Reaksi Redoks dan Elektrokimia BAB 2 Reaksi Redoks dan Elektrokimia

A. Penyetaraan Reaksi Redoks Reaksi redoks merupakan reaksi yang melibatkan perubahan bilangan oksidasi. Reaksi reduksi adalah reaksi di mana terjadi pengurangan bilangan oksidasi. Reaksi oksidasi adalah reaksi di mana terjadi penambahan bilangan oksidasi. 1. Metode Bilangan Oksidasi Langkah-langkah menyetarakan reaksi redoks dengan metode bilangan oksidasi adalah sebagai berikut. Menyetarakan jumlah atom yang bilangan oksidasinya berubah dengan cara menambahkan koefisien pada persamaan reaksi. Menentukan bilangan oksidasi unsur-unsur yang terlibat dalam reaksi redoks serta perubahannya. Menyetarakan perubahan jumlah bilangan oksidasi di kedua ruas dalam reaksi redoks. Menyetarakan jumlah muatan dengan menambahkan H+ atau OH secukupnya. e. Terakhir, menyetarakan jumlah atom H, dengan menambahkan H2O

2. Metode Setengah Reaksi (Ion-Elektron) Langkah-langkah untuk menyetarakan reaksi redoks dengan metode ion-elektron adalah sebagai berikut. Menuliskan persamaan setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi. b. Menyetarakan unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. c. Menambahkan molekul H2O pada: 1) ruas yang kekurangan atom O (jika dalam suasana asam), 2) ruas yang kelebihan atom O (jika dalam suasana basa). d. Menyetarakan atom H dengan ion H+ pada suasana asam atau dengan ion OH- jika dalam suasana basa. e. Menyetarakan muatan pada kedua ruas dengan menambah elektron. f. Menjumlahkan kedua persamaan setengah reaksi tersebut.

B. Elektrokimia dengan Reaksi Redoks Berlangsung secara Spontan 1. Kespontanan Reaksi Redoks Kespontanan reaksi redoks dapat ditandai dengan dihasilkannya endapan, terjadi gelembung gas, perubahan warna, dan perubahan suhu. 2. Sel Volta atau Sel Galvani Sel volta adalah salah satu sel elektrokimia yang di dalamnya terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.

a. Susunan dan Fungsi Tiap Bagian Sel Volta Rakitan sel Volta. Pada gelas pertama, pada katode terjadi reaksi reduksi, Cu2+ + 2e g Cu, sedangkan pada anode terjadi reaksi oksidasi, Zn g Zn2+ + 2e. Anode (Zn) dicelupkan dalam larutan yang mengandung Zn2+. Logam Zn dari anode akan larut sambil melepaskan elektron. Elektron dibebaskan menuju tembaga melalui penghantar. Elektron ini kemudian akan ditangkap ion Cu2+ dan mengendap. Akibat adanya aliran elektron inilah, maka terjadi aliran listrik.

b. Potensial Sel Potensial sel juga sering disebut gaya gerak listrik (ggl; emf = electromotive force). Potensial elektrode (E) adalah selisih potensial yang dihasilkan di antara elektrode dan larutannya dalam setengah sel. Apabila pengukuran dilakukan pada suhu 25°C dengan konsentrasi ion 1 M dan tekanan 1 atm, disebut potensial elektrode standar (E°). Elektrode hidrogen terdiri atas larutan asam yang dialiri gas hidrogen melalui logam inert, yaitu pelatina. Pada permukaan pelatina terdapat kesetimbangan sebagai berikut. 2H+ + 2e gH2. E° = 0 volt.

Harga potensial elektrode standar (E°) beberapa logam

Kita dapat memperkirakan suatu reaksi redoks itu dapat berlangsung atau tidak dengan cara sebagai berikut. Melihat Esel reaksi redoks Jika Esel reaksi redoks itu positif, maka reaksi dapat berlangsung, tetapi jika Esel reaksi redoks itu negatif, maka reaksi tidak dapat berlangsung. Melihat besar kecilnya E° Jika zat yang mengalami reaksi reduksi mempunyai E° lebih besar, maka reaksi itu berlangsung spontan. Akan tetapi, jika zat yang mengalami reaksi reduksi mempunyai E° lebih kecil, maka reaksi tidak berlangsung. Cara pendesakan deret Volta Deret Volta adalah urutan unsur-unsur berdasarkan harga E°-nya, mulai dari yang paling kecil ke yang paling besar.

c. Sel Volta pada Industri Beberapa alat yang telah dibuat dan digunakan sesuai dengan prinsip kerja sel volta. 1) Sel Kering atau Sel Lechlance Sel ini terdiri atas silinder seng yang berisi pasta campuran MnO2, salmiak (NH4Cl), dan serbuk karbon. Grafit yang dicelupkan di tengah-tengah berfungsi sebagai katode, sedangkan seng berfungsi sebagai anode, serta pastanya berfungsi sebagai oksidator 2) Aki (Accu) Sel aki merupakan sel sekunder karena dapat diisi ulang. Aki terdiri atas 6 sel yang disusun seri. Tiap sel aki mempunyai beda potensial 2 volt sehingga aki menghasilkan potensial sebesar 12 volt. Karena besarnya potensial listrik yang dihasilkan itulah, aki merupakan sel volta yang menjadi pilihan untuk sumber listrik bagi kendaraan bermotor.

3. Korosi Korosi adalah reaksi kimia dan elektrokimia antara logam dengan lingkungan sekitarnya. Korosi dalam bahasa sehari-hari disebut perkaratan. Perkaratan yang sering kali kita temui adalah perkaratan pada besi. Faktor-Faktor Penyebab Korosi 1) kelembapan udara dan air, 2) tingkat keasaman, 3) kontak dengan elektrolit, 4) danya pengotor atau kontak dengan logam lain yang kurang aktif, 5) kasar atau halusnya permukaan logam.

C. Elektrokimia dengan Reaksi Redoks Berlangsung secara Tidak Spontan Reaksi redoks yang membutuhkan sejumlah energi agar reaksi itu dapat berlangsung disebut reaksi redoks tidak spontan. 1. Elektrolisis Pada elektrolisis, arus listrik digunakan untuk memacu berlangsungnya reaksi redoks yang tidak spontan. Dengan kata lain, energi listrik diubah menjadi energi kimia. Sel elektrolisis.

b. Reaksi pada Katode dan Anode Sel eletrolisis mempunyai beberapa komponen utama, yaitu wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah. Dalam sel ini, pemakaian jenis elektrode dan elektrolit sangat memengaruhi jenis produk yang dihasilkan. 2. Hukum Faraday Jumlah zat yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan jumlah arus listrik yang melalui elektrolisis. Jika arus listrik yang sama dilewatkan pada beberapa sel elektrolisis, maka berat zat yang dihasilkan masing-masing sel berbanding lurus dengan berat ekuivalen zat itu.

3. Penggunaan Elektrolisis dalam Industri a. Pemurnian Logam Logam yang ada di alam sebagian besar masih bercampur dengan logam lain. Untuk mendapatkan logam yang diinginkan, tentu saja zat lain yang bercampur dengan logam itu harus dihilangkan. Apabila campuran zat lain itu sudah hilang, maka fungsi logam yang kita kehendaki akan optimal dalam penggunaannya. b. Penyepuhan Logam Untuk mencegah logam supaya tidak mudah berkarat atau untuk memperindah warna logam, suatu logam dapat dilapisi dengan logam yang lain. Proses pelapisan logam oleh logam lain ini dikenal dengan nama penyepuhan logam. c. Produksi Gas Metode elektrolisis dipakai oleh industri untuk membuat gas klorin, oksigen, dan hidrogen dalam jumlah yang besar. Untuk memproduksi gas oksigen (O2) biasanya digunakan larutan yang mengandung anion SO4 2-, NO3, dan CO3 2-