Elektrolisis adalah proses kimia di mana arus listrik digunakan untuk merangsang reaksi non-spontan. Dalam konteks ini, kita membahas elektrolisis untuk mengendapkan tembaga dari larutan CuSO4, yang memiliki kandungan tembaga tingkat molaritas 2, menggunakan kuat arus sebesar 10 A.
Penentuan waktu yang dibutuhkan dalam proses ini perlu mempertimbangkan beberapa variabel, termasuk kandungan tembaga dalam larutan, jumlah arus, dan hukum Faraday, yang berkaitan dengan elektrolisis.
Menghitung Molaritas
Diberikan dalam problem ini adalah larutan CuSO4 yang memiliki molaritas 2 M dalam 200 ml larutan. Molaritas didefinisikan sebagai jumlah mol dari suatu solute per liter larutan. Dalam kasus ini, karena volume larutan adalah 200 ml atau 0,2 L, maka total mol CuSO4 dalam larutan adalah 2 M * 0,2 L = 0,4 mol.
Tenaga Arus dan Hukum Faraday
Hukum Faraday pertama tentang elektrolisis menyatakan bahwa massa suatu zat yang diproduksi pada elektroda selama elektrolisis adalah proporsional terhadap jumlah muatan yang melalui sel. Menurut hukum ini, jumlah muatan (Q) bisa dihitung dengan rumus: Q=I*t, di mana I adalah intensitas arus (10 A dalam hal ini) dan t adalah waktu dalam detik.
Mengendapkan Tembaga
Mengetahui bahwa tembaga (Cu) memiliki valensi +2 dalam CuSO4, dan berdasarkan Avogadro’s hypothesis, 1 mol electron memerlukan 1 Faraday listrik, maka untuk mengendapkan 1 mol Cu akan memerlukan 2 Faraday.
Karena satu Faraday (F) setara dengan total muatan 1 mol electron atau 96485 Coulomb, maka total muatan yang dibutuhkan untuk mengendapkan 0,4 mol Cu adalah 0,4 mol * 2 F/mol * 96485 C/F = 77078 Coulomb.
Menggunakan kembali rumus Q=I*t, waktu t yang dibutuhkan untuk mengendapkan semua Cu dapat dihitung sebagai t=Q/I = 77078 C / 10 A = 7707,8 detik. Dalam menit ini setara dengan sekitar 128,46 menit, atau sekitar 2 jam dan 8 menit.
Jadi, jawabannya apa?
Dalam sel elektrolisis dengan larutan CuSO4 2M sebanyak 200 mL dan kuat arus 10 A, diperlukan waktu sekitar 2 jam dan 8 menit untuk mengendapkan semua tembaga dari larutan tersebut.
