2. ke dalam elektrolisis 200 ml larutan ZnCI, IM dialirkan arus sebesar 5 ampere. Tentukan waktu yang dibutuhkan untuk mengendapkan semua ion seng. 

Pada soal diminta menentukan waktu yang dibutuhkan untuk mengendapkan semua ion seng melalui proses elektrolisis, sehingga konsep yang digunakan adalah konsep sel elektrolisis. 

Identifikasi Konsep

Sel elektrolisis adalah reaksi redoks tidak spontan yang berlangsung dengan bantuan listrik. Sebelum menentukan waktu yang dibutuhkan, kita tentukan terlebih dahulu reaksi setengah sel yang terjadi.
Langkah pertama yang harus dilakukan adalah mengionkan larutan \(ZnCl_2\) menjadi,

\(ZnCl_2 → Zn^{2+} + 2Cl^-\)

Akibat pengaruh arus listrik searah yang dialirkan melalui batang elektrode, ion-ion seng (\(Zn^{2+}\)) yang bermuatan positif bergerak ke kutub negatif (katoda). Di sekitar katoda terdapat ion \(Zn^{2+}\) dan molekul \(H_2O\) sebagai pelarut. Diantara kedua zat tersebut, yang paling mudah mengalami reduksi adalah ion \(Zn^{2+}\) (dilihat dari letaknya pada deret volta Zn berada di sebelah kanan \(H_2O\)) sehingga terjadi reduksi terhadap ion \(Zn^{2+}\). Reaksi yang terjadi adalah,

Katoda (-) : \(Zn^{2+}(aq) + 2e → Zn(s)\)

Untuk menentukan waktu yang diperlukan dapat digunakan hukum Faraday. Menurut hukum Faraday I, massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis (W) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q). Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i) dengan waktu (t). 

Q = i x t
Dimana,
Q = jumlah listrik (Coulomb)
i = kuat arus (ampere)
t = waktu (detik)

Arus listrik yang mengalir merupakan aliran elektron dimana muatan listrik dari 1 mol elektron adalah 96.500 coulomb. Jumlah muatan dari 1 mol elektron sama dengan tetapan Faraday (1 F).
1 F ≡ 1 mol elektron ≡ 96.500 coulomb

Karena dalam 1 mol elektron ≡ 96.500 coulomb, maka dalam (i x t) coulomb terdapat \(\frac{i x t}{96.500}\) mol elektron. 

mol elektron= \(\frac{i \times t}{96.500}\)mol

untuk menentukan mol elektron dapat digunakan perbandingan dengan mol ion seng.

Mol \(ZnCl_2\) = Molaritas x volume
                  = 1 M x 0,2 L
                  = 0,2 mol

Karena pada reaksi ionisasi \(ZnCl_2\), koefisien ion \(Zn^{2+}\), maka mol \(Zn^{2+}\) = mol ZnCl2 = 0,2 mol. Untuk mencari mol elektron dapat digunakan perbandingan dengan mol \(Zn^{2+}\) dengan cara,

\(mol elektron= \frac{koefisien elektron}{koefisien Zn^{2+}} \times mol Zn^{2+}\)
\(mol elektron= \frac{2}{1} \times 0,2 mol=0,4 mol\)

Kemudian kita tentukan waktu yang dibutuhkan dengan rumus,

mol elektron= \(\frac{i \times t}{96.500}\)mol

diketahui pada soal arus yang digunakan sebesar 5 ampere, maka

0,4= \(\frac{5 \times t}{96.500}\)mol
t = 7.720 detik
dalam 1 jam = 3600 detik maka 7.720 detik = 7.7203600 =2,14 jam.


Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi,  waktu yang dibutuhkan untuk mengendapkan semua ion seng adalah 2,14 jam.
