Landasan Teori dan Pembahasan Percobaan Elektrokimia

          Artikel ini membahas tentang elektrokimia dan percobaan elektrokimia (sel volta). Untuk anda yang sedang mencari landasan teori untuk laporan praktikum, saya juga menyiapkannya di akhir artikel, JADI di baca sampai selesai ya :D

PERCOBAAN ELEKTROKIMIA

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Sel elektrokimia baik yang melepas atau menyerap energi selalu melibatkan perpindahan elektron-elektron dari satu senyawa ke senyawa yang lain dalam suatu reaksi oksidasi reduksi. Oksidasi adalah hilangnya elektron sedangkan reduksi diperolehnya electron.

TZat pengoksidasi adalah spesies yang melakukan oksidasi, mengambil elektron dari zat yang teroksidasi.

     TZat pereduksi adalah spesies yang melakukan reduksi memberikan elektron kepada zat yang tereduksi.

Setelah reaksi zat teroksidasi memiliki bilangan oksidasi lebih tinggi sedangkan zat tereduksi memiliki bilangan oksidasi lebih rendah.

 Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis.Suatu sel elektrokimia terdiri dari dua elektroda, yang disebut katoda dan anoda, dalam larutan elektrolit. Pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. Sedangkan reaksi oksidasi terjadi pada anoda. Sel elektrokimia dapat dibagi mejadi

1.Sel Volta / Sel Galvani merubah energi kimia menjadi listrik

Contoh : baterai (sel kering) dan accu
2. Sel Elektrolisis à merubah energi listrik menjadi energi kimia

Contoh : penyepuhan, pemurnian logam

Dalam sel volta, reaksi redoks spontan digunakan sebagai sumber arus listrik. Sel elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta. Dalam sel elektrolisis, listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks yang tidak spontan.

Potensial elektroda standar suatu elektroda adalah daya gerak listrik yang timbul karena pelepasan elektron dari reaksi reduksi. Karena itu, potensial elektroda standar sering juga disebut potensial reduksi standar. Potensial ini relatif karena dibandingkan dengan elektroda hidrogen sebagai standar. Nilai potensial elektroda standar dinyatakan dalam satuan Volt (V). Untuk elektroda hidrogen, E₀ nya adalah 0,00V.
- Bila Eo > 0 à cenderung mengalami reduksi (bersifat oksidator)
- Bila Eo < 0 à cenderung mengalami oksidasi (bersifat reduktor)

Potensial standar sel adalah nilai daya gerak listrik sel yang besarnya sama dengan selisih potensial reduksi standar elektroda yang mengalami reduksi dengan potensial reduksi standar elektroda yang mengalami oksidasi.
E_osel = E_oreduksi - E_ooksidasi

Luigi Galvani dan Alexandro Volta menemukan prinsip pembentukan energi listrik dari reaksi kimia yang terjadi dalam suatu alat yang kini dikenal sebagai sel Galvani atau sel Volta dimana terjadi reaksi oksidasi dan reduksi yang menghasilkan arus listrik.
Katoda (+) : reduksi
Anoda (-) : oksidasi
Perlu diingat bahwa:
1.    Anode adalah electrode tempat terjadinya reaksi oksidasi.
2.    Katode adalah electrode tempat terjadinya reaksi reduksi.
3.    Katode positif, Anode negative
4.    Arah gerak arus electron adalah dari anode menuju katode.
5.    Arah gerak arus listrik adalah dari katode menuju anode.

Sel volta merupakan suatu sel elektrokimia yang mengubah zat kimia menjadi energi listrik. Dalam sel volta reduktor dan oksidatornya dipisahktan sehingga pemindahan tidak terjadi secara langsung tetapi melalui kawat penghantar. Zink, tembaga, dan magnesium merupakan elektroda. Terdapat 2 jenis elektroda yaitu Katode(+) tempat terjadinya reduksi sedangkan pada anode(-) tempat terjadinya oksidasi.

          Pada praktikum logam tembaga dicelupkan dalam larutan CuSO4 dan logam seng dicelupkan dalam larutan ZnSO4. Kedua larutan dihubungkan dengan jembatan garam. Jembatan garam merupakan tabung U yang diisi garam KCl. Fungsi  jembatan garam adalah untuk menyetarakan kation dan anion dalam larutan. Dalam larutan ZnSO₄ terjadi kenaikan jumlah ion Zn²⁺ dan dalam larutan CuSO⁴ terjadi penurunan jumlah ion Cu²⁺. Sedangkan banyaknya kation harus setara dengan anion. Untuk menyetarakannya, maka ke dalam larutan ZnSO₄ masuk anion Cl^-- dari jembatan garam sesuai bertambahnya ion Zn²⁺
Sedangkan kedua elektrode (logam Cu dan logam Zn) dihubungkan dengan alat penunjuk arus yaitu voltmeter.
Logam Zn akan melepaskan elektron dan berubah membentuk ion Zn2+ dan bergabung dalam larutan ZnSO4. Elektron mengalir dari elektrode Zn ke elektrode Cu. Ion Cu2+ dalam larutan CuSO4 menerima elektron dan ion tersebut berubah membentuk endapan logam Cu.
Susunan sel Volta dapat dituliskan dengan suatu notasi singkat (diagram sel) :
Anoda / larutan (ion) // larutan (ion) / katoda
Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu
Notasi tersebut menyatakan bahwa oksidasi Zn menjadi Zn2+ terjadi pada anoda, sedangkan reduksi ion Cu2+ menjadi Cu terjadi di katoda. Dua garis sejajar yang memisahkan anoda dan katoda menyatakan jembatan garam, sedangkan garis tunggal menyatakan batas antar fase (Zn padatan, sedangkan Zn2+ dalam larutan ; Cu2+ dalam larutan, sedangkan Cu padatan).

          Pada hasil pengamatan terlihat pada saat kedua logam diangkat, elektroda Cu (tembaga) terlihat  menipis, namun sebenarnya elektroda Cu mengalami penebalan dan elektroda  Zn (seng) mengalami penipisan, hal ini karena ion Zn2+ dalam larutan ZnSO4 mengalami oksidasi sehingga electron yang dihasilkan menuju larutan CuSO4 dan membuat ion Cu2+ mengalami reduksi sehingga menghasilkan logam Cu, logam Cu inilah yang kemudian melekat ke elektroda Cu. Pada hasil pengamatan juga dapat diperoleh besarnya energy listrik yang dihasilkan dari reksi melalui voltmeter yang dipasang pada masing-masing elektroda.

LANDASAN TEORI

    Reaksi elektrokimia dapat dibagi dalam dua kelas: yang menghasilkan arus listrik (proses yang terjadi dalam baterai) dan yang dihasilkan oleh arus listrik elektrolisis. Tipe pertama reaksi bersifat serta merta, dan energy bebas system kimianya berkurang; system itu dapat melakukan kerja, misalnya menjalankan motor. Tipe kedua harus dipaksa agar terjadi (oleh kerja yang dilakukan terhadap system kimia), dan energy bebas system kimia bertambah (Keenan:1980).

    Sel volta adalah penataan bahan kimia dan penghantar listrik yang memberikan aliran electron lewat rangkaian luar dari suatu zat kimia yang teroksidasi ke zat kimia yang direduksi (Keenan:1980).

    Sebuah sel elektrokimia yang beroperasi secara spontan disebut sel galvani (atau sel volta). Sel seperti ini mengubah energy kimia menjadi energy listrik yang dapat digunakan untuk melakukan kerja (Oxtoby:1999).

    Hubungan listrik antara dua setengah – sel harus dilakukan dengan cara tertentu. Kedua electrode logam dan larutannya harus berhubungan, dengan demikian lingkar arus yang sinambung terbentuk dan merupakan jalan agar partikel bermuatan mengalir. Secara sederhana electrode saling dihubungkan dengan kawat logam yang memungkinkan aliran electron (Petrucci:1985).

    Sel terdiri dari dua setengah – sel yang elektrodanya dihubungkan dengan kawat dan larutannya dengan jembatan garam. (Ujung jembatan garam disumbat dengan bahan berpori yang memungkinkan ion bermigrasi, tetapi mencegah aliran cairan dalam jumlah besar). Potensiometer mengukur perbedaan potensial antara dua electrode yaitu sebesar 0.463 Volt (V) (Petrucci:1985).

    Aliran listrik antara dua larutan harus berbentuk migrasi ion. Hal ini hanya dapat dilakukan melalui larutan lain yang "menjembatani" kedua setengah – sel dan tak dapat dengan kawat biasa: hubungan ini disebut jembatan garam (= salt bridge) (Petrucci:1985).
 

Elektroda Zn akan mengalami reaksi oksidasi, sedangkan electrode Cu akan mengalami reduksi. Electron mengalir dari atom Zn ke kawat penghantar, dan dengan terbentuknya ion-ion Zn²⁺ ini memasuki larutan dan berdifusi menjauhi lembaran Zn:                Zn      Zn²⁺ + 2e^-

    Ion negative berdifusi lewat jembatan garam menuju ke electrode Zn. Electron yang dilepaskan oleh atom Zn memasuki kawat penyambung dan menyebabkan electron-elektron pada ujung lain berkumpul pada permukaan electrode Cu. Electron-elektron ini bereaksi dengan ion Cu²⁺ untuk membentuk atom Cu yang melekat pada electrode itu sebagai suatu sepuhan Cu

                Cu²⁺ + 2e^-      Cu

    Ion SO₄^2- yang ditinggalkan oleh ion Cu²⁺ akan berdifusi menjauhi electrode Cu. Dari jembatn garam NaCl, ion Na⁺ akan berdifusi keluar menuju ke Cu. Jadi, sementara reaksi itu berjalan; terdapat gerakan keseluruhan dari ion negative menuju electrode Zn dan gerakan keseluruhan ion positif menuju electrode Cu. Jalan untuk aliran ion secara terarah lewat larutan ini dapat dibayangkan sebagai rangkaian dalam, dan jalan untuk aliran electron lewat kawat penghantar dibayangkan sebagai rangkaian luar (Keenan:1980).

Mau buat Toko Online sendiri ? KLIK DISINI

Donasikan Rp. 300 untuk blog ini, hanya dengan satu kali klik iklan dibawah ini..