Elektrolisis
Elektrolisis merupakan proses kimia
yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting
dari proses elektrolisis ini adalah elektrode
dan larutan elektrolit.
Elektroda yang digunakan dalam proses elektolisis
dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:
- Elektroda inert, seperti kalsium (Ca), potasium, grafit (C), Platina (Pt), dan emas (Au).
- Elektroda aktif, seperti seng (Zn), tembaga (Cu), dan perak (Ag).
Elektrolitnya dapat berupa larutan berupa asam, basa,
atau garam, dapat pula leburan garam halida atau leburan oksida. Kombinasi
antara larutan elektrolit dan elektrode menghasilkan tiga kategori penting
elektrolisis, yaitu:
- Elektrolisis larutan dengan elektrode inert
- Elektrolisis larutan dengan elektrode aktif
- Elektrolisis leburan dengan elektrode inert
Pada elektrolisis, katode
merupakan kutub negatif dan anode merupakan kutub positif. Pada katode akan terjadi reaksi
reduksi dan pada anode terjadi reaksi oksidasi. Contoh-contoh reaksi
elektrolisis adalah sebagai berikut:
Penerapan dalam industri
Elektrolisis yang pertama dicoba adalah elektrolisis
air (1800). Davy segera mengikuti dan dengan sukses mengisolasi logam alkali
dan alkali tanah. Bahkan hingga kini elektrolisis digunakan untuk menghasilkan
berbagai logam. Elektrolisis khususnya bermanfaat untuk produksi logam dengan
kecenderungan ionisasi tinggi (misalnya aluminum). Produksi aluminum di
industri dengan elektrolisis dicapai tahun 1886 secara independen oleh penemu
Amerika Charles Martin Hall (1863-1914) dan penemu Perancis Paul Louis
Toussaint Héroult (1863-1914) pada waktu yang sama. Sukses elektrolisis ini
karena penggunaan lelehan Na3AlF6 sebagai pelarut bijih (aluminum oksida;
alumina Al2O3).
Sebagai syarat berlangsungnya elektrolisis, ion harus
dapat bermigrasi ke elektroda. Salah satu cara yang paling jelas agar ion
mempunyai mobilitas adalah dengan menggunakan larutan dalam air. Namun, dalam
kasus elektrolisis alumina, larutan dalam air jelas tidak tepat sebab air lebih
mudah direduksi daripada ion aluminum sebagaimana ditunjukkan di bawah ini.
Al3+
+ 3e-–> Al potensial elektroda normal = -1,662 V (10.38)
2H2O +2e-–>
H2 + 2OH- potensial elektroda normal = -0,828 V (10.39)
Metoda lain adalah dengan menggunakan lelehan garam.
Namun Al2O3 meleleh pada suhu sangat tinggi, sekitar 2050 °C, dan elektrolisis
pada suhu setinggi ini jelas tidak mungkin. Namun, titik leleh campuran Al2O3
dan Na3AlF6 adalah sekitar 1000 °C, dan suhu ini mudah
dicapai. Prosedur detailnya adalah: bijih aluminum, bauksit mengandung berbagai
oksida logam sebagai pengotor. Bijih ini diolah dengan alkali, dan hanya oksida
aluminum yang amfoter yang larut. Bahan yang tak larut disaring, dan karbon
dioksida dialirkan ke filtratnya untuk menghasilkan hidrolisis garamnya.
Alumina akan diendapkan.
Al2O3(s)
+ 2OH-(aq)–> 2AlO2- (aq) + H2O(l) (10.40) 2CO2 + 2AlO2
-(aq) + (n+1)H2O(l) –> 2HCO3- (aq) + Al2O3·nH2O(s)
(10.41)
Alumina yang didapatkan dicampur dengan Na3AlF6 dan
kemudian garam lelehnya dielektrolisis. Reaksi dalam sel elektrolisi rumit.
Kemungkinan besar awalnya alumina bereaksi dengan Na3AlF6 dan kemudian reaksi
elektrolisis berlangsung.
Al2O3
+ 4AlF63-–> 3Al2OF62-
+ 6F- (10.42)
Reaksi
elektrodanya adalah sebagai berikut.
Elektroda
negatif: 2Al2OF62- + 12F- + C –>
4AlF63- + CO2 + 4e- (10.43)
Elektroda
positif: AlF63- + 3e-–> Al + 6F-
(10.44)
Reaksi total: 2Al2O3 + 3C –>
4Al + 3CO2 (10.45) Kemurnian aluminum yang didapatkan dengan
prosedur ini kira-kira 99,55 %. Aluminum digunakan dalam kemurnian ini
atau sebagai paduan dengan logam lain. Sifat aluminum sangat baik dan, selain
itu, harganya juga tidak terlalu mahal. Namun, harus diingat bahwa produksi
aluminum membutuhkan listrik dalam jumlah sangat besar.
Penerapan elektrolisis lainnya adalah penyepuhan
logam, yaitu proses pemurnian logam dari pengotor, seperti pemurnian tembaga
untuk pembuatan kabel listrik. Contoh lainnya adalah proses pelapisan perak
kepada peralatan makan seperti sendok dan garpu.
0 komentar:
Posting Komentar