Elektrolisis Seri: Pola Hitung Cepat

Pola Jembatan Elektron

Dalam elektrolisis seri, yang jumlahnya selalu sama persis adalah mol elektronnya, bukan mol endapan logamnya.

Bayangkan sebuah jalan tol dengan beberapa gerbang tol berurutan. Jumlah mobil (aliran elektron) yang melintasi gerbang pertama pasti sama persis dengan jumlah mobil yang melintasi gerbang kedua karena jalurnya satu arah tanpa percabangan. Namun, setiap gerbang punya "tarif" berbeda: satu ion perak ($\text{Ag}^+$) hanya butuh 1 elektron untuk mengendap, sedangkan satu ion timah ($\text{Sn}^{4+}$) butuh 4 elektron. Tarif muatan per ion inilah yang kita sebut sebagai valensi.

Diagram rangkaian seri dua sel elektrolisis yang menunjukkan aliran elektron sama melewati wadah perak dan wadah timah.

Karena tarifnya berbeda, menyamakan jumlah mobil tidak berarti menghasilkan jumlah endapan logam yang sama. Hubungan dasar dalam rangkaian seri selalu bertumpu pada jembatan mol elektron berikut:

$$\text{mol elektron} = \text{mol logam}_1 \times \text{valensi}_1 = \text{mol logam}_2 \times \text{valensi}_2$$

Menebak Tarif Valensi

Valensi atau muatan sebuah ion logam bisa ditebak secara cepat dengan melihat jumlah atau indeks ion negatif (anion) di sebelahnya.

Prinsip dasarnya sederhana: total muatan dalam molekul netral harus sama dengan nol. Pada larutan $\text{SnCl}_4$, ion klorida ($\text{Cl}^-$) membawa muatan $-1$. Karena ada $4$ ion $\text{Cl}$, total muatan negatifnya adalah $-4$. Agar senyawa tetap netral, ion timah ($\text{Sn}$) mutlak harus bermuatan $+4$. Artinya, valensi $\text{Sn} = 4$.

Nilai valensi $+1$ untuk $\text{Ag}$ dan $+4$ untuk $\text{Sn}$ inilah yang menjadi angka pengali utama pada jembatan mol elektron kita.

Seorang siswa menemukan larutan $\text{AuCl}_3$ dalam sebuah sel elektrolisis. Berapakah valensi logam $\text{Au}$ (jumlah elektron yang dibutuhkan untuk 1 ion emas) pada senyawa tersebut?

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4

Jawaban: 3

Setiap ion klorida (Cl) bermuatan -1. Karena ada 3 ion klorida (total -3), ion Au harus bermuatan +3 agar senyawa AuCl3 netral, sehingga valensinya adalah 3. Opsi A keliru karena menganggap tidak ada angka indeks berarti muatannya 1, sedangkan Opsi D keliru karena menjumlahkan atom Au dan Cl secara asal (1 + 3).

Valensi logam diperoleh dari penyeimbangan muatan anion, bukan dari indeks acak pada rumus kimia.

Mengeksekusi Pola

Memasukkan nilai massa dan valensi yang tepat ke pola jembatan elektron menghasilkan jawaban akhir tanpa meleset.

Mari satukan rumus jembatan mol elektron dengan definisi $\text{mol} = \frac{\text{massa}}{\text{Ar}}$:

$$\left(\frac{w_{\text{Ag}}}{\text{Ar}_{\text{Ag}}} \times \text{valensi}_{\text{Ag}}\right) = \left(\frac{w_{\text{Sn}}}{\text{Ar}_{\text{Sn}}} \times \text{valensi}_{\text{Sn}}\right)$$

Sekarang masukkan nilai yang kita miliki secara bertahap:

  1. Hitung Wadah 1 ($\text{Ag}$):

    $$\text{mol elektron} = \frac{21{,}6}{108} \times 1 = 0{,}2 \times 1 = 0{,}2\text{ mol}$$

  2. Samakan dengan Wadah 2 ($\text{Sn}$):

    $$0{,}2 = \frac{w_{\text{Sn}}}{119} \times 4$$

  3. Pindahkan ruas aljabar:

    $$0{,}2 \times 119 = w_{\text{Sn}} \times 4$$

    $$23{,}8 = w_{\text{Sn}} \times 4$$

    $$w_{\text{Sn}} = \frac{23{,}8}{4} = 5{,}95\text{ gram}$$

Hasil perhitungan ini tepat mengarah ke Opsi E ($5{,}95\text{ gram}$).