Sel Elektrolisis

Kembali

Sel Elektrolisis

1.4

Sel Elektrolisis

Definisi Elektrolit

Bahan yang dapat mengalirkan arus elektrik dalam keadaan lebur atau larutan akueus dan mengalami perubahan kimia.

Definisi Bukan Elektrolit

Bahan yang tidak mengalirkan arus elektrik dalam semua keadaan.

Pengelasan Bahan kepada Elektrolit dan Bukan Elektrolit

Imej ini menunjukkan carta alir yang mengelaskan bahan kepada elektrolit dan bukan elektrolit. Di bawah elektrolit, terdapat tiga kategori: sebatian ion, asid dan alkali, serta tanpa kehadiran air. Sebatian ion dibahagikan lagi kepada pepejal (tidak mengkonduksi elektrik kerana tiada ion bebas bergerak) dan lebur atau larutan akueus (mengkonduksi elektrik kerana terdapat ion bebas bergerak). Asid dan alkali mengkonduksi elektrik kerana terdapat ion bebas bergerak. Tanpa kehadiran air, asid dan alkali tidak mengkonduksi elektrik kerana tiada ion bebas bergerak. Sebatian kovalen di bawah bukan elektrolit.

Persediaan Radas untuk Elektrolisis

Imej ini menunjukkan satu litar elektrolisis. Terdapat bateri yang disambungkan kepada galvanometer (dilabelkan sebagai ‘G’). Dua elektrod kuprum dilabelkan sebagai ‘X’ dan ‘Y’ dicelup ke dalam larutan kuprum (II) nitrat. Elektrod-elektrod ini dihubungkan kepada bateri melalui wayar. Larutan kuprum (II) nitrat berada dalam bekas yang mengandungi elektrod-elektrod tersebut..

Ion Dinyahcas pada Kation dan Anion dalam Elektrolisis

Gambar menunjukkan KATION. 01. Katod (bercas negatif). 02. Penurunan. 03. Menerima elektron. 04. Penurunan nombor pengoksidaan. Pandai.

Gambar menunjukkan ANION. 01. Anod (bercas positif). 02. Pengoksidaan. 03. Melepaskan elektron. 04. Peningkatan nombor pengoksidaan.

Perbandingan antara Konduktor dan Elektrolit
Konduktor	Elektrolit
Bahan yang mengalirkan elektrik dalam keadaan pepejal atau lebur, tetapi tidak mengalami perubahan kimia.	Bahan yang mengalirkan elektrik dalam keadaan lebur atau larutan akues, dan mengalami perubahan kimia.
Bahan yang mengalirkan elektrik tanpa mengalami penguraian.	Bahan yang mengalirkan elektrik dan mengalami penguraian menjadi unsur penyusunnya.
Boleh mengalirkan elektrik kerana adanya elektron bergerak bebas.	Boleh mengalirkan elektrik kerana adanya ion bergerak bebas.
Kekonduksian elektrik semakin berkurang apabila suhu semakin meningkat.	Kekonduksian elektrik semakin meningkat apabila suhu semakin meningkat.
Contoh konduktor adalah logam dan grafit.	Contoh elektrolit ialah sebatian ion, asid dan alkali.

Elektrolisis Sebatian Lebur

Definisi Elektrolisis

Proses penguraian suatu sebatian dalam keadaan lebur atau larutan akueus kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik mengalir melaluinya.

Persediaan Radas untuk Elektrolisis Plumbum(II) Bromida Lebur

ElektrolisisPlumbum(II) Bromida Lebur

Ions yang Hadir	\(Pb^{2+},\, Br^-\)
Terminal	Anod	Katod
Ion Bergerak ke Terminal	\(Br^-\)	\(Pb^{2+}\)
Setengah Persamaan	\(2Br^- \rightarrow Br_2 + 2e^-\)	\(Pb^{2+} + 2e^- \rightarrow Pb\)
Pemerhatian	Gas perang dibebaskan.	Pepejal kelabu terbentuk.
Nama Hasil	Gas bromin.	Plumbum pepejal.
Jenis Tindak Balas	Pengoksidaan.	Penurunan.

Faktor yang Mempengaruhi Hasil Elektrolisis Larutan Akues

Nilai Eº yang disebutkan dalam jadual adalah nilai Eº dalam siri keupayaan elektrod piawai.

Faktor yang Mempengaruhi Hasil Elektrolisis Larutan Akues

Nilai Eº

Kepekatan larutan

Jenis elektrod

Nilai Eº

Elektrod	Ion yang Dipilih untuk Dinyahcaskan
Anod	Anion dengan nilai E° yang lebih negatif atau kurang positif akan lebih mudah dinyahcaskan dan dioksidakan.
Katod	Kation dengan nilai E° yang lebih positif atau kurang negatif akan lebih mudah dinyahcaskan dan diturunkan.

Kepekatan Larutan

Elektrod	Ion yang Dipilih untuk Dinyahcaskan
Anod	Faktor ini hanya dipertimbangkan untuk pemilihan ion pada anod sekiranya larutan akueus mengandungi ion halida. Ion halida yang mempunyai kepekatan yang lebih tinggi di dalam elektrolit akan dinyahcas pada anod walaupun nilai Eº ion halida lebih positif.
Katod	Kation dengan nilai E° yang lebih positif atau kurang negatif akan lebih mudah dinyahcaskan dan diturunkan.

Jenis Elektrod

Elektrod	Ion yang dipilih untuk dinyahcaskan
Anod	Untuk elektrod aktif (cth. kuprum dan argentum) Tiada anion yang dinyahcaskan Atom logam di anod membebaskan elektron untuk membentuk ion logam
Katod	Kation dengan nilai E° yang lebih positif atau kurang negatif akan lebih mudah dinyahcaskan dan diturunkan.

Perbandingan antara Sel Elektrolitik dan Sel Kimia
Kategori	Sel Elektrolitik	Sel Kimia
Sumber Elektrik	Elektrod disambungkan ke bateri atau sumber elektrik.	Elektrod tidak disambungkan ke bateri atau sumber elektrik.
Elektrolit	Kedua-dua elektrod dicelupkan ke dalam elektrolit.
Jenis logam sebagai elektrod	Biasanya elektrod karbon.	Logam berbeza jika dicelupkan dalam elektrolit yang sama.
Jenis logam sebagai elektrod	Biasanya elektrod karbon.	Logam yang sama jika dicelupkan dalam elektrolit yang berbeza.
Elektrod bercas negatif	Katod.	Terminal positif (logam kurang elektropositif).
Elektrod bercas positif	Anod.	Terminal negatif (logam lebih elektropositif).
Penukaran tenaga	Tenaga elektrik → tenaga kimia.	Tenaga kimia → tenaga elektrik.
Pemindahan elektron	Anion melepaskan elektron di anod.	Atom pada terminal negatif membebaskan elektron.
Pemindahan elektron	Kation menerima elektron di katod.	Ion dalam elektrolit menerima elektron.
Pengoksidaan	Pada anod.	Terminal negatif.
Penurunan	Pada katod.	Terminal positif.

Penyaduran Logam

Penyaduran logam secara elektrolisis dilakukan dengan objek yang hendak disadur dijadikan katod, logam penyadur dijadikan anod dan menggunakan larutan akueus yang mengandungi ion logam penyadur.
Misalnya, penyaduran cincin besi dengan logam kuprum, Cu.
Anod kuprum mengion menjadi ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\).
- Anod: \(Cu(p) \rightarrow Cu^{2+}(ak) + 2e^-\)
Ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\) bergerak ke katod, dinyahcas dan terenap lalu membentuk lapisan nipis kuprum, Cu di atas cincin besi.
- Katod: \(Cu^{2+}(ak) + 2e^- \rightarrow Cu(p) \)
Warna biru larutan kuprum(II) sulfat, \(CuSO_4\) tidak berubah kerana kepekatan ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\) tidak berubah.
Kadar atom kuprum, Cu mengion pada anod adalah sama dengan kadar ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\) dinyahcas pada katod.

Penulenan Logam

Logam kuprum atau juga dikenali sebagai tembaga ialah mineral dan unsur penting untuk kehidupan seharian kita.
Logam kuprum ialah logam perindustrian utama kerana sifat-sifat kemuluran, kebolehtempaan, kekonduksian elektrik dan haba serta tahan terhadap kakisan.
Logam kuprum yang digunakan dalam pendawaian elektrik mesti 99.99% tulen.
Ketulenan logam kuprum yang diekstrak melalui proses peleburan bijihnya adalah dalam lingkungan 99.5%.
Perbezaan ketulenan kuprum itu walaupun sedikit akan menjejaskan kekonduksian elektrik.
Untuk memastikan bahawa logam kuprum itu tulen, maka penulenan logam melalui proses elektrolisis dilakukan.
Penulenan kuprum secara elektrolisis dilakukan dengan kepingan nipis kuprum tulen dijadikan katod, kuprum tidak tulen dijadikan anod dan menggunakan larutan akueus garam kuprum seperti kuprum(II) nitrat, \(Cu(NO_3)_2\) sebagai elektrolit.
Anod kuprum tidak tulen mengion membentuk ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\).
- \(Cu(p) \rightarrow Cu^{2+}(ak) + 2e^-\)
Kuprum larut untuk menjadi ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\) dan bendasing terhimpun di bawah anod kuprum tidak tulen.
Anod semakin nipis.
Pada katod kuprum tulen, ion kuprum(II), \(Cu^{2+}\) dinyahcas membentuk atom kuprum, Cu.
- \(Cu^{2+}(ak) + 2e^- \rightarrow Cu(p) \)
Pepejal kuprum dienapkan dan katod kuprum tulen semakin tebal.