HANTARAN ELEKTROLIT

HANTARAN ELEKTROLITLARUTAN ELEKTROLIT

Elektrolit : Zat-zat yang dapat menghasilkan ion-ion dalam larutan sehingga dapat menghantarkan listrik

Elektrolisis:Peristiwa penguraian elektrolit oleh arus listrik searah dengan menggunakan dua macam elektroda. Elektroda tersebut adalah katoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif) dan anoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub positif).MEKANISME HANTARAN ELEKTROLITIon bergerak dengan arah tertentu (migrasi)Ion (+) bergerak menuju katoda, sedangkan ion (-) bergerak menuju anodaArus listrik menyebabkan perubahan kimia pada elektroda-elekrodanyaReaksi:K : Cu2+ + 2e Cu(s)A : H2O 2H+ + O2 + 2eHUKUM FARADAYMichael Faraday mengemukakan massa zat yang terlibat dalam reaksi pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir pada larutan elektrolitW= e I tW = massa zat yang dihasilkanFe = berat ekivalen = Ar atau MreQ = I t I = arus listrik (A)t = waktu (s)F = tetapan Faraday = 96500 CHUKUM FARADAYQ (1e) = 1,602 x 10-19 C 1 mol e = 6,02 x 10-23 elektronmaka:Q (1 mol e) = 1,602 x 10-19 C/e (6,02 x 10-23 e/mol) = 96500 C/mol = 1 F/molSOALBerapa gram logam Cu (Ar = 63,5) dapat diendapkan jika arus listrik sebesar 3 ampere dilewatkan dalam larutan CuSO4 selama 1 jam?BILANGAN ANGKUTDalam larutan elektrolit:migrasi ion + (I+)migrasi ion - (I-)I = I+ + I-I = arus totalBILANGAN ANGKUTIon-ion membawa arus listrik dengan jumlah tertentuFraksi dari arus total yang dibawa oleh masing-masing ion dalam larutan disebut sebagai bilangan angkut (ti)t+ = I+ / It- = I- / I dimana t+ + t- = 1

Pertanyaan!Apakah fraksi arus yang dibawa kedua ion sama?Apa yang mempengaruhi?

Faktor yang mempengaruhi ukuran ionBilangan koordinasiMuatan ionBILANGAN ANGKUTSel elektrolisis dengan jarak elektroda sejauh l diberikan beda potensial V. Sejumlah kation N+ bergerak dengan kecepatan v+ dan muatan z+e sehingga mencapai elektroda negatif (katoda) dalam waktu dt Sejumlah anion N- bergerak dengan kecepatan v- dan muatan z-e sehingga mencapai elektroda positif (anoda) dalam waktu dtBILANGAN ANGKUTI = N+v+z+e + N-v-z-el Syarat elektronetralitas larutan : N+z+e = N-z-e sehinggaI = N+z+e (v+ + v-)lmaka: t+ = I+ = N+v+z+e = v+ = v+ I N+z+e (v+ + v-) v+ + v- v t- = I- = N-v-z-e = v- = v- I N+z+e (v+ + v-) v+ + v- v

PENENTUAN BILANGAN ANGKUTa)Penentuan bilangan angkut dengan cara hittorfb)Penentuan bilangan angkut dengan cara pergerakan batas (moving boundary)

METODE HITTORFPenentuan ini didasarkan pada perubahan konsentrasi elektrolit di sekitar elektroda-elektroda yang disebabkan oleh aliran listrik melalui elektrolit. Prinsip cara ini adalah dengan membagi sel ke dalam tiga bagian yakni daerah anoda, tengah, dan katoda.

METODE HITTORFAnalisis kuantitatif metode Hittorf :1. Analisis jumlah listrik yang mengalir pada coulometer2. Buat reaksi redoks masing-masing elektrodanya3. Hitung mol zat dalam larutan elektrolit sebelum dan setelah elektrolisis4. Dianalisis jumlah ion-ion yang berpindah pada masing-masing elektroda5. Ditentukan bilangan angkut masing-masing ionMETODE PERGERAKAN BATAS (MOVING BOUNDARY)Penentuan ini didasarkan pada penambahan konsentrasi larutan di sekitar elektrodanya, maka cara gerakan batas didasarkan pada pergerakan ion-ion ketika beda potensial diterapkan.

KONSEP DAYA HANTARSuatu sistem yang dapat mengalirkan listrik (kawat atau larutan elektrolit) akan memiliki tahanan (R)R = l A Hantaran (L) merupakan kebalikan dari tahanan (R = 1/L)L = A L = hantaran (satuan: siemens, S = -1) l = hantaran jenis (-1 m -1) l = jarak antara kedua elektroda (m)A = luas elektroda (m2)

DAYA HANTAR MOLAR DAN DAYA HANTAR EKIVALENUkuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah tertentu elektrolit, disebut hantaran molar (m ). m = = hantaran jenis (-1 m -1) CC = konsentrasi elekrolit (mol dm-3)ek = m = m m = hantaran molar z+ z- (-1 m2 mol-1)

Hantaran molar (m) merupakan fungsi dari: konsentrasi, jenis elektrolitHUBUNGAN HANTARAN MOLAR DAN KONSENTRASISecara umum, semakin besar konsentrasi maka hantaran semakin kecil. Mengapa?

ELEKTROLIT KUAT:Pengenceran > kenaikan hantaran kenaikan hantaran >HUBUNGAN HANTARAN MOLAR DAN KONSENTRASIELEKTROLIT KUAT: m = 0m B C 0m = hantaran molar pada pengenceran tak hingga (-1 m2 mol-1)B = tetapanC = konsentrasi elektrolit (mol dm-3)ELEKTROLIT LEMAH: 0m = 0+ + 0- 0 = hantaran molar ion pada = m pengenceran tak hingga 0m = derajat dissosiasiCatatan : karena tidak mungkin dapat dihitung hantaran molar masing-masing ion, hubungan matematika diatas dapat digunakan untuk menghitung selisih hantaran suatu jenis ion dengan mencari selisih hantaran molar dari ion yang kation/anionnya sama.

20BILANGAN ANGKUTt+ = + t- = -

dimana = + + - MOBILITAS IONMobilitas ion (ui) didefinisikan sebagai kecepatan (v) untuk setiap satuan kekuatan medan listrik (E). ui = vi EE = V/l dimana V = beda potensial (V)l = jarak elektroda (m)E = kuat medan (V m-1)vi = kecepatan ion (m s-1) ui = mobilitas ion (m2 V-1 s-1)

HUBUNGAN MOBILITAS ION DAN DAYA HANTARKuat arus dalam suatu larutan elektrolit merupakan penjumlahan dari kuat arus yang diangkut oleh masing-masing ion. Jika mobilitas ion-ion dalam larutan besar, maka daya hantar ionnya juga besar. Hantaran molar ion-ion didefinisikan sebagai:+ = z+ F u+ dan - = z- F u-maka: = + + - u+ = + dan u- = - dimana u = mobilitas ion z+ F z- F HUBUNGAN MOBILITAS ION DAN DAYA HANTAR = + + - = F (u+ + u-) u/ elektrolit KUAT = F (u+ + u-) u/ elektrolit LEMAHPENGARUH KONSENTRASI TERHADAP MOBILITAS IONPada konsentrasi elektrolit tertentu, mobilitas ion juga tertentu dan berbeda harganya pada konsentrasi yang berbeda. Mobilitas turun dengan naiknya konsentrasi. Mengapa demikian?

TUGASPada suhu 25C dan 1 atm diperoleh data sebagai berikut:Larutan NaCl 0,2 M u(Cl-) = 65,1 x 10-5 cm2 V-1 s-1. Larutan KCl 0,2 M u(Cl-) = 65,6 x 10-5 cm2 V-1 s-1. a) Mengapa terdapat perbedaan mobilitas ion Cl di dalam kedua larutan tersebut?b) Pada larutan mana ion Cl dapat mengangkut arus lebih banyak?APLIKASI DAYA HANTAR1. Penentuan tetapan dissosiasi (K) dan derajat dissosiasi ()misal. HA H+ + A- m: C - -r:- C + C + C s:C(1-) + C + C K = [H+] [A- ] = C2 2 dimana = [HA] C(1-)0 K = C 2 0 (0 ) K 02 - K 0 = C 2 1 = 1 + C y = b + ax 0 K 02 didapat slope = a = 1/K 02 dan intersep = b = 1/ 0

APLIKASI DAYA HANTAR2. Penentuan titik ekivalen pada titrasi konduktometrimisal. Titrasi HCl dengan NaOH.Pada awal hantaran dari HCl dikarenakan oleh adanya ion H+ dan Cl-. Saat titrasi dilakukan H+ digantikan oleh Na+. Hantaran ion Na+ lebih kecil dari H+ maka hantaran larutan berkurang. Setelah melewati titik akhir ekivalen, NaOH berlebih mulai terbentuk dalam larutan, karena hantaran ion OH- sangat besar, maka hantaran dari larutan kembali meningkat.

APLIKASI DAYA HANTAR3. Penentuan Kspmisal. BaSO4 (garam) = (larutan jenuh garam tersebut dalam air) - (air) = (garam) = (garam) C sgaram sukar larut = konsentrasi kecil = larutan dgn pengenceran tak hingga s = 0

Ksp = [Ba2+] [SO42-]APLIKASI DAYA HANTAR4. Penentuan jenis muatan elektrolitJika daya hantar molar pada berbagai konsentrasi diketahui, maka dapat aluran dari terhadap C dapat dibuat. Dari plot tersebut akan di dapat harga 0, kemudian dibandingkan harga 0 yang didapat dengan data eksperimen. Harga 0 untuk berbagai jenis larutan elektrolit akan berada pada rentang daerah tertentu sehingga dapat diketahui muatan ion-ionnya.SOAL LATIHAN1. Daya hantar LiCl pada pengenceran tak hingga adalah 115,83 -1 cm2 mol-1 pada suhu 250C. Bilangan angkut anion adalah 0,664. Tentukan kecepatan ion Li+ dan Cl- dalam larutan LiCl yang sangat encer jika jarak kedua elektroda 4 cm dan beda potensial 6 V.

2. Pada 250C 0/(10-4 -1 m2 mol-1) untuk natrium benzoat, asam klorida, dan natrium klorida masing-masing adalah 82,48; 426,16; 126,45. Hitung 0 untuk asam benzoat.

3. Larutan KCl 0,14941% massa pada 250C dielektrolisis pada sel Hittorf dengan menggunakan elektroda Ag-AgCl. Reaksi di katoda adalah:AgCl(s) + e Ag(s) + Cl-(aq)Reaksi di anoda merupakan reaksi kebalikannya. Setelah dielektrolisis di bagian katoda dianalisis 120,99 g larutan dengan KCl 0,19404% massa. Sementara itu 160,24 mg Ag telah terendapkan pada coulometer yang dihubungkan secara seri dengan sel Hittrof. Tentukan bilangan angkut K+ dan Cl- dalam larutan KCl yang digunakan.

4. Hantaran jenis larutan BaSO4 jenuh adalah 3,48 x 10-6 -1 cm-1 dan hantaran jenis air murni adalah 0,50 x 10-6 -1 cm-1 . Jika hantaran molar pada pengenceran tak hingga untuk ion Ba2+ dan SO42- masing-masing adalah 127,26 dan 160,04 -1 cm2 mol-1, hitung hasil kali kelarutan BaSO4.