Posts
I. Dasar Teori
Pembuatan Kristal suatu logam dengan pengaruh medan listrik disebut elektrogrowth. Elektrogrowth merupakan suatu gerakan dan perpindahan permukaan yang dapat dikontrol oleh suatu potensial.
Permukaan Kristal yang kontak dengan suatu larutan tidak pernah sempurna otomatis halus,tetapi selalu tersusun dari bidang atau yang belum selesai. Dalam sel elektroplanting ion-ion logam terendapkan pada katoda,pengendapan tersebut dapat dibayangkan dengan 2 cara yaitu :
1. Ion mengendap pada titik permukaan dimana ion lain telah mengendap
2. Ion akan mencari jalan sampai didapatkan titik yang cocok pada permukaan logam. Ion-ion bergerak secara random sampai didapatkan titik yang cocok untuknya.
Adanya molekul atau ion disekitar ion logam atau ligan dalam senyawa kompleks dapat mempengaruhi bentuk permukaan endapan yang terbentuk. ( Tim kimia anorganik,2009).
Elektrogravimeri diukur oleh ohm dengan kedua hokum elektroforesis dari faraday (1833-1834) yang terakhir ini menyatakan :
1. Banyaknya zat yang dibebaskan pada elektroda-elektroda dari suatu sel,berbanding lurus dengan kuantitas listrik yang mengalir melalui larutannya.
2. Banyaknya zat yang berlainan yang didepositokan atau dibebaskan oleh kuantitas listrik yang sama adalah berbanding lurus ekuivalen mereka.
Hukum kedua ini mengaitkan bahwa bila suatu arus tertentu dialirkan secara seri melalui larutan-larutan yang mengandung katakanalah tembaga sulfat dan perak nitrat,maka bobot dari tembaga yang didepositkan akan menurut angka banding dari ekuivalensi kimia mereka yaitu : 64,54/2;107,808/1.
Hukum ohm menyatakan hubungan antara kedua besaran yang fundamental : arus,daya gerak dan tahanan. Arus I berbanding langsung dengan daya gerak listrik E dan berbanding terbalik dengan tahanan R,yaitu : I=E/R. ( denny basset & mendham,1990)
Reaksi elektrolisis sebenarnya kebalikan dari reaksi penghasil voltase sel volta. Di sini energi listrik dipaksakan untuk menghasilkan reaksi kimia. Hubungan antara kuantitas listrik yang digunakan dengan kuantitas zat hasil reaksi elektrolisis setelah diberikan oleh faraday pada tahun 1834. Faraday menemukan dua hal yang menarik.
1. Kuantitas zat yang dihasilkan oleh elektrolisis berbanding langsung dengan kuantitas listrik yang digunakan.
2. Kuantitas dari beberapa zat yang dihasilkan dalam reaksi elektrolisis dengan kuantitas listrik yang sama berbanding langsung dengan massaekuivalentnya.
Elektron (listrik) memasuki larutan melalui kutub negatif atau katode. Specimen tertentu dalam larutan menyerap elektron dari katode dan mengalami reduksi sementara itu. Spesi tertentu yang lain melepas elektron di anode dan mengalami oksidasi. Jadi sama seperti pada sel volta. Katoda bermuatan positif sedangkan anoda bermuatan negatif. Pada sel elektrolisis katoda bermuatan negatif sedangkan anode bermuatan positif. ( keenan,kleinfelter wood,1986)
Jika dipasang sel galvani,maka reaksi netto yang sama dapat berlangsung dengan cara sedemikian hingga elektron dipaksa untuk mengalir melalui (circuit) listrik eksternal dan tenaga listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk melakukan kerja yang bermanfaat. Dalam sel khusus ini,elektroda yang terbuat dari logam seng dan elektroda lain tersebut dari sesuatu penghantar logam lembab seperti platina. Kedua elektroda diletakkan dalam larutan yang mengandung ZnSO4 dan H2SO4 dan dihubungkan secara eksternal oleh suatu kawat penghantar listrik. Arus yang mengalir dalam untai eksternal berasal dari oksidasi.
Zn ↔ Zn2+ + 2e
Yang terjadi pada perbatasan antara electrode seng dan larutan. Elektron yang dilepaskan pada elektroda seng bergerak menuju elektroda platina melalui untai eksternal. Pada elektroda platina tersebut elektroda ikut berperan serta dalam mereduksi H+, hal ini memberikan reaksi total.
Zn + 2H+ ↔ Zn2+ + H2
(M.clayde day & joel selbin,1987)
Pada percobaan ini lebih jelasnya adalah mengenal proses elektrolisis dimana elektrolisis itu merupakan suatu proses penguraian suatu elektrolit akibat dialirkannya arus ke dalam elektrolit tersebut melalui katoda dan anoda yang terpolarisasi. Pengendapan terjadi pada katoda,namun kita tidak dapat mengabaikan peranan anoda. Anoda dipilih sedemikian rupa sehingga produk oksidasi tidak mengganggu proses katoda. Anion-anion seperti NO3-,SO4-,PO4- akan menghasilkan oksida pada anoda. (S.M. khopkar,1990)
II. Cara Kerja
 |
|
|
 |
ditambahkan diperoleh dan diambil
|
|
|
|
|
|
b.
|
 |
|
|
|
ditambahkan diperoleh dan diambil
|
|
dicelupkan diatur
 |
|
|
|
c.
|
 |
|
|
|
ditambahkan diperoleh dan diambil
|
|
dicelupkan diatur
 |
|
|
|
d.
|
|
|
|
|
ditambahkan diperoleh dan diambil
|
|
dicelupkan diatur
 |
|
|
|
III. Hasil percobaan
| Warna larutan | Warna endapan | Tekstur | Kerapatan | |
| CuSO4.5H2O 1M | Biru | Coklat keemasan | Kasar | Kurang rapat |
| CuSO4.5H2O 1M + KCN | Kuning | Hitam | Halus | Rapat |
| CuSO4.5H2O 1M + NaLS | Biru | Emas kehitaman | Kasar | Kurang rapat |
| CuSO4.5H2O 1M+KCN+NaLS | Kuning | Hitam | Halus | Rapat |
IV. Pembahasan
Pada percobaan kali ini bertujuan untuk mengamati pengaruh ligan terhadap pengendapan ion logam secara elektrokimia. Electrogrowth suatu gerakan dan perpindahan permukaan yang dapat dikontrol oleh suatu potensial. Prinsip dari percobaan ini adalah prinsip dari sel elektrolisis,dimana energi listrik diubah menjadi energi kimia yang ditandai dengan terbentuknya endapan dari ion-ion logam pada elektroda katoda. Pengendapan ini dapat dibayangkan dengan 2 cara,yaitu :
1. Ion mengendap pada titik permukaan dimana ion lain telah mengendap.
2. Ion akan mencari jalan sampai didapatkan titik yang cocok pada permukaan logam. Adanya molekul atau ion logam atau ligan dalam senyawa kompleks dapat mempengaruhi bentuk permukaan endapan yang terbentuk.
Hantaran listrik melalui larutan elektrolit disertai suatu reaksi dimana reaksi ini tergolong reaksi redoks tidak spontan disebut elektrolisis. Dalam elektrolisis spesi tertentu dalam larutan menyerap elektron dari katoda dan mengalami reduksi,sementara itu spesi tertentu yang lain melepas elektron di anoda dan mengalami oksidasi. Pada sel elektrolisis katoda bermuatan negatif dan anoda bermuatan positif.
Pada percobaan kali ini langkah awal yang dilakukan adalah membuat larutan elektrolit yang akan di elektrolisis. Dalam percobaan ini kita membuat empat jenis larutan yang berbeda,yaitu larutan CuSO4 0,1M,dengan melarutkan 2,495 gram CuSO4.5H2O pada gelas beker 150 ml,dilarutkan hingga 80 ml dan kemudian diencerkan dalam labu ukur 100 ml dengan menambahkan aquades sampai batas dan dikocok agar larutan homogen. Selanjutnya membuat larutan kedua yaitu larutan CuSO4 0,1M dan KCN,dengan cara yang sama dengan langkah awal dan ditambahkan larutan KCN dengan melarutkan sebanyak 3 gram kedalam gelas beker berisi larutan CuSO4 0,1M yang telah jadi. Pencampuran yang sempurna akan menghasilkan larutan berwarna kuning,sedangkan jika salah dalam pencampuran larutan yang akan dihasilkan akan berwarna coklat. Kemudian larutan yang telah jadi diencerkan dalam labu ukur 100 ml dengan menambahkan aquades sampai batas. Langkah berikutnya yaitu membuat larutan yang ketiga yaitu larutan CuSO4 0,1M yang ditambah dengan natrium lauril sulfat (NaLS). Dengan langkah yang sama seperti pembuatan larutan yang kedua dengan mengganti KCN dengan 10 mg NaLS dan larutan yang dihasilkan berwarna biru. Larutan yang terakhir yaitu larutan campuran antara CuSO4 0,1M,KCN dan NaLS,dengan cara yang sama seperti pembuatan larutan sebelumnya,larutan yang dihasilkan berwarna kuning. Di sisi lain dilakukan pengamplasan pada logam Cu yang nantinya akan digunakan untuk elektroda dan katoda.
Setelah larutan semua siap langkah berikutnya adalah elektrolisis. Elektrolisis dilakukan pada masing-masing larutan dengan mencelupkan logam Cu pada masing-masing larutan yang kemudian dielektrolisis dengan menggunakan alat electrolytic analyzer selama 15 menit. Setelah 15 menit,pada katoda terbentuk endapan coklat keemasan sedangkan pada anoda terlihat seperti terkikis. Pada saat elektrolisis masing-masing larutan diberi magnet stirrer untuk mempercepat pengadukan dan meratakan larutan. Endapan yang telah terbentuk pada elektroda kemudian dikeringkan pada oven. Setelah kurang lebih 10 menit endapan terlihat lebih kasar dan endapan bertambah. Dalam larutan CuSO4.5H2O terdapat ion Cu2+,SO42- dan H2O (molekul) serta logam Cu dapat mengalami oksidasi di anoda dan pada katoda terjadi reaksi reduksi Cu2+ dan reduksi air.
Cu2+ (aq) + 2e → Cu(s) E0 = 0,34 V
2H2O(l) +2e → 2OH-(aq) + H2(aq) E0 = -0,83 V
Oleh karena potensial reduksi Cu lebih besar maka reduksi ion Cu2+ lebuh mudah berlangsung,sedang pada anoda,kemungkinan terjadi reaksi oksidasi ion SO42-,oksidasi air atau oksidasi Cu.
2SO42-(aq) → S2O82-(aq) +2e E0 = -2,71 V
2H2O(l) → 4H+(aq) + O2 +4e E0 = -1,23 V
Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e E0 = -0,34 V
Karena potensial oksidasi Cu paling besar,maka oksidasi Cu lebih mudah berlangsung. Jadi elektrolisis larutan CuSO4 dengan katoda Cu dan anoda Cu menghasilkan endapan Cu di katoda karena adanya reaksi reduksi dimana larutan Cu pada anoda terkikis menjadi larutan Cu.
Katoda : Cu2+ (aq) + 2e → Cu(s)
Anoda : Cu(s) → Cu2+ (aq) + 2e (anoda) (katoda)
Jadi dapat disimpulkan bahwa yang mengalami reduksi pada katoda adalah yang memiliki potensial reduksi terbesar. Sedangkan yang mengalami oksidasi pada anoda adalah yang memiliki potensial oksidasi terbesar.
Sebelum digunakan untuk elektrolisis,elektroda harus diamplas terlebih dahulu,ini bertujuan agar tidak ada ion-ion lain yang ikut bereaksi. Elektrolisis dilakukan dengan arus konstan 2,5 V.
Berikutnya adalah elektrolisis larutan yang kedua. Anoda dan katoda yang digunakan tetap dari Cu. Dalam larutan elektrolit terdapat ion Cu2+ ion SO42- dan ligan KCN. Di sini Cu juga memiliki potensial oksidasi dan potensial reduksi yang lebih besar dibanding yang lain maka reduksi sel yang terjadi:
Katoda : Cu2+ (aq) + 2e → Cu(s) Cu(s) → Cu(s)
(anoda) (katoda)
Pada hasil percobaan diperoleh data,setelah 15 menit pada katoda terbentuk endapan coklat sedangkan pada anoda terlihat seperti terkikis. Endapan yang telah terbentuk pada elektroda kemudian dikeringkan pada oven. Setelah kurang lebih 10 menit endapan terlihat lebih halus dan endapan bertambah. Reaksi yang terjadi adalah
Elektrolisis berikutnya adalah larutan ketiga CuSO4 ditambah dengan NaLS. Katoda dan anoda yang digunakan tetap logam Cu dan reaksi sel yang terjadi sama karena Cu memiliki potensial reduksi dan oksidasi yang lebih besar dari yang lain. setelah 15 menit pada katoda terbentuk endapan coklat emas sedangkan pada anoda terlihat seperti terkikis. Endapan yang telah terbentuk pada elektroda kemudian dikeringkan pada oven. Setelah kurang lebih 10 menit endapan terlihat lebih halus dan endapan bertambah.
Katoda : Cu2+ (aq) + 2e → Cu(s) Cu(s) → Cu(s)
(anoda) (katoda)
Yang terakhir adalah elektrolisis larutan campuran. Katoda dan anoda yang digunakan tetap logam Cu dan reaksi sel yang terjadi sama karena Cu memiliki potensial reduksi dan oksidasi yang lebih besar dari yang lain. setelah 15 menit pada katoda terbentuk endapan hitam sedangkan pada anoda terlihat seperti terkikis. Endapan yang telah terbentuk pada elektroda kemudian dikeringkan pada oven. Setelah kurang lebih 10 menit endapan terlihat lebih halus dan endapan bertambah.
Anoda : Cu(s) → Cu2+ (aq) + 2e
Katoda : Cu2+ (aq) + 2e → Cu(s) Cu(s) → Cu(s)
(anoda) (katoda)
Setelah selesai dielektrolisis,endapan yang terbentuk pada katoda dari masing-masing larutan tadi kemudian diamati warna,tekstur dan kerapatan dari endapan yang terjadi pada elektroda Cu dengan stereomikroskop. Hasil yang diperoleh adalah :
| Larutan | Warna endapan | Tekstur | Kerapatan |
| CuSO4.5H2O 0,1M | Coklat keemasan | Kasar | Kurang rapat |
| CuSO4.5H2O 1M + KCN | Hitam | Halus | Rapat |
| CuSO4.5H2O 1M + NaLS | Emas kehitaman | Kasar | Kurang rapat |
| Hitam | Halus | Rapat |
Urutan kehalusan yang terjadi adalah CN->campuran>NaLS>H2O. Adanya pengaruh kekuatan ligan dan kestabilan kompleks yang terbentuk sehingga mempengaruhi tekstur endapan pada katoda dimana semakin kuat ligan maka kompleks akan semakin stabil dan tekstur endapan halus sedikit karena Cu merupakan ligan yang susah untuk lepas. Urutan kekuatan ligannya adalah :
CN->NaLS>H2O. Berdasarkan rumus w = eit/96500 seharusnya endapan dengan H2O yang paling halus permukaannya. Kesimpulannya semakin besar waktu maka endapan yang diperoleh semakin banyak juga karena dalam persamaan w dan t berbanding lurus. Jika kuat arus dinaikkan maka endapan yang terbentuk semakin banyak.
Adanya ketidak sesuaian hasil praktikum dengan teori dapat disebabkan oleh hal-hal berikut ini :
· Pengamplasan kurang bersih
· Pengovenan yang kurang sempurna
· Kekurangtelitian praktikan dalam membuat larutan
VI. Kesimpulan
1. Cu merupakan ligan yang susah untuk lepas,karena Cu memiliki potensial reduksi dan oksidasi yang lebih besar dari yang lain,sehingga ligan ini paling kuat.
2. Adanyan kekuatan ligan dan kestabilan kompleks yang terbentuk mempengaruhi tekstur endapan pada katoda.
3. Semakin kuat ligan maka kompleks akan semakin stabil dan tekstur endapan halus sedikit dan semakin banyak endapan yang terbentuk.
4. Urutan kekuatan ligannya adalah : CN->NaLS>H2O
5. Berdasarkan rumus w = eit/96500 sehingga semakin besar waktu maka endapan yang diperoleh semakin banyak juga.
6. Jika kuat arus dinaikkan maka endapan yang terbentuk semakin banyak.
7. Ligan yang paling baik untuk elektrogrowth adalah CN-
8. Pada saat elektrolisis terjadi anoda mengalami oksidasi dan katoda mengalami reduksi,ditandai dengan bertambahnya endapan pada katoda.
Daftar pustaka
Basset,Denny dan mendham.1990.Asas Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik.Edisi
IV.Jakarta:PT.Kaiman Pustaka hal : 605-625
Day,M.Cleyde.selbin,joel.1987.Kimia Anorganik Teori.Yogyakarta:UGM Press
Keenan,kleinfelter,wood.1986.Kimia Untuk Universitas.Edisi IV.Jilid II.Jakarta:Erlangga
Khopkar,S.M.1990.Konsep Dasar Kimia Analitik.Jakarta:UI.Press
Tim Kimia Anorganik II.2009.Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik II.Surakarta:FMIPA UNS
