Sel Elektrolisis: memaksa reaksi kimia dengan listrik!

• Elektroda: Ini adalah "gerbang" tempat reaksi oksidasi dan reduksi terjadi.

Katoda: Di sinilah reaksi reduksi (penerimaan elektron) berlangsung. Dalam sel elektrolisis, katoda dihubungkan ke kutub negatif sumber arus listrik.

Anoda: Ini adalah tempat reaksi oksidasi (pelepasan elektron) terjadi. Anoda dihubungkan ke kutub positif sumber arus listrik.

• Jenis Elektroda: Ada dua tipe:

Elektroda Inert: Nggak ikut bereaksi, cuma jadi perantara transfer elektron. Contohnya: platina (Pt) atau grafit (C).

Elektroda Aktif: Ikut serta dalam reaksi, bisa teroksidasi atau tereduksi. Contohnya: logam Cu atau Ag.

• Elektrolit: Zat yang mengandung ion-ion bebas yang bisa menghantarkan listrik. Bisa berupa larutan ionik (garam, asam, basa dalam air) atau lelehan senyawa ionik (garam yang dipanaskan sampai leleh).

• Sumber Arus Listrik DC (Direct Current): Ini dia "pemaksa" utama! Biasanya berupa baterai atau catu daya DC yang menyediakan energi listrik agar reaksi non-spontan bisa terjadi.

Contoh Sederhana: Elektrolisis Lelehan NaCl (Si Garam Dapur!)

Mari kita ambil contoh paling klasik: menguraikan lelehan garam dapur (NaCl) menjadi unsur-unsurnya!

• Di Katoda (kutub negatif): Ion natrium (Na+) yang positif akan mendekat ke katoda.

Na+(l) + e− → Na(s)

(Ion natrium menerima elektron, berubah jadi logam natrium cair)

• Di Anoda (kutub positif): Ion klorida (Cl−) yang negatif akan mendekat ke anoda.

2Cl−(l) → Cl2​(g) + 2e−

(Ion klorida melepaskan elektron, berubah jadi gas klorin)

• Reaksi keseluruhan: 2Na+(l) + 2Cl−(l) + arus listrik → 2Na(s) + Cl2​(g)

Jadi, dari garam yang meleleh, kita bisa mendapatkan logam natrium (logam reaktif yang eksplosif!) dan gas klorin (gas beracun!). Wow!

Contoh Lain: Elektrolisis Larutan NaCl (Apa bedanya?)

Nah, setelah tahu hasil dari lelehannya, sekarang kita akan coba NaCl dengan larutannya. Emang apa bedanya? Kalau lelehan, berarti murni dari senyawa itu sendiri, sedangkan kalo larutan dibantu dengan senyawa yang lain. Dalam kasus ini, NaCl dibantu dengan senyawa air untuk berubah menjadi larutan NaCl!

• Di Katoda (kutub negatif): nilai potensial elektroda dari air lebih tinggi daripada ion Na+, sehingga reaksi reduksi yang terjadi adalah:

2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq)

• Di Anoda (kutub positif): Ion klorida (Cl−) yang negatif akan mendekat ke anoda dan terjadi reaksi oksidasi dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

2Cl−(aq) → Cl2​(g) + 2e−

• Reaksi keseluruhan: 2H2O(l) + 2Cl−(aq) + arus listrik → Cl2​(g) + H2(g) + 2OH−(aq) 

Beda jenis elektrolit, beda hasilnya kan? Lalu, apakah ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses elektrolisis selain hal tersebut?

Gambar: Perbedaan Elektroda yang digunakan dengan hasil reaksinya

(Sumber: AkuPintar.id)

Sel elektrolisis memiliki banyak aplikasi penting dalam industri dan kehidupan sehari-hari, antara lain:

• Produksi Logam: Salah satu proses terkenal dari produksi logam adalah proses Hall-Héroult. Proses ini digunakan untuk menghasilakn logam aluminium murni dari alumina (Al2O3) yang kemudian direduksi melalui proses elektrolisis. Persamaan reaksi sederhana yang terjadi pada proses ini adalah:

Anoda (Oksidasi) : 2O2-(g) → O2(g) + 4e−

Katoda (Reduksi) : Al3+(aq) + 3e− → Al(s)

Reaksi Sel* : Al2O3 → 4Al(s) + O2(g)

*Meskipun terdapat reaksi sampingan antara oksigen dengan karbon anoda, reaksi diatas menggambarkan proses pembentukan aluminium murni dari alumina

• Pemurnian Logam: Pemurnian logam seperti tembaga (Cu) dari pengotornya melalui elektrolisis larutan garamnya. Reaksi yang terjadi adalah:

Anoda (Oksidasi) : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e−

Katoda (Reduksi) : Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)

• Penyepuhan Logam (Electroplating): Melapisi permukaan suatu logam dengan lapisan tipis logam lain (misalnya, penyepuhan perak, emas, krom) untuk meningkatkan estetika atau mencegah korosi. Larutan yang digunakan mengandung ion dari logam penyepuh (seperti AgNO3). Reaksi umum penyepuhan logam adalah:

Anoda (Oksidasi) : Ag(s) → Ag+(aq) + e−

Katoda (Reduksi) : Ag+(aq) + e− → Ag(s)