( Oleh : RR Rochma Dwi Ningsih, Editor : Sukir )
Sel Volta adalah sel elektrokimia dimana energi kimia diubah menjadi energi listrik melalui reaksi reduksi oksidasi.
Reaksi redoks spontan yaitu reaksi redoks yang berlangsung dengan serta merta. Misalnya reaksi logam zink dalam larutan tembaga(II) sulfat, dalam seketika lapisan logam zink akan tertutupi lapisan logam tembaga dan logam zink sedikit demi sedikit larut. Warna biru larutan CuSO4 segera luntur. Reaksi yang terjadi adalah reduksi ion Cu2+ dan oksidasi logam Zn menurut reaksi :
Zn(s) + Cu2+(aq) --------------> Zn2+(aq) + Cu(s)
Pada reaksi tersebut terjadi perpindahan elektron dari logam Zn ke ion Cu2+ sehingga terjadi arus listrik karena tiap elektron membawa muatan listrik sebesar 1,6 x 10-19 Coulomb. Namun untuk mendapatkan energi listrik dan arus listrik yang efektif harus berada dalam rangkaian tertutup, maka reaksi tersebut harus disusun dalam suatu sel yang berada dalam rangkaian tertutup.
Dalam sel Volta, anoda adalah elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi dan katoda merupakan electrode tempat terjadinya reaksi reduksi. Untuk menyetimbangkan kelebihan muatan positif dan negatif, kedua labu dihubungkan dengan jembatan garam. Jembatan garam berisi larutan garam (NaCl atau KNO3) dalam agar-agar. Anion-anion dari jembatan garam akan bergerak ke anoda untuk menetralkan kelebihan ion Zn2+ sedangkan kation-kation dari jembatan garam bergerak ke katoda untuk menetralkan kelebihan ion SO42-. Notasi sel untuk reaksi redoks di atas adalah :
Zn /Zn2+ // Cu2+ /Cu
Notasi tersebut menyatakan bahwa di anoda terjadi oksidasi Zn menjadi Zn2+ dan di katoda terjadi reduksi Cu2+ menjadi Cu. Tanda menyatakan jembatan garam.
Dalam sel volta terjadi perubahan energi dari energi kimia menjadi energi listrik. Potensial listrik yang dihasilkan pada sel volta disebut potensial sel, yang dilambangkan dengan E. Jika E positif reaksi redoks berjalan spontan, sebaliknya jika harga E negatif reaksi tidak berlangsung spontan. Besarnya potensial pada sel volta dapat ditentukan dengan persamaan :
E˚sel = E˚Oksidasi + E˚Reduksi
DISKUSI
1. Suatu sel volta digunakan logam X dicelupkan dalam larutan XSO4 dan logam Y yang dicelupkan dalam larutan Y2(SO4)3 yang dihubungkan dengan jembatan garam yang dibuat dari larutan KNO3 dalam agar-agar dalam suatu pipa U.
a. Gambarkan sketsa sel volta yang dihasilkan.
b. Sebutkan logam yang berfungsi sebagai anoda dan logam yang berfungsi sebagai katoda.
c. Sebutkan muatan listrik di anoda maupun di katoda (jawaban : + atau -). Jelaskan.
d. Tuliskan reaksi yang terjadi di anoda dan di katoda. Tuliskan notasi sel yang dihasilkan.
e. Jika potensial reduksi standar untuk logam X = -2,37 Volt dan logam Y = -1,66 Volt. Hitung potensial sel yang dihasilkan. Apakah reaksi yang terjadi spontan?
f. Jelaskan fungsi jembat an garam dan tuliskan reaksi yang terjadi pada labu yang berisi anoda dan labu yang berisi katoda.
2. Diketahui reaksi elektrokimia berikut:
Ni2+(aq) + 2e Ni(s) E˚= -0,26 Volt
Ag+(aq) + e Ag(s) E˚= +0,80 Volt
Sn2+(aq) + 2e Sn(s) E˚= -0,14 Volt
a. Hitung potensial sel untuk : NiNi2+Sn2+Sn; AgAg2+Sn2+Sn dan NiNi2+Ag2+Ag. Apakah reaksi tersebut spontan?
b. Berdasarkan deret Volta disusun unsur-unsur dengan E˚ terkecil sampai terbesar :
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, (H), Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au. Apa kesimpulan anda untuk jawaban a. di atas berdasarkan urutan deret Volta.
Penggunaan sel Volta
1. Aki
Digunakan larutan asam sulfat, H2SO4, anoda Pb dan katoda PbO2.
Reaksi :
Anoda : Pb(s) + HSO4-(aq) ---------> PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Katoda : PbO(s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq) + 3e ------>PbSO4(s) + 2H2O(l) +
-------------------------------------------------------------------------------------
Pb(s) + PbO(s) + 2HSO4-(aq) + 2H+(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
Dalam sel Volta, anoda adalah elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi dan katoda merupakan electrode tempat terjadinya reaksi reduksi. Untuk menyetimbangkan kelebihan muatan positif dan negatif, kedua labu dihubungkan dengan jembatan garam. Jembatan garam berisi larutan garam (NaCl atau KNO3) dalam agar-agar. Anion-anion dari jembatan garam akan bergerak ke anoda untuk menetralkan kelebihan ion Zn2+ sedangkan kation-kation dari jembatan garam bergerak ke katoda untuk menetralkan kelebihan ion SO42-. Notasi sel untuk reaksi redoks di atas adalah :
Zn /Zn2+ // Cu2+ /Cu
Notasi tersebut menyatakan bahwa di anoda terjadi oksidasi Zn menjadi Zn2+ dan di katoda terjadi reduksi Cu2+ menjadi Cu. Tanda menyatakan jembatan garam.
Dalam sel volta terjadi perubahan energi dari energi kimia menjadi energi listrik. Potensial listrik yang dihasilkan pada sel volta disebut potensial sel, yang dilambangkan dengan E. Jika E positif reaksi redoks berjalan spontan, sebaliknya jika harga E negatif reaksi tidak berlangsung spontan. Besarnya potensial pada sel volta dapat ditentukan dengan persamaan :
E˚sel = E˚Oksidasi + E˚Reduksi
DISKUSI
1. Suatu sel volta digunakan logam X dicelupkan dalam larutan XSO4 dan logam Y yang dicelupkan dalam larutan Y2(SO4)3 yang dihubungkan dengan jembatan garam yang dibuat dari larutan KNO3 dalam agar-agar dalam suatu pipa U.
a. Gambarkan sketsa sel volta yang dihasilkan.
b. Sebutkan logam yang berfungsi sebagai anoda dan logam yang berfungsi sebagai katoda.
c. Sebutkan muatan listrik di anoda maupun di katoda (jawaban : + atau -). Jelaskan.
d. Tuliskan reaksi yang terjadi di anoda dan di katoda. Tuliskan notasi sel yang dihasilkan.
e. Jika potensial reduksi standar untuk logam X = -2,37 Volt dan logam Y = -1,66 Volt. Hitung potensial sel yang dihasilkan. Apakah reaksi yang terjadi spontan?
f. Jelaskan fungsi jembat an garam dan tuliskan reaksi yang terjadi pada labu yang berisi anoda dan labu yang berisi katoda.
2. Diketahui reaksi elektrokimia berikut:
Ni2+(aq) + 2e Ni(s) E˚= -0,26 Volt
Ag+(aq) + e Ag(s) E˚= +0,80 Volt
Sn2+(aq) + 2e Sn(s) E˚= -0,14 Volt
a. Hitung potensial sel untuk : NiNi2+Sn2+Sn; AgAg2+Sn2+Sn dan NiNi2+Ag2+Ag. Apakah reaksi tersebut spontan?
b. Berdasarkan deret Volta disusun unsur-unsur dengan E˚ terkecil sampai terbesar :
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, (H), Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au. Apa kesimpulan anda untuk jawaban a. di atas berdasarkan urutan deret Volta.
Penggunaan sel Volta
1. Aki
Digunakan larutan asam sulfat, H2SO4, anoda Pb dan katoda PbO2.
Reaksi :
Anoda : Pb(s) + HSO4-(aq) ---------> PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Katoda : PbO(s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq) + 3e ------>PbSO4(s) + 2H2O(l) +
-------------------------------------------------------------------------------------
Pb(s) + PbO(s) + 2HSO4-(aq) + 2H+(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
Reaksi ke kanan merupakan reaksi pemakaian aki. Aki dapat diisi kembali dengan membalikan reaksi kearah kiri, dengan cara Pb dihubungkan dengan kutub (-) sumber arus agar terjadi reduksi PbSO4 yang dihasilkan selama pemakaian, kembali menjadi Pb dan HSO4-. Esel yang dihasilkan tiap sel = 2 Volt.
2. Baterai Kering (Sel Leslanche)
Tersusun atas silinder seng sebagai anoda, grafit sebagai katoda dan pasta dari campuran MnO2, NH4Cl dan C sebagai elektrolit. Esel yang dihasilkan = 1,5 Volt.
Reaksi :
Anoda : Zn(s) -----------> Zn2+(aq) + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e ----------> Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) +
------------------------------------------------------------------------------------------------
Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) Zn2+(aq) Mn2O3(s) + 2NH3(aq + 2H2O(l)
Selain itu dikenal juga batere alkalin, baterai Nikel-Kadmium dan baterai perak Oksida. Cobalah tulis reaksi yang terjadi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar