Laporan Praktikum Kimia Fisika I
Persamaan Nernst Dosen Pengampu : Sumari Nazriati
Oleh : Kelompok 2 / Off. B Khubailul Agustina
(140331605092)
Laboratorium Kimia Fisika Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang April 2016 A. Tujuan Percobaan
Menyusun dan mengukur GGL sel elektrik (sel elektrokimia) dan membuktikan persamaan Nernst melalui percobaan.
B. Dasar Teori Reaksi kimia dapat menghasilkan energi atau menyerap energi. Pertukaran energi yang terjadi biasanya dalam bentuk panas, tetapi kadang-kadang dengan mengadakan suatu modifikasi tertentu, energi yang dipertukarkan tersebut bisa diubah dalam bentuk energi listrik. Pada sel elektrokimia elektron akan mengalir dari anoda ke katoda. Hal ini akan menimbulkan perbedaan potensial antara kedua elektroda. Perbedaan potensial akan mencapai maksimum ketika tidak ada arus listrik yang mengalir. Perbedaan maksimum ini dinamakan GGL sel atau Esel. Salah satu faktor yang mempengaruhi Esel adalah konsentrasi. Persamaan yang menghubungkan konsentrasi dengan Esel dinamakan persamaan Nernst. Persamaan Nernst adalah persamaan yang berkaitan dengan tegangan dari sel kimia untuk potensial sel standar dan konsentrasi reaktan dan produk. Bentuk persamaan tersebut adalah sebagai berikut: a C c . a Dd RT E sel=E ° sel− ⋅ ln a b nF aA . aB aaA , abB , acC , adD adalah aktivitas dipangkatkan dengan koefisien reaksi. F = konstanta Faraday n = jumlah (mol) elektron yang dipertukarkan dengan koefisien reaksi R = tetapan gas Untuk perhitungan yang tidak memerlukan ketelitian yang tinggi, aktivitas dapat diganti dengan konsentrasi, sehingga persamaan menjadi: E sel=E ° sel−
c d RT C C . C D ln a nF C A . C Bb
C adalah konsentrasi.
C. Perosedur Percobaan 1. Alat
pH meter (potensiometer)
Kabel
Penjepit
Gelas ukur 100 mL
Gelas beaker 100 mL
Pipet volume 10 mL
Kertas saring
Kertas ampelas
2. Bahan
Lembaran tembaga
Lembaran seng
ZnSO4.7H2O(aq) 1,0 M
NH4NO3 atau KNO3
3. Langkah Kerja 3.1 Menyiapkan potongan lembaran tembaga dan seng dengan ukuran 6x2 cm. Membersihkan permukaan logam tersebut dengan kertas amplas. 3.2 Menyiapkan dua gelas piala 100 mL yang satu diisi ZnSO 4 1,0 M. Mencelupkan elektroda-elektroda logam dan menghubungkan dengan kabel. 3.3 Menempatkan jembatan garam pada kedua gelas piala. Mengamati nilai GGL dengan pH meter yang disetel pada posisi mV. Mencatat polaritas kedua elektroda pada pengukuran. Mencatat suhu larutan. 3.4 Menyiapkan larutan CuSO4 0,1 M. Mengganti larutan CuSO4 1,0 M dengan larutan CuSO4 0,1 M. 3.5 Mencuci dan membersihkan kembali kedua elektroda dengan kertas amplas. Mengganti jembatan garam dengan yang baru dan kembali mengukur dan mencatat nilai GGL dengan menggunakan pH meter
3.6 Mengulangi langkah 4, tetapi menggunakan larutan CuSO4 yang lebih encer
D. Hasil Pengamatan Dari percobaan sel elektrolisis yang dilakukan, didapatkan data sebagai berikut: Konsentrasi Larutan pada
Konsentrasi Larutan pada
Anoda (ZnǀZn2+) 1M 1M 1M 1M
Katoda (CuǀCu2+) 1M 0,1 M 0,01 M 0,001 M
Esel (V) 1,090 1,070 1,034 1,010
E. Analisa Data dan Pembahasan Pengukuran gaya gerak listrik (GGL) sel elektrokimia ini dilakukan dengan menggunakan konsentrasi yang berbeda-beda. Karena variasi konsentrasi yang berbeda-beda maka percobaan dimulai dari konsentrasi larutan paling rendah agar konsentrasi larutan yang rendah tidak terkontaminasi terlalu banyak dengan larutan sebelumnya yang mungkin menempel pada elektroda. Larutan dengan konsentrasi paling rendah adalah
CuSO4 0,001 M dan larutan lainnya adalah ZnSO 4 1 M.
Selanjutnya digunakan larutan CuSO4 0,01 M dengan larutan ZnSO4 1 M; larutan CuSO4 1 M dengan larutan ZnSO4 0,1 M; dan yang terakhir adalah larutan CuSO 4 dan ZnSO4 1 M.
Dari data-data seperti yang tertulis di atas dapat ditentukan slope persamaan
garis antara log
2+¿ Zn¿ ¿ 2+¿ Cu ¿ vs Esel. Hal pertama yang perlu dilakukan adalah menentukan ¿ ¿ ¿ ¿
2+¿ Zn¿ ¿ 2+¿ nilai log Cu¿ . ¿ ¿ ¿ ¿
Konsentrasi Larutan
Konsentrasi Larutan
pada Anoda (ZnǀZn2+)
pada Katoda (CuǀCu2+)
1M 1M 1M 1M
1M 0,1 M 0,01 M 0,001 M
Cu2+¿ Zn2+¿ ¿ ¿
Cu2+¿ Zn2+¿ ¿ log ¿
Esel (V)
1 10 10 1000
0 1 2 3
1,090 1,070 1,034 1,010
1,100 f(x) = - 27.6x + 1092.4 R² = 0.99
1,080 1,060 1,040 1,020
Linear ()
1,000 980 960 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
2+¿ Zn¿ ¿ 2+¿ Kurva hubungan antara log Cu¿ vs Esel adalah sebagai berikut. ¿ ¿ ¿ ¿
Zn Cu + 2e Zn(s) + Cu2+(aq) Langkah 2+
→ Zn2+ + 2e Eo red = +0,76 volt → Cu Eo red = +0,34 volt → Zn2+ (aq) + Cu(s) Eo sel = +1,10 volt selanjutnya yaitu menghitung persamaan Nernst berdasarkan data
percobaan yang telah diperoleh. Suhu pada saat percobaan dianggap 25ºC.
Persamaan Nernst saat larutan [Zn2+] = 1 M dan [Cu2+] = 1 M 2+ ¿ Zn¿ ¿ 2+ ¿ Cu ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ 0 Esel =Esel −0,059/ 2⋅ log ¿ ¿ 1,090−0,0295( 0) ¿ 1,090−(0)
¿ 1,090V Dapat dihitung persen kesalahan sebesar: kesalahan=
E sel teori−E sel percobaan × 100 Esel teori
¿
1,10−1, 090 ×100 1,10 ¿ 0,0090 ×100
¿ 0,9
Persamaan Nernst saat larutan [Zn2+] = 1 M dan [Cu2+] = 0,1 M 2+ ¿ Zn¿ ¿ 2+ ¿ Cu ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ 0 Esel =Esel −0,059/ 2⋅ log ¿ ¿ 1,070−0.0295( 1)
¿ 1,070−0,0295 ¿ 1,041V
Dapat dihitung persen kesalahan sebesar: kesalahan=
E sel teori−E sel percobaan × 100 Esel teori
¿
1,10−1,041 ×100 1,10 ¿ 0,053 ×100 ¿ 5,3
Persamaan Nernst saat larutan [Zn2+] = 1 M dan [Cu2+] = 0,01 M 2+ ¿ ¿ Zn ¿ 2+ ¿ ¿ Cu ¿ ¿ ¿ ¿ 0 Esel =Esel −0,059/ 2⋅ log ¿ ¿ 1,074−0,0295(2) ¿ 1,034−0,059
¿ 0.975 V Dapat dihitung persen kesalahan sebesar: kesalahan=
E sel teori−E sel percobaan × 100 Esel teori
¿
1,10−0,975 × 100 1,10 ¿ 0,113 ×100
¿ 11,36
Persamaan Nernst saat larutan [Zn2+] = 1 M dan [Cu2+] = 0,01 M 2+¿ Zn¿ ¿ 2+¿ Cu¿ ¿ ¿ ¿ ¿ 0 Esel =Esel −2,303⋅ log ¿
¿ 1,010−
0.059 ( 3) 2
¿ 1,010−0,0 885 ¿ 0, 922V
Dapat dihitung persen kesalahan sebesar: kesalahan=
E sel teori−E sel percobaan × 100 Esel teori
¿
1,10−0,922 ×100 1,10 ¿ 0.1618 ×100 ¿ 16,18
Kesalahan pengukuran bisa terjadi karena konsentrasi larutan kurang akurat. F. Kesimpulan
Nilai Esel dipegaruhi oleh konsentrasi larutan elektrolit yang digunakan di ruang katoda dan ruang anoda.
Semakin besar konsentrasi larutan elektrolit di ruang anoda, pada percobaan ini larutan ZnSO4, maka nilai Esel akan semakin besar.
Semakin besar konsentrasi larutan elektrolit di ruang katoda, pada percobaan ini larutan CuSO4, maka nilai Esel juga akan semakin besar.
G. Daftar Pustaka Sumari, dkk. 2003. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Malang: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang. Atkins. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Castellan, Gilbert W. 1983. Physical Chemistry 3rd edition. London: AddisonWesley Publishing Company.
