Sel Elektrokimia

SEL ELEKTROKIMIA

A.      PENGGOLONGAN SEL ELEKTROKIMIA

Elektrokimia merupakan bagian dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara perubahan zat dan arus listrik yang berlangsung dalam sel elektrokimia. Sedangkan sel elektrokimia adalah suatu sel yang disusun untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya.Sel elektrokimia terbagi menjadi dua:

1.     Sel elektrolisis, yaitu sel yang mengubah energi listrik menjadienergi kimia. Arus listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks tak spontan.

2.     Sel Volta/Galvani, yaitu sel yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Reaksi redoks spontan digunakan untuk menghasilkan listrik.

Sel elektrokimia merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua elektroda, dan larutan/leburan elektrolit sebagai penghantar elektron. Pada sel volta maupun sel elektrolisis, reaksi redoks berlangsung dalam suatu elektroda.

Elektroda dibedakan menjadi 2, yaitu anoda dan katoda

•)  Katoda  adalah  elektroda  tempat berlangsungnya  reaksi  reduksi (Ka-red)

•)  Anoda  adalah  elektroda  tempat berlangsungnya  reaksi  oksidasi (Anoks)

Adapun perbedaan sel volta dan elektrolisis dapat dilihat pada tabel dibawah ini

Tabel 2. Perbedaan sel volta dan elektrolisis

Sel Volta	Elektrolisis
Menghasilkan listrik dari reaksi redoks	Menghasilkan reaksi redoks dari listrik
Mengubah energy kimia menjadi listrik	Mengubah energy listrik menjadi limia
Rangkaian dalamnya disebut jembatan garam	Rangkaiannya dalamnya disebut membrane
Anoda = kutub (-) Katoda = kutub (+)	Anoda = kutub (+) Katoda = kutub (-)
Berlangsung spotan	Berlangsung tidak spontan

1.      SEL VOLTA

Energi yang dibebaskan dalam reaksi redoks spontan dapat digunakan untuk melakukan kerja listrik. Tugas ini dicapai dengan sell volta atau galvani, suatu alat dimana perpindahan elektron terjadi melalui lintasan luar. Misalnya bila dua buahelektroda yang berbeda jenisnya(misal elektroda Zn dan elektroda Cu)  dihubungkan  dengan  kawat yang  dilengkapi  voltmeter, jugadihubungkan dengan jembatangaram, maka logam Zn akanteroksidasi menjadi Zn²⁺

Elektron yang dihasilkan oleh Zn mengalir melalui voltmeter menuju ke arah elektroda Cu. Selanjutnya elektron tersebut ditangkap oleh ion Cu²⁺ dalam larutan Cu(NO₃)₂.

Cu yang dihasilkan mengendap pada batang logam Cu, sehingga batang logam Cu makin tebal (massanya bertambah).

Gambar 2. Sel volta yang menggunakan jembatan garam

Logam Zn megalami oksdasi, maka elektroda ini disebut anoda, dan menjadi kutub negatif (karena menghasilan elektron). Ion Cu²⁺ mengalami reduksi menjadi Cu dan menempel pada katoda sebagai kutub positif 

      

 Perpindahan elektron dari anoda ke katoda menyebabkan larutan di anoda kelebihan muatan positif karena bertambahnya ion Zn^2+. Larutan di katoda kelebihan muatan negatif karena berkurangnya ion Cu^2+.  Untuk menetralisis muatan listrik, dipasang jembatan garam. Jembatan garam: terdiri dari tabung bentuk U yang mengandung larutan elektrolit seperti NaNO_3 (aq), biasanya dicampurkan dalam gel agar-agar, fungsinya tempat migrasi ion-ion untuk mempertahan kenetralan listrik. Adanya jembatan garam menyebabkan terjadinya aliran elektron.

a.      Diagram Sel Volta

Diagram sel volta adalah notasi singkat yang menggambarkan terjadinya reaksi pada sel Volta. Pada notasi sel, bagian kanan menyatakan katoda, dan bagian kiri menyatakan anoda. Pemisahan oleh jembatan garam dinyatakan dengan || sedangkan reaksi yang terjadi pada elektroda dinyatakan dengan |. Pada diagram sel volta, koefisien reaksi sel tidak berpengaruh.

Contoh : untuk reaksi sel Cu²⁺ + Zn  → Cu + Zn²⁺

 notasi selnya: Zn | Zn²⁺|| Cu²⁺ | Cu

             b.      Deret Volta 

Deret Volta adalah deret elektrokimia/ kereaktifan logam yang menunjukkan nilai potensial elektroda standar logam (E^o).

   Sifat deret Volta :

1.    Makin ke kiri, logam makin mudah teroksidasi (nilai E^olebih negatif).

Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron).

2.  Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron). Makin ke kanan, logam makin mudah tereduksi (nilai E^o lebih positif.

3.   Pada deret volta tsb ada lima buah unsur logam yang dikatakan sebagai unsur logam mulia (Inert metal), yaitu Cu, Hg, Ag, Pt dan Au. Logam seperti ini sulit sekali mengalami perkaratan sehingga dimanfaatkan sebagai perhiasan yang harganya mahal.

4.  logam-logam yang terletak di sebelah kiri H memiliki potensial elektroda standar negatif. Sedangkan yang terletak di sebelah kana H memiliki potensial elektroda standar positif.

5.   Jika Deret Volta kita anggap sebagai deretan orang yang sedang antri sesuatu, maka ternyata unsur-unsur yang ada di belakang dapat “meng-usili” unsur di depannya. Selanjutnya menggantikan posisi unsur di depannya (merebut pasangan ion dari unsur di depannya). Sementara unsur yang ada di depan tidak bisa mengganggu unsur di belakangnya atau dengan kata lain tidak mampu merebut pasangan ion dari unsur di belakangnya (tidak bereaksi).

c.    Potensial Elektroda

Besarnya energi listrik yang dihasilkan pada sel volta, dapat kita lihat pada angka yang ditunjukkan oleh jarum voltmeter. Timbulnya energi listrik disebabkan karena kedua elektrolit mempunyai harga “Potensial Elektroda” yangberbeda. Pada sel volta denganelektroda Zn dan elektroda Cu,ion Cu²⁺ menangkap elektronsehingga berubah menjadilogamnya.

Cu²⁺  + 2e → Cu

Penangkapan elektron olehion Cu²⁺ ini disertai dengantimbulnya sejumlah energi yang disebut potensial reduksi atau potensial elektroda (diberi lambang E). Jadi potensial elektroda adalah potensial listrik yang ditimbulkan bila suatu ion logam menangkap elektron (mengalami reduksi)

Besarnya harga E tidak dapat diukur secara terpisah (hanya reaksi reduksi saja), melainkan harus selalu berpasangan dengan reaksi oksidasi. Menurut perjanjian elektroda yang digunakan sebagai standar (untuk mengukur E^o) adalah elektroda hidrogen. Elektroda standar ini sebagai elektrolitnya digunakanlarutan yang mengandungkonsentrasi ion H⁺ 1M, yangpengukurannya dilakukan suhu25 ^oC, tekanan 1 atmosfer. Ditetapkan pula besarnya Euntuk elektroda standar ini = 0(nol).

Dalam pengukuran harga E dilakukan dengan cara membandingkan dengan elektroda standar, maka untuk selanjutnya E ini disebut sebagai E^o (potensialelektroda standar). Makin besar harga E^o suatu zat, makin mudah zat tersebut mengalami reaksi reduksi.

d.        Potensial Sel Standar (E^o sel)

Potensial sel standar (E^o sel) adalah beda potensial listrik yang dihasilkan dari dua buah elektroda (anoda dan katoda) pada sel Volta, diukur dalam keadaan standar. Potensial sel standar dapat dihitung:

E^o = E^o _reduksi - E^o _oksidasi

Contoh:

Tentukan nilai potensial sel Zn | Zn²⁺ || Ag⁺ | Ag  jika diketahui E^o Zn = -0,76 V, dan E^o Ag = +0,80 V

Jawab :

Zn mengalami oksidasi, sehingga nilai E^o harus diubah tandanya.

Nilai potensial sel menunjukkan :

1) Tegangan yang dihasilkan sel.

2) Jika nilai E^osel > 0, maka reaksi sel spontan (berlangsung).

3) Jika nilai E^osel ≤ 0, maka reaksi sel tidak spontan (tidak berlangsung).

e.       Sel Volta dalam kehidupan

Sel volta banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hariantara lain baterai dan aki. Ada baterai yang dapat diisi ulang dan ada yang tidak. Sel volta yang tidak dapat diisi ulang disebut sel primer, sedangkan yang dapat diisi ulang disebut sel sekunder.

1)  Sel Primer

a)  Baterai kering (Sel Leclanche)

Baterai kering sering disebut sel Leclanche karena ditemukan oleh Leclanchepada tahun 1866. Sel ini menggunakan batang karbon sebagai katoda dan pelat seng sebagai anoda. Elektrolitnya digunakan pasta, yang merupakan campuran batu kawi (MnO₂), amonium klorida (NH₄Cl), karbon (C), dan sedikit air.

   

Gambar 3. Baterai

b) Baterai Alkali

Akhir-akhir ini baterai alkali banyak digunakan orang. Karena baterai alkali mempunyai kekuatan arus listrik yang lebih besar bila dibanding baterai biasa (sel Leclanche). Elektroda batu baterai alkali sama seperti pada batu baterai biasa, tetapi elektrolit yang digunakan adalah larutan KOH.

Baterai ini juga menghasilkan potensial 1,5 volt dan dapat bertahan

secara konstan selama pemakaian. Biasanya baterai ini digunakan untuk mainan dan tape recorder.

c) Baterai perak oksida

Baterai perak oksida terdiri dari anoda Zn dan katoda Ag₂O dengan elektrolit KOH. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.

Beda potesial dari bateri ini adalah 1,5 volt dan selama pemakaian dapat bertahan secara konstan. Baterai ini digunakan untuk mainan, jam tangan, kalkulator, dan lain-lain

Sekian Duluh Dari saiia😊_