Laporan Praktikum Anorganik I1. Judul Percobaan : Sintesis Garam Rangkap2. Tujuana. Mahasiswa mampu memahami cara menguraiakan senyawa

b. Mahasiswa dapat menerapkan konsep elektrokimia sebagai salah satu cara untuk menguraikan senyawa

3. Metodologi Percobaan

3.1 Alat dan Bahan3.1.1 Alat

Pipa U

Gabus

Elektroda karbon

Korek api kayu

Power supply

Kabel

3.1.2 Bahan

Latutan Na2CO3 Larutan NaCl

3.2 Skema Kerja

4. Pembahasan4.1 Hasil Percobaan

4.1.1 Proses elektrolisis selama 30 menit

NOLarutanFenomena yang terjadi

KatodaAnoda

1Na2CO3Timbul sedikit gelembungTimbul banyak gelembung

2NaClTimbul sedikit gelembungTimbul banyak gelembung

4.1.2 Uji pada mulut pipa U

NoBahanUji yang dilakukanFenomena yang terjadi

KatodaAnoda

1Na2CO3Uji bara apiLangsung padam (( 3 detik) ; asap putih lebih sedikitLangsung padam (1 detik); asap putih lebih banyak

Uji indikator PPBerwarna merah muda keunguan pekatBerwarna merah muda keunguan pudar

2NaClUji bara apiLebih cepat padam ; asap putih lebih banyakTidak cepat padam ; asap putih sedikit

Uji indikator PPBerwarna merah mudaTidak berwarna

4.2 Pembahasan

Percobaan kali ini yaitu elektrolisis senyawa alkali. Percobaan ini bertujuan untuk memahami cara menguraikan senyawa, terutama dengan menggunakan konsep elektrokimia. Elektrolisis merupakan proses penguraian zat oleh arus listrik searah (Direct Current) pada sel elektrolisis. Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang melibatkan kondisi reaksi redoks yang berlangsung tidak spontan. Sutau reaksi dikatakan tidak spontan jika raksi tersebut membutuhkan gangguan dari luar untuk bereaksi serta energi Gibbsnya bernilai positif. Salah satu manfaat dari proses elektrolisis ini untuk menguraikan senyawa dengan menggunakan arus listrik (Respati, 2000).Prinsip dasar dari elektrolisis adalah terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi pada katoda dan anoda. Sel elektrolisis adalah perangkat yang digunakan dalam proses elektrolisis yang terdiri dari sumber arus searah. Sel elektrolisis ini perpindahan elektron antara elektroda dan zat-zat dalam sel akan menghasilkan reaksi yang terjadi pada permukaan elektroda serta zat-zat yang dapat dielektrolisis adalah leburan ion dan larutan yang mengandung ion terlarut. Reaksi elektrolisis pada anoda terjadi reaksi oksidasi yakni reaksi pelepasan elektron, sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi yaitu reaksi penangkapan elektron. Reaksi tersebut berkebalikan dengan reaksi yang terjadi pada elektrokimia (Keenan, 1984).

Elektrolisis adalah proses yang menggunakan energi listrik agar reaksi kimia non spontan dapat terjadi. Hal ini berlawanan dengan reaksi redoks spontan, yang menghasilkan perubahan energi kimia menjadi energi listrik.Terdapat 3 faktor yang dapat mempengaruhi proses elektrolisis, antara lain:

1. Jenis elektroda yang digunakan

2. Kedudukan ion dalam sel elektrokimia

3. Kepekatan ion

(Chang, 2003).

Energi listrik pada sel elektrolisis berubah menjadi energi kimia. Hubungan kuantitatif antara jumlah muatan listrik yang digunakan dan jumlah zat yang terlibat dalam reaksi telah dirumuskan oleh Faraday. Hal ini dapat terjadi karena melibatkan reaksi reduksi-oksidasi yang mengandalkan peran partikel bermuatan sebagai penghantar muatan listrik. Air merupakan elektrolit sangat lemah, yang dapat mengalami ionisasi menjadi ion-ion H+ dan OH-. Oleh karena itu sangat memungkinkan untuk dielektrolisis menjadi gas-gas H2 dan O2. Gas H2 dapat diperoleh pada katoda karena terjadi reaksi reduksi ion H+, sedangkan gas O2 diperoleh pada anoda karena terjadi reaksi oksidasi OH. Berdasarkan sifat air yang merupakan elektrolit sangat lemah maka banyak ion-ion H+ dan -OH dalam larutan relatif sedikit, pada kondisi standar hanya sekitar 10-7 M, oleh karenanya elektrolisis air akan berjalan sangat lambat (Adamson, 1997).

Senyawa alkali yang digunakan dalam percobaan kali ini yaitu Na2CO3 dan NaCl. Elektroda yang digunakan dalam reaksi elektrolisis ini yaitu elektroda karbon. Elektrode Grafit (C) digolongkan sebagai elektrode inert (sukar bereaksi). Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode bergantung pada jenis anion dalam larutan. Anion sisa lebih negatif daripada air. Anion-anion seperti itu sukar dioksidasi sehingga air yang teroksidasi

( Chang, 2003).

Pada percobaan ini larutan yang digunakan adalah larutan NaNO3 0,5 M dan NaCl 0,5 M. Kedua larutan ini memiliki jenis kation yang sama yaitu kation dari golongan alkali Natrium. Golongan alkali merupakan golongan yang dapat berikatan ion dengan unsur lain membentuk senyawa yang dapat dengan mudah terurai menjadi ion-ionnya apabila dielektrolisis dan kation yang berasal dari logam-logam aktif (logam golongan IA, IIA, Al atau Mn) ini yaitu logam-logam yang potensial elektrodanya lebih kecil (lebih negatif daripada air), maka air yang akan tereduksi, kation akan direduksi di katoda, sedangkan anion akan dioksidasi di anoda. Jenis elektroda yang digunakan dalam percobaan ini adalah elektroda karbon. Alasan penggunaan elektroda ini adalah karena elektroda karbon bersifat inert artinya elektroda jenis ini tidak akan ikut bereaksi dengan larutan yang dielektrolisis.

Larutan pertama yang dielektrolisis adalah larutan NaNO3 0,5 M. Langkah pertama yang dilakukan yaitu memasukkan larutan NaNO3 ke dalam pipa U sampai kurang lebih 2 cm dari mulut pipa, kemudian menghubungkan kedua mulut pipa tersebut dengan arus listrik yang sudah dilengkapi dengan elektroda karbon. Beda potensial yang digunakan adalah 3 volt. Beda potensial ini merupakan potensial tambahan yang diperlukan sehingga suatu reaksi elektrolisis dapat berlangsung. Beda potensial yang digunakan sebesar 3 volt karena untuk mendapatkan selisih harga potensial senyawa yang bereaksi pada elektroda dengan potensial yang telah ditetapkan. Tegangan yang digunakan harus sedikit di atas harga potensial tertinggi senyawa elektrolisis agar reaksi pada anoda dan katoda lebih akurat. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan elektrolisis ini adalah 30 menit. Penggunaan waktu 30 menit bertujuan agar senyawa yang dielektrolisis dapat bereaksi dengan sempurna pada katoda dan anoda. Hasil yang diperoleh adalah terdapat gelembung pada permukaan anoda dan pada katoda. Pada anoda terdapat banyak gelembung, sedangkan pada katoda hanya ada sedikit gelembung dari Na2CO3. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi peristiwa reduksi pada katoda dan peristiwa oksidasi pada anoda. Sebagaimana telah diketahui bahwa ketika peristiwa tersebut terjadi yaitu disebabkan karena terurainya seyawa Na2CO3 menjadi 2Na+ dan CO32- sehingga terjadi interaksi antara katoda (+) dengan ion CO32- yang menyebabkan terdapat sedikit gelembung pada katoda dan interaksi antara anoda (-) dengan ion Na+ menghasilkan banyak gelembung. Selain itu karena air memiliki E0red yang lebih besar dibandingkan dengan ion Na+, sehingga air lebih mudah tereduksi daripada ion Na+ dan menyebabkan air yang bereaksi pada katoda. Sedangkan pada anoda ion NO3- merupakan ion sisa asam oksi dan tidak teroksidasi, sehingga air yang teroksidasi pada anoda dan menghasilkan gelembung gas Oksigen (O2). Reaksi yang terjadi pada elektolisis larutan NaNO3 yaitu:Na2CO3

2Na+ + CO32-

Katoda (-): 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq)......................................(1)

Anoda (+): 2H2O(l)

4H+(aq) + O2(g) + 4e-.................................(2)

Reaksi Sel: 6H2O(l) 4H+(aq) + 2H2(g) + O2(g) + 4OH-(aq)...............[(1)+ (2])

Berdasarkan reaksi diatas pada anoda menghasilkan gelembung udara berupa gas oksigen (O2) karena asam oksi teroksidasi, sedangkan pada katoda menghasilkan gas H2 karena air yang tereduksi. Selanjutnya yaitu dilakukan uji nyala api pada kedua elektroda tersebut (katoda dan anoda). Fungsi dari uji ini adalah untuk mengidentifikasi keberadaan ion logam yaitu logam dari senyawa alkali yang dielektrolisis dan juga mengetahui apakah senyawa alkali tersebut benar-benar terurai apa tidak dalam proses elektrolisis tersebut. Pada katoda, nyala api sebentar sedangkan pada anoda lebih lama. Hal tersebut dikarenakan pada katoda terjadi reduksi air yang menghasilkan gas H2 yang mana gas hidrogen ini bersifat mudah terbakar namun tidak bertahan lama, sedangkan pada anoda terjadi reaksi oksidasi air yang menghasilkan gas O2 yang mana gas ini memiliki sifat gas pengoksidasi yang sangat mudah menimbulkan kebakaran sehingga apabila kedua gas tersebut diuji dengan api maka gas oksigen yang akan menghidupkan api lebih lama dibandingkan dengan gas hidrogen (Sastrohamidjojo, H. 2005). Uji selanjutnya yakni uji warna dengan cara kedua elektroda ini (katoda dan anoda) ditetesi indikator fenophtalein. Uji menggunakan indikator PP ini dilakukan setelah uji bara. Indikator pp merupakan salah satu indikator asam basa yang merupakan petunjuk tentang perubahan pH dari suatu larutan asam atau basa. Fungsi dari indikator PP ini adalah untuk menunjukkan adanya ion OH- yang terbentuk pada larutan. Hasil yang diperoleh adalah berwarna merah muda keunguan pada semua permukaan elektroda. Hal ini membuktikan bahwa pada katoda menghasilkan ion OH-. Sedangkan pada anoda seharusnya tidak terbentuk warna merah muda keunguan karena pada anoda tidak dihasilkan ion OH-. Menurut literatur, pada saat uji PP seharusnya hanya ada satu di mulut pipa yang menghasilkan warna merah muda keunguan, dimana dalam hal ini seharusnya hanya dikatoda saja yang menimbulkan warna merah muda keunguan karena berdasarkan reaksi elektrolisis diatas hanya katoda yang menghasilkan senyawa basa (OH-). Fenomena tersebut dikarekan pada saat terjadi elektrolisis Na2CO3 menjadi kation Na+ dan anion CO32-, anion CO32- cenderung tertarik ke anoda sehingga yang mengalami reduksi di anoda bukanlah air melainkan CO32-. Hasil dari reduksi tersebut menghasilkan senyawa yang bersifat basa sehingga apabila diuji dengan indikator PP menghasilkan warna merah muda. Hal ini terjadi karena dalam larutan tersebut merupakan garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat, sehingga kemungkinan kehadiran basa dalam pipa pada anoda ini masih ada, jadi warna yang terbentuk masih merah muda.

Selanjutnya elektrolisis pada larutan NaCl 0,5 M dengan langkah ynag digunakan sama seperti pada elektrolisis larutan NaNO3. Setelah elektrolisis baik pada katoda maupun anoda terbentuk gelembung gas, namun gelembung gas yang terbentuk lebih banyak pada katoda. Pada katoda yang mengalami reduksi ialah H2O sedangkan pada anoda yang mengalami oksidasi adalah Cl-. Pada katoda, air lebih mudah tereduksi dibandingkan ion Na+ karena air memiliki Ered yang lebih besar dibandingkan ion Na+. Sedangkan pada anoda, oksidasi ion Cl- lebih mudah dibandingkan oksidasi air, karena oksidasi air memerlukan potensial tambahan (overvoltage) sehingga Cl- yang mengalami oksidasi. Reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl yaitu : NaCl

Na+ + Cl-Katoda (-): 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) .. .(1)

Anoda (+): 2Cl-(aq Cl2(g) + 2e- .......(2)

Reaksi sel: 2H2O(l) + 2Cl-(aq) H2(g) + Cl2(g) + 2OH-(aq) .. [(1)+ (2)]Gelembung gas pada katoda berasal dari gas H2 dan gas Cl2 pada anoda. Adanya ion OH- dapat diidentifikasi dengan menggunakan indikator PP. Pada katoda setelah ditambah dengan indikator PP larutan berubah menjadi merah muda dari warna asal tidak berwarna. Hal ini menunjukkan bahwa pada katoda terbentuk ion OH-, sedangkan pada anoda tidak terjadi perubahan warna yaitu larutan tetap tidak berwarna setelah ditetesi dengan indikator PP. Hal ini menunjukkkan bahwa pada anoda tidak terbentuk ion OH-. Selanjutnya yaitu uji nyala pada kedua elektroda. Pada pipa katoda ketika di uji dengan nyala korek api, api cepat padam. Hal ini disebabkan tidak dihasilkan gas O2 sebagai agen pengoksidasi dalam proses pembakaran. Sedangkan pada pipa anoda ketika diuji dengan menggunakan nyala korek api, api tidak cepat padam. Hal ini dikarenakan adanya gas Cl2 yang terbentuk yang mana gas ini membuat api menjadi semakin besar. Pada katoda gas yang timbul merupakan gas hidrogen yang mempunyai sifat mudah terbakar namun bertahan sebentar sementara dianoda gas yang timbul adalah gas klorida yang mempnyai sifat yang tidak mudah terbakar namun menyokong dalam pembakaran. V. Kesimpulan Berdasarkan percobaan tentang elektrolisis garam alkali yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

Proses elektrolisis merupakan salah satu cara untuk menguraikan senyawa. Proses yang terjadi dalam keadaan tidak spontan karena nilai E kedua senyawa bernilai negatif dan reaksi tidak akan terjadi apabila tidak diberi energi dari luar (arus listrik).

Reaksi yang tereduksi pada katoda adalah kation dari golongan IA (alkali), sehingga air yang tereduksi, sedangkan pada anoda apabila anion merupakan sisa asam oksi dan OH- maka air yang teroksidasi.

Daftar Pustaka

Adamson, A,W. 1997. Physical Chemistry of Surface. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Chang, Raymond. 2003. Kimia Dasar. Jakarta : Erlangga

Keenan, dkk. 1984. Kimia Untuk Universitas. Erlangga : Jakarta

Respati, D. 2000. General Chemistry 2th Edition. Buitenzorg: Doe Idenn CrpSastrohamidjojo, H. 2005. Kimia Dasar. Yogyakarta: UGM PressTim Penyusun. 2014. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik I. Jember : Universitas Jember

Lampiran

1. Apa yang terjadi pada pengujian bara api pada masing-masing mulut pipa?

Yang terjadi pada elektrolisis Na2CO3 Katoda : langsung mati (( 3 detik)

Anoda : langsung mati (1 detik)

Yang terjadi pada elektrolisis NaCl

Katoda : lebih cepat mati

Anoda : tidak cepat padam

2. Bagaimana warna indikator PP pada masing-masing mulut pipa?

Yang terjadi pada elektrolisis Na2CO3 Katoda : berwarna merah muda (pink keunguan) lebih pekat

Anoda : berwarna merah muda (pink keunguan)

Yang terjadi pada elektrolisis NaCl

Katoda : Berwarna merah muda (pink keunguan)

Anoda : tidak berwarna

3. Tuliskan semua reaksi kimia yang terjadi pada proses elektrolisisntersebut (pada katoda dan anoda)?

Yang terjadi pada elektrolisis Na2CO3 Katoda (-): 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-Anoda (+): 2H2O(l)

4H+(aq) + O2(g) + 4e-- Yang terjadi pada elektrolisis NaCl

Katoda (-): 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq)Anoda (+): 2Cl-(aq) Cl2(g) + 2e-Larutan Na2CO3 0,5 M

Diisi dalam pipa U sampai kurang lebih 2 cm dari mulut pipa

Ditutup masing-masing mulut pipa dengan gabus yang sudah diberi elektroda

Dihubungkan kedua elektroda dengan kabel

Diberi arus listrik dengan beda potensial 3 volt dengan menggunakan power supply

Dilakukan elektrolisis selama 30 menit

Dicatat semua fenomena yang terjadi selama proses berlangsung

Diuji masing-masing mulut pipa menggunakan batang korek api yang membara

Ditetesi masing-masing mulut pipa dengan indikator PP

Dilakukan percobaan yang sama untuk NaCl0,5M

Hasil