Sel Elektrolisis: Pengertian, Reaksi, Proses dan Contohnya

sel elektrolisis
ilustrasi oleh dribbble.com

Elektrolisis adalah salah satu aplikasi dari sel elektrokimia, yang dapat dapat mengubah energi listrik menjadi reaksi kimia secara spontan.

Elektrolisis umumnya digunakan untuk penyepuhan logam agar tidak mudah berkarat. Misalnya aplikasi ini untuk penyepuhan perak pada peralatan rumah tangga.


Dalam proses penyepuhan, logam yang akan disepuh dijadikan katoda kemudian mengalami reduksi, sedangkan logam penyepuhnya dijadikan anoda yang akan mengalami oksidasi, dan sebagai larutan eletrolitnya digunakan larutan yang mengandung komponen ion logam penyepuh.

Sel Elektrolisis

Pengertian Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia di mana energi listrik digunakan untuk menjalankan tidak spontan. Reaksi elektrolisis dapat didefinisikan sebagai reaksi peruraian zat dengan menggunakan arus listrik.

Prinsip kerja sel elektrolisis yaitu dengan menghubungkan kutub negatif dari sumber arus searah ke katode dan kutub positif ke anode sehingga terjadi overpotensial yang menyebabkan reaksi reduksi dan oksidasi tidak spontan dapat berlangsung.

Elektron akan mengalir dari katode ke anode. Ion-ion positif akan cenderung tertarik ke katode dan tereduksi, sedangkan ion-ion negatif akan cenderung tertarik ke anode dan teroksidasi.

Reaksi Sel Elektrolisis

Reaksi sel elektrolisis umumnya pada lelehan senyawa ionik melibatkan reaksi redoks yang lebih sederhana. Hal ini disebabkan tanpa adanya air, kation akan direduksi di katode dan anion akan dioksidasi di anoda.

Sebagai contoh, pada elektrolisis lelehan MgBr2, ion Mg2+ akan tereduksi di katode membentuk logam Mg dan ion Br akan teroksidasi di anode membentuk gas Br2.

Akan tetapi, apabila reaksi sel elektrolisis berlangsung dalam sistem larutan, terdapat beberapa reaksi redoks yang bersaing sehingga reaksi cenderung kompleks.

Berdasarkan data potensial elektrode standar, reaksi elektrolisis larutan elektrolit pada keadaan standar dapat diprediksikan mengikuti ketentuan berikut.

elektrolisis larutan

Sebagai contoh, perhatikan perbedaan elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode grafit dan elektrode perak (Ag) berikut.

Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode grafit

Pada katode, spesi yang mengalami reduksi adalah Ag+. Hal ini dikarenakan Ag tidak termasuk logam aktif yang potensial reduksinya lebih negatif dari potensial reduksi air.

Katode: Ag + (aq) + e− → Ag(s)

Pada anode, elektrode grafit termasuk elektrode inert sehingga tidak teroksidasi. Spesi NO3merupakan sisa asam oksi yang sukar teroksidasi, akibatnya air yang akan teroksidasi.

Anode: 2H2O (l) → 4H + (aq) + O2 (g) + 4e

Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode perak

Pada katode, spesi yang mengalami reduksi adalah Ag+. Spesi yang tereduksi di katode tidak bergantung pada elektrode yang digunakan, namun hanya bergantung pada jenis kation larutan elektrolit.

Katode: Ag + (aq) + e− → Ag(s)

Pada anode, elektrode Ag tidak termasuk elektrode inert sehingga akan teroksidasi.

Anode: Ag(s) → Ag + (aq) + e−

Proses Elektrolisis

sel elektrolisis

Proses elektrolisis dimulai dengan dialirkan arus listrik searah dari sumber tegangan listrik. Elektron dari kutub negatif akan mengalir menuju ke katode. Akibatnya, ion-ion positif Na+ dalam lelehan NaCl akan tertarik ke katode dan menyerap elektron untuk tereduksi menjadi Na yang netral.

Baca Juga  Tugas Supervisor : Pengertian, Fungsi, Dan Tanggung Jawab Lengkap

Sementara itu, ion-ion negatif Cldalam lelehan akan tertarik ke anode di kutub positif. Ion-ion Cl akan teroksidasi menjadi gas Cl2 yang netral dengan melepas elektron. Elektron tesebut kemudian dialirkan anode dan diteruskan ke kutub positif sumber tegangan listrik.

Jadi, reaksi redoks yang terjadi pada sel elektrolisis lelehan NaCl dapat ditulis sebagai berikut.

Katode (reduksi)     : Na + (l) + e → Na (l)

Anode (oksidasi)    : 2Cl (l) → Cl2 (g) + 2e

Reaksi sel (redoks) : 2Na + (l) + 2Cl(l) → 2Na (l) + Cl2(g)

Contoh Sel Elektrolisis

Adapun untuk beragam contoh sel ini antara lain adalah sebagai berikut;

Elektroplating/Penyepuhan

Contoh dari penggunaan sel elektrolisis yaitu sebagai metode penyepuhan logam perak dari larutan perak nitrat. Tujuan dilakukannya metode ini yaitu untuk melapisi permukaan logam tertentu dengan perak sehingga memiliki sifat tertentu seperti tidak mudah berkarat, lebih kuat, dan lain lain.

Dalam aplikasi ini, logam yang akan disepuh atau dilapisi ditempatkan sebagai katoda dan akan diberi muatan negatif dari arus listrik. Karena akan dilapisi dengan perak, maka anoda yang digunakan berupa perak dan elektrolit yang digunakan adalah larutan perak nitrat.

Ketika arus listrik dialirkan, maka akan terjadi reaksi berikut.

Anoda: Ag  Ag+ + e

Katoda: Ag+ + e  Ag

Pada katoda akan menghasilkan Ag yang akan melapisi elektroda tersebut.

Elektrolisis Aluminium

Contoh selanjutnya yaitu proses elektrolisis aluminium pada proses pembuatan aluminium dari bijihnya. Proses ini dilakukan dengan elektroda karbon yang sifatnya inert atau tidak mudah bereaksi yang ditempatkan sebagai anoda dan katoda.

Ketika arus listrik dialirkan, maka dalam elektrolit Al2O3 akan terjadi reaksi reduksi dan oksidasi. Dalam anoda yang berupa karbon, terjadi reaksi oksidasi dan dalam yang juga karbon terjadi reduksi.

Anoda: 2O2-  O2 + 4e

Katoda: Al3+ + 3e  Al

Aluminium yang dihasilkan berbentuk padat akan mengendap dan menempel di dalam karbon katoda.

Demikian artikel tentang pengertian sel elektrolisis, prinsip kerja dan contohnya. Masih banyak contoh sel elektrolisis yang ada dan digunakan dalam berbagai bidang kehidupan dengan memanfaatkan prinsip reaksi reduksi dan oksidasi. Semoga bermanfaat!

Referensi:

Sel Elektrolisis: Pengertian, Reaksi, Proses dan Contohnya