Amalia Sholehah Jurusan Teknik Metalurgi FT – UNTIRTA

Presentasi berjudul: "Amalia Sholehah Jurusan Teknik Metalurgi FT – UNTIRTA"— Transcript presentasi:

1 Amalia Sholehah Jurusan Teknik Metalurgi FT – UNTIRTA
SEL ELEKTROKIMIA Amalia Sholehah Jurusan Teknik Metalurgi FT – UNTIRTA

2 Dasar Teori Tarikan dan tolakan antara dua muatan (Q1 dan Q2) dimana
Hk. Coulomb Tarikan dan tolakan antara dua muatan (Q1 dan Q2) dimana F = gaya Coulomb Q = muatan κ = tetapan dielektrik r = jarak antar muatan ε0 = permitivitas ruang bebas

3 Untuk menggerakkan muatan dari satu titik ke titik lain diperlukan beda potensial listrik
Beda potensial diukur antara dua elektroda  salah satunya adalah elektroda pembanding Beda potensial listrik  Daya gerak listrik (DGL)

4 Sel Elektrokimia Pada sel elektrokimia Penulisan notasi sel
- + A K Pada sel elektrokimia Katoda  Reduksi Anoda  Oksidasi Penulisan notasi sel oksidasi || reduksi oksidasi reduksi

5 Contoh : Zn l Zn2+ ll Cu2+ l Cu Zn l Zn2+ Cu2+ l Cu
Garis tunggal menyatakan perbedaan fasa Garis ganda menyatakan perbedaan elektroda Garis putus – putus menyatakan adanya jembatan garam pada sel elektrokimia Jembatan garam diperlukan bila larutan pada anoda & katoda dapat saling bereaksi

6 Penentuan Eosel Bila Eo > Eo H2  reduksi
Eosel  daya gerak listrik (DGL) standar Ditentukan dengan asumsi aktifitas = 1 Nilai Eosel ditentukan dari besarnya potensial elektroda (reduksi) standar  Eo Sebagai standar  Eo Hidrogen Bila Eo > Eo H2  reduksi Bila Eo < Eo H2  oksidasi Eosel = Eored - Eooks

7

8 Aspek Termodinamika Meninjau kespontanan reaksi sel elektrokimia
Dilihat dari perubahan energi Gibbs standar ΔGo = - n F Eo atau ΔGo = - z F Eo dimana z = n = jumlah elektron yang terlibat F = bilangan Faraday = C/mol

9 Persamaan Nernst ΔGo = - n F Eo ΔG = - n F E Jika μi = μio + RTln ai Maka - nFEsel = - nFEosel + RT ln ai Esel = Eosel - ln ai Esel = Eosel - ln K Persamaan Nernst

10 Pada kesetimbangan  Esel = 0
Eosel = ln K K = dimana K = konstanta kesetimbangan sel

11 Penentuan pH Menurut Sorenson
pH = - log [H+] pH = - log aH+ pH diukur dengan elektroda pengukur dan elektroda pembanding Elektroda pengukur  Elektroda Kaca Elektroda pembanding  Elektroda Kalomel

12 Pt|H2(g)|H+(aH+)||Cl-|Hg2Cl2|Hg Reaksi setengah sel
Notasi sel Pt|H2(g)|H+(aH+)||Cl-|Hg2Cl2|Hg Reaksi setengah sel ½ Hg2Cl2 + e = Hg + Cl-  Eo = 0,2802 V H+ + e = ½ H2(g)  Eo = 0,0000 V Persamaan Nernst Esel = Eosel – 2, log K Esel = Eosel – 2, log [ox]/[red]

13 Untuk reaksi sel elektroda kaca dan elektroda kalomel
Esel = Eosel – 0,0591 log [ox]/[red] Esel = Eosel – 0,0591 log [aH+]/[PH2/Po] Jika PH2 = Po Esel = Eosel – 0,0591 log [aH+] = 0,2802 V – 0,0591 log [aH+] Esel - 0,2802 = - 0,0591 log [aH+] Esel - 0,2802 = 0,0591 pH

14 Keaktifan Elektrolit Dinyatakan sebagai keaktifan kation dan anion
Merupakan hasil kali molalitas (m) dan koefisien keaktifan () Berlaku untuk elektrolit yang terdisosiasi sempurna Contoh : senyawa MxOy Keaktifan MxOy adalah M+ = kation + = jumlah kation O- = anion - = jumlah anion

15 dimana

16 Kekuatan Ion (G.N. Lewis)
Digunakan untuk menyatakan konsentrasi elektrolit dengan memperhatikan muatan ion Elektrolit dengan ion bermuatan ganda mempunyai efek lebih besar terhadap koefisien keaktifan dibandingkan elektrolit dengan muatan tunggal (G.N. Lewis)

17 Teori Debye – Huckel Koefisien keaktifan elektrolit bergatung pada konsentrasinya Pada pengenceran tak terhingga  distribusi ion dianggap acak sempurna  koefisien keaktifan elektrolit = 1 Menurut Debye – Huckel Dalam pelarut air pada suhu 25oC, A = 0,0509 kg1/2mol-1/2

18 Koefisien keaktifan rata – rata dinyatakan sebagai
dengan asumsi +z+ = -z- Teori Debye – Huckel hanya berlaku untuk larutan elektrolit dengan konsentrasi sangat rendah

19 Aplikasi Sel Elektrokimia : Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)
Menghasilkan potensial listrik dengan cara “membakar” bahan bakar pada kondisi tertentu Digolongkan menurut suhu kerja Suhu rendah (25 – 100oC) Suhu sedang (100 – 500oC) Suhu tinggi (500 – 1000oC) Suhu sangat tinggi (<1000oC)

20 Elektrolit dapat berupa asam atau basa

21 ½O2(g) + 2H+ + 2e = H2O(l) Eo = 1,2288 V
Dalam elektrolit asam ½O2(g) + 2H+ + 2e = H2O(l) Eo = 1,2288 V 2H+ + 2e = H2(g) Eo = 0 V H2(g) + ½O2(g) = H2O(l) Eo = 1,2288 V Dalam elektrolit basa ½O2(g) + H2O(l) + 2e = 2OH- Eo = 0,4009 V 2H2O(l) + 2e = H2(g) + 2OH Eo = -0,8279 V

22 Kelebihan sel bahan bakar :
Pada suhu tinggi tidak memerlukan katalis kuat Dapat digunakan untk pesawat ruang angkasa Air yang dihasilkan dapat dikonsumsi Efisiensi ≈ 75% Kerugian sel bahan bakar : Ukuran besar Harga mahal Membutuhkan asupan O2 dan H2 terus menerus agar dapat beroperasi