18. Pada proses elektrolisis larutan tembaga sulfat 1 M selama 50 sekon dengan arus sebesar 10 ampere, diperoleh endapan pada katoda. Endapan pada katoda dengan reaksi: Cu²+ (aq) + 2 e → Cu(s) yang terjadi sebanyak .... (Ar Cu = 64). A. 64x2x50x10 gram 96500 B. 64 x 50x10 gram 2 x 96500 64 x 50 x 10 gram 96500 C. D. 50X10 X 96500 gram 64x2 E. 50x10x 96500 gram 64 X10 

Pada soal ini diberikan data mengenai elektrolisis larutan tembaga sulfat \((CuSO_4)\) dengan arus listrik dalam waktu tertentu sehingga ion tembaga direduksi di katoda. Kemudian kita diminta untuk menentukan banyaknya endapan yang terjadi di katoda.

Penjelasan Konsep

Produk yang terbuat dari logam biasanya rentan mengalami perkaratan (korosi). Misalnya pada pembuatan sendok makan. Sendok yang terbuat dari baja dilapisi dengan logam perak supaya lebih menarik dan tahan korosi. Nah, proses pelapisan ini menggunakan prinsip kimia lho, yaitu elektrolisis.

Dalam ilmu kimia, konsep yang mempelajari hubungan energi listrik dengan reaksi kimia disebut dengan elektrokimia. Nah, elektrokimia ini dibagi lagi menjadi dua, yaitu sel Volta dan sel elektrolisis. Apa bedanya? Sederhananya sih kalau sel Volta adalah proses reaksi kimia spontan yang menghasilkan energi listrik. Sementara elektrolisis adalah mengalirkan energi listrik untuk menjalankan reaksi kimia yang tidak spontan. 

Kali ini kita hanya akan membahas sel elektrolisis. Lebih tepatnya kita bakal bahas reaksi redoks yang terjadi pada sel elektrolisis. Sebelumnya, kita harus menyepakati beberapa hal diantaranya:
<ul><li>Reaksi pada sel elektrolisis adalah reaksi yang tidak spontan</li><li>Pada sel elektrolisis katoda adalah kutub negatif sedangkan anoda adalah kutub positif.</li><li>Pada sel elektrolisis katoda sebagai tempat reduksi sedangkan anoda adalah tempat oksidasi.</li><li>Berdasarkan kereaktifannya, elektroda dibagi menjadi dua jenis, yaitu elektroda inert (C,Pt, dan Au) dan elektroda aktif (selain inert).</li><li>Zat elektrolit yang dielektrolisis bisa berupa larutan atau lelehan/leburan/cairan. Larutan adalah campuran yang mengandung pelarut (umumnya air). Sedangkan lelehan merupakan zat murni (tidak mengandung pelarut).</li></ul>
Nah, biar lebih tergambar berikut ini adalah ilustrasi rangkaian sel elektrolisis:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-85/LessonId-226/ModuleId-2/QuestionCode-21HPLAFTHZ7/Hal-4-No.03.gif" />
Sumber: https://m-edukasi.kemdikbud.go.id/

Sekarang kita bahas mengenai aturan reaksi redoks pada sel elektrolisis ya. Sebelum bahas secara rinci, kita perlu mengingat lagi urutan logam berdasarkan kenaikan potensial reduksi standarnya pada deret Volta:
\(Li-K-Ba-Sr-Ca-Na-Mg-Al-Mn-(H_2O)-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-(H^+)-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pt-Au\)
Deret Volta ini nanti penting untuk menentukan reaksi reduksi di katoda.

Aturan Reduksi di katoda (perhatikan kationnya)	

1. Jika larutan \((+H_2O)\):
a) Logam di kiri \(H_2O\) pada deret Volta:
Reduksi: \(2H_2O + 2e → 2OH^- + H_2(g)\)

b) Logam di kanan \(H_2O\) pada deret Volta: 
Reduksi ion logam \((L^{x+}): L^{x+} + xe → L(s)\)

2. Jika lelehan:
Reduksi ion logam \((L^{x+}): L^{x+} + xe → L(s)\)

3. Jika ion \(H^+\) dari asam:
Reduksi ion \(H^+: 2H^+ + 2e → H_2(g)\)

Aturan Oksidasi di anoda (perhatikan elektroda/anoda)

1. Jika inert maka perhatikan anionnya:
a) Anion sisa asam okso (eg: \(SO_4^{2-}, NO_3^-, PO_4^{3-})\)
Oksidasi air: \(2H_2O → 4H^+ + 4e + O_2(g)\)

b) Selain sisa asam okso:
- ion halida \((X^-: F^-, Cl^-, Br^-, I^-)\)
oksidasi: \(2X^- → X_2 + 2e\)

- ion \(OH^-\) dari basa
Oksidasi: \(4OH^- → 2H_2O + O_2(g) + 4e\)

2. Jika elektroda aktif:
Oksidasi logam elektroda (L) itu sendiri:
\(L(s) → L^{x+} + xe\)


Nah sekarang kita bahas mengenai endapan yang terbentuk di katoda ketika kation logam mengalami reduksi. Banyaknya endapan yang dihasilkan dari proses elektrolisis dikemukakan oleh Faraday melalui Hukum Faraday I yang berbunyi:
massa zat yang dihasilkan dari proses elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang digunakan.

Persamaan matematis Hukum Faraday I:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-85/LessonId-226/ModuleId-2/QuestionCode-21HPLAR19MF/faraday I.png" />
Dimana:
W = massa endapan (gram)
e = massa ekivalen 
F = jumlah listrik (Faraday)
1 F = 1 mol elektron
Q = muatan listrik (Coulomb)
I = kuat arus (Ampere)
t = waktu (detik)

Di soal ini kita punya larutan \(CuSO_4\) yang dielektrolisis dengan:
Ar Cu = 64
I = 10 A
t = 50 detik
reaksi di katoda: \(Cu^{2+}(aq) + 2e → Cu (s)\)

nah, untuk menentukan massa endapan tembaga (Cu) yang dihasilkan di katoda kita bisa menggunakan persamaan hukum Faraday I:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-85/LessonId-226/ModuleId-2/QuestionCode-21HPLAR19MF/massa Cu.png" />

Pembahasan