Fitri Learning

Belajar›Kimia SMA Kelas 12›Bab 2

Sel Elektrokimia: Penggerak Energi di Dunia Kimia

Kimia SMA Kelas 12 · Bab 2: Redoks dalam Aksi: Menjelajahi Dunia Sel Elektrokimia

Sel Volta Sebagai Sumber Arus Listrik Searah

Sejarah sel volta dimulai pada akhir abad ke-18 ketika Luigi Galvani mengamati otot katak berkontraksi saat bersentuhan dengan dua logam berbeda, fenomena yang ia sebut "listrik hewan". Alessandro Volta berhipotesis bahwa arus listrik sebenarnya dihasilkan oleh interaksi dua logam berbeda dalam cairan penghantar. Pada tahun 1799 ia merancang tumpukan volta (voltaic pile) berupa cakram tembaga dan seng yang disusun berselang-seling dengan kain yang dibasahi larutan garam atau asam, dan menghasilkan arus listrik yang stabil melalui oksidasi seng menjadi \(\mathrm{Zn}^{2+}\) serta reduksi \(\mathrm{H}^{+}\) menjadi gas hidrogen.

Rangkaian Sel Volta Seng Sulfat dengan Tembaga(II) Sulfat – Superprof.co.id/Kurniawan
Rangkaian Sel Volta Seng Sulfat dengan Tembaga(II) Sulfat – Superprof.co.id/Kurniawan

Komponen Utama Sel Volta

  • Anode: elektroda tempat oksidasi terjadi (elektron dilepaskan), berpotensial lebih rendah dan bermuatan negatif.
  • Katode: elektroda tempat reduksi terjadi (elektron diterima), berpotensial lebih tinggi dan bermuatan positif.
  • Elektrolit: larutan ionik di sekitar elektroda yang memungkinkan pergerakan ion untuk menjaga kesetimbangan muatan.
  • Jembatan garam: berisi larutan ionik inert seperti KCl atau \(\mathrm{KNO}_{3}\) yang menjaga netralitas muatan.
  • Kabel penghubung: menghubungkan kedua elektroda agar elektron mengalir dari anode ke katode.

Notasi Sel Volta

Anode | Larutan Anode || Larutan Katode | Katode

  • Garis tunggal (|) menunjukkan batas fasa antara elektroda dan larutan elektrolit.
  • Garis ganda (||) menunjukkan jembatan garam yang memisahkan larutan anode dan katode.
  • Elektroda anode selalu ditulis di sebelah kiri, katode di sebelah kanan.

Contoh Sel Volta dengan Gas Hidrogen dan Tembaga

Sel ini menggunakan elektroda gas hidrogen sebagai anode dan tembaga sebagai katode, dengan elektroda platina sebagai permukaan inert. Anode (oksidasi): \(\mathrm{H}_{2}(g) \rightarrow \mathrm{2H}^{+}(aq) + 2e^{-}\). Katode (reduksi): \(\mathrm{Cu}^{2+}(aq) + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{Cu}(s)\). Notasi sel: \(\mathrm{Pt}(s)\,|\,\mathrm{H}_{2}(g)\,|\,\mathrm{H}^{+}(aq)\,||\,\mathrm{Cu}^{2+}(aq)\,|\,\mathrm{Cu}(s)\).

Contoh Sel Daniell (Zn-Cu)

Sel Daniell terdiri dari elektroda seng sebagai anode dan tembaga sebagai katode, dengan elektrolit \(\mathrm{ZnSO}_{4}\) dan \(\mathrm{CuSO}_{4}\). Anode: \(\mathrm{Zn}(s) \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(aq) + 2e^{-}\). Katode: \(\mathrm{Cu}^{2+}(aq) + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{Cu}(s)\). Notasi sel: \(\mathrm{Zn}(s)\,|\,\mathrm{Zn}^{2+}(aq)\,||\,\mathrm{Cu}^{2+}(aq)\,|\,\mathrm{Cu}(s)\).

Potensial Elektrode Standar (E°)

Potensial elektrode standar (E°) adalah ukuran kecenderungan suatu elektroda mengalami reaksi reduksi pada kondisi standar. Nilainya diukur dengan membandingkan elektrode tersebut terhadap elektrode hidrogen standar (SHE).

Kondisi Standar Potensial Elektrode

  • Konsentrasi larutan elektrolit 1 M.
  • Suhu 25 °C.
  • Tekanan 1 atm untuk gas.
  • Elektrode hidrogen standar (E° = 0,00 V) sebagai referensi.

Elektrode Hidrogen Standar (SHE)

SHE terdiri dari batang platina sebagai permukaan reaksi inert, gas hidrogen yang dialirkan pada tekanan 1 atm, dan larutan asam dengan konsentrasi ion \(\mathrm{H}^{+}\) sebesar 1 M. Reaksi yang terjadi: \(\mathrm{H}_{2} \rightleftharpoons \mathrm{2H}^{+}(aq) + 2e^{-}\).

Potensial Elektrode Standar dan Potensial Sel

Tabel Contoh Nilai Potensial Elektroda Standar

Reaksi ReduksiE° (V)
\(\mathrm{F}_{2} + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{2F}^{-}\)+2,87
\(\mathrm{Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{Cu}\)+0,34
\(\mathrm{H}^{+} + e^{-} \rightarrow \tfrac{1}{2}\mathrm{H}_{2}\)0,00
\(\mathrm{Zn}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{Zn}\)−0,76
\(\mathrm{Na}^{+} + e^{-} \rightarrow \mathrm{Na}\)−2,71

\(E^{\circ}_{\text{sel}} = E^{\circ}_{\text{katode}} - E^{\circ}_{\text{anode}}\)

Langkah menghitung E°sel: identifikasi reaksi di katode (reduksi) dan anode (oksidasi), gunakan nilai potensial elektroda standar dari tabel, lalu substitusikan ke dalam rumus. Jika \(E^{\circ}_{\text{sel}} > 0\) reaksi berlangsung spontan; jika \(E^{\circ}_{\text{sel}} < 0\) reaksi tidak spontan dan memerlukan energi eksternal.

CONTOH SOAL POTENSIAL ELEKTRODE STANDAR

Soal. Hitung potensial sel volta dengan elektroda seng (Zn) dan tembaga (Cu)! Diketahui \(E^{\circ}\) \(\mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu}\) = +0,34 V dan \(E^{\circ}\) \(\mathrm{Zn}^{2+}/\mathrm{Zn}\) = −0,76 V.

Jawaban. \(E^{\circ}_{\text{sel}} = +1{,}10\) V

Pembahasan. Reaksi di katode (reduksi): \(\mathrm{Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{Cu}\) dengan E° = +0,34 V. Reaksi di anode (oksidasi): \(\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^{-}\) dengan E° = −0,76 V. Maka \(E^{\circ}_{\text{sel}} = (+0{,}34) - (-0{,}76) = +1{,}10\) V sehingga reaksi berlangsung spontan.

Daya Oksidasi, Daya Reduksi, dan Keberlangsungan Reaksi Redoks

  • Zat dengan E° lebih positif mudah mengalami reduksi sehingga menjadi oksidator kuat. Contoh: \(\mathrm{F}_{2}\) (+2,87 V) mudah direduksi menjadi \(\mathrm{F}^{-}\).
  • Zat dengan E° lebih negatif mudah mengalami oksidasi sehingga menjadi reduktor kuat. Contoh: Zn (−0,76 V) mudah teroksidasi menjadi \(\mathrm{Zn}^{2+}\).
  • Keberlangsungan reaksi redoks ditentukan oleh kombinasi daya oksidasi dan daya reduksi zat yang terlibat, yang tercermin pada nilai \(E^{\circ}_{\text{sel}}\) total.
← SebelumnyaMengungkap Rahasia Reaksi Redoks Berikutnya →Baterai: Penyimpan Listrik dan Kunci Kehidupan Modern

Gratis — tolong sebarkan

Materi dan latihan di sini bisa dipakai siapa saja tanpa membayar dan tanpa mendaftar. Aplikasi Fitri Learning membawa semuanya ke HP, lengkap dengan nilai dan pembahasan, dan jalan tanpa internet setelah diunduh sekali.

Gratis, tanpa akunUnduh aplikasinya →