SEL ELEKTROKIMIA

loading...

loading...

SEL ELEKTROKIMIA

Dalam kehidupan sehari-hari reaksi redoks ada dimana-mana. Bagi para ilmuwan reaksi redoks sangat bermanfaat untuk sarana konversi energi kimia menjadi energi listrik. Salah satu contohnya adalah baterai atau aki yang kita kenal merupakan salah satu peristiwa reaksi redoks yang dapat dimanfaatkan. Jadi reaksi redoks tidak hanya pada besi berkarat saja.

A. SEL VOLTA/SEL GALVANI

SUMBER

► Pengertian
Merupakan seperangkat alat yang dapat mengubah energi kimia (reaksi kimia) menjadi energi listrik.
 
► Dasar Teori

• Logam ada yang mudah mengalami oksidasi maupun ada yang sukar mengalami oksidasi.
• Jika dua jenis logam dimasukkan dalam larutan elektrolit maka terjadi aliran elektron dari logam yang mudah mengalami oksidasi ke logam yang sukar mengalami oksidasi.
• Logam yang mudah mengalami oksidasi diberi kutub negatif dan disebut Anode.
• Logam yang sukar mengalami oksidasi diberi kutub positif dan disebut Katode.
• Aliran elektron terjadi karena perbedaan potensial dan dapat diukur dengan Voltameter.

► Mekanisme Reaksi

SEL VOLTA

Anoda (–) : Zn_(s) → Zn²⁺ _(aq) + 2e^- (oksidasi)
Katoda (+) : Cu²⁺_(aq) +2e^- → Cu _(s) (reduksi)
Logam Zn melepas elektron mengalir dari anoda (-) ke katoda (+), elektron akan bereaksi dengan ion Cu²⁺ dan membentuk Logam Cu. Akibatnya muatan pada gelas kimia CuSO₄ akan kelebihan ion SO₄ ^2- (kelebihan muatan negatif ). Karena ada jembatan garam (berisi larutan NaCl/KNO₃) muatan negatif akan mengalir ke gelas kimia ZnSO₄. Sehingga terjadi aliran elektron yang kontinu.

► Notasi Sel Volta/Diagram Sel Volta
Jika logam Zn dilarutkan dalam larutan CuSO4 maka akan terjadi reaksi

Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)

Jadi, reaksi yang terjadi pada masing-masing electrode pada rangkaian sel di atas adalah;

Penulisan reaksi sel di atas dapat disederhanakan dalam bentuk yang disebut Diagram/Notasi Sel Volta

Zn_(s) | Zn²⁺_(aq) || Cu ²⁺_(aq) | Cu_(s)

Notasi tersebut menyatakan, pada anode terjadi oksidasi Zn menjadi Zn²⁺; sedangkan di katode terjadi reduksi ion Cu ²⁺ menjadi Cu.
Dua garis sejajar (‖) menyatakan jembatan garam; garis tunggal (|) menyatakan batas fase antarzat (Zn padatan, Zn²⁺ dalam larutan; Cu²⁺ dalam larutan, Cu bentuk padatan).

► Potensial Elektrode Standar (E⁰)
- Potensial Elektrode merupakan perbedaan potensial elektrode suatu logam terhadap elektrode hidrogen. Potensial elektrode hidrogen diberi harga 0,00 volt.
- Potensial Elektrode Standar (E^o)merupakan perbedaan potensial elektrode suatu logam terhadap elektrode hidrogen yang diukur pada suhu 25 ^oC, tekanan 1 atm dan pada larutan 1 M.

Data Potensial Elektrode Standar (E°)

Catatan;

• E° yang lebih kecil selalu merupakan Anode (tempat terjadinya oksidasi).

E° anode < E° katode

• Nilai E° tidak bergantung koefisien, walaupun reaksinya mengalami penyetaraan untuk menyamakan jumlah elektron.

► Potensial Sel Standar (E°_sel)

• Hasil selisih/beda potensial listrik yang dimiliki antar electrode disebut Potensial Sel (E_sel).
• Potensial sel yang diukur pada 25°C, 1 atm dengan konsentrasi ion – ionnya 1 M disebut Potensial Sel Standar (E° _sel).
• Potensial Sel dapat diukur dengan menggunakan Voltameter
• Potensial Sel dapat diukur dengan menggunakan rumus:

• Suatu reaksi dapat berlangsung (menghasilkan arus listrik) jika E _sel yang dihasilkan bertanda positif.

► Deret Volta
Deret volta adalah urutan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektrode standar reduksi.

Keterangan;

• Logam di kiri H mempunyai E° negatif, artinya mudah teroksidasi dan tergolong reduktor (Li reduktor paling kuat)
• Logam di kanan H mempunyai E° positif, artinya mudah tereduksi dan tergolong oksidator (Au oksidator paling kuat)
• Logam yang terletak di kiri lebih reaktif daripada logam – logam yang di kanannya. Oleh karena itu, logam yang terletak di kiri dapat mendesak/mereduksi logam yang lebih kanan dari senyawanya . 

B. SEL ELEKTROLISIS

► Pengertian
Sel elektrolisis adalah seperangkat alat untuk menghasilkan reaksi kimia dengan bantuan arus listrik.

► Mekanisme Reaksi
Elektron (arus listrik) memasuki sel elektrolisis melalui electrode ber kutub negatif (katode). Ion positif dalam larutan mengambil elektron dari katode dan mengalami reduksi; sementara itu anion memberikan elektron ke anode dan mengalami oksidasi.

SEL ELEKTROLISIS

► Reaksi – Reaksi Elektrolisis
Berikut ini aturan penulisan reaksi pada katode dan anode

Contoh

Tuliskan reaksi elektrolisis dari

Lelehan garam KCl

Cairan garam CuO

larutan NaCl menggunakan elektrode C

Larutan CuSO₄ dengan elektrode Ag

Jawab;

Rubah bentuk senyawa kalium klorida (KCl) menjadi bentuk persamaan ion

KCl_(l) → K⁺_(l) + Cl^-_(l)

Karena jenis elektrodenya tidak ditulis maka dapat dipastikan elektrodenya berjenis inert. Dengan demikian menurut aturan di atas, kation (K ⁺) langsung direduksi di katode

K⁺_(l) + e^- → K_(s)

sedangkan anion (Cl^-) langsung dioksidasi di anode

2Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2e^-

Sehingga hasilnya

Dari hasil penyelesaian dua setengah reaksi di atas dapat dilihat jika lelehan Kalium Klorida (KCl) dielektrolisis dapat menghasilkan padatan Kalium dan gas Klor.

Rubah bentuk senyawa tembaga oksida (CuO) menjadi bentuk persamaan ion

CuO_(l) → Cu²⁺_(l) + O^2-_(l)

Karena jenis elektrodenya tidak ditulis maka dapat dipastikan elektrodenya berjenis inert. Dengan demikian, kation (Cu²⁺) langsung direduksi di katode

Cu²⁺_(l) + 2e^- → Cu_(s)

sedangkan anion (O^2-) langsung dioksidasi di anode.

2O^2-_(l) → O_2(g) + 4e^-

Sehingga hasilnya

Rubah bentuk senyawa natrium klorida (NaCl) menjadi bentuk persamaan ion

NaCl_(aq) → Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Kation Na⁺ berasal dari logam golongan utama maka yang direduksi adalah H₂O (air)

2H₂O_(aq) + 2e^- → 2OH^-_(aq) + H_2(g)

Anion Cl^- tidak mengandung atom O, jadi bisa langsung dioksidasi

2Cl^-_(aq) → Cl_2(g) + 2e ^-

Sehingga hasilnya

Rubah bentuk senyawa tembaga sulfat (CuSO₄) menjadi bentuk persamaan ion

CuSO_4(aq) → Cu²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)

Pada persamaan ion di atas, yang mengalami reduksi di katode adalah kation Cu²⁺ yang termasuk logam golongan transisi.

Cu²⁺_(aq) + 2e^- → Cu_(s)

sedangkan yang mengalami oksidasi adalah anodenya (Ag) yang tergolong reaktif.

Ag_(s) → Ag⁺_(aq) + e ^-

Sehingga hasilnya