sebagai terminal negatif kerana kedudukan zink lebih tinggi daripada kuprum dalam siri
elektrokimia.
Di terminal negatif, atom zink, Zn kehilangan dua
elektron untuk membentuk ion zink, Zn2+. Kepingan zink
terlarut ke dalam larutan.
Elektron-elektron kemudian mengalir melalui litar luar ke kepingan kuprum yang bertindak sebagai terminal positif. Arus elektrik terhasil.
Di terminal positif, ion-ion kuprum (II), Cu2+, daripada
larutan akan menerima elektron-elektron daripada kepingan kuprum. Pepejal perang kuprum terenap.
Persamaan ion keseluruhan bagi tindak balas yang berlaku:
Zn(p) Zn2+(ak) + 2e- ………. (1)
Cu2+(ak) + 2e- Cu(g) ………. (2)
Sel Kimia Lain
Pengetahuan tentang prinsip penghasilan tenaga elektrik daripada tindak balas kimia telah diaplikasikan untuk menghasilkan pelbagai jenis sel kimia.
Sel kimia membolehkan kita melakukan banyak aktiviti kehidupan harian yang memerlukan tenaga elektrik.
Antara sel kimia yang sering digunakan ialah sel kering, akumulator asid-plumbum, sel merkuri, sel alkali, dan sel nikel-kadmium.
Tindak balas yang berlaku dalam Sel-sel Kimia
Sel kimia Tindak balas kimia
Terminal negatif Terminal positif Sel Kering Zn Zn2++ 2e -2MnO2 + 2NH4+ + 2e -Mn2O3 + 2NH3 + H2O Akumulator asid-plumbum Pb Pb2+ + 2e -PbO2 + 4H+ + 2e -Pb2+ + 2H 2O HgO + H2O + 2e
-Sel nikel-kadmium
Cd + 2OH- Cd(OH)
2 + 2e
-Ni(OH)2 + 2OH
