Question

Diketahui larutan gula (CoH1206) 0,1 M dan larutan natrium klorida
(NaCI) 0.1 M. Jika kedua larutan tersebut dialirkan dengan arus
listrik sebesar 1 A, tentukan:

a. Tegangan listrik yang diperlukan untuk masing-masing larutan!

b. Perubahan massa elektroda yang terjadi pada larutan NaCI
setelah dialiri arus listrik selama 10 menit!

Answer 1

Jawaban:

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita perlu menggunakan hukum Faraday dan konsep elektrokimia. Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan:

a. Tegangan listrik yang diperlukan untuk masing-masing larutan:

Untuk menghitung tegangan listrik yang diperlukan, kita perlu menggunakan hukum Faraday:

Hukum Faraday menyatakan bahwa jumlah zat yang teroksidasi atau tereduksi pada elektrolisis sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilewatkan melalui larutan.

Rumus umum untuk menghitung tegangan listrik dalam elektrolisis adalah:

V = E / n

di mana:

V adalah tegangan listrik (volt),

E adalah energi (joule),

n adalah jumlah mol zat yang teroksidasi atau tereduksi.

Untuk larutan gula (C12H22O11), kita tahu bahwa gula tidak menghantarkan arus listrik, jadi tidak akan terjadi elektrolisis. Oleh karena itu, tegangan listrik yang diperlukan untuk larutan gula adalah 0 volt.

Untuk larutan natrium klorida (NaCl), kita tahu bahwa ketika dialiri arus listrik, ion-ion natrium (Na+) akan teroksidasi menjadi natrium (Na) di elektroda negatif (katoda), sedangkan ion-ion klorida (Cl-) akan tereduksi menjadi klorin (Cl2) di elektroda positif (anoda).

Menggunakan hukum Faraday, kita dapat menghitung tegangan listrik yang diperlukan untuk larutan NaCl:

V = E / n

Untuk natrium (Na+):

n = jumlah mol Na+ yang teroksidasi

= (0.1 M) x (1 A) x (1 mol/1 F) x (1 F/96500 C)

= 0.000001036 mol

E = 2.71 V (nilai potensial standar untuk reaksi Na+ → Na)

V (Na+) = E / n

= 2.71 V / 0.000001036 mol

≈ 2,62 × 10^6 V

Untuk klorin (Cl-):

n = jumlah mol Cl- yang tereduksi

= (0.1 M) x (1 A) x (1 mol/2 F) x (1 F/96500 C)

= 0.000000518 mol

E = 1.36 V (nilai potensial standar untuk reaksi Cl- → Cl2)

V (Cl-) = E / n

= 1.36 V / 0.000000518 mol

≈ 2,62 × 10^6 V

Jadi, tegangan listrik yang diperlukan untuk larutan NaCl adalah sekitar 2,62 × 10^6 V.

b. Perubahan massa elektroda yang terjadi pada larutan NaCl setelah dialiri arus listrik selama 10 menit:

Untuk menghitung perubahan massa elektroda, kita perlu menggunakan hukum Faraday:

Hukum Faraday juga menyatakan bahwa perubahan massa elektroda (m) yang terjadi pada elektrolisis sebanding dengan jumlah muatan listrik (Q) yang dilewatkan melalui larutan dan massa molar zat tersebut (M).

Rumus umum untuk menghitung perubahan massa elektroda adalah:

m = (Q x M) / F

di mana:

m adalah perubahan massa elektroda (gram),

Q adalah jumlah muatan listrik (Coulomb),

M adalah massa molar zat (gram/mol),

F adalah konstanta Faraday (96500 C/mol).

Kita bisa menghitung Q dengan menggunakan rumus:

Q = I x t

di mana:

I adalah arus listrik (Ampere),

t adalah waktu (detik).

Dalam hal ini, I = 1 A dan t = 10 menit = 600 detik.

Menggunakan data yang diberikan:

M (NaCl) = 58.44 g/mol (massa molar NaCl)

Q = I x t

= 1 A x 600 detik

= 600 C

m = (Q x M) / F

= (600 C) x (58.44 g/mol) / 96500 C/mol

≈ 0.365 g