Kalkulator pH dan Volume Gas pada Elektrolisis

Selasa, 31 Mei 2016

Berikut ini adalah kalkulator yang dapat digunakan untuk menghitung pH pada reaksi elektrolisis. Beberapa bagian kalkulator sengaja dibuat terpisah satu dengan yang lain untuk mengantisipasi variasi soal, terutama muatan listrik yang kadang diketahui dengan satuan Coulomb atau Faraday, bahkan kadang diketahui arus listrik dan lama waktu elektrolisis. Untuk ke-empat variabel ini dapat dihitung dengan 2 kalkulator yang pertama pada bahasan ini. Selanjutnya satuan Faraday akan digunakan lebih luas dalam perhitungan kalkulator selanjutnya yang dikaitkan dengan pH larutan setelah elektrolisis dan dikaitkan pula dengan volume gas yang terbentuk setelah sekian waktu elektrolisis. Kombinasi dari beberapa kalkulator ini akan sangat membantu dalam penyelesaian soal-soal atau untuk membuat soal dengan berbagai variabel yang diketahui.


1. Kalkulator Muatan Listrik
Kalkulator yang pertama ini dapat digunakan untuk hitungan satu variabel bila diketahui 2 variabel yang lainnya. jadi sifatnya tidak searah, tapi bisa bolak-balik.
Kalkulator Muatan Listrik
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
Arus Listrik
(ampere)
Waktu
(detik)
Muatan Listrik
(Faraday)
i t F
Dicari

2. Kalkulator Konversi Satuan Muatan Listrik
Kalkulator kedua ini digunakan bila mana dalam penyelesaian soal atau pembuatan soal divariasikan variabel muatan dengan satuan Coulomb atau Faraday
Kalkulator Konversi Satuan Muatan Listrik
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
Konversi Coulomb ke Faraday Konversi Faraday ke Coulomb
CoulombFaradayFaradayCoulomb


3. Kalkulator pH Larutan Setelah Elektrolisis

pH Larutan yang Menghasilkan ion H+
Reaksi di anoda (reaksi oksidasi) dengan menggunakan jenis elektroda inert maka reaksi oksidasi yang paling mungkin adalah anion dalam larutan. Anion sisa asam oksi dan anion F memiliki potensial oksidasi lebih negatif dibandingkan potensial oksidasi air sehingga ia akan ia lebih sulit mengalami oksidasi dibanding air. Bila di anoda yang dioksidasi adalah air (Anoda: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e) maka perhitungan pH larutan dapat menggunakan kalkulator di bawah ini. 

Isikan 2 variabel yang diketahui pada kotak input warna putih yang ada pada satu baris (deret horizontal). Tanda desimal yang diperbolehkan hanya menggunakan tanda titik, bukan tanda koma.
Kalkulator pH Larutan Elektrolisis di Anoda
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
Muatan Listrik Faraday Volume Larutan Liter Jumlah Mol H+ mol Konsentrasi H+ Molar pH
Dasar perhitungan:
  • 1 Faraday = 1 mol elektron
  • Reaksi oksidasi H2O di anoda: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 
  • Jumlah mol ion H+ = jumlah mol elektron (koefisiennya sama)
  • [H+] = jumlah mol ion H+ : volume larutan
  • pH = – log [H+]
  • Secara matematis:
    [H+] = $\large \frac{i ~~\times ~~t}{96500 ~~ \times ~~ V_{larutan}}$

    [H+] = $\large \frac{Muatan~listrik~(dalam~Faraday)}{V_{larutan}}$


pH Larutan yang Menghasilkan ion OH
Reaksi pada katoda (reaksi reduksi) tergantung pada jenis kation dalam larutan. Kation-kation dari golongan IA dan IIA serta kation Mn memiliki potensial reduksi lebih rendah dibanding air sehingga ia sulit mengalami reaksi reduksi, airlah yang lebih mudah mengalami reaksi reduksi. Bila di katoda yang direduksi adalah air (Katoda: 2H2O + 2e → H2 + 2OH) maka perhitungan pH larutan dapat menggunakan kalkulator di bawah ini.

Isikan 2 variabel yang diketahui pada kotak input warna putih yang ada pada satu baris (deret horizontal). Tanda desimal yang diperbolehkan hanya menggunakan tanda titik, bukan tanda koma.
Kalkulator pH Larutan Elektrolisis di Katoda
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
Muatan Listrik Faraday Volume Larutan Liter Jumlah Mol OH mol Konsentrasi OH Molar pH
Dasar perhitungan:
  • 1 Faraday = 1 mol elektron
  • Reaksi oksidasi H2O di katoda: 2H2O + 2e → H2 + 2OH
  • Jumlah mol ion OH = jumlah mol elektron (koefisiennya sama)
  • [OH] = jumlah mol ion OH : volume larutan
  • pOH = – log [OH]
  • pH = 14 – pOH
  • Secara matematis:
    [OH] = $\large \frac{i ~~\times ~~t}{96500 ~~ \times ~~ V_{larutan}}$

    [OH] = $\large \frac{Muatan~listrik~(dalam~Faraday)}{V_{larutan}}$


4. Volume Gas pada Reaksi Elektrolisis

Volume Gas O2 di Anoda
Bila di anoda yang dioksidasi adalah air (Anoda: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e) maka jumlah mol dan volume gas O2 dapat ditentukan.

Dasar perhitungan:
  • 1 Faraday = 1 mol elektron
  • Reaksi oksidasi H2O di anoda: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
  • Jumlah mol  O2 = ¼ mol elektron (perbandingan koefisien O2 dan e = 1 : 4)
    Jumlah mol  O2 = ¼ muatan listrik (satuan Faraday)
  • Secara matematis
    Jumlah mol gas O2 = $\large \frac{i ~~\times ~~t}{96500 ~~ \times ~~ 4}$ ≈ 2,60 × 10–6 × $i$ × $t$

    Jumlah mol gas O2 = $\large \frac{Muatan~listrik~(dalam~Faraday)}{4}$
  • Rumus yang digunakan → P × VgasO2 = ngasO2 × R × T
Untuk keadaan STP maka P = 1 atm dan T = 273K, untuk keadaan lain silakan sesuaikan dengan yang ada di soal. Jangan lupa mengubah satuan suhu oC ke Kelvin. 0oC + 273 = 273 Kelvin, 27oC + 273 = 300 Kelvin dan seterusnya.
Kalkulator Volume Gas O2 di Anoda
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
Muatan Listrik
Faraday
P
atm
Vgas O2
L
n mol O2
mol
R
L.atm/(mol.K)
T
K
0.08205
0.08205
0.08205
0.08205
0.08205
Catatan:
Bagaimana jika anion yang teroksidasi dan menghasilkan gas pula namun selain air? Ya seperti ion Cl sangat mudah teroksidasi menjadi gas Cl2. Secara prinsip dapat saja dihitung secara manual, jangan lupa perhatikan perbandingan jumlah ion yang dilepas dengan jumlah mol gas yang dihasilkan. Misal pada oksidasi 2Cl  → Cl2 + 2e artinya jumlah mol Cl2 = ½ mol elektron.
Untuk kalkulator yang dapat memperhitungkan volume gas seperti anion Cl yang melepaskan 2 elektron seperti ini dapat "meminjam" kalkulator perhitungan volume gas  H2 di bawah ini karena reaksi pada pembentukan gas H2 juga melibatkan 2 elektron juga.


Volume Gas H2 di Katoda
Bila di katoda yang direduksi adalah air (Katoda: 2H2O + 2e → H2 + 2OH) maka
jumlah mol H2 dan volume gas H2 dapat ditentukan.

Dasar perhitungan:
  • 1 Faraday = 1 mol elektron
  • Reaksi oksidasi H2O di katoda: 2H2O + 2e → H2 + 2OH
  • Jumlah mol  H2 = ½ mol elektron (perbandingan koefisien H2 dan e = 1 : 2)
    Jumlah mol  H2 = ½ muatan listrik (satuan Faraday)
  • Secara matematis
    Jumlah mol gas H2 = $\large \frac{i ~~\times ~~t}{96500 ~~ \times ~~ 2}$ ≈ 5,18 × 10–6 × $i$ × $t$

    Jumlah mol gas H2 = $\large \frac{Muatan~listrik~(dalam~Faraday)}{2}$
  • Rumus yang digunakan → P × VgasH2 = ngasH2 × R × T

Untuk keadaan STP maka P = 1 atm dan T = 273K, untuk keadaan lain silakan sesuaikan dengan yang ada di soal. Jangan lupa mengubah satuan suhu oC ke Kelvin. 0oC + 273 = 273 Kelvin, 27oC + 273 = 300 Kelvindan seterusnya.
Kalkulator Volume Gas H2 di Katoda
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
Muatan Listrik
Faraday
P
atm
Vgas H2
L
n mol H2
mol
R
L.atm/(mol.K)
T
K
0.08205
0.08205
0.08205
0.08205
0.08205
Contoh perhitungan manual tentang hal ini ada di Soal Elektrolisis Dihubungkan dengan pH Larutan dan Volume Gas.

Bila pembaca memiliki saran perbaikan dan koreksi boleh disampaikan di kotak komentar di bawah ini, akan diterima senang hati dan terima kasih. Demikian, semoga ini bermanfaat.



Bagikan di

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

 
Copyright © 2015-2016 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info