Apa itu sel elektrolisis?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Sel elektrolisis adalah perangkat elektrokimia di mana energi listrik dikonsumsi untuk mendorong reduksi oksidasi atau reaksi redoks non-spontan. Ini kebalikan dari sel galvanik atau volta , yang menghasilkan energi listrik dari reaksi redoks spontan.

Banyak reaksi non-spontan yang terjadi dalam sel elektrolisis melibatkan penguraian suatu senyawa kimia menjadi unsur penyusunnya atau menjadi zat kimia yang lebih sederhana. Kelas proses lisis atau penguraian bertenaga listrik ini disebut elektrolisis, di mana sel elektrolitik mendapatkan namanya.

Sel elektrolit memungkinkan energi listrik diubah menjadi energi potensial kimia. Mereka juga membentuk dasar dari banyak proses metalurgi yang tanpanya masyarakat seperti yang kita kenal sekarang tidak akan ada.

Sel elektrolisis versus sel elektrokimia

Konsep yang berkaitan dengan sel elektrolisis adalah sel elektrokimia. Ada pembagian kecil seputar konsep yang terakhir. Beberapa penulis menganggap bahwa semua sel di mana reaksi oksidasi-reduksi dikaitkan dengan arus listrik antara dua elektroda mewakili sel elektrokimia, terlepas dari apakah reaksi itu spontan atau tidak. Dilihat dari sudut pandang ini, sel elektrolisis merupakan jenis sel elektrokimia tertentu.

Di sisi lain, sekelompok penulis lain mendefinisikan sel elektrokimia sebagai sel di mana reaksi reduksi oksidasi spontan menghasilkan arus listrik. Dalam hal ini, sel elektrolisis akan menjadi kebalikan dari sel elektrokimia.

Terlepas dari dilema ini, jelas bahwa ciri sel elektrolisis adalah melibatkan reaksi redoks yang tidak spontan, dan oleh karena itu memerlukan input energi dari sumber eksternal agar dapat terjadi.

Sel, setengah sel dan setengah reaksi

Seperti namanya, setiap reaksi oksidasi-reduksi melibatkan dua proses yang terpisah namun saling terkait, oksidasi dan reduksi. Oksidasi adalah hilangnya elektron sedangkan reduksi adalah perolehannya. Karena dalam reaksi kimia bersih tidak akan ada elektron yatim tanpa atom untuk hidup, oksidasi dan reduksi tidak dapat terjadi tanpa satu sama lain. Namun, tidak wajib kedua proses terjadi di situs yang sama.

Fakta terakhir ini mewakili raison d’être sel elektrokimia dan juga (atau dengan ekstensi), sel elektrolitik. Sel elektrolisis tidak lebih dari perangkat eksperimental di mana proses oksidasi dan reduksi dari reaksi redoks dipisahkan secara fisik, tetapi memungkinkan aliran elektron dari tempat terjadinya oksidasi ke tempat terjadinya reduksi melalui konduktor listrik. Kompartemen terpisah tempat berlangsungnya setengah reaksi ini disebut setengah sel , dan lokasi atau permukaan spesifik tempat terjadinya setengah reaksi disebut elektroda .

Setiap sel elektrokimia atau elektrolit ditentukan oleh karakteristik elektroda, oleh setengah reaksi tertentu yang terjadi di masing-masing elektroda dan oleh komposisi dan konsentrasi larutan yang ada di setiap setengah sel. Selanjutnya, spontanitas reaksi oksidasi-reduksi ditentukan oleh apa yang disebut potensial sel (diwakili sebagai sel E ).

Potensi sel positif menyiratkan reaksi spontan, sedangkan jika negatif, reaksi tidak akan spontan. Oleh karena itu, kita dapat mendefinisikan kembali sel elektrolisis sebagai sel yang memiliki potensial sel negatif, yang membutuhkan energi listrik untuk berfungsi.

Pengoperasian sel elektrolisis

Gambar berikut menunjukkan komponen sel elektrolit generik yang khas.

pengoperasian sel elektrolisis

Seperti dapat dilihat, sel terdiri dari dua elektroda ( anoda dan katoda ) yang terendam dalam larutan elektrolit (yang memastikan bahwa ia menghantarkan listrik, menutup rangkaian listrik) dan juga dihubungkan melalui konduktor listrik. melewati sumber arus searah (kotak abu-abu yang terhubung ke dinding listrik).

Setengah reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis generik ini ditunjukkan di sisi kanan gambar. Seperti dapat dilihat, potensial sel (dari keseluruhan reaksi) adalah negatif, sehingga elektron (yang juga negatif) tidak memiliki kecenderungan untuk mengalir dari anoda ke katoda.

Namun, ketika sumber daya dihidupkan, itu menghasilkan perbedaan potensial yang melawan dan melebihi potensial sel, yang mendorong elektron untuk bergerak melalui konduktor, menyebabkan reaksi oksidasi-reduksi terjadi.

Menurut definisi, dalam sel elektrolitik, anoda adalah elektroda tempat terjadinya oksidasi dan biasanya direpresentasikan di sebelah kiri. Sebaliknya, katoda adalah tempat terjadinya reduksi dan digambarkan di sebelah kanan, sehingga elektron selalu mengalir dari anoda ke katoda.

Cara mudah untuk mengingat ini (dalam bahasa Spanyol) adalah bahwa “vokal pergi dengan vokal dan konsonan pergi dengan konsonan”:

Ánode , Oksidasi dan kiri dimulai dengan vokal, jadi semuanya berjalan bersamaan; sedangkan, Cathode , Reduction , dan Right semuanya dimulai dengan konsonan, jadi keduanya juga bersamaan.

Kegunaan Sel Elektrolit

Anda dapat mengatakan bahwa sel-sel elektrolit sangat penting untuk gaya hidup modern kita. Hal ini disebabkan, pertama, banyak industri penting yang bergantung sepenuhnya pada proses elektrolitik, dan kedua, fakta bahwa mereka membentuk dasar kemampuan kita untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk energi potensial kimia. Beberapa aplikasi yang paling penting dari sel elektrolisis adalah:

Produksi dan pemurnian logam

Beberapa logam terpenting bagi manusia, seperti aluminium dan tembaga, diproduksi secara industri melalui sel elektrolisis. Mereka juga merupakan salah satu dari beberapa cara untuk mendapatkan logam aktif seperti logam alkali (litium, natrium dan kalium) dan beberapa logam alkali tanah yang sangat penting seperti magnesium.

produksi halogen

Halogen seperti fluor dan klorin sangat penting dalam industri kimia. Mereka adalah reagen penting untuk produksi banyak turunan minyak bumi seperti PVC dan Teflon, serta digunakan dalam proses sintetik yang tak terhitung jumlahnya untuk obat-obatan yang menyelamatkan nyawa setiap hari. Sumber utama halogen ini adalah elektrolisis garam yang mengandung ionnya.

Penyimpanan energi

Seperti disebutkan di atas, sel elektrolisis mampu menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Contoh paling nyata dari hal ini adalah proses pengisian semua baterai yang dapat diisi ulang. Tanpa sel elektrolitik, baterai litium yang menggerakkan sebagian besar perangkat seluler yang kita gunakan setiap hari tidak akan dapat diisi ulang. Elektrolisis air adalah dasar untuk produksi gas hidrogen , yang dapat digunakan sebagai bahan bakar bersih dalam roket seperti Blue Shephard milik Blue Origin , perusahaan kedirgantaraan Jeff Bezos, atau sebagai sumber energi listrik dalam sel bahan bakar beberapa model mobil listrik.

Contoh sel elektrolisis

elektrolisis air

Elektrolisis air dilakukan dengan mengalirkan arus melalui larutan asam sulfat 0,1 M. Setengah reaksi yang terlibat dan reaksi keseluruhannya adalah:

Contoh elektrolisis: sel elektrolisis air

Elektrolisis natrium klorida cair

Dalam natrium klorida cair, ion bertindak sebagai pembawa muatan yang menghantarkan listrik. Beginilah cara natrium diproduksi di tingkat industri.

Contoh Elektrolisis: Sel Elektrolit Natrium Klorida

Referensi

-Iklan-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Tes warna api

Definisi suspensi

Contoh sifat kimia