Sel Elektrokimia

Standard

Sel elektrokimia dalam reaksi redoks terjadi transfer elektron dari reduktor ke oksidator. Pengetahuan adanya transfer elektron memberikan manfaat dalam upaya mengembangkan sumber energi listrik alternatif sebab aliran listrik tiada lain adalah aliran elektron. Bidang ilmu yang mempelajari energi listrik dalam reaksi kimia disebut elektrokimia. Perangkat atau instrumen untuk membangun energi listrik dari reaksi kimia dinamakan sel elektrokimia.

1. Sel Volta.

Dalam reaksi redoks terjadi transfer elektron yang menghasilkan energi listrik, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4. Oleh karena reaksi redoks dapat dipisahkan menjadi dua setengah reaksi, sel volta pun dapat dirancang menjadi dua tempat, yakni tempat untuk reaksi oksidasi dan tempat untuk reaksi reduksi. Kedua tempat tersebut dihubungkan melalui rangkaian luar (aliran muatan elektron) dan rangkaian dalam atau jembatan garam (aliran massa dari ion-ion).

Sel volta sederhana

Gambar 2.4 Sel volta sederhana

Jika kedua rangkaian dihubungkan, akan terjadi reaksi redoks di antara kedua setengah sel itu (lihat Gambar 2.5).
Persamaan reaksi ionnya:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Persamaan reaksi setengah selnya:

Pada elektrode Zn: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
Pada elektrode Cu: Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)

reaksi redoks di antara kedua setengah sel

Gambar 2.5

Proses pembentukan energi listrik dari reaksi redoks dalam sel volta. Logam Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn2+ dan melepaskan 2 elektron. Kedua elektron ini akan mengalir melewati voltmeter menuju elektrode Cu. Kelebihan elektron pada elektrode Cu akan diterima oleh ion Cu2+ yang disediakan oleh larutan Cu(NO3)2 sehingga terjadi reduksi ion Cu2+ menjadi Cu(s). Ketika reaksi berlangsung, dalam larutan Zn(NO3)2 akan kelebihan ion Zn2+ (hasil oksidasi). Demikian juga dalam larutan CuSO4 akan kelebihan ion NO3 sebab ion pasangannya (Cu2+) berubah menjadi logam Cu yang terendapkan pada elektrode Cu. Kelebihan ion Zn2+ akan dinetralkan oleh ion NO3 dari jembatan garam, demikian juga kelebihan ion NO3 akan dinetralkan oleh ion Na+ dari jembatan garam. Jadi, jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks.

Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanya sesaat sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yang menetralkan dan akhirnya reaksi berhenti seketika. Dalam sel elektrokimia, tempat terjadinya reaksi oksidasi (elektrode Zn) dinamakan anode, sedangkan tempat terjadinya reaksi reduksi (elektrode Cu) dinamakan katode. Alessandro Volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun deret keaktifan logam atau deret potensial logam yang dikenal dengan deret Volta.

Li –K–Ba–Ca–Na–Mg–Al–Mn–Zn–Cr–Fe–Cd–Co–Ni–Sn–Pb–(H)–Cu–Hg–Ag–Pt–Au

Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, sifat reduktornya semakin kuat. Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah kanannya, tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya. Logam Na, Mg, dan Al terletak di sebelah kiri H sehingga logam tersebut dapat mereduksi ion H+ untuk menghasilkan gas H2, sedangkan logam Cu dan Ag terletak di sebelah kanan H sehingga tidak dapat mereduksi ion H+(tidak bereaksi dengan asam). Deret Volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan logam lain. Misalnya, logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO4. Reaksi yang terjadi adalah Zn mereduksi Cu2+ (berasal dari CuSO4) dan menghasilkan endapan logam Cu karena Zn terletak di sebelah kiri Cu.

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
atau
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

2. Notasi Sel Elektrokimia
Misal Reaksi yang terjadi pada sel Volta adalah Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
Reaksi oksidasi (anode)
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e
Reaksi reduksi (katode)
Cu2+(aq) + 2 e → Cu(s)
Penulisan reaksi redoks tersebut dapat juga dinyatakan dengan diagram sel berikut:

Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)
dengan:
| = perbedaan fase
|| = jembatan garam
sebelah kiri || = reaksi oksidasi
sebelah kanan || = reaksi reduksi

Contoh Penulisan Reaksi dari Notasi Sel
Nyatakanlah diagram sel dari reaksi pada sel kombinasi berikut.

diagram sel dari reaksi pada sel kombinasi

Jawab

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e. (oksidasi)
Br2(aq) + 2 e → 2 Br(aq) (reduksi)

Diagram sel:
Zn(s) | Zn2+(aq) || Br2(aq) | Br.(aq)
Jadi, diagram sel untuk sel tersebut adalah Zn(s) | Zn2+(aq) || Br2(aq) | Br.(aq)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s