SEL ELEKTROLITIK: BAGIAN-BAGIAN, CARA KERJANYA DAN APLIKASI - KIMIA - 2024

The sel elektrolit adalah media di mana energi atau arus listrik digunakan untuk melakukan reaksi oksida-reduksi non-spontan. Ini terdiri dari dua elektroda: anoda dan katoda.

Di anoda (+) terjadi oksidasi, karena di situs ini beberapa unsur atau senyawa kehilangan elektron; sedangkan di katoda (-) terjadi reduksi, karena di dalamnya beberapa unsur atau senyawa mendapatkan elektron.

Sumber: Oleh RodEz2, dari Wikimedia Commons

Dalam sel elektrolitik, penguraian beberapa zat, yang sebelumnya terionisasi, terjadi melalui proses yang dikenal sebagai elektrolisis.

Penerapan arus listrik menghasilkan orientasi pada pergerakan ion-ion dalam sel elektrolitik. Ion bermuatan positif (kation) bermigrasi menuju katoda pengisian (-).

Sedangkan ion bermuatan negatif (anion) bermigrasi menuju anoda bermuatan (+). Transfer muatan ini membentuk arus listrik (gambar atas). Dalam hal ini, arus listrik dilakukan oleh larutan elektrolit, yang ada dalam wadah sel elektrolit.

Hukum elektrolisis Faraday menyatakan bahwa jumlah zat yang mengalami oksidasi atau reduksi pada setiap elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang melewati sel atau sel tersebut.

Bagian

Sel elektrolitik terdiri dari wadah di mana bahan yang akan menjalani reaksi yang diinduksi oleh muatan listrik diendapkan.

Wadah memiliki sepasang elektroda yang dihubungkan ke baterai arus searah. Elektroda yang biasanya digunakan terbuat dari bahan inert, yaitu tidak ikut ambil bagian dalam reaksi.

Sebuah ammeter dapat dihubungkan secara seri dengan baterai untuk mengukur intensitas arus yang mengalir melalui larutan elektrolit. Juga, voltmeter ditempatkan secara paralel untuk mengukur perbedaan tegangan antara sepasang elektroda.

Bagaimana cara kerja sel elektrolitik?

Elektrolisis natrium klorida cair

Natrium klorida cair lebih disukai daripada natrium klorida padat, karena natrium klorida padat tidak menghantarkan listrik. Ion-ion bergetar di dalam kristal Anda, tetapi tidak bebas bergerak.

Reaksi katoda

Elektroda yang terbuat dari grafit, bahan inert, dihubungkan ke terminal baterai. Elektroda dihubungkan ke terminal positif baterai, yang merupakan anoda (+).

Sedangkan elektroda lainnya dihubungkan ke terminal negatif aki yang merupakan katoda (-). Ketika arus mengalir dari baterai, yang berikut ini diamati:

Dalam katoda (-) terjadi reduksi ion Na ⁺ , yang ketika mendapatkan elektron diubah menjadi logam Na:

Na ⁺ + e ^- => Na (l)

Natrium logam putih keperakan mengapung di atas natrium klorida cair.

Reaksi anoda

Sebaliknya, pada anoda (+) oksidasi ion Cl ^- terjadi , karena ia kehilangan elektron dan diubah menjadi gas klor (Cl ₂ ), suatu proses yang dimanifestasikan oleh penampakan dalam anoda gas warna hijau pucat. Reaksi yang terjadi di anoda dapat diuraikan sebagai berikut:

2Cl ^- => Cl ₂ (g) + 2 e ^-

Pembentukan logam Na dan gas Cl ₂ dari NaCl bukanlah proses spontan, membutuhkan suhu yang lebih tinggi dari 800ºC. Arus listrik memasok energi untuk transformasi yang ditunjukkan untuk berlangsung di elektroda sel elektrolitik.

Elektron dikonsumsi di katoda (-) dalam proses reduksi dan diproduksi di anoda (+) selama oksidasi. Oleh karena itu, elektron mengalir melalui sirkuit luar sel elektrolitik dari anoda ke katoda.

Baterai arus searah memasok energi agar elektron mengalir secara non-spontan dari anoda (+) ke katoda (-).

Sel Bawah

Sel Bawah adalah adaptasi dari sel elektrolitik yang dijelaskan dan digunakan untuk produksi industri logam Na dan gas klor.

Sel elektrolitik Down memiliki perangkat yang memungkinkan pengumpulan, secara terpisah, natrium logam dan gas klorin. Metode produksi natrium logam ini masih sangat praktis.

Setelah dilepaskan dengan elektrolisis, natrium logam cair dikeringkan, didinginkan, dan dipotong menjadi balok. Kemudian, disimpan dalam media inert, karena natrium dapat bereaksi secara eksplosif melalui kontak dengan air atau oksigen atmosfer.

Gas klorin diproduksi di industri terutama dengan elektrolisis natrium klorida dalam proses yang lebih murah daripada produksi natrium logam.

Aplikasi

Sintesis industri

-Dalam industri, sel elektrolitik digunakan dalam pelapisan listrik dan pelapisan listrik berbagai logam non-ferrous. Hampir semua aluminium, tembaga, seng, dan timbal dengan kemurnian tinggi diproduksi secara industri dalam sel elektrolitik.

-Hidrogen diproduksi dengan elektrolisis air. Prosedur kimiawi ini juga digunakan untuk mendapatkan air berat (D ₂ O).

-Metal seperti Na, K dan Mg diperoleh dengan elektrolisis elektrolit cair. Juga, non-logam seperti fluorida dan klorida diperoleh dengan elektrolisis. Selanjutnya senyawa seperti NaOH, KOH, Na ₂ CO ₃ dan KMnO ₄ disintesis dengan prosedur yang sama.

Pelapisan dan pemurnian logam

-Proses pelapisan logam inferior dengan logam berkualitas lebih tinggi dikenal sebagai pelapisan listrik. Tujuannya untuk mencegah korosi pada logam bagian bawah dan membuatnya lebih menarik. Sel elektrolitik digunakan dalam pelapisan listrik untuk tujuan ini.

-Murni logam dapat dimurnikan dengan elektrolisis. Dalam kasus tembaga, lembaran logam yang sangat tipis ditempatkan pada katoda dan batang besar dari tembaga tidak murni untuk dimurnikan pada anoda.

-Penggunaan barang berlapis sudah umum di masyarakat. Perhiasan dan peralatan makan biasanya berwarna perak; emas disimpan secara elektro pada perhiasan dan kontak listrik. Banyak benda yang dilapisi tembaga untuk keperluan dekoratif.

-Mobil memiliki fender baja krom dan bagian lainnya. Pelapisan krom pada bumper mobil hanya membutuhkan 3 detik elektrodeposisi krom untuk menghasilkan permukaan mengkilap setebal 0,0002mm.

Elektrodeposisi logam yang cepat menghasilkan permukaan hitam dan kasar. Elektrodeposisi lambat menghasilkan permukaan yang halus. "Kaleng" terbuat dari baja yang dilapisi dengan timah melalui proses elektrolisis. Kadang-kadang kaleng ini dilapisi krom dalam sepersekian detik dengan ketebalan lapisan krom sangat tipis.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. eMedical Prep. (2018). Aplikasi Elektrolisis. Diperoleh dari: emedicalprep.com
3. Wikipedia. (2018). Sel elektrolitik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Prof. Shapley P. (2012). Sel Galvanik dan Elektrolit. Diperoleh dari: butane.chem.uiuc.edu
5. Web Riset Bodner. (sf). Sel Elektrolitik. Diperoleh dari: chemed.chem.purdue.edu