FATIH MUBAROK 2010952029: BAB 18 : ELEKTROKIMIA

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1. Tujuan [kembali]

a. Mempelajari redoks

b. Mempelajari Sel galvani

2. Alat dan Bahan [kembali]

a. Battery

                  Spesifikasi Battery:
  Klasifikasi: Alkaline
Sistem Kimia: Zinc-Manganese Dioxide (Zn / MnO2)
Penunjukan: ANSI 1604A, IEC-6LF22 atau 6LR61
Tegangan Nominal: 9.0 volt
Suhu Operasi: -18 ° C hingga 55 ° C
Berat Khas: 45 gram
Volume Umum: 21 sentimeter kubik
Shelf Life: 5 tahun pada 21 ° C
Terminal: Jepretan Miniatur

                   Konfigurasi Battery:

b. Resistor

     Spesifikasi Resistor:

   Konfigurasi Resistor:

C. Lamp Bulb

Spesifikasi Lamp Bulb :

· Watt: 10W

· Watt setara: 60 W pijar

· Tegangan: 40v / Tegangan Listrik

· Bentuk: A55 / GLS / Klasik

· Basis lampu sekrup: E27 / Edison

· Sudut Balok: 150 °

· Tidak dapat diredupkan

· Daya tahan: 15000 Jam

· CRI%: > 80%

· Keluaran Lumen: 806

· Warna: 3000K / 830 / Putih Hangat

Konfigurasi Lamp Bulb :

3. Dasar Teori [kembali]

18.1 Reaksi Redoks
   Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang berhubungan dengan interkonversienergi listrik dan energi kimia. Proses elektrokimia adalah reaksi redoks (oksidasi reduksi) di mana energi yang dilepaskan oleh reaksi spontan diubah menjadi listrik atau di mana energi listrik digunakan untuk menyebabkan reaksi terjadi secara nonspontan. Reaksi reduksi adalah reaksi yang terjadi penurunan bilangan oksidasi melalui penangkapan elektron atau pelepasan oksigen pada suatu molekul, atom, maupun ion. Sedangkan reaksi oksidasi adalah reaksi yang terjadi peningkatan bilangan oksidasi melalui pelepasan elektron atau penambahan oksigen pada suatu molekul, atom, maupun ion.
  Dalam reaksi redoks, elektron dipindahkan dari satu zat ke zat lainnya. Contohnya adalah reaksi antara logam magnesium dan asam klorida :

Menyetarakan Persamaan Redoks
   Di sini kita akan membahas metode ion-elektron. Dalam pendekatan ini, reaksi keseluruhan dibagi menjadi dua paruh reaksi, satu untuk oksidasi dan satu untuk reduksi. Persamaan untuk dua paruh reaksi seimbang secara terpisah dan kemudian dijumlahkan untuk memberikan persamaan yang seimbang secara keseluruhan. Langkahnya adalah :
1. Tuliskan persamaan tak seimbang untuk reaksi dalam bentuk ionik.
2. Pisahkan persamaan menjadi dua paruh.
3. Setarakan setiap paruh reaksi untuk jumlah dan jenis atom dan muatan. Untuk reaksi dalam media asam, tambahkan H2O untuk menyeimbangkan atom O dan H (plus) menyeimbangkan atom H.
4. Tambahkan dua paruh persamaan dan seimbangkan persamaan akhir dengan inspeksi. Elektron di kedua sisi harus saling meniadakan. Jika terjadi oksidasi dan reduksi paruh reaksi, maka mengandung jumlah elektron yang berbeda, kita perlu mengalikan satu atau kedua paruh reaksi untuk menyamakan jumlah elektron.
5. Pastikan persamaan tersebut berisi jenis dan jumlah atom yang sama danmuatan yang sama di kedua sisi persamaan.

18.2 Sel Galvani
Menurut istilah ilmuwan Italia Luigi.Galvani dan Alessandro Volta, Peralatan eksperimental untuk menghasilkan listrik melalui penggunaan reaksi spontan disebut sel galvanik atau sel volta. Menurut definisi, anoda dalam sel galvanik adalah elektroda dimana oksidasi terjadi dan katoda adalah elektroda dimana reduksi terjadi. Sel Volta terdiri atas elektroda (logam seng dan tembaga) larutan elektrolit (ZnSO4 dan CuSO4), dan jembatan garam (agar-agar yang mengandung KCl). Logam seng dan tembaga bertindak sebagai elektroda. Keduanya dihubungkan melalui sebuah voltmeter.

   Untuk melengkapi rangkaian listrik, solusinya harus dihubungkan dengan konduktormedia tempat kation dan anion dapat bergerak dari satu kompartemen elektrodake yang lain. Persyaratan ini dipenuhi oleh jembatan garam. Fungsi jembatan garam adalah untuk menetralkan muatan listrik dari kedua kompartemen setelah reaksi redoks dengan menyuplai anion ke kompartemen anoda dan kation ke kompartemen katoda; serta memungkinkan terjadinya migrasi ion-ion pada kedua kompartemen sehingga membentuk rangkaian listrik tertutup.
    Pada gambar di atas, terlihat rangkaian sel volta dengan dua kompartemen. Masing-masing kompartemen merupakan setengah sel. Pada kompartemen kiri, dalam larutan ZnSO4 terjadi setengah reaksi oksidasi Zn menjadi ion Zn2+, sedangkan pada kompartemen kanan, dalam larutan CuSO4 terjadi setengah reaksi reduksi ion Cu2+ menjadi Cu. Logam Zn dan Cu yang menjadi kutub-kutub listrik pada sel volta di atas disebut sebagai elektrode. Logam Zn tempat terjadinya oksidasi Zn disebut anoda. Logam Cu tempat terjadinya reduksi ion Cu2+ disebut katoda. Oleh karena elektron dilepas dari reaksi oksidasi di anoda menuju reaksi reduksi di katoda, maka anoda adalah kutub negatif dan katoda adalah kutub positif.

Notasi Sel Volta

Penulisan notasi sel volta mengikuti konvensi umum sebagai berikut.

1. Komponen-komponen pada kompartemen anoda (setengah sel oksidasi) ditulis pada bagian kiri, sedangkan komponen-komponen pada kompartemen katoda (setengah sel reduksi) ditulis pada bagian kanan.
2. Tanda dua garis vertikal ( || ) melambangkan jembatan garam yang memisahkan kedua setengah sel.
3. Tanda satu garis vertikal ( | ) melambangkan batas fase antara komponen-komponen dengan fase berbeda. Sebagai contoh, Ni(s) | Ni2+(aq).
4. Tanda koma (,) digunakan untuk memisahkan komponen-komponen dalam fase yang sama
5. Jika diperlukan, konsentrasi dari komponen-komponen terlarut ditulis dalam tanda kurung.

18.3 Potensial Sel Standar (E°sel)
   Adanya arus listrik berupa aliran elektron pada sel volta disebabkan oleh adanya beda potensial antara kedua elektrode yang disebut juga dengan potensial sel (Esel) ataupun gaya gerak listrik (ggl) atau electromotive force (emf). Potensial sel yang diukur pada keadaan standar (suhu 25°C dengan konsentrasi setiap produk dan reaktan dalam larutan 1 M dan tekanan gas setiap produk dan reaktan 1 atm) disebut potensial sel standar (E°sel). Nilai potensial sel sama dengan selisih potensial kedua elektrode. Menurut kesepakatan, potensial elektrode standar mengacu pada potensial reaksi reduksi.
E°sel = E°katode – E°anode
   Katode adalah elektrode yang memiliki nilai E° lebih besar (positif), sedangkan anode adalah elektrode yang memiliki nilai E° lebih kecil (negatif). Data nilai potensial elektrode standar dapat dilihat pada tabel berikut.

18.4 Termodinamika Reaksi Redoks

   Energi listrik dalam hal ini adalah produk dari ggl sel dan total muatan listrik (dalam coulomb) itumelewati sel:

energi listrik = Coulomb x Volts
= Joules

maka :

1 J = 1 C x 1 V

Muatan total ditentukan oleh jumlah elektron yang melewati sel,jadi kita punya

   Secara umum, akan lebih mudah untuk menyatakan muatan total dalam besaran molar. Muatan satu mol elektron disebut konstanta Faraday (F)

Oleh karena itu, muatan total sekarang dapat dinyatakan sebagai nF, di mana n adalah banyaknyamol elektron dipertukarkan antara zat pengoksidasi dan zat pereduksi dipersamaan redoks keseluruhan untuk proses elektrokimia.
   Ggl yang diukur (E(cell)) adalah tegangan maksimum yang dapat dicapai sel. Karena itu, usaha kelistrikan yang dilakukan, W(ele), yang merupakan pekerjaan maksimum yang dapat dilakukan (W(max)), diberikan oleh produk dari muatan total dan ggl sel :

   Tanda negatif menunjukkan bahwa usaha kelistrikan dilakukan oleh sistem (galvani sel) di sekitarnya. Dalam Bab 17 telah didefinisikan energi bebas sebagai energi yang tersedia untuk melakukan usaha. Secara khusus, perubahan energi bebas (G) mewakili maksimumjumlah pekerjaan berguna yang dapat diperoleh dalam suatu reaksi:
menjadi

   Untuk reaksi spontan, ΔG negatif. Karena baik n dan F adalah besaran positif, maka E(cell) pasti juga bilangan positif. Untuk reaksi di mana reaktan dan produk dalam keadaan standar mereka (1 M atau 1 atm), maka persamaan diatas menjadi

Pada chapter 17 diketahui rumus :

Dapat didapatkan dari kedua persamaan diatas menjadi

   Jadi rumus dari E(cell) adalah