Sel Volta

Elektrokimia merupakan bagian dari ilmu kimia mempelajari hubungan antara perubahan zat dan arus listrik.

Sel Elektrokimia merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua elektrode, yaitu anode dan katode serta larutan elektrolit. Berdasarkan prinsip kerjanya, sel elektrokimia dibedakan menjadi dua yaitu sel Volta ( sel Galvani ) dan sel elektrolisis. Dibawah ini disajikan data perbedaan utama antara sel volta dan sel elektrolisis.

Sel Volta

Sel Volta adalah sel elektrokimia yang menghasilkan arus listrik. Penemu sel ini seorang ahli kimia berkebangsaan Italia adalah Alessandro Giuseppe Volta (1745 – 1827 ) dan Lugini Galvani ( 1737 – 1798 )

Reaksi yg terjadi :

·        Katode : Reduksi : Cu2+(aq) + 2e à Cu(s)

·        Anode  : oksidasi : Zn(s) à Zn2+(aq) + 2e

·        Reaksi diatas dpt ditulis sebagai berikut :

·        Zn(s) + Cu2+(aq) à Zn2+(aq) + Cu(s)

Diagram Sel :

Sebelum diagram ( bagan ) sel suatu reaksi ditulis, harus ditentukan dahulu logam yang bertindak sebagai katode dan anode

Perhatikan reaksi di bawah ini!

Penulisan diagram selnya adalah sebagai berikut :

Zn_(s), Zn²⁺_(aq) ½½Cu²⁺_(aq) + Cu_(s),   E^o = 1,1 volt

Potensial Elektrode Standar

Potensial elektrode adalah perbedaan potensial diantara kedua sel tersebut.

Oleh karena harga potensial elektrode tidak dapat diukur, maka harus digunakan elektrode lain sebagai pembanding atau standar.

Elektrode pembanding yang biasanya digunakan adalah elektrode hidrogen karena dianggap memiliki harga potensial elektrode sama dengan nol.

Contoh :

Suatu sel Volta terdiri atas elektrode Cu dalam larutan CuSO4 dan elektrode hidrogen standar. Voltmeter menunjuk angka 0,34 volt. Berapakah harga potensial elektrode   Cu ?

Jawab :

E^o_sel   = E^o_{di katode} – E^o_{di anode}

E^o_{di anode=} E^o_sel+ E^o_{di katode}

E^o_Cu = E^o_{sel +} E^o_H2

E^o_Cu = 0,34 volt + 0

         = 0,34 volt

Potensial Sel

Cara menghitung potensial sel dapat dilihat pada persamaan dibawah ini :

E^osel = Eoyang mengalami reduksi – Eo yang mengalami oksidasi

Ket. : reaksi berlangsung apabila Eo sel mempunyai harga positif

Selain itu kita bisa juga menggunakan deret tegangan logam yang lebih dikenal dengan “deret Volta logam”. Dimana fungsi dari deret logam volta adalah untuk mengetahui apakah reaksi tersebut bisa berlangsung spontan atau tidak, jadi unsur yang berada di kiri mampu mereduksi unsur yang berada disebelah kanannya.

Adapun deret volta seperti dibawah ini :

Li – K – Ba – Sr – Ca – Na – La – Ce – Mg – Lu – Al – Zn – Fe – Cd – Co – Ni – Sn – Pb – H – Cu – Hg – Ag – Pt - Au

Example :

1.  Apakah reaksi : Zn + Cu²⁺ à Zn²⁺ + Cu  dapat berlangsung

Jawab :

         Oksidasi

Zn     +     Cu²⁺  à     Zn²⁺   +    Cu

                               reduksi

Cara I :

Reaksi kita bagi atas 2 buah setengah reaksi, yaitu :

·        Oksidasi : Zn             à Zn²⁺ + 2e              ; E^o = +0,76 volt

·        Reduksi  : Cu²⁺ + 2e  à Cu                        ; E^o = +0,34 volt

·        Jumlah : Zn + Cu²⁺   à Zn²⁺ + Cu              ; E^o_sel = +1,1 volt

Harga E^o positif, berarti reaksi dapat berlangsung

Cara II :

·        E^o_sel = E^o_reduksi – E^o_oksidasi

·        E^o_sel = E^o_Cu – E^o_Zn

·        E^o_sel = +0,34 – ( –  0,76 )

·        E^o_sel = +1,1 volt

·        Harga E^o positif berarti reaksi dapat berlangsung

Jembatan garam

Jembatan garam biasanya berupa tabung berbentuk U yang diisi dengan agar-agar yang dijenuhkan dengan KCl. Jembatan garam berfungsi untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. Karena konsentrasi larutan elektrolit pada jembatan garam lebih tinggi daripada konsentrasi elektrolit di kedua bagian elektroda, maka ion negatif dari jembatan garam masuk ke salah satu setengah sel yang kelebihan muatan positif dan ion positif dari jembatan garam berdifusi ke bagian lain yang kelebihan muatan negatif.

Dengan adanya jembatan garam terjadi aliran electron yang kontinu melalui kawat pada rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi redoks yang spontan yang terjadi pada kedua elektroda.

Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan sama sekali tanpa adanya jembatan garam, maka dapat dilihat bahwa aliran electron akan segera berhenti. Hal ini terjadi karena pada kedua elektroda terjadi ketidaknetralan listrik, di satu bagian  kelebihan muatan positif dan di bagian lain kelebihan muatan negatif. Dengan adanya jembatan garam dapat terjadi penetralan muatan listrik di setiap elektroda melalui difusi ion-ion, akan tetapi kedua larutan elektroda tetap dapat dijaga untuk tidak saling bercampur secara bebas, sebab kalau dibiarkan bercampur maka ion-ion Cu²⁺ akan bereaksi langsung dengan elektroda Zn, dan electron tidak akan mengalir melalui kawat pada rangkaian luar.

Penggunaan agar-agar mempunyai keuntungan, diantaranya menjaga agar larutan elektrolit di  satu bagian elektroda tidak mengalir ke bagian elektroda lainnya saat permukaan kedua larutan elektrolit di kedua elektrolit berbeda.

Adanya jembatan garam menyebabkan adanya pertemuan cairan elektrolit. Hal ini    menyebabkan munculnya potensial perbatasan di kedua cairan, tapi potensial cairan-perbatasan (E_j) antara larutan KCl (pekat dalam agar-agar) dengan larutan encer pada setengah sel sangat kecil. Hal ini terjadi karena larutan KCl yang digunakan  pekat sehingga potensial perbatasan terutama ditentukan oleh ion-ion dari larutan tersebut, sementara ion-ion dari larutan encer  memberikan kontribusi yang dapat diabaikan terhadap potensial perbatasan.

Karena mobilitas ion K⁺ dan Cl^- dalam air hampir sama, maka ion-ion ini berdifusi keluar dari jembatan garam ke dalamlarutan encer pada kecepatan yang hampir sama dan oleh karena itu potensil perbatasannya juga sangat kecil.

Pertemuan cairan perbatasan dengan adanya jembatan garam ada dua pertemuan yakni antara KCl jenuh dengan kedua larutan encer dari setiap bagian elektroda. Hal ini akan semakin memperkecil potensial perbatasan nettonya karena adanya pengurangan sebagai akibat dari arahnya yang saling berlawanan.