File

ELEKTROKIMIA
Listrik (Kelistrikan) dan Perubahan Kimia
Reaksi reduksi – oksidasi terjadi pada beberapa
sistem kimia. Misalnya pada pengkaratan besi,
pemutihan pada zat warna dan reaksi fotosintesis. Semua reaksi spontan yang menyebabkan elektron mengalir pada sebuah kawat,
reaksi redoks terjadi, proses tersebut disebut
Perubahan Elektrokimia. Ilmu yang
mempelajarinya disebut Elektrokimia.
1
18.2. Elektrolisis
Yaitu : perubahan energi listrik menjadi kimia.
 Sel Elektrolisis : alat-alat untuk elektrolisis
 Elektroda : Penghantar listrik masuk ke
dalam dan keluar dari zat yang bereaksi
Perpindahan elektron diantara elektroda dan zat-zat
dalam sel menghasilkan reaksi, terjadi pada permukaan
elektroda. Zat yang dapat dielektrolisis adalah leburan
Ion dan larutan yang mengandung ion terlarut.
Anoda
Katoda
 elektroda positif  Oksidasi
 elektroda negatif  Reduksi
2
Anion membawa muatan ke anoda, kation ke katoda
Elektron bergerak dari anoda ke aktoda
2 Cl-(l)  Cl2 (g)  2e  Anoda

Na (l)
 e   Na (l)
Katoda
3
Reaksi sel :
2 Na ( l )  2e 

2 Cl
2 Na
Atau :

(l )
 2 Na( l )
 Cl2( l )  2e
(l )

 2 Cl
(l )
Katoda

Anoda

 2e  2 Na( l )  Cl2 ( g )  2e
is
2 Na ( l )  2 Cl ( l ) elektrolis
 
 2 Na( l )  Cl2 ( g )
4
Elektrolisis dalam Pelarut Air
Jika elektrolisis dalam larutan berair, reaksi elektroda
Sukar terjadi karena redoks pada air juga dapat terjadi
Contoh : Elektrolisis larutan KNO3
5
K+ = ke katoda
NO3- = ke anoda



KNO3
K
NO3
Anoda :

2H 2 O  O 2  4H  4e

Katoda : 2H 2 O  2e  H 2  2OH

-
/x2

2




6H 2 O
2H 2 4H 4OH 2O (g)
elektolisis
4H 2 O
2


2H 2 O
2H 2 (g) 2O (g)
6
Jika kation : ion logam IA, IIA, AI13+ dan Mn2+
maka yang tereduksi H2O
Jika anion
: NO3- , SO42-, ClO4-, BrO3maka yang teroksidasi H2O
Jika kation : Cu2+, Cu2+ akan tereduksi
Jika anion
: Br-, Br- akan teroksidasi
Cu2  ( aq )  2e   Cu( s )
2 Br  ( aq )  Br2 ( aq )  2e 
Katoda
Anoda
is
Cu2 ( aq )  2Br  ( aq ) elektrolis
 
 Cu( l )  Br2 ( aq)
7
Larutan Cu(NO3)2 mengandung ion-ion Cu2+ dan NO3Cu2+ : tereduksi di katoda, pada anoda H2O lebih
mudah dioksidasi
Reaksi :
Cu2 ( aq )  2e 
2 H2O( l )
 Cu( s )
Katoda
 O2 ( g )  4H ( aq )  4e  Anoda
2 Cu2 ( aq)  2 H2O( l )  2 Cu( s )  O2 ( g )  4H ( aq)
8
Stoikiometri dalam Elektrolisis
1 mol e- = 1 Faraday = 96.500 Coulomb
1 C = 1 Amper x 1 detik
e.i .t
W 
96.500
W = massa logam yang mengendap (g)
e = BE atau MR/valensi
i = kuat arus (ampere)
t = waktu (detik)
Contoh :
Berapa gram Cu yang diendapkan di katoda, jika kuat arus
Yang mengalir 2A dalam 20 menit. Ar Cu = 63,5 g/mol
Jawab :
T = 20 menit = 20 x 60 = 1200 detik
Cu2+ + 2e-  Cu
W 
e.i .t
96.500
63,5
g x 2A x 1200 detik
W  2
 0,7896 gram Cu
96.500A detik
9
Aplikasi pada Industri dari Elektrolisis
a. Elektroplating
10
b. Produksi Aluminium
Reaksi
Al3  3e 
2 O2
 Al ( l )
Katoda
 O2 ( g )  4e 
Anoda
4 Al 3  6 O2  4 Al ( l )  3 O2 ( g )
11
c. Produksi Magnesium
Reaksi :
Mg (OH) 2  2HCl  MgCl2  2H2O
Mg Cl2 ( l )    Mg( l )  Cl2 ( g )
elektrolisis
d. Produksi Natrium
12
e. Penyulingan Copper / Cu
f. Elektrolisis pada Air Garam/larutan garam dapur
Reaksi :

2 H2O( l )  2e  H2 ( g )  2OH
2 Cl ( aq )  Cl2 ( g )  2e

( aq )
katoda
Anoda
2 Cl ( aq )  2H2O( l )  H2 ( g )  Cl2 ( g )  2OH ( aq )
is
2 Na ( aq )  2 Cl ( aq )  2 H2O elektrolis
 
 H2 ( g )  Cl2 ( g )  2 Na ( aq)  2 OH ( aq)
2 NaCl(aq )
2 NaOH(aq )
13
Sel Galvani / Volta
Yaitu : perubahan energi kimia menjadi listrik
Terdiri dari 2 elektroda dan larutan elektrolit
Katoda  elektroda positif  Reduksi
Anoda  elektroda negatif  Oksidasi
2 Cu
 Cu 2  2e 
2 Ag   2e
 2 Ag ( s )
2 Cu  2 Ag 

Anoda
Katoda +
Cu2  2 Ag
14
Notasi Sel
Anoda
Cu( s )
Anoda
elektroda
Jembatan garam
| Cu2 ( aq)
|| Ag  ( aq)
Elektrolit
Anoda
Elektrolit
Katoda
Katoda
| Ag ( s )
Elektroda
Katoda
15
Potensial Sel dan Potensial Reduksi
Volt = electro motive force (emf) = ggl = gaya gerak listrik
1V = 1 J/C
Potensial sel (Esel) pada suhu 25C, 1 atm, 1,00 M
Disebut Potensial Standar Sel (Esel)
Potensial Reduksi pada suhu 25C, 1 atm  Potensial
Standar Reduksi
E
o
sel
 Pot. Stand. reduksi 
 Pot. Stand. reduksi 
  

 
Zat reduksi


 Zat oksidasi

16

Ag
(ag)

 e  Ag(s)
2
Cu

2Ag
(ag)
(ag)
Eo = + 0,80 V

 2e  Cu(s)
2
Eo = + 0,34 V
+0,44 V
 Cu(s)  2Ag(s)  Cu  (ag)
17
2H (ag)  2e   H2(g)
Zn (5)  Zn 2 (ag)  2e
Katoda
Anoda
2H (ag)  Zn (5)  H2(g)  Zn 2 (ag)
E0 sel  E0H  E0 Zn 2
0,76V  0,0V  E0 Zn 2
E0 Zn 2  0,76V
18
Menggunakan Potensial Standar Reduksi
• Memperkirakan reaksi redoks spontan
Spontan : Jika reaksi setengah sel dengan potensial
reduksi yang lebih positif selalu ditulis
ada namanya, reduksi dan setengah
reaksi lain oksidasi
• Menentukan sebuah reaksi spontan dari perhitungan
potensial sel.
dalam sel Galvani perhitungan potensial sel untuk reaksi
spontan selalu bernilai positif
19
Potensial sel dan Termodinamika
-G = Kerja Maximum
a) Menentukan perubahan Energi bebas dari potensial sel
n = mol e-  G = - n F Esel
(STP)
G = - n F Esel
Kerja max = -n F Esel
Contoh :
Hitung G untuk reaksi dibawah ini dengan Esel = 0,320V
Reaksi : Ni O2 + 2Cl- + 4H+  Cl2 + Ni2+ + 2H2O
Jawab :
GO   n F E sel
96.500 C 0,320 J
  2 mol e x
x

mol e
C
GO   61.800 J

20
b) Menentukan reaksi sel dan potensial sel
pada sel Galvani
Contoh :
Al
3
( aq )
 3e

Cu 2 ( aq)  2e 
Cu
2
( aq )
 2e
Al( s )

o
 1,66 V
Al( s )
E Al
Cu( s )
E oCu 2  0,34V

Cu( s )

Al 3  3e 
3 Cu 2 ( aq)  2 Al( s ) 
3
x 3 reduksi
x 2 oksidasi
3 Cu( s )  2 Al 3 ( aq)
E osel  E o Cu 2  E o Al 3
 (0,34v)  (1,66v)  2,00v
21
Menentukan Konstanta kesetimbangan
G = - R T ln Kc
G = - n F Esel
Jika pada suhu 25 dan 1atm
E
o
sel
0,0592

log K c
n
Contoh :
Hitung Kc untuk reaksi NiO2 + 2Cl- + 4H+
Eo sel = 0,320 V
Cl2 + Ni2+ + H2O
22
Jawab :
E sel  0,320 V
o
n 2
0,0592
E sel 
log K c
n
0,0592
10
0,320 V 
logK c  K c  6 x 10
2
o
23
Pengaruh Konsentrasi terhadap Potensial Sel
2,303
E sel  E sel RT log Q
nF
o
Pada suhu 25oC
2,303
E sel  E sel RT log Q
nF
aA  bB  cC  dD
o

C . D
Q
a
b
A . B
c
d
24
Contoh
Berapa harga E sel jika [ Ag+] = 1.10-3M, [Cu2+] = 1.10-4 M
E0sel = 0,46 V
Reaksi pada suhu 250C :
2 Ag+(ag) + Cu (s)
2 Ag (s) + Cu2+(ag)
Jawab :
n2
2

Ag  Cu 2  Cu 2 
Q

 2
 2
Ag  Cu Ag 
 
 

0,0592
10 
 0,46 
log
2
10 
2
0,0592
Cu
Esel  E 0sel 
log
 2
n
Ag
4
3 2
 0,46  0,0296 log 10 2
 0,40V
25
Menentukan Konsentrasi dari Percobaan Potensial Sel
Contoh
Seorang ahli kimia ingin mengukur konsentrasi Cu2+
dari sampel air. Dia memasukan elektroda perak ke
dalam larutan AgNO3 IM. Kemudian di wadah yang lain
dia masukan elektroda Cu ke dalam sampel.
E0sel = 0,62 V, dengan menggunakan jembatan garam
Berapa konstrasi Cu2+ dari sampel ?
Diketahui : E0 Ag+ = 0,80 V
E0 Cu2+ = 0,34 V
E0 sel = E0 Ag+ - E0Cu2+
= 0,8 – 0,34 = 0,46 V
Reaksi
Cu(s) + 2 Ag+ (ag)
Cu2+ (ag) + 2Ag(s)
26
Jawab
 
 

0,0592
Cu 
0,62  0,46 
log
2
Ag 

Cu 
log
 5,4
Ag 
Cu   4x10
Ag 
2
0,0592
Cu
Esel  E0 sel 
log
 2
n
Ag
2
 2
2
 2
2
6
 2
[Ag  ]  1,00M  [Cu 2 ]  4x10 6 M
27
Praktek Aplikasi dan Sel Galvani
1. Akumulator (Aki)
2


Katoda : PbO 2(s)  4H (ag)  SO 4 (ag)  2e  PbSO 4(s)  2H2O
Anoda :
2


Pb (s) SO 4 (ag)  PbSO 4(s)  2e
2

PbO 2(s)  Pb (s)  4H  2SO 4  2PbSO 4(s)  2H2O
2. Baterei Merkuri
Anoda Zn(s) + 2OH-(aq)
ZnO(s) + H2O + 2e
Katoda HgO(s) + H2O + 2e
Hg(l) + 2OH3. Baterei Kering (Zn – C)
Anoda : Zn(s)+2OH-(ag)
Katoda : 2 MnO2(s + H2O + 2e
ZnO(s)+H2O + 2eMnO3(s) + 2OH- (ag)
4. Baterei Tembaga Oksida
5. Baterei Lithium
28