2. Sel Elektrokimia
Sel Elektrokimia adalah bagian dari kimia yang
mempelajari hubungan antara perubahan zat dan arus
listrik.
Sel elektrokimia dibedakan atas sel Volta(sel Galvani)
dan sel elektrolisis.
Persamaan dan perbedaan sel Volta(sel Galvani) dan sel
elektrolisis sebagai berikut :
Persamaan:
1. Pada sel elektrokimia baik sel Volta(sel Galvani) dan
sel elektrolisis.
Digunakan elektrode, yaitu katode, anode dan larutan
elektrolit.
2. Reaksi yang terjadi pada sel elektrokimia adalah
reaksi redoks.Pada katoda terjadi reduksi dan pada
anoda terjadi oksidasi
3. Perbedaan:
Sel Volta (sel Galvani
Energi kimia diubah
menjadi energi listrik
Katoda : kutub positip
Anoda : kutub negatip
Reaksi redoks spontan
Contoh: sel aki, sel
kering
Sel Elektrolisis
Energi listrik diubah
menjadi energi kimia
Katoda : kutub negatip
Anoda : kutub positip
Reaksi redoks tidak
spontan
Contoh: pemurnian
logam
4. Sel Volta
Dalam sel tersebut, logam zink dicelupkan dalam larutan yang mengandung
ion Zn2+(larutan garam zink ) sementara sepotong logam tembaga
dicelupkan dalam larutan ion Cu2+(larutan garam tembaga II ). Reaksi
sebagai berikut: Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
Notasi Sel:
Zn Zn2+ Cu2+ Cu
Potensial listrik yang dihasilkan sel volta disebut potensial sel(Eo). Potensial
sel disebut juga elektro motif force (emf) atau gaya gerak listrik(ggl).Pada
sel volta reaksi berlangsung apabila Eosel berharga positip.
Eosel = Eoreduksi - Eooksidasi
5.
6. Potensial Elektroda (E) menunjukkan kecenderungan suatu elektroda
akan lebih mudah teroksidasi ataukah tereduksi.Potensial elektroda yang
diukur pada keadaan standar (25oC, 1 atm, dan konsentrasi ion-ion 1 M)
dinamakan potensial elektroda standar (Eo)
• Berdasar harga Eo dapat disusun suatu derat unsur mulai dari yang memiliki
harga Eoterkecil sampai yang terbesar yang dikenal sebagai deret volta
sebagai berikut :
• Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-H-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pt-Au
• Unsur-unsur sebelah kiri mampu mereduksi unsur-unsur di sebelah kanannya
dan sebaliknya unsur-unsur sebelah kanan mampu mengoksidasi unsur-
unsurdi sebelah kirinya.
7. Soal
Diketahui :
Sn2+ + 2e Sn Eo= –0,14 V
Al3+ + 3e Al Eo= –1,66 V
Tentukan :
a. katoda dan anoda
b. elektroda negatip
c. reaksi sel
d. Diagram sel
e. potensial sel
8. Jawab:
- Al merupakan anode
Sn merupakan katoda
- Elektroda negatip adalah anoda (Al)
- Al I Al3+ II Sn2+ I Sn
- Al Al3+ + 3e
Sn2+ + 2e Sn
2Al + 3Sn2+ 2Al3+ + 3Sn
- Eosel = (-0,14) – (-1,66) = 1,52 volt
9. 1. Diketahui: Ag+| Ag E° = +0,80 V
Mg2+| Mg E° = –2,37 V
Tentukan:
a. katode dan anode
b. reaksi pada katode dan anode
c. potensial sel standar (E°sel)
d. notasi sel volta
2. Diketahui:
Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu Eo = +0,78 V
Sn2+ + 2 e– Sn Eo = –0,14 V
Cu2+ + 2 e– Cu Eo = +0,34 V
Tentukan besarnya potensial sel standar
(Eo sel) dari: Fe + Sn2+ ⎯⎯→ Fe2+ + Sn
10. 3. Tentukan perbedaan pada baterai
Leclanche, baterai alkaline, dan baterai
litium pada:
a. zat yang bertindak sebagai katode dan
anode
b. reaksi yang terjadi di katode dan anode
c. kegunaan dalam kehidupan sehari-hari
11. SEL ELEKTROLISIS
Reaksi yang terjadi pada
katode:(-) terjadi reduksi
anode:(+) terjadi oksidasi
Reaksi pada katode (kation)
1. ion-ion logam alkali,alkali
tanah,Al3+,dan Mn2+ reaksi
yang terjadi:
2H2O + 2e 2OH- + H2
2. Ion H+ akan tereduksi
dengan reaksi:
2H+ + 2e H2
3. ion-ion selain pada nomor 1
dan 2 tereduksi
Ln+ + ne L
4. ion-ion nomor 1 dalam
leburan/cairan tereduksi
seperti nomor 3
Reaksi pada anode (anion)
Jika anode inert (Pt,Au,C)
1. Ion OH- dari basa
4OH- 2H2O + O2 + 4e
2. Ion halida(X)
2X- X2 + 2e
3. Ion sisa asam oksi seperti
SO4
2-, NO3
- tidak teroksidasi
2H2O 4H+ + O2 + 4e
4. Jika anodanya aktif seperti
Cu, maka anoda teroksidasi
Cu Cu2+ + 2e
12. LATIHAN SOAL-SOAL
1. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan NaCl
dengan elektroda Platina.
2. Tuliskan reaksi elektrolisis lelehan
Ag2O dengan elektroda Pt.
3. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan
NiSO4 dengan elektroda karbon.
4. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan KCl
dengan elektroda Cu.
14. 4. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan KCl dengan elektrode Cu!
Jawab:
Larutan KCl berarti kation golongan utama, maka yang direduksi H2O.
Sedangkan di anode, elektrode Cu dioksidasi.
KCl(aq) K+ + Cl– ………………… × 2
Katode (Cu) : 2 H2O + 2 e– 2 OH– + O2
Anode (Cu) : Cu(s) Cu2+(aq) + 2 e–
2 KC1(aq) + 2 H2O + Cu(s) 2 K+ + 2 OH– + Cu2+ + 2 C1– + O2
15. Tulis reaksi elektrolisis
berikut:
1. Elektrolisis larutan NaCl dengan
elektroda grafit
2. Elektrolisis lelehan NaCl dengan
elektroda grafit
3. Elektrolisis larutan AgNO3 dengan
elektroda grafit
4. Elektrolisis larutan CuSO4 dengan
elektroda Ag
16. Soal
1. Setarakan reaksi redoks berikut :
a. 4 HCl + 2 Na2S2O3 2 S + 2 SO2 + 2 H2O + 4
NaCl(basa)
b. As2S3 + ClO3
- Cl- + H2AsO4
- (asam)
c. CrBr3 + KOH +Cl2 K2CrO4 + KBrO4
+ KCl + H2O
2. Tulis reaksi elektrolisis berikut:
a. larutan ZnCl2 dengan elektroda Al
b. lelehan NaOH dengan elektroda Pt
c. larutan MgCl2 dengan elektroda grafit
d. larutan H2SO4 dengan elektroda C
17. Hukum Faraday I
Banyaknya zat yang dihasilkan dari reaksi
elektrolisis sebanding dengan banyaknya arus
listrik yang dialirkan ke dalam larutan. Hal ini
dapat digambarkan dengan hukum Faraday I:
W = e. i . t
96500
W = massa zat
e = berat ekivalen
i = arus listrik dalam
ampere
t = waktu dalam detik
F = tetapan faraday (1 F
= 96500 coulomb)
W = e . F
18. Soal
1. Berapa jumlah faraday yang diperlukan untuk mereduksi 1 mol ion bromat,
BrO3– menjadi brom, Br2?
2. Berapa mol elektron yang diperlukan untuk mengubah 1 mol asam sulfat
menurut reaksi:
H2SO4 + 8 HI H2S + 4 I2 + 4 H2O
3. Berapa gram logam Cu (Ar = 63,5) dapat diendapkan jika arus listrik
sebesar 5 ampere dilewatkan dalam larutan CuSO4 selama 2 jam?
Tetapan Faraday = 96.500 coulomb.
4. Berapa faraday arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 21,6 gram
logam
perak (Ar Ag = 108) yang dialirkan ke dalam larutan AgNO3?
5. Arus listrik sebesar 1.000 coulomb dialirkan ke dalam larutan NiSO4. Jika
Ar Ni = 59, tentukan banyaknya logam Ni yang mengendap!
19. Hukum Faraday II
Faraday mengalirkan arus listrik yang disusun
secara seri dan ternyata banyaknya zat-zat
yang dihasilkan setiap larutan dapat
dinyatakan dengan rumusan
20. Soal
1. Ke dalam 2 sel larutan AgNO3 dan larutan
CuSO4 yang disusun secara seri dialirkan arus
listrik dan ternyata diendapkan 5,4 gram logam
Ag. Jika Ar Ag = 108 dan Ar Cu= 63,5, tentukan
banyaknya logam Cu yang mengendap!
2. Ke dalam 2 sel 1 liter larutan NiSO4 dan 1 liter
larutan KCl disusun secara seri, dialirkan
arus listrik sampai pH larutan KCl = 12. Jika Ar Ni
= 59, tentukan banyaknya logam Ni yang
mengendap!
21. Latihan
1.Tulislah reaksi elektrolisis cairan MgCl2 dengan
elektrode platina!
2. Tulislah reaksi elektrolisis cairan AuCl3 dengan
elektrode platina!
3. Tulislah reaksi elektrolisis larutan berikut ini
dengan elektrode karbon.
a. Larutan H2SO4
b. Larutan Na2SO4
c. Larutan MnCl2
d. Larutan CrCl3
22. 4.Tulislah reaksi elektrolisis larutan berikut ini
dengan elektrode berikut.
5. Sel elektrolisis larutan AgNO3 dengan katode
Fe dan anode grafit, setelah dialiri
listrik selama 9.650 detik menghasilkan gas
O2 sebanyak 2,24 liter (STP). Berapa
gram perak yang mengendap? (Ar Ag = 108)
23. 6.Pada elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode
karbon dihasilkan 2,5 gram tembaga (Ar Cu = 64, S =
32, O = 16). Jika pada kondisi percobaan yang sama,
berapa gram perak yang diendapkan dari elektrolisis
larutan AgNO3?
7. Pada elektrolisis leburan Al2O3 (Ar Al = 27, O = 16)
diperoleh logam Al sebanyak 0,255 gram. Tentukan
besarnya arus listrik yang diperlukan!
8. Pada elektrolisis larutan asam nitrat dengan elektrode
karbon ternyata menggunakan arus listrik sebanyak
0,2 faraday. Berapa liter gas yang terbentuk di anode
bila diukur pada 1 liter O2 massanya 1,28 gram (Ar O
= 16)?
24. 9.Arus listrik tertentu mengendapkan 0,54
gram perak dari larutan Ag+ (Ar Ag = 108).
Jika arus dilewatkan melalui larutan X2+,
berapakah massa logam X (ArX = 40) akan
mengendap?
10. Tentukan massa endapan tembaga (Ar Cu
= 64) yang terjadi pada elektrolisis CuSO4
dengan jumlah listrik 0,5 faraday!
25. 11.Hitunglah volume gas yang terbentuk di
anode, jika larutan KNO3 dielektrolisis
selama 965 detik dengan kuat arus
sebesar 10 ampere!
12. Jelaskan cara memperoleh tembaga
murni dari tembaga kotor !
13. Pada elektrolisis larutan CuSO4
dengan elektroda karbon, di katode
mengendap Cu sebanyak 6,35 gram (Ar
Cu = 63,5). Tentukan :
26. a. Tuliskan reaksi yang terjadi pada
anode
b. Hitung volume gas O2 pada STP
yang terjadi pada anoda
c. Hitung pH larutan yang terbentuk
jika larutan CuSO4 yang
dielektrolisis sebanyak 500 ml
28. Kegunaan Sel Elektrolisis
1. Proses Penyepuhan/Pelapisan Logam
Contoh :
Proses penyepuhan/pelapisan logam besi
dengan emas
Katode : logam besi (Fe)
Anode : logam emas (Au)
Digunakan larutan AuCl3(aq) sebagai
penghantar.
Reaksi : AuC13(aq) Au3+(aq) + 3 Cl–aq)
Katode (Fe) : Au 3+(aq) + 3 e– Au(s)
Anode (Au) : Au(s) Au3+(aq) + 3 e–
29. 2.Proses Pemurnian Logam Kotor
Contoh : pemurnian logam tembaga
Katode : tembaga murni
Anode : tembaga kotor (yang akan dimurnikan)
Digunakan larutan CuSO4
Reaksi : CuSO4(aq) ⎯⎯→Cu2+ +SO4 2−
Katode (Cu murni) : Cu2+(aq) + 2 e– Cu(s)
Anode (Cu kotor) : Cu(s) Cu2+(aq) + 2 e–
30. Korosi
Prinsip
Proses Elektrokimia
Proses Oksidasi Logam
Reaksi perkaratan besi
a.Anoda: Fe(s) Fe2+ + 2e
Katoda: 2 H+ + 2 e- H2
2 H2O + O2 + 4e- 4OH-
b. 2H+ + 2 H2O + O2 + 3 Fe 3 Fe2+ + 4 OH- + H2
Fe(OH)2 oleh O2 di udara dioksidasi menjadi
Fe2O3 . nH2O
31. Fe2+ yang dihasilkan, berangsur-angsur
akan dioksidasi membentuk Fe3+.
Sedangkan OH– akan bergabung dengan
elektrolit yang ada di alam atau
dengan ion H+ dari terlarutnya oksida asam
(SO2, NO2) dari hasil perubahan
dengan air hujan. Dari hasil reaksi di atas
akan dihasilkan karat dengan
rumus senyawa Fe2O3·xH2O. Karat ini
bersifat katalis untuk proses perkaratan
berikutnya yang disebut autokatalis.
32. Faktor yang berpengaruh
1. Kelembaban udara
2. Elektrolit
3. Zat terlarut pembentuk asam (CO2, SO2)
4. Adanya O2
5. Lapisan pada permukaan logam
6. Letak logam dalam deret potensial reduksi
Mencegah Korosi
1. Dicat
2. Dilapisi logam yang lebih mulia
3. Dilapisi logam yang lebih mudah teroksidasi
4. Menanam batang-batang logam yang lebih aktif dekat
logam besi dan dihubungkan
5. Dicampur dengan logam lain
34. a. Kerugian
Besi yang terkena korosi akan bersifat
rapuh dan tidak ada kekuatan.
b. Pencegahan
1) Proses pelapisan
2) Proses katode pelindung (proteksi
katodik)
