elektrokimia (part 1)
1.
Pendahuluan
Elektrokimia mempelajari semua reaksi kimia
yang disebabkan oleh energi listrik serta semua reaksi kimia yang menghasilkan
listrik. Namun sel elektrokimia sering didefinisikan sebagai sel yang menghasilkan energi listrik akibat
reaksi kimia dalam sel tersebut, seperti sel galvani atau sel volta. Sedangkan
sel yang menghasilkan reaksi kimia akibat energi listrik disebut dengan sel
elektolisis. Dalam modul ini hanya akan dibahas sel elektrokimia
2.
Sel Galvani
Sel Galvani terdiri dari dua buah elektroda
dan elektrolit. Elektroda ini
dihubungkan oleh penghantar yang dapat mengangkut elektron ke dalam sel maupun
ke luar sel. Elektroda ada yang terlibat
langsung dalam reaksi sel, namun ada pula yang tidak berperan dalam reaksi sel
yang disebut dengan elektroda inert.
Reaksi kimia berlangsung di permukaan elektroda. Anoda adalah
elektroda di mana terjadi reaksi oksidasi, sedangkan elektroda di mana terjadi
reaksi reduksi adalah Katoda.
Elektrolit adalah larutan yang menghantar listrik. Muatan listrik
dingakut oleh ion yang bergerak. Dalam
sel galvani ada 2 macam sirkuit yaitu sirkuit luar, tempat elektron
mengalir melalui penghantar logam dan sirkuit dalam disini ion mengangkut muatan listrik melalui
elektrolit. Gambar 1 memperlihatkan cara kerja sel Galvani .
Sirkuit luar (kawat)
|
Sirkuit dalam
Anoda (elektrolit) (oksidasi)
|
|
(+ne )
(-
ne )
|
Katoda
(reduksi)
|
Gambar 1. Arah elektron dan ion dalam sel Galvani
Elektron mengalir
melalui sirkuit luar menuju kutub positif yaitu katoda. Dalam sirkuit dalam
muatan diangkut kation ke katoda ( kutub positif ) dan oleh anion ke anoda
(kutub negatif).
Setiap elektroda dan elektrolit dapat bereaksi
membentuk setengah sel. Reaksi elektroda adalah setengah reaksi
yang terjadi pada setengah sel. Yang termasuk setengah reaksi adalah reaksi yang memperlihatkan kehilangan
elektron atau reaksi yang memperlihatkan perolehan elektron.
Contoh :
Oksidasi
Zn : Zn (s) à Zn2+ (aq) + 2 e-
Reduksi Cu 2+ : Cu 2+
(aq) + 2 e- à Cu (s)
Kedua setengah sel
bila dihubungkan akan memebentuk sel elektrokimia lengkap. Reaksi kimia yang
terjadi pada sel Galvani atau sel volta berlangsung secara spontan.
Sel Galvani ada dua macam yaitu sel Galvani
reversibel dan sel komersial. Sel Galvani reversibel dibuat bukan sebagai sumber energi, tetapi
sebagai sumber potensial. Ada dua jenis sel Galvani reversibel yaitu sel kimia
yang terdiri dari dua macam elektroda dan sel konsentrasi . Sedangkan sel
komersial digunakan sebagai sumber arus listrik, misalnya sel primer ( batu
baterei), sel sekunder (aki) dan sel bahan bakar.
3.
Sel elektrolisis
Sel elektrolisis adalah sel tempat
berlangsungnya reaksi elektrolisis, yaitu reaksi kimia yang terjadi akibat
energi listrik. Sedangkan dalam elektroda adalah penghantar tempat listrik
masuk ke dalam dan keluar dari zat- zat yang bereaksi. Dalam sel ini
perpindahan elektron antara elektroda dan zat- zat dalam sel menghasilkan
reaksi yang terjadi pada permukaan elektroda. Pada sel elektrolisis anoda
adalah kutub positif, sedangkan katoda adalah kutub negatif. Reaksi yang
terjadi pada sel elektrolisis tidak spontan.
4.
Sel Daniel
Sel Daniel yang pertama kali dibuat oleh John
Daniel tahun 1833, memiliki dua elektroda. Kedua elektroda terletak pada dua
bejana/ beker terpisah. Reaksi oksidasi terjadi pada anoda yang
terbuat batang seng dan dicelupkan pada
larutan seng(II) sulfat dan reaksi
reduksi terjadi pada katoda yang terbuat
dari batang tembaga dan dicelupkan pada
larutan tembaga(II) sulfat. Sebagai penghubung antara kedua bejana/ beker tersebut digunakan jembatan garam.
Reaksi setengah sel
untuk elektroda seng dan ion Zn2+ dituliskan sebagai :
Zn2+(aq)
Zn(s)
dan setengah sel untuk
elektroda tembaga dan ion Zn2+ dituliskan sebagai :
Cu2+ (aq) Cu(s)
Dan secara lengkap
dapat dituliskan sebagai
Zn (s) Zn2+ (aq)
Cu2+ (aq) Cu (s)
Berdasarkan konvensi,
spesi yang teroksidasi dari setengah sel dituliskan sebelum spesi tereduksi dan
tanda menyatakan kedua setengah sel dihubungkan
oleh jembatan garam. Gambar 2 memperlihatkan rangkaian sel Daniel.
Gambar 2. Sel Daniel
Jika kedua elektroda pada sel Daniel
dihubungkan dengan alat pengukur tegangan (voltmeter) dan tidak ada arus lain
yang ke luar dari sel, ternyata akan terdapat perbedaan potensial dari ke dua sel ini yaitu sebesar 1,1 volt.
Perbedaan potensial sel ini disebut sebagai Daya Gerak Listrik (DGL) atau emf
(electromotive force).
5.
Pengukuran Daya Gerak Listrik (DGL)
Sel
Besarnya daya gerak listrik antara dua
elektroda dapat diukur dengan voltmeter atau multimeter. Namun cara ini tidak
teliti karena akan ada arus dari sel yang melalui voltmeter dan akan
menyebabkan perubahan DGL yang diukur. Salah satu alat yang dapat digunakan
untuk mengukur DGL secara teliti adalah
Potensiometer.
Menggunakan cara yang telah disebutkan di atas, yang dapat
diukur adalah beda potensial antara dua buah elektroda. Tidak mungkin
mengukur potensial suatu elektroda
tunggal. Sehingga yang disebut dengan
satu sistem sel pasti terdiri dari dua elektroda. Untuk mengukur potensial suatu elektroda
tertentu maka diperlukan elektroda lain yang disebut sebagai elektroda
pembanding. Dengan demikian beda
potensial kedua elektroda dapat diukur, karena besarnya potensial elektroda
pembanding sudah diketahui dengan pasti, maka besarnya potensial elektroda yang
ingin diketahui dapat dihitung.
Sebagai elektroda pembanding dipilih elektroda
hidrogen standar yang berdasarkan perjanjian potensialnya berharga nol volt
( 0 Volt). Suatu elektroda yang
dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ionnya dengan keaktifan satu dan
diukur dengan elektroda pembanding elektroda hidrogen standar pada suhu
25 oC disebut potensial elektroda standar.
Elektroda hidrogen standar
Elektroda
ini terdiri atas logam platina yang dicelupkan ke dalam suatu larutan asam (
yang mengandung ion H+) dengan konsentrasi 1,0 M (dan koefisien
keaktifan a = 1) dan dialiri gas
hidrogen pada tekanaan 1 atm seperti pada gambar 3. Reaksi yang terjadi pada
elektroda platina adalah reduksi ion H+ menjadi gas hidrogen sebagai
berikut :
2H+ (aq) +
2 e à H2 (g)
Elektroda
platina digunakan hanya bila sistem setengah sel bukan logam. Fungsi elektroda
platina adalah sebagai penghubung logam
inert dengan sistem H2 H+, dan sebagai tempat gas H2
teradsorpsi di permukaan.
Gambar 3.
Elektroda Hidrogen standar
Elektroda hidrogen standar tidak praktis bila
digunakan karena lempeng platina mudah diracuni oleh larutan maupun oleh gas
hidrogen, selain itu jika tekanan sistem
berubah, maka potensial elektroda juga akan berubah. Dan kelemahan lain adalah
potensial elektroda dipengaruhi oleh oksidator dan reduktor yang terdapat dalam
larutan. Elektroda lain yang dapat digunakan sebagai elektroda pembanding
adalah elektroda kalomel, elektroda Mercuri Sulfat. Semua elektroda pembanding
tersebut potensialnya ditentukan terlebih dahulu secara teliti terhadap
elektroda hidrogen standar. Contoh : EEHS
Cu SO4 (1 M) Cu = 0,34 volt sebagai elektroda pembanding adalah
elektroda hidrogen standar. Sedangkan
untuk EEMS Cu SO4 (1 M) Cu adalah 0,99 volt, ini
artinya sebagai elektroda pembanding digunakan elektroda mercuri sulfat, yang
mempunyai E sel = 0,65 volt.
Elektroda Kalomel Standar
Elektroda
ini terdiri dari satu tetes raksa yang bersentuhan dengan larutan KCl yang
dijenuhkan terhadap kalomel (Hg2Cl2) dengan konsentrasi
tertentu yaitu 0,1 M; 1 M dan jenuh. Besarnya
potensial standar ke tiga macam konsentrasi larutan ini berbeda yaitu : 0,334 volt untuk konsentrasi 0,1 M;
0,28 volt untuk konsentrasi 1 M dan sebesar 0,242 volt untuk konsentrasi
elektroda kalomel jenuh. Reaksi yang terjadi pada elektroda ini adalah :
½
Hg2Cl2 + e à Hg + Cl-
Gambar 4. Elektroda Kalomel
0 Response to "elektrokimia (part 1)"
Posting Komentar