SEL ELEKTROKIMIA

SEL ELEKTROKIMIA A. Volta B. Elektrolisis

A. Sel Volta Gambar Sel Volta Notasi Sel Potensial Reduksi Memperkirakan Berlangsungnya Reaksi dengan Potensial Sel

1. Gambar Sel Volta

Deret Volta Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Co Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

2. Notasi Sel jembatan garam Zn (s) / Zn2+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu (s) anode katode Zn (s) / Zn2+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu (s) elektrode anode Elektrode katode Elektrolit katode elektrolitanode

3. Potensial Reduksi

4. Memperkirakan Berlangsungnya Reaksi Redoks dengan Potensial Sel E°sel = E°reduksi - E°oksidasi Reaksi berlangsung spontan jika E°sel > 0

Contoh: Tentukan potensial sel dan notasi sel dari reaksi Zn (s) + Cu2+ → Zn2+ + Cu Diketahui : Zn2+ + 2e → Zn E°= -0.76 volt Cu2+ + 2e → Cu E°= +0.34 volt

Jawab: Notasi Sel Zn(s)/Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s) E°oksidasi Zn → Zn2+ + 2e = +0.76 volt E°reduksi Cu2+ + 2e → Cu = +0.34 volt E°sel Zn(s) +Cu2+ →Zn2+ +Cu = +1.10volt Notasi Sel Zn(s)/Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s)

LATIHAN - 1 Ditahui potensial elektroda Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)    E° = + 0,34 V Ni2+(aq) +2e- Ni(s)    E° = - 0,28 V Ag+(aq) + e-  Ag(s)   E° = + 0,80 V Sel Volta dibuat dari elektroda Cu dan Ni, Berapa potensial sel yang terjadi ? Tuliskan reaksi selnya Tuliskan notasi selnya Gambarkan diagram selnya Apakah reaksi : Cu(NO3)2(aq) + 2Ag(s) Cu(s) + 2AgNO3 dapat berlangsung spontan ? Jelaskan jawabanmu.

LATIHAN - 2 Ditahui potensial elektroda Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s)    E° = +0,34 V Al3+(aq) +3e-  Al(s)    E° = - 1,66 V Ag+(aq) + e-  Ag(s)   E° = +0,80 V Sel Volta dibuat dari elektroda Cu dan Al. Berapa potensial sel yang terjadi ? Tuliskan reaksi selnya Tuliskan notasi selnya Jelaskan bagan/diagram selnya Jelaskan reaksi 3AgNO3 (aq) + Al (s)  3 Ag(s) + 2Al(NO3)3 berlangsung spontan atau tidak. Jelaskan jawabanmu.

LATIHAN 3 Jika diketahui : Sn2+ + 2e → Sn Eo = -0,14 V Cu2++ 2e → Cu Eo = +0,34 V Zn + Cu2+→ Zn2+ + Cu Eo = +1,10 V Maka potensial standar untuk reaksi Zn + Sn2+ → Zn2++ Sn 0,62 V D. 1,24 V 0,76 V E. 1,44 V 0,96 V

LATIHAN - 3 Diketahu potensial sel sebagai berikut : Pb | Pb2+ || Mg2+ | Mg Eo = -2,21 V Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu Eo = +1,10 V Pb | Pb2+ || Cu2+ | Cu Eo = + 0,47 V Harga potensial sel untuk reaksi Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn adalah …. 0,64 V D. 1,58 V 1,11 V E. 3,78 V 1,57 V

Sel Volta dalam kehidupan sehari – hari : BATERAY SEL AKI SEL PERAK OKSIDA SEL NIKEL KADMIUM SEL BAHAN BAKAR

1. Sel Kering (Sel Leclanche- primer Dikenal sebagai batu baterai biasa Terdiri dari katode yang berasal dari karbon(grafit) dan anode logam zink Elektrolit yang dipakai berupa pasta campuran MnO2, serbuk karbon dan NH4Cl Persamaan reaksinya : Katode : 2MnO2 + 2H+ + 2e  Mn2O3 + H2O Anode : Zn  Zn2+ + 2e Reaksi sel : 2MnO2 + 2H+ + Zn  Mn2O3 + H2O + Zn2+

Persamaan reaksinya : 2. Sel Kering - Alkalin (Sel Leclanche -primer) Dikenal sebagai batu baterai Alakalin Terdiri dari katode yang berasal dari karbon(grafit) dan anode logam zink Elektrolit yang dipakai berupa pasta campuran MnO2, serbuk karbon dan KOH Persamaan reaksinya : Katode : 2MnO2 + 2H2O + 2e → 2MnO(OH)2 + 2 OH - Anode : Zn + 2OH- → Zn(OH)2 + 2e Reaksi sel : 2MnO2 + 2H2O + Zn → 2MnO(OH)2 + Zn(OH)2

2. Sel Aki Reaksi penggunaan aki : Anode : Pb + SO4 2-  PbSO4 + 2e Sel aki disebut juga sebagai sel penyimpan, karena dapat berfungsi penyimpan listrik dan pada setiap saat dapat dikeluarkan . Anodenya terbuat dari logam timbal (Pb) dan katodenya terbuat dari logam timbal yang dilapisi PbO2. Reaksi penggunaan aki : Anode : Pb + SO4 2-  PbSO4 + 2e Katode : PbO2 + SO42-+ 4H++ 2e  PbSO4 + 2H2O Reaksi sel : Pb + 2SO4 2- + PbO2 + 4H+  2PbSO4 + 2H2O ACCU Reaksi Pengisian aki : 2PbSO4 + 2H2O  Pb + 2SO4 2- + PbO2 + 4H+

3. Sel Perak Oksida Sel ini banyak digunakan untuk alroji, kalkulator dan alat elektronik. Reaksi yang terjadi : Anoda : Zn(s) + 2OH-(l)  Zn(OH)2(s) + 2e Katoda : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e  2Ag(s) + 2OH-(aq) Reaksi Sel : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l)  Zn(OH)2(s) + 2Ag(s) Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,34 V

4. Sel Nikel Cadmium (Nikad) Sel Nicad merupakan sel kering yang dapat diisi kembali (rechargable). Anodenya terbuat dari Cd dan katodenya berupa Ni2O3 (pasta). Beda potensial yang dihasilkan sebesar 1,29 V. Reaksinya dapat balik : NiO(OH).xH2O + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2.yH2O + Cd(OH)2

5. Sel Bahan Bakar Sel Bahan bakar merupakan sel Galvani dengan pereaksi – pereaksinya (oksigen dan hidrogen) dialirkan secara kontinyu ke dalam elektrode berpori. Sel ini terdiri atas anode dari nikel, katode dari nikel oksida dan elektrolit KOH. Reaksi yang terjadi : Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq) 4H2O(l) + 4e Katode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e 4OH-(aq) Reaksi sel : 2H2(g) + O2 2H2O(l)

B. Elektrolisis Penguraian zat-zat kimia oleh arus listrik searah. Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.

Contoh: Jawab: 1. Elektrolisis lelehan Ag2O dengan elektroda Pt Ag2O(l)  2Ag+ + O2– Katoda(–) : Ag+ + e  Ag(s) Anoda (+) : 2O2–  O2(g) + 4e )x 2 )x 4 )x 1 2Ag2O(l)  4Ag(s) + O2(g)

Bentuk larutan dengan elektroda inert Kation Jika golongan utama, yang direduksi H2O 2. Jika golongan transisi, yang direduksi kation tersebut

Anion Jika mengandung atom O, yang dioksidasi H2O 2. Jika tidak mengandung atom O, yang dioksidasi anion tersebut

Contoh: Reaksi elektrolisis NiSO4 dengan elektroda karbon Katoda (-): Ni2+ + 2e  Ni(s) )x2 Anion (+): )x1 2H2O  O2(g) + 4H+ + 4e 2Ni2+ + 2H2O  2Ni(s) + O2(g) + 4H+

NaCl(aq)  Na+ (aq) + Cl- (aq) Karena Eooks Cl-/Cl2 > Eo­oks H2O/O2, di anoda terjadi oksidasi Cl- menjadi Cl2 Karena Eored H2O/H2 > Eored Na+/Na, di katoda terjadi reduksi H2O menjadi H2 NaCl(aq)  Na+ (aq) + Cl- (aq) Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: anoda : 2Cl-  Cl2 + 2e katoda : 2H2O + 2e  H2 + 2OH- 2H2O + 2Cl-  Cl2 + H2 + 2OH- anoda katoda Na(aq) + 2OH-(aq)  NaOH(aq)

5. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dengan elekltroda Cu Ex : Tuliskan rekasi elektrolisis jika digunkan elektroda inert ( C, Pt ) : 1. larutan Na2SO4 2. lelehan NaCl 3. Larutan KI 4. larutan CuSO4 Jika elektrodanya tidak inert ( mudah bereaksi maka anodanya aklan larut ( bereaksi ) 5. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dengan elekltroda Cu

Elektrolisis Larutan KI dengan elektroda C KCl(aq)  K+ (aq) + I- (aq) Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: anoda : 2I-  I2 + 2e katoda : 2H2O + 2e  H2 + 2OH- 2H2O + 2Cl-  Cl2 + H2 + 2OH anoda katoda K+ (aq) + OH-  KOH (Aq)

Elektrolisis lelehan Elektrolisis lelehan NaCl dengan elektrotrode Pt anoda : 2 Cl-(aq)  Cl2(aq) + 2e Katode : Na+(aq) + e  Na(l) x2 _______________________________________ reaksi sel : 2Na+(aq) + 2Cl-(aq)  2Na(l) + Cl2(g)

Bentuk larutan dengan elektroda aktif Kation a. Jika golongan utama, yang direduksi H2O b. Jika golongan transisi, yang direduksi kation tersebut Anion elektroda tersebut yang dioksidasi

Contoh: Reaksi elektrolisis NiSO4 dengan elektroda perak )x1 Katoda(–) : Ni2+ + 2e  Ni(s) )x1 Anoda(+) : Ag(s)  Ag+ + e )x2 Ni2+ + 2Ag(s)  Ni(s) + 2Ag+

Elektrolisis Larutan CuSO4 dengan anoda Mg dan katoda C CuSO4(aq)  Cu2+ (aq) + SO42- (aq) Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: anoda : Mg(s)  Mg2+ + 2e katoda : Cu2+ + 2e  Cu(s) Mg(s) + Cu2+ (aq)  Cu(s) + Mg2+ (aq) Mg2+ (aq) + SO42-(aq)  MgSO4 (Aq)

Houghton Mifflin Company and G. Hall. All rights reserved. (a) A silver-plated teapot. (b) Schematic of the electroplating of a spoon. Houghton Mifflin Company and G. Hall. All rights reserved.

Latihan elektrolisis Tuliskan reaksi elektrolisis berikut dengan elektroda karbon/Pt 1. Tuliskan rekasi elektrolisis larutan : Na2SO4 Cu(NO3)2 NaCl 2. Tuliskan elektrolisis leburan NaCl 3. Tuliskan elektrolisis larutan KI

Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya korosi: Udara H2O Asam kuat seperti H2SO4, HCl & HNO3 Cara mencegah terjadinya korosi: Proses pelapisan dengan pengecatan ataupun penyepuhan. Proteksi katodik

Hukum Faraday I G = massa e = massa ekuivalen i = kuat arus ( Ampere) t = waktu (detik) 1 mol e  1F  96500 C (Coulomb)

Contoh: Arus listrik sebesar 5 ampere dialirkan dalam larutan CuSO4 selama 2 jam dengan elektroda karbon 1. Berapa gram logam Cu (Ar = 63,5) yang dapat dihasilkan ? 2. Hitung volume gas yang terjadi di anoda pad STP ( Ar O = 16 ) 3. Hitung pH larutan yang terjadi jika volumenya 1 liter (dianggap tetap) 4. Jika arus tersebut dialirkan ke larutan AgNO3 berapa Ag yang mengendap? 40,27

latihan Pada elektrolisis CuSO4 yang menggunakan elektroda platina terbentuk endapan logam Cu sebanyak 3,175 gram pada katode. Volume gas yang terjadi pada anode, jika di ukur pada keadaan dimana 5dm3 gas N2 massanya 7 gram adalah.......

0,5 dm3 0,56 dm3 1,00 dm3 1,12 dm3 2,00 dm3

Jawab: G = 11,84 gram CuSO4  Cu2+ + SO42– Cu2+ + 2e  Cu Val. (PBO) = Cu = 2 t = 2 jam  3600 detik/jam = 7200 detik I = 5 Ampere Ar = 63,5 gram/mol G = 11,84 gram

Jawab: G = 2.98445 gram 2H2O  4H+ + O2 + 4e Val. (PBO) = O2 = 4 t = 2 jam  3600 detik/jam = 7200 detik I = 5 Ampere Ar = 63,5 gram/mol G = 2.98445 gram

Hukum Faraday II G1 = massa zat 1 G2 = massa zat 2 e1 = massa ekuivalen 1 e2 = massa ekuivalen 2

Contoh: Ke dalam 2 sel larutan AgNO3 dan larutan CuSO4 yang disusun secara seri dialirkan arus listrik. Ternyata diendapkan 5,4 gram logam Ag. Tentukan jumlah logam Cu yang diendapkan! (Ar: Ag = 108, Cu = 63,5)

Jawab: AgNO3  Ag+ + NO3– valensi Ag = 1 CuSO4Cu2+ +SO42– valensi Cu = 2

Pertanyaan Na O2 Na2O Reaksi : 4Na + O2  2Na2O Zat yang mengalami oksidasi adalah... Na O2 Na2O

2. Reaksi yang terjadi pada katode dalam elektrolisis adalah … Reduksi Oksidasi Redoks

Houghton Mifflin Company and G. Hall. All rights reserved. (a) A silver-plated teapot. (b) Schematic of the electroplating of a spoon. Houghton Mifflin Company and G. Hall. All rights reserved.