Sel Elektrolisis

A. PENDAHULUAN

Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Sel elektrokimia adalah suatu sel yang disusun untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya. Sel elektrokimia terbagi menjadi dua:
1) Sel elektrolisis, yaitu sel yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Arus listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks tak spontan.
2) Sel Volta/Galvani, yaitu sel yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Pada sel volta, Reaksi redoks spontan digunakan untuk menghasilkan listrik.

B. SEL ELEKTROLISIS

Susunan sel elektrolisis

Anoda (+)	Katoda (-)
Berhubungan dengan kutub (+) sumber arus	Berhubungan dengan kutub (-) sumber arus
Anion dari elektrolit menuju anoda	Kation dari elektrolit menuju katoda
Mengalami oksidasi	Mengalami reduksi
Melepas elektron	Menerima elektron

Aturan sel elektrolisis

1. Kation yang sukar tereduksi pada katoda sel elektrolisis, yaitu logam alkali (IA), logam alkali tanah (IIA), Al dan Mn.
2. Elektroda inert adalah elektroda yang sukar bereaksi, yaitu elektroda Pt, Au dan C.

Reaksi-reaksi sel elektrolisis

Reduksi katoda, memperhatikan jenis kation, ketentuan:
1. Jika kation sukar tereduksi, maka H₂O tereduksi menjadi H₂.
H₂O + 2e^- → 2OH^- + H_2(g)
2. Jika kation tidak sukar tereduksi, maka kation logam tersebut yang tereduksi menjadi logamnya.
K^x+_(aq) + xe- → K_(s)
3. Ion H⁺ dari asam tereduksi menjadi H₂.
2H⁺_(aq) + 2e → H_2(g)
4. Jika elektrolit berupa lelehan/leburan/ cairan (tidak mengandung air), maka kation apapun tetap tereduksi menjadi logamnya.
K^x+_(aq) + xe- → K_(s)

Oksidasi anoda, memperhatikan jenis elektroda dan anion, ketentuan:
1. Jika elektroda tidak inert, maka yang teroksidasi adalah anoda
L → L^x+_(aq) + xe-
2. Jika elektroda inert, maka:  
a. Ion OH- dari basa teroksidasi menjadi O₂.

4OH-_(aq) → O_2(g) + 2H₂O_(l) + 4e-
b. Ion halida teroksidasi menjadi gas halogen.
2X–_(aq) → X_2(g) + 2e-
3. Jika ion sisa asam yang mengandung O atau F, maka air teroksidasi menjadi O₂.
2H₂O_(aq) → O_2(g) + 4H+_(aq) + 4e 
Contoh:
Tuliskan reaksi elektrolisis dari larutan FeSO₄ menggunakan elektroda grafit (karbon)!
Berarti Fe²⁺ mengalami reduksi dan air mengalami oksidasi. Samakan koefisien elektron dan ion yang bereaksi agar habis.
Reaksi :      2FeSO₄ → 2Fe²⁺ + 2SO₄^2- 
Katoda (-) :     2Fe²⁺ + 4e- → 2Fe_(s) 
Anoda (+) :     2H₂O_(aq) → O_2(g) + 4H+_(aq) + 4e- 
Reaksi Elektrolisis :  2FeSO₄ + 2H₂O_(aq) → 2Fe + O_2(g) + 4H+_(aq) + 2SO₄^2- 

C. HUKUM-HUKUM FARADAY

Hukum-hukum Faraday menjelaskan tentang hukum kelistrikan yang berkaitan dengan sel elektrolisis.
Hukum I Faraday berbunyi massa zat yang dihasilkan (G) pada elektrolisis sebanding dengan jumlah muatan listrik yang digunakan (Q).
w = e.i.t/96.500
Hukum II Faraday berbunyi massa zat yang dihasilkan (G) pada elektrolisis sebanding dengan massa ekuivalen zat (ME) tersebut.

D. PENERAPAN SEL ELEKTROLISIS

Sel elektrolisis dapat digunakan dalam:
1) Pembuatan unsur dan senyawa
Beberapa unsur dan senyawa dapat diproduksi melalui elektrolisis, seperti logam-logam alkali, alkali tanah, halogen, dan lain-lain.
Contohnya proses klor-alkali, dimana Cl₂ dan NaOH dibuat dari elektrolisis larutan NaCl.
2) Pemurnian logam
Logam dapat dimurnikan dengan elektrolisis dengan komponen sel:
Katoda : logam murni
Anoda : logam kotor
Elektrolit : larutan garam logam
Contoh pemurnian logam adalah logam tembaga (Cu). Jadi, Cu murni dijadikan katoda, Cu kotor dijadikan anoda, dan larutan CuSO₄ dijadikan elektrolitnya. Pengotor-pengotor Cu biasanya adalah Ag, Au, Pt, Fe dan Zn.
Selama elektrolisis, logam pengotor tidak akan larut, tetapi membentuk lumpur anoda, sehingga tembaga menjadi murni kembali.
3) Penyepuhan (electroplating)
Penyepuhan adalah proses perlindungan logam terhadap korosi dengan logam lain atau untuk memperbaiki penampilan logam dengan komponen sel:
Katoda : logam yang akan disepuh
Anoda : logam penyepuh
Elektrolit : larutan garam logam penyepuh
Hal ini menyebabkan pada katoda terjadi pengendapan, dan pada anoda terjadi pelarutan.
Contoh penyepuhan logam adalah penyepuhan besi (Fe) dengan perak (Ag). Jadi, Fe dijadikan katoda, Ag dijadikan anoda, dan larutan garam Ag (misalnya AgNO₃) dijadikan elektrolitnya.