File

SEL ELEKTROKIMIA
A. Volta
B. Elektrolisis
A. Sel Volta
1.
2.
3.
4.
Gambar Sel Volta
Notasi Sel
Potensial Reduksi
Memperkirakan Berlangsungnya
Reaksi dengan Potensial Sel
1. Gambar Sel Volta
Deret Volta
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Fe
Co Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
2. Notasi Sel
jembatan garam
anode
katode
Zn (s) / Zn2+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu (s)
elektrode
anode
Elektrode
katode
elektrolit
anode
Elektrolit
katode
3. Potensial Reduksi
4. Memperkirakan
Berlangsungnya Reaksi
Redoks dengan Potensial
Sel
E°sel = E°reduksi - E°oksidasi
Reaksi berlangsung spontan jika
E°sel > 0
Contoh:
1. Tentukan potensial sel dan notasi
sel dari reaksi
Zn (s) + Cu2+ → Zn2+ + Cu
Diketahui :
Zn2+ + 2e → Zn E°= -0.76 volt
Cu2+ + 2e → Cu E°= +0.34 volt
Jawab:
E°oksidasi Zn
→ Zn2+ + 2e = +0.76 volt
E°reduksi Cu2+ + 2e → Cu
= +0.34 volt
E°sel Zn(s) +Cu2+ →Zn2+ +Cu = +1.10volt
Notasi Sel
Zn(s)/Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s)
LATIHAN - 1
Ditahui potensial elektroda
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
E° = + 0,34 V
Ni2+(aq) +2e- Ni(s)
E° = - 0,28 V
Ag+(aq) + e-  Ag(s)
E° = + 0,80 V
 Sel Volta dibuat dari elektroda Cu dan Ni, Berapa
potensial sel yang terjadi ?
 Tuliskan reaksi selnya
 Tuliskan notasi selnya
 Gambarkan diagram selnya
 Apakah reaksi : Cu(NO3)2(aq) + 2Ag(s) Cu(s) +
2AgNO3 dapat berlangsung spontan ? Jelaskan
jawabanmu.
LATIHAN - 2
Ditahui potensial elektroda
Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s)
E° = +0,34 V
Al3+(aq) +3e-  Al(s)
E° = - 1,66 V
Ag+(aq) + e-  Ag(s)
E° = +0,80 V
• Sel Volta dibuat dari elektroda Cu dan Al. Berapa
potensial sel yang terjadi ?
• Tuliskan reaksi selnya
• Tuliskan notasi selnya
• Jelaskan bagan/diagram selnya
• Jelaskan reaksi 3AgNO3 (aq) + Al (s)  3 Ag(s) +
Al(NO3)3 berlangsung spontan atau tidak.
• Jelaskan jawabanmu.
LATIHAN 3
•
•
•
•
Jika diketahui :
Sn2+ + 2e → Sn
Cu2++ 2e → Cu
Zn + Cu2+→ Zn2+ + Cu
Eo = -0,14 V
Eo = +0,34 V
Eo = +1,10 V
Maka potensial standar untuk reaksi Zn + Sn2+ →
Zn2++ Sn
A. 0,62 V
D. 1,24 V
B. 0,76 V
E. 1,44 V
C. 0,96 V
LATIHAN - 3
Diketahu potensial sel sebagai berikut :
Pb | Pb2+ || Mg2+ | Mg
Eo = -2,21 V
Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu
Eo = +1,10 V
Pb | Pb2+ || Cu2+ | Cu
Eo = + 0,47 V
Harga potensial sel untuk reaksi Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn
adalah ….
A. 0,64 V
D. 1,58 V
B. 1,11 V
E. 3,78 V
C. 1,57 V
PERSAMAN NERST
( SEL KONST BERBEDA)
Sel Volta dalam kehidupan
sehari – hari :
1. BATERAY
2. SEL AKI
3. SEL PERAK OKSIDA
4. SEL NIKEL KADMIUM
5. SEL BAHAN BAKAR
1. Sel Kering (Sel Leclanche- primer
Dikenal sebagai batu baterai biasa
Terdiri dari katode yang berasal dari karbon(grafit) dan
anode logam zink
Elektrolit yang dipakai berupa pasta campuran MnO2,
serbuk karbon dan NH4Cl
Persamaan reaksinya :
Katode : 2MnO2 + 2H+ + 2e  Mn2O3 + H2O
Anode : Zn  Zn2+ + 2e
Reaksi sel : 2MnO2 + 2H+ + Zn  Mn2O3 + H2O + Zn2+
2. Sel Kering - Alkalin (Sel Leclanche -primer)
Dikenal sebagai batu baterai Alakalin
Terdiri dari katode yang berasal dari karbon(grafit) dan
anode logam zink
Elektrolit yang dipakai berupa pasta campuran MnO2,
serbuk karbon dan KOH
Persamaan reaksinya :
Katode : 2MnO2 + 2H2O + 2e → 2MnO(OH)2 + 2 OH -
Anode : Zn + 2OH- → Zn(OH)2 + 2e
Reaksi sel : 2MnO2 + 2H2O + Zn → 2MnO(OH)2 + Zn(OH)2
2. Sel Aki
Sel aki disebut juga sebagai sel penyimpan, karena dapat berfungsi
penyimpan listrik dan pada setiap saat dapat dikeluarkan .
Anodenya terbuat dari logam timbal (Pb) dan katodenya terbuat dari
logam timbal yang dilapisi PbO2.
Reaksi penggunaan aki :
Anode
: Pb + SO4 2-  PbSO4 + 2e
Katode
: PbO2 + SO42-+ 4H++ 2e  PbSO4 + 2H2O
Reaksi sel : Pb + 2SO4 2- + PbO2 + 4H+  2PbSO4 + 2H2O
Reaksi Pengisian aki :
2PbSO4 + 2H2O  Pb + 2SO4 2- + PbO2 + 4H+
ACCU
3. Sel Perak Oksida
Sel ini banyak digunakan untuk alroji, kalkulator dan alat
elektronik.
Reaksi yang terjadi :
Anoda : Zn(s) + 2OH-(l)  Zn(OH)2(s) + 2e
Katoda : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e  2Ag(s) + 2OH-(aq)
Reaksi Sel : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l)  Zn(OH)2(s) + 2Ag(s)
Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,34 V
4. Sel Nikel Cadmium (Nikad)
Sel Nicad merupakan sel kering yang dapat diisi
kembali (rechargable). Anodenya terbuat dari Cd
dan katodenya berupa Ni2O3 (pasta). Beda potensial
yang dihasilkan sebesar 1,29 V. Reaksinya dapat
balik :
NiO(OH).xH2O + Cd + 2H2O
2Ni(OH)2.yH2O + Cd(OH)2
5. Sel Bahan Bakar
Sel Bahan bakar merupakan sel Galvani dengan
pereaksi – pereaksinya (oksigen dan hidrogen)
dialirkan secara kontinyu ke dalam elektrode
berpori. Sel ini terdiri atas anode dari nikel, katode
dari nikel oksida dan elektrolit KOH.
Reaksi yang terjadi :
Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq)
Katode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e
Reaksi sel : 2H2(g) + O2
4H2O(l) + 4e
4OH-(aq)
2H2O(l)
B. Elektrolisis
Penguraian zat-zat kimia oleh
arus listrik searah. Pada
peristiwa ini terjadi perubahan
energi listrik menjadi energi
kimia.
Contoh:
1. Elektrolisis lelehan Ag2O dengan
elektroda Pt
Jawab:
Ag2O(l)  2Ag+ + O2– )x 2
)x 4
Katoda(–) : Ag+ + e  Ag(s)
Anoda (+) : 2O2–  O2(g) + 4e )x 1
2Ag2O(l)
 4Ag(s) + O2(g)
Bentuk larutan dengan
elektroda inert
Kation
1. Jika golongan utama, yang
direduksi H2O
2. Jika golongan transisi, yang
direduksi kation tersebut
Anion
1. Jika mengandung atom O, yang
dioksidasi H2O
2. Jika tidak mengandung atom O,
yang dioksidasi anion tersebut
Contoh:
Reaksi elektrolisis NiSO4 dengan
elektroda karbon
Katoda (-):
Ni2+ + 2e  Ni(s)
)x2
Anion (+):
2H2O  O2(g) + 4H+ + 4e
)x1
2Ni2+ + 2H2O  2Ni(s) + O2(g) + 4H+
• Karena Eooks Cl-/Cl2 > Eooks H2O/O2, di
anoda terjadi oksidasi Cl- menjadi Cl2
• Karena Eored H2O/H2 > Eored Na+/Na, di
katoda terjadi reduksi H2O menjadi H2
NaCl(aq)  Na+ (aq) + Cl- (aq)
Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut
adalah:
anoda :
2Cl-  Cl2 + 2e
katoda : 2H2O + 2e  H2 + 2OH2H2O + 2Cl-  Cl2 + H2 + 2OHanoda
Na(aq) + 2OH-(aq)  NaOH(aq)
katoda
Ex :
Tuliskan rekasi elektrolisis jika
digunkan elektroda inert ( C, Pt ) :
1. larutan Na2SO4
2. lelehan NaCl
3. Larutan KI
4. larutan CuSO4
Jika elektrodanya tidak inert ( mudah
bereaksi maka anodanya aklan larut
( bereaksi )
5. Tuliskan reaksi elektrolisis
larutan CuSO4
dengan elekltroda Cu
38
Elektrolisis Larutan KI dengan elektroda C
KCl(aq)  K+ (aq) + I- (aq)
Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah:
anoda :
2I-  I2 + 2e
katoda : 2H2O + 2e  H2 + 2OH2H2O + 2Cl-  Cl2 + H2 + 2OH
anoda
K+ (aq) + OH-  KOH (Aq)
katoda
Elektrolisis lelehan
Elektrolisis lelehan NaCl dengan
elektrotrode Pt
anoda
:
2 Cl-(aq)  Cl2(aq) + 2e
Katode : Na+(aq) + e  Na(l)
x2
________________________________
_______
reaksi sel : 2Na+(aq) + 2Cl-(aq)  2Na(l) +
Cl2(g)
Bentuk larutan dengan elektroda
aktif
Kation
a. Jika golongan utama, yang
direduksi H2O
b. Jika golongan transisi, yang
direduksi kation tersebut
Anion
elektroda tersebut yang dioksidasi
Contoh:
Reaksi elektrolisis NiSO4 dengan
elektroda perak
Katoda(–) : Ni2+ + 2e  Ni(s)
)x1
Anoda(+) : Ag(s)  Ag+ + e
)x2
Ni2+ + 2Ag(s)  Ni(s) + 2Ag+
Elektrolisis Larutan CuSO4 dengan anoda Mg
dan katoda C
CuSO4(aq)  Cu2+ (aq) + SO42- (aq)
Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah:
anoda :
Mg(s)  Mg2+ + 2e
katoda : Cu2+ + 2e  Cu(s)
Mg(s) + Cu2+ (aq)  Cu(s) + Mg2+ (aq)
Mg2+ (aq) + SO42-(aq)  MgSO4 (Aq)
(a) A silver-plated teapot.
(b) Schematic of the
electroplating of a spoon.
Houghton Mifflin Company and G. Hall. All rights
reserved.
44
Latihan elektrolisis
Tuliskan reaksi elektrolisis berikut dengan
elektroda karbon/Pt
1. Tuliskan rekasi elektrolisis larutan :
• Na2SO4
• Cu(NO3)2
• NaCl
2. Tuliskan elektrolisis leburan NaCl
3. Tuliskan elektrolisis larutan KI
Faktor-faktor yang
menyebabkan terjadinya korosi:
1. Udara
2. H2O
3. Asam kuat seperti H2SO4, HCl
& HNO3
Cara mencegah terjadinya korosi:
1. Proses pelapisan dengan
pengecatan ataupun penyepuhan.
2. Proteksi katodik
Electroplating
Penyepuhan
Houghton Mifflin Company and G. Hall. All rights
reserved.
G exF
Ar
G
PBO
i .t
96500
KETERANGAN
G = massa
e = massa ekuivalen
i
= kuat arus ( Ampere)
t = waktu (detik)
F = mol elektron
1 mol e  1F  96500 C (Coulomb)
Hukum Faraday II
G1
e1

G2
e2
G1 = massa zat 1
G2 = massa zat 2
e1 = massa ekuivalen 1
e2 = massa ekuivalen 2
G1
G2
e1
e2
G1 = massa zat 1
G2 = massa zat 2
e1 = massa ekuivalen 1
e2 = massa ekuivalen 2
Contoh 1 :
Arus listrik sebesar 5 ampere dialirkan ke dalam 1
liter larutan CuSO4 selama 10 menit dengan
elektroda karbon
1. Berapa gram logam Cu yang dapat dihasilkan ?
(Ar Cu = 63,5)  0,98
2. Hitung volume gas yang terjadi di anoda pad STP
( Ar O = 16 ) 
3. Hitung pH larutan yang terjadi jika volumenya 1
liter (volume dianggap tetap)
4. Jika arus tersebut dialirkan ke larutan AgNO3
berapa Ag yang mengendap ?
Contoh 2
• Suatu arus listrik dialirkan melalui
larutan Cu2+ menghasilkan endapan
15,9 gram logam Cu. (Ar Cu=63,5,
Ag=108 ). Dengan jumlah listrik
yang sama, berapa massa Ag yang
dapat dihasilkan dari larutan Ag+ ?
Contoh 3
• Larutan CuCl2(Ar Cu=63,5)
dielektrolisis menggunakan
elektroda C dengan arus sebesar 5
ampere selama 1 jam. Berapa
masa Logam Cu yang diendapkan
di katode. Berapa volume gas klorin
yang dihasilkan pada STP ( Ar Cl =
35,5 )
Contoh 4
• Pada elektrolisis CuSO4 yang
menggunakan elektroda platina terbentuk
endapan logam Cu sebanyak 3,175 gram
pada katode. Jika di ukur pada keadaan
dimana 5 dm3 gas N2 massanya 7 gram
berapakah volume oksigen yang terjadi ? (
Ar Cu = 63,5, O = 16, N = 14 )
A. 0,5 dm3
B. 0,56 dm3
C. 1,00 dm3
D. 1,12 dm3
E. 2,00 dm3
Jawab:
CuSO4  Cu2+ + SO42–
Cu2+ + 2e  Cu
Val. (PBO) = Cu = 2
t = 2 jam  3600 detik/jam = 7200 detik
I = 5 Ampere
Ar = 63,5 gram/mol
e.i.t
G
96500
63,5  5  7200
G
2  96500
G = 11,84 gram
Jawab:
2H2O  4H+ + O2 + 4e
Val. (PBO) = O2 = 4
t = 2 jam  3600 detik/jam = 7200 detik
I = 5 Ampere
Ar = 63,5 gram/mol
e.i.t
G
96500
32  5  7200
G
4  96500
G = 2.98445 gram
Hukum Faraday II
G1
e1

G2
e2
Ar
e
valensi
G1 = massa zat 1
G2 = massa zat 2
e1 = massa ekuivalen 1
e2 = massa ekuivalen 2
Contoh:
Ke dalam 2 sel larutan AgNO3 dan larutan
CuSO4 yang disusun secara seri dialirkan
arus listrik. Ternyata diendapkan 5,4 gram
logam Ag. Tentukan jumlah logam Cu yang
diendapkan! (Ar: Ag = 108, Cu = 63,5)
Jawab:
AgNO3  Ag+ + NO3–
valensi Ag = 1
CuSO4Cu2+ +SO42–
valensi Cu = 2
m Ag
mCu
Ar Ag Ar Cu

:
val. Ag val.Cu
5,4
108 63,5

:
mCu
1
2
mCu  1,588 gram
mAg : mCu 
Ar Ag Ar Cu
:
val. Ag val.Cu
Pertanyaan
1. Reaksi :
4Na + O2  2Na2O
Zat yang mengalami oksidasi
adalah...
a. Na
b. O2
c. Na2O
2. Reaksi yang terjadi pada katode
dalam elektrolisis adalah …
a. Reduksi
b. Oksidasi
c. Redoks
HK HARADAY I