Elektrolisis air: apa itu, contoh, aplikasi

Elektrolisis air terdiri dari penguraian zat ini melalui arus listrik dan penambahan elektrolit. Mari kita lebih memahami bagaimana ini terjadi?

Baca juga: Apa itu elektrolisis?

Bagaimana elektrolisis air terjadi?

Molekul air mampu melakukan ionisasi sendiri, menghasilkan ion H⁺ (atau H₃HAI⁺) dan oh^-:

H₂O H⁺ + OH^-

atau
2 jam₂O H₃HAI⁺ + OH^-

Namun, air adalah elektrolit yang sangat lemah dan, meskipun memiliki ion-ion ini, ia tidak dapat menghantarkan arus listrik. Jadi, untuk melakukan elektrolisisnya, yaitu penguraiannya melalui arus listrik, perlu ditambahkan elektrolit, zat terlarut ionik yang dapat berupa garam, basa, atau asam.

Elektrolisis air melibatkan aliran arus listrik.

Urutan prioritas untuk pelepasan selektif

Namun, seperti yang dijelaskan dalam teks Elektrolisis berair, dalam hal ini, kita tidak hanya akan memiliki ion yang berasal dari air, tetapi juga zat yang terlarut di dalamnya. Dalam elektrolisis, hanya satu kation dan satu anion yang dilepaskan di elektroda, yaitu a pelepasan selektif mengikuti urutan prioritas.

Dengan demikian, agar katoda dan anoda yang akan dibuang adalah air, bukan zat terlarut, perlu dipilih AC id, basa atau garam yang ion-ionnya lebih mudah dilepaskan dari elektroda dibandingkan ion-ion dalam air. Untuk melakukan ini, kita perlu berkonsultasi dengan antrian prioritas yang ditunjukkan di bawah ini:

Urutan penurunan kemudahan pelepasan ion dalam elektrolisis berair

Perhatikan bahwa kation yang tercantum di bawah H⁺ memiliki lebih sedikit kemudahan pembongkaran daripada itu. Pada tabel di sebelah kanan, kita melihat bahwa anion di bawah OH^- memiliki lebih sedikit kemudahan pembongkaran. Oleh karena itu, kita dapat memilih, misalnya, garam, basa, atau asam yang membentuk ion Na.⁺, K⁺, PADA₃^-, HANYA₄^2- dan seterusnya, selain juga membentuk ion yang sama dengan air, yaitu H⁺ dan oh^-. Beberapa contohnya adalah: asam sulfat (H₂HANYA₄), natrium hidroksida (NaOH) dan kalium nitrat (KNO)₃).

Contoh dengan reaksi yang terjadi pada elektrolisis air

Katakanlah elektrolisis air dilakukan dengan penambahan asam sulfat. Dalam hal ini, kita akan memiliki pembentukan ion berikut di tengah:

• Disosiasi asam: 1 H₂HANYA₄ → 2 H⁺ + 1 SO₄^2-

• Autoionisasi air: H₂O → H⁺ + OH^- atau 2 jam₂O → H₃HAI⁺ + OH^-

Perhatikan bahwa satu-satunya kation yang ada adalah H.⁺, jadi dialah yang akan mengalami pengurangan (keuntungan .) elektron) pada elektroda negatif (katoda) dan akan menghasilkan gas hidrogenHAI (H₂).

Sekarang, berbicara tentang anion, ada dua anion di tengah, yaitu OS₄^2- dan oh^-. Seperti yang ditunjukkan tabel di atas, OS₄^2- itu lebih reaktif dan kurang mudah untuk dibuang. Jadi, OH^- akan dibuang, mengoksidasi (kehilangan elektron) di elektroda positif (anoda) dan akan menghasilkan gas oksigen(HAI₂):

• Setengah reaksi katoda: 4 H₃HAI⁺ + 4 dan^- → H₂O+H₂

• Setengah reaksi anoda: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 dan^-

Menambahkan seluruh proses ini, kita sampai pada persamaan global:

• Ionisasi air: 8 H₂O → 4 H₃HAI⁺ + 4 OH^-

• Setengah reaksi katoda: 4 H₃HAI⁺ + 4 dan^- → 4 H₂O + 2 H₂

• Setengah reaksi anoda: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 dan^-

• Persamaan global: 2H₂O → 2 H₂ + 1 O₂

Ilustrasi elektrolisis air

Perhatikan bahwa volume hidrogen yang dihasilkan adalah dua kali lipat dari oksigen. Namun, dalam praktiknya, rasio ketat ini tidak diverifikasi karena oksigen lebih larut daripada gas hidrogen.

Baca juga: Mendapatkan aluminium melalui elektrolisis

Aplikasi elektrolisis air

Elektrolisis air merupakan proses yang sangat penting, mengingat hidrogen merupakan gas yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Seperti bahan bakar turunan minyak bumi tidak terbarukan, gas hidrogen bisa menjadi alternatif penting.

Selain itu, sudah ada metode produksi bensin yang menggunakan proses elektrolisis air. Lihat bagaimana ini dilakukan dalam teks Ilmuwan mampu mengubah karbon dioksida menjadi bensin.

Oleh Jennifer Fogaa
guru kimia

Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm