KIMIA FISIK 2 “ELEKTROKIMIA”
KELOMPOK 2 Ayu Puji Larasati ACC 113 017 Cais Kristiani ACC 113 007 Ersa Melani Priscilia ACC 113 009 Evigustinae ACC 113 003 Harry Crhisnadi ACC 113 02 !a"anti ACC 113 02 Lianti Agustina ACC 113 011 #$taviana %&sari ACC 113 0 'is$a (unida Elviana ACC 113 037 'ri )ndari *ingsih ACC 113 029 (usa+at ACC 113 00,
•
merupakan ilmu yang mempelajari hubungan antara perubahan (reaksi) kimia dengan kerja listrik, biasanya melibatkan sel elektrokimia yang menerapkan prinsip reaksi redoks dalam aplikasinya. Elektrokimia
Ele$tr&daEle$tr&da Ele$tr&da adalah $&ndu$t&r yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian atau media non-logam dari sebuah sir$uit (misal se-i$&ndu$t&r, ele$tr&lit atau va$u-). Ungkapan kata ini diciptakan oleh ilmuwan Michael .araday dari /ahasa (unani elektron (berarti a-/er, dan hodos sebuah cara). Elektroda dalam sel ele$tr&$i-ia dapat disebut sebagai an&de atau $at&de, kata-kata yang juga diciptakan oleh Faraday. Anode ini dideinisikan sebagai elektroda di mana elektron datang dari sel elektrokimia dan &$sidasi terjadi, dan katode dideinisikan sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel elektrokimia dan redu$si terjadi. !etiap elektroda dapat menjadi sebuah anode atau katode tergantung dari tegangan listrik yang diberikan ke sel elektrokimia tersebut.
!el Elektrolisis !el "olta
merubah energi kimia menjadi energi listrik
merubah energi listrik menjadi energi kimia
#atoda $ (%) Anoda $ (-)
#atoda $ (-) Anoda $ (%)
!iat-!iat Elektroda
&ada berbagai sel, umumnya elektroda 'elektroda tercelup langsung dalam larutan atau dihubungkan lewat jembatan garam yang merupakan jalan aliran elektron. embatan garam umumnya digunakan apabila elektroda-elektroda harus dicelupkan dalam larutan yang berbeda dan tidak tercampur.
!iat-!iat Elektroda a Ele$tr&da as
isini elektroda inert yang berhubungan dengan gas pada tekanan * atm (kecuali ditentukan) dan ion-ionnya dalam larutan, misalnya elektroda gas hidrogen dan lain-lain. itulis sebagai (* atm) ∣ &t dan reaksi kimianya !iat elektroda inert akan sedemikian rupa sehingga bila tegangan eksternal diubah sedikit saja dari nilai kesetimbangan, reaksi akan terjadi satu arah atau sebaliknya. Elektroda yang paling sesuai adalah platina dengan lapisan tipis bubuk platina atau platina hitam.
!iat-!iat Elektroda / Ele$tr&da %edu$si#$sidasi i sini elektroda inert (umumnya platina) dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion-ion yang mempunyai + tingkatan oksidasi, elektroda platina dicelupkan dalam larutan yang mengandung stann&us dan stannic. ni ditulis sebagai &t dan reaksi kimianya $
!n% % +e- !n+% /arutan yang dipergunakan dapat merupakan larutan netral pada dua tingkatan oksidasi, misalnya $
0%, 1, 10+∣ &t 10+ adalah hidrokuinon dan 1 adalah kuinon. ni umum diketahui sebagai elektroda kuinidron. 2eaksi kimianya adalah $
!iat-!iat Elektroda c) Elektroda /ogam - 4on /ogam i sini elektroda logam dicelupkan dalam suatu larutan yang mengandung ion-ion logam tersebut, dan elektroda logam ikut berperan pada reaksi kimia. 2eakti3itas logam akan menjadi perantara, kalau tidak, logam-logam reakti akan bereaksi dengan air dan tidak bekerja sebagai elektroda. !ebagai contoh ialah elektroda tembaga yang dicelupkan dalam larutan sulat tembaga. !ecara umum ini ditulis sebagai dan khususnya adalah konsentrasi. 2eaksi kimianya $
!iat-!iat Elektroda d) Elektroda /ogam-8aram 7idak /arut isini elektroda logam berhubungan dengan garamnya yang tidak larut, yang selanjutnya berhubungan dengan ion-ionnya (umumnya anion). 5ang paling umum adalah elektroda kalomel yang terdiri dari merkuri, merkuro klorida dan larutan jenuh #6l. 7etapi konsentrasi ion dapat berbeda. 2eaksi kimia yang terjadi $ an ditulis sebagai ⃓ Hg⃓
Pt
6ontoh !oal
/atihan $ 7ulis 4otasi sel untuk reaksi-reaksi berikut $
*.
2eaksi paruh sel $
an elektroda $
/atihan $ 7uliskan reaksi sel untuk sel-sel berikut $
Jawab : Reaksi elektroda :
Reaksi sel :
&otensial Elektrode !angat sulit menentukan tegangan elektroda secara indi3idu. #arena itu digabungkan dengan elektroda hidrogen standar (yaitu elektroda platina dalam lingkungan 0+ dengan tekanan * atm dan berhubungan dengan ion 0% pada satuan akti3itas) dan em sel diukur. ianggap bahwa em standar dari elektroda hidrogen standar adalah nol, dengan demikian em suatu sel sama dengan em elektroda, bila ketentuan-ketentuan berikut dipergunakan dengan memperhatikan siat potensial elektroda.
&otensial Elektroda !tandar Untuk mengetahui potensial dari suatu elektroda,maka disusun suatu sel yang terdiri dari elektroda tersebut dipasangkan dengan elektroda hydrogen standar ( !tandar 0ydrogen Electroda).&otensial suatu elektroda 9 dideinisikan sebagai potensial sel yang dibentuk dari elektroda tersebut dengan elektroda hydrogen standar,dengan elektroda 9 selalu bertindaak sebagai katoda.!ebagai contoh potensial elektroda 6u+% :6u adalah E; untuk sel $
&t<0+ (* bar)<0% (=*)<<6u+%<<6u Esel=Eka - Eki Esel=E6u '
Esel = E6u > untuk sel diatas adalah >,??@ ", jadi E6u = >,??@ ' E .
#arena pada =* bar dan adalah nol,maka $ ika =* diperoleh E sel
!ebagai contoh untuk sel yang terdiri dari elektroda seng dan elektroda hydrogen dari pengukuran diketahui bahwa elektron mengalir dari seng melalui rangkaian luar ke elektroda hydrogen dengan em sel sebesar >,@+ ". Bn Bn+% % +e 0% % e 0+ (;+) Bn % +0% Bn+% % +0+
E> =>,@+ "
E> = E> 0%:0+ - E> Bn+%:Bn >,@+ " = >,>> " - E >Bn+%:Bn E>Bn+%:Bn = - >,@+ "
Ketentuan 'el Ele$tr&$i-ia dan %ea$si Ele$tr&da Ketentuan )ntu$ 'el Ele$tr&$i-ia #etentuan-ketentuan berikut digunakan untuk menghitung e. C. F, suatu sel elektrokimia, dan untuk menuliskan elektroda serta seluruh reaksi sel. i.
2eaksi yang terjadi pada elektroda kiri ditulis sebagai rea$si &$sidasi dan rea$si redu$si terjadi pada elektroda kanan. 2eaksi keseluruhan sel merupakan penjumlahan dari dua reaksi elektroda tadi.
ii. e. m. . !tandar sel dinyatakan sebagai potensial standar elektroda kanan dikurangi standar elektroda kiri yaitu
E0 4 iii. Apabila E > dihitung dengan mempergunakan persamaan (ii) dan didapat nilai positi, maka reaksi yang terjadi di sel (i) merupakan raksi spontan, dimana akti3itas reaktan-reaktan dan hasil-hasil reaksi merupakan kesatuan.
2eaksi redoks adalah reaksi dimana terjadi transer elektron dari satu Dat ke Dat lain. Bat pereduksi (atau reduktan) adalah donor elektron dan Dat pengoksidasi (atau oksidan) adalah akseptor elektron. 7ranser electron dapat disertai dengan kejadian lain, seperti transer atom atau ion, tetapi eek netonya adalah perubahan bilangan oksidasi suatu unsur.
engan Cg sebagai Dat pereduksi dan G + sebagai Dat pengoksidasi, reaksi dengan hidrogen. engan 0+ sebagai Dat pereduksi dan 6uG sebagai Dat pengoksidasi, dan pengendapan tembaga dari larutan. engan ion 6u +5 sebagai Dat pengoksidasi dan logam Bn sebagai Dat pereduksi.
Setengah Reaksi !etiap reaksi redoks dapat dinyatakan sebagai jumlah dua setengah-reaksi, yaitu reaksi konsepsi yang memperlihatkan kehilangan dan perolehan elektron. 6ontohnya, dapat dinyatakan reduksi ion 6u+% oleh Bn sebagai jumlah dari dua setengah-reaksi berikut $
!ecara umum, untuk menulis semua setengah-reaksi sebagai reduksi, dan kemudian reaksi secara keseluruhan perbedaan dari keduanya adalah $
Bat yang tereduksi dan teroksidasi di dalam setengah-reaksi membentuk pasangan redoks, dinyatakan dengan Gksidasi:2eduksi. adi, pasangan redoks yang disebutkan sejauh ini adalah 6u+%:6u dan Bn+%:Bn. !ecara umum, akan dituliskan pasangan sebagai Gksidasi:2eduksi dan setengah-reaksi reduksi yang bersangkutan sebagai $ adi, untuk dua setengah-reaksi seperti diatas, kita akan menuliskan $
2eaksi keseluruhan tidak harus berupa reaksi redoks agar dapat dinyatakan dengan setengah-reaksi. Cisalnya, pemuaian gas $ Hukanlah reaksi redoks tetapi reaksi ini dapat dinyatakan sebagai selisih dari dua reduksi $
#edua pasangan dalam hal ini adalah 0 %:0+.
4yatakan pelarutan Ag6l (S) sebagai selisih dua setengah-reaksi reduksi. awab $ &roses keseluruhan adalah $ ika kita memilih setengah-reaksi reduksi Ag6l secara serentak (lebih tepatnya, reduksi Ag() di dalam Ag6l menjadi logamnya), Caka setengah-reaksi yang kedua, jika dikurangkan dari reaksi reduksi Ag6l itu harus menghasilkan reaksi keseluruhan. Gleh karena itu, setengah-reaksi kedua adalah reduksi Ag %(aI) menjadi logam Ag $ &elarutan Ag6l adalah contoh lain dari reaksi keseluruhan yang bukan reaksi redoks (tidak ada perubahan neto bilangan oksidasi) tetapi dapat dinyatakan sebagai selisih dua setengah-reaksi reduksi.
idalam sebuah sel elektrokimia, satu setengah reaksi berlangsung disatu kompartemen elektroda dan setengah reaksi yang lain berlangsung di kompartemen lain. engan cara ini, proses reduksi dan oksidasi yang bertanggung jawab atas keseluruhan reaksi spontan dipisahkan. #etika reaksi berlangsung, elektron yang dibebaskan pada setengah reaksi. idalam satu kompartemen berjalan melalui sirkuit luar dan memasuki sel melalui elektroda lain. isana elektron ini digunakan untuk mereduksi anggota pasangan yang teroksidasi didalam kompartemen itu $ Elektroda tempat terjadinya oksidasi disebut anoda, elektroda tempat terjadinya reduksi disebut katoda. 2eaksi anoda ( oksidasi ) $ 2eaksi katoda ( reduksi ) $
Ele$tr&da gara- 6ta$ larut 7erdiri atas logam C yang tertutup oleh lapisan berpori garam tak larut C9, seluruhnya tercelup didalam larutan contoh yang umum adalah 9 -. Elektroda itu dinyatakan dengan C ⎹C9 ⎹9 -, contoh yang umum adalah Ag ⎹Ag6l ⎹6l -. !etengah-reaksi reduksi untuk elektrodanya adalah khas.
Untuk elektroda perak:perak klorida$
C&nt&h s&al 8enulisan setengah rea$si untu$ ele$tr&da gara- ta$ larut 7uliskan setengah reaksi dan kuosien reaksi untuk elektroda plumbum sulat dari baterai plumbum asam. awaban $ Elektrodanya adalah &b⎹&b!G(s)⎹(aI) dengan &b () direduksi menjadi plumbum logam. !etengah reaksi reduksinya adalah
an karena kedua padatan murni mempunyai akti3itas satu maka kuosien reaksinya adalah
Hu$u- 6 Hu$u- .araday dala- 'el Ele$tr&$i-ia alam sel elektrolisis banyak massa yang terbentuk pada elektroda dapat dihitung dengan hukum Faraday. alam sel 3olta maupun sel elektrolisis terdapat hubungan kuantitati antara jumlah Dat yang bereaksi dan muatan listrik yang terlibat dalam reaksi redoks. Hesarnya muatan listrik yang terjadi dalam sel merupakan hasil kali antara kuat arus yang dialirkan dengan lamanya waktu elektrolisisnya. &ernyataan ini merupakan prinsip dasar hukum Faraday yang dapat dijelaskan sebagai berikut $ alam sel elektrokimia, massa Dat yang diendapan pada suatu elektrode sebanding dengan besarnya muatan listrik (aliran elektron) yan terlibat didalam sel. Cassa ekui3alen Dat yang diendapkan pada elektrode akan setara dengan muatan listrik yang dialirkan di dalam sel.
Hu$u- .araday Massa zat yang terbentuk pada elektroda selama elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melalui sel elektrolisis. Atau Atau Atau
#eterangan $ m = massa Dat hasil pada elektroda (gram) F = arus listrik (Faraday) 1 = muatan listrik (coulomb) i = kuat arus listrik (ampere) t = waktu elektrolisis (detik) !ecara aljabar hukum Faraday dapat diormalasikan sebagai berikut $
6ontoh soal $ Herapakah massa tembaga yang diendapkan di katode pada elektrolisis larutan 6u!G dengan menggunakan kuat arus + A selama +> menit (diketahui bahwa massa atom relati tembaga adalah ?,J g:mol) K &enyelesaian $ iketahui $ = + AL t = +> menit = *+>> s Ar = ?,J g:mol itanya $ massa 6u awab $ dikatode akan terjadi reaksi reduksi ion 6u +% menjadi logam 6u seperti reaksi berikut 6u+%(aI) % +e- → 6u(s) !ehingga
Hukum Faraday II “ Dalam elektrolisis dengan sejumlah arus yang sama (rangkaian sel elektrolisis seri) akan dihasilkan berbagai jenis zat dengan jumlah ekivalen zat tersebut.” Rumus :
Keterangan : m = massa zat (gram) e = berat ekivalen ( = )
Pada elektrolisis larutan CuS! dengan elektroda inert" dialirkan listrik #$ % selama &' detik *itungla+ massa tembaga ,ang dienda-an -ada katoda dan volume gas oksigen ,ang terbentuk di anoda -ada ($oC. # atm. %r Cu = '/". %r = #') Pen,elesaian : CuS!(a0) → Cu12(a0) 2 S!13(a0) Katoda 4elektroda (3) : reduksi5 : Cu12(a0) 2 1e3 → Cu(s) %nooda 4elektroda (2) : oksidasi5 : 1*1(l) → 1(g) 2 !*2(a0) 2 !e3 6assa tembaga
7olume 1 ($oC" # atm) = $"$1 mol 8 11"! 9 = $"' liter
