Tugas 5.docx

KIMIA FISIKA III Hantaran dalam Elektrolit

Kelompok 4 Komang Ayu Hendra Wahyundari (1113031032) Ni Made Dwi Purwati (1113031036) Luh Gede Eka Pratiwi (1113031039)

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA 2013

HANTARAN DALAM ELEKTROLIT

2. Mekanisme Penghantaran Listrik Aliran listrik suatu konduktor (penghantar) melibatkan perpindahan elektron dari potensial negatif yang tinggi ke potensial negatif yang lebih rendah. Mekanisme dari transfer ini tidak sama untuk berbagai konduktor. Dalam penghantar elektronik, seperti padatan dan lelehan logam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan elektron langsung melalui penghantar dengan pengaruh dari potensial yang diterapkan. Dalam hal ini atom-atom penyusun penghantar listrik tidak terlibat dalam proses tersebut. Akan tetapi pada penghantar elektrolitik, yang mencakup larutan elektrolit dan garam-garam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan ion-ion baik positif maupun negatif menuju elektroda-elektroda. Migrasi ini tidak hanya melibatkan aliran listrik dari satu elektroda ke elektroda lainnya tetapi juga melibatkan adanya transfort materi dari satu bagian konduktor ke bagian lainnya. Aliran listrik pada penghantar elektronik selalu disertai dengan perubahan kimia pada elektrodaelektrodanya dan reaksinya bersifat khas dan tertentu bergantung pada zat-zat penyusun konduktor tersebut juga elektrodenya. Mekanisme aliran listrik melalui konduktor elektrolitik akan lebih mudah dipahami melalui contoh berikut:

Sel elektrolitik pada gambar diatas, terdiri dari dua buah electrode tembaga (Cu) yang dihubungkan dengan sumber arus searah B dan kedua electrode tersebut dicelupkan kedalam larutan tembaga dua sulfat, CuSO4. Elektroda D dihubungkan dengan kutub negatif (-) dari B dan elektroda A dihubungkan dengan kutub positif (+) dari dari B. Dalam larutan terdapat ion-ion Cu2+ dan SO42-. Jika rangkaian disambungkan terjadi aliran arus listrik. Hal ini mengakibatkan terjadinya pelarutan tembaga di elektroda A. Elektroda D (yang dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus) bermuatan negative karena kaya dengan electron dari B.

Elektron-elekton ini bergabung dengan ion tembaga (Cu2+) dalam larutan membentuk endapan Cu pada elektroda D. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut. Cu2+ + 2e- → Cu Reaksi pada elektroda D adalah reaksi reduksi. Dengan demikian elektroda D disebut dengan katoda. Elektroda A merupakan anoda, tempat berlangsungnya reaksi oksidasi. Reaksi oksidasi yang terjadi pada elektroda A adalah sebagai berikut. Cu → C2+ + 2eDapat dilihat bahwa dua elektron di katoda digunakan untuk bereaksi membentuk Cu dan secara bersamaan dua electron keluar dari anoda karena terjadi perubahan dari Cu membentuk Cu2+. Hasil netonya adalah transfer dua electron pada sirkuit luar dari anoda menuju katoda. Saat sirkuit ditutup, ion positif atau kation akan brgerak ke katoda dan ion negatif atau anion akan bergerak ke anoda yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir. Proses mengalirnya arus listrik melelui konduktor elektrolitik yang disertai reaksi kimia disebut elektrolisis. Dari uraian di atas tentang mekanisme elektrolisis dapat disimpulkan bahwa electron masuk dan keluar dari larutan terjadi melalui perubahan kimia pada elektrode-elektrodenya. 3. Hantaran Jenis dan Hantaran Molar Hantaran Jenis Hantaran jenis didefinisikan sebagai hantaran larutan elektrolit dengan volume 1 m3. Hantaran jenis larutan elektrolit tidak dapat diukur secara langsung, yang dapat diukur langsung adalah tahanan dari suatu larutan elektrolit. Tahanan (R) dari suatu larutan elektrolit tidak dapat diukur dengan baik apabila digunakan arus listrik searah. Hal ini dikarenakan akan terjadi peristiwa elektrolisis yang menyebabkan perubahan konsentrasi elektrolit dan penumpukan hasil elektrolisis pada elektroda akan mengubah tahanan larutan. Untuk menghilangkan hal tersebut, digunakan arus bolak balik. Elektroda yang digunakan adalah platina yang dilapisi platina hitam. Sel hantaran disimpan dalam penangas dengan T tetap dan ditempatkan di satu sisi dari jembatan Wheatstone.

Gambar. jembatan Wheatstone

Berdasarkan gambar tersebut, dapat diperoleh rumusan perhitungan tahanan yakni sebagai berikut.

R2 R  atau R1 R3 R

R2 R3 R1

Setelah diperoleh R maka hantaran jenis dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.

K

1



, k sel 

l A

 K

k sel R

Hantaran jenis suatu elektrolit bermanfaat dalam menentukan konstanta sel dimana konstanta sel memiliki nilai yang tidak bergantung pada jenis larutan bila jarak antara kedua elektroda dalam sel hantaran tetap. Salah satu contoh larutan yang sering digunakan untuk menentukan konstanta sel adalah larutan KCl. Nilai hantaran jenis larutan KCl pada berbagai temperatur dapat disajikan pada tabel di bawah ini. Tabel. Nilai Hantaran jenis KCl

No

Konsentrasi (mol L-1)

K (ohm m-1) 0oC

18 oC

25 oC

1

1,00

0,5430

9,8200

11,1730

2

0,1

0,7154

1,1192

1,2886

3

0,01

0,0775

0,1223

0,1411

Hantaran Molar Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan memiliki hantaran jenis yang berbeda karena mengandung konsentrasi yang berbeda dan jumlah ion yang berbeda. Oleh

karena itu, untuk memperoleh ukuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah elektrolit tertentu disebut hantaran molar, Λm.

m 

K C

Keterangan : K  hantaran jenis (ohm m-1) Λm  hantaran molar (ohm m2 mol-1) C  konsentrasi elektrolit (mol dm-3 atau mol L-1)

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan oleh Kohlrausch, hubungan antara hantaran molar dan hantaran jenis terhadap konsentrasi adalah sebagai berikut. 1. Untuk elektrolit kuat, hantaran jenis elektrolit akan naik secara cepat dengan naiknya konsentrasi, sedangkan untuk elektrolit lemah hantaran jenis elektrolit akan naik secara perlahan-lahan dengan naiknnya konsentrasi. Perbedaan ini disebabkan karena perbedaan daya ionisasi kedua elektrolit, dimana elektrolit kuat terionisasi sempurna sedangkan elektrolit lemah terionisasi sebagian. 2. Untuk elektrolit kuat dan lemah, hantaran molarnya akan naik dengan naiknya pengenceran dan akan bernilai maksimal pada pengenceran tak terhingga.

Hubungan antara hantaran molar pada konsentrasi tertentu (A) dan hantaran molar pada pengenceran tak terhingga (Ao) terhadap konsentrasi (C) untuk elektrolit kuat adalah sebagai berikut.

  o  b C Grafik hantaran molar dengan akar kuadrat konsentrasi untuk beberapa elektrolit dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar. hubungan hantaran molar terhadap akar kuadrat konsentrasi elektrolit

Berdasarkan grafik di atas, dapat dijelaskan sebagai berkut. 1.

Plot hantaran molar terhadap akar kuadrat konsentrasi berupa garis lurus untuk elektrolit kuat, dan lengkungan curam untuk elektrolit lemah

2.

Ekstrapolasi data hantaran molar sampai pengenceran tak terhingga dikenal sebagai limit hantaran molar (Ao) yang didasarkan pada migrasi bebas rata-rata dari ion-ion, seperti yang dikemukakan oleh Kohlrausch.

Menurut hukum tersebut, hantaran molar dari setiap elektrolit pada pengenceran tak terhingga (λo) adalah jumlah hantaran molar dari ion-ion pada pengenceran tak terhingga. Hal ini disebabkan pada pengenceran tak terhingga, masing-masing ion dalam larutan dapat bergerak bebas tanpa dipengaruhi oleh ion-ion lawan. Apabila jumlah ion positif dan ion negatif dinyatakan sebagai v+ dan v- serta hantaran molar pada pengenceran tak terhingga ion-ion positif dan negatif dinyatakan sebagai λo+ dan λo-, maka dapat dirumuskan sebagai berikut.  o  v  λ o  v  λ o

Penerapan utama dari hukum Kohlrausch adalah untuk menentukan harga limit hantaran molar dari elektrolit lemah. Misalnya suatu elektrolit AD, hantaran molar pada pengenceran tak terhingga (limit hantaran molarnya) ditentukan dari penentuan hantaran molar larutan elektrolit kuat AB, CD, CB dengan menggunakan persamaan berikut.

A o (AD)  A o (AB)  A o (CD)  Ao (CB) Apabila persamaan diatas diuraikan berdasarkan Hukum Kohlrausch, maka akan diperoleh persamaan berikut:

Ao (AD)  λ oA  λ oB  λ oC  λ oD  λ oC - λ oB  λ oA  λ oD 3.

Derajat Disosiasi Elektrolit Lemah

Menurut Arrhenius derajat disosiasi α elektrolit lemah dapat dinyatakan oleh persamaan berikut 𝐴 𝛼 𝐴𝛼 A=hantaran molar elektrolit pada konsentrasi C dan 𝐴𝛼 =hantaran molar pada pengenceran tak hingga. Untuk elektrolit dengan reaksi disosiasi 𝐴𝐵 ↔ 𝐴− + 𝐵 − konstanta kesetimbangan disosiasi reaksi diatas dapat di tentukan dengan cara sebagai berikut. Misalkan molaritas elektrolit AB =amol L -1 dan derajat disosiasinya α maka: 𝐴𝐵 ↔ 𝐴− + 𝐵 − Mula-mula :a Reaksi : aα aα aα

Saat Setimbang : a(I-α) aα aα Konstanta kesetimbangan disosiasi. 𝐾 =

[𝐴− ][𝐵− ] [𝐴𝐵]

=

(𝑎𝛼)(𝑎𝛼) 𝑎(1−𝑎)

(𝑎𝛼2 )

= (1−𝑎)

DAFTAR PUSTAKA

Suardana, I. N. (2003). Kimia Fisika III. Singaraja: IKIP Negeri Singaraja. Sukardjo.1997. Kimia Fisika.Jakarta: Rineka Cipta Susiana.

2009.

Sifat

Hantaran

dan

Reaksi

Oksidasi

Reduksi:

http://ariffadholi.blogspot.com/2009/10/sifat-hantaran-listrik-redoks.html diakses pada tanggal 21 Oktober 2013 . David

Miladi,

Sahri.

2010.

Larutan

elektrolit

dan

non

elektrolit.:

http://sahri.ohlog.com/larutan-elektrolit-dan-non-elektrolit.cat3416.html diakses pada tanggal 21Oktober 2013