3, 4 & 5. Elektrokimia Lengkap.ppt

8/18/2019 3, 4 & 5. Elektrokimia Lengkap.ppt

1/123

04/24/16 1

ELEKTROKIMIA


2/123

04/24/16 2

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajarihubungan antara perubahan (reaksi) kimiadengan kerja listrik (energi listrik).

Metode elektrokimia :• Biasanya melibatkan sel elektrokimia yang

menerapkan prinsip reaksi redoks dalamaplikasinya yaitu serah terima elektron dari

satu pereaksi ke pereaksi yang lain.

• Proses berlangsung pada elektroda yangsama/berbeda dalam suatu sistim elektrokimia.

A


3/123

04/24/16 3

Karena didasarkan pada reaksi redoks,pereaksi utama yang berperan dalam metode

ini adalah elektron yang di pasok dari suatusumber listrik !esuai dengan reaksi yang berlangsung,

elektroda dalam suatu sistem elektrokimiadapat dibedakan men"adi Katoda, yakni elektroda di mana reaksi

reduksi (reaksi katodik) berlangsung,

dan bermuatan negatif ( - ).

noda di mana reaksi oksidasi (reaksi

anodik) berlangsung dan bermuatan ( ! ).


4/123

Elektaron "nert #

Elektroda (Platina) yang hanya mentransferelektron ke dan dari larutan.

Elektroda $eaktif # elektroda yang se%arakimia memasuki reaksi elektroda dimana

selama elektrolisis, terjadi reduksi padakatoda dan oksidasi pada anoda.

&ukum 'araday # ika *+ oulum (

'araday) muatan dile0atkan melalui suatu

elektrolit, satu eki1alen produk diendapkanpada elektroda atau satu eki1alen reaksi kimia

terjadi pada elektroda.

04/24/16 4


5/123

Latihan :

1 #ika $0 % 10&3 amp arus listrik dile'atkan melalui (oulometertembaga selama 60 menit, hitung "umlah tembaga yangdiendapkan

#'ab :muatan ) i % t ) *$0 % 10&3 + *60 % 60s) 1-0 .eaksi kimia : u2! ! 2e- 3 u(s)

Karena 2e&

terlibat dalam endapan 1 mol .u, maka 2 akanmengendapkan 1 mol tembaga yaitu :#umlah b yang diendapkan ) *63,$ g mol&1*1-0 . / *2 %

6$00 . mol&1 ) 4,5 g

04/24/16 $


6/123

Tipe elektroda secara umum :

1 +rua listrik yang memba'a ion akandibebaskan pada elektroda

2 on *& yang sulit untuk dibebaskan padaanoda menyebabkan penguraian 25 danpembentukan 52, dan elektron

3 on * yang sulit untuk dibebaskan pada

katoda menyebabkan penguraian 25 danpembentukan 2, 5& dan absorbsi elektron

04/24/16 6


7/123

04/24/16 7

!el elektrokimia yang menghasilkan energi listrikkarena ter"adinya reaksi spontan di dalamnya di

sebut 6E7 879:"

!el elektrokimia di mana reaksi tak&spontan ter"adidi dalamnya di sebut 6E7 E7EK;$


8/123

04/24/16 -

+plikasi metode elektrokimiauntuk lingkungan dan

laboratorium pada umumnyadidasarkan pada proseselektrolisis, yakni ter"adinyareaksi kimia dalam suatu sistemelektrokimia akibat pemberian

arus listrik dari suatu sumberluar

>isalnya dalam sel bahan bakar

*8uel&(ell, pemurnian logam danelektroplating, elektroanalitik,elektrokoagulasi, elektrokatalis,elektrodialisis dan elektrore8ining


9/123

04/24/16

+plikasi lain yang sekarang sedang marakdikembangkan adalah elektrosintesis.

9eknik/metode elektrosintesis adalah suatu (arauntuk mensintesis / membuat dan atau memproduksisuatu bahan yang didasarkan pada teknikelektrokimia

ada metode ini ter"adi perubahan unsur/ senya'akimia men"adi senya'a yang diinginkan Keuntungan metode ini seperti #

• Peralatan yang diperlukan sangat sederhana,

• Potensial elektroda dan rapat arusnya dapatdiatur • ;ingkat polusi sangat rendah dan mudah

dikontrol.


10/123

04/24/16 10

$eaksi elektrokimia melibatkan perpindahanelektron ? elektron bebas dari suatu logam kepadakomponen di dalam larutan.

=alam bidang elektrokimia, antaraksi fisika yangpenting adalah antaraksi elektromagnetik.

=asar antaraksi elektromagnetik adalah adanya

gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan, yaitu@/ dan @2.

&ukum ini dirumuskan sebagai &ukum oulomb

DASAR TEORI


11/123

04/24/16 11

DASAR TEORI

&ukum oulomb

9arikan dan tolakanantara dua muatan *1 dan 2

dimana' A gaya oulomb

@ A muatan

A tetapan dielektrik

r A jarak antar muatan

C4 A permiti1itas ruang bebas

20

21

4 r

QQ F

κ πε

=

;ntuk menggerakkan muatan dari satu titik ke titik laindiperlukan beda potensial listrik


12/123

04/24/16 12

Kekuatan medan listrik yang mengalir melalui

suatu penghantar, misal larutan elektrolit,ditentukan oleh beda potensial dan tahanan

>enurut &ukum #

dimana #

" A kuat arus (mpere)

9 A beda potensial (9olt)

$ A tahanan (


13/123

04/24/16 13

.oulomb *"umlah listrik : "umlah listrik yang

diangkut oleh listrik 1 +mpere selama 1detik1 . ) 1+ 1s

dimana :

) "umlah listrik *.oulomb ) kuat arus *+

t ) 'aktu *detik

1 mol elektron ) 1 araday ) 6$00 .oulomb

) t

DASAR TEORI


14/123

04/24/16 14

DASAR TEORI

;ahanan ($) : rintangan yang terdapatdalam sistem terhadap arus listrik=ari hukum


15/123

04/24/16 1$

K


16/123

04/24/16 16

Elektrolit # suatu senya0a yang bila dilarutkandalam pelarut (misal # air), akan menghasilkan

larutan yang dapat menghantar arus listrik Pada suatu larutan elektrolit yang diukur

adalah konduktansinya, bukan tahanannya. Dntuk mengukur hantaran / konduktansi suatu

larutan dapat digunakan alat yang disebut #SEL KONDUKTANSI

Konstanta sel suatu sel konduktansi ( l / )diukur dengan jalan menempatkan suatularutan yang telah diketahui kondukti1itasnya(misalnya Kl) ke dalam sel.

:ilai konstanta sel AAAAA ;etap


17/123

04/24/16 17

K


18/123

04/24/16 1-

ontoh soal #

. &antaran larutan Kl 4,44H+ mol/ dm adalah

, . 4 I mho. ika konstanta sel 4+ m-,hitunglah kondukti1itas (G) dan konduktansi

spesifik (F) larutan

a0ab #G A K. 7

G A (4+ m-)(,, 4 Imho) A ,+*+.4+ Imh

F A G /% A ,+*+.4+. 4-* mho/m A 4,42 mho.m2

4,44H+J444mol/m mol


19/123

04/24/16 1

2. =imensi elektroda yang digunakan dalam selhantaran adalah 4,+ %m dan ,4+ %m. ika

kedua elektroda diikat pada jarak antara 4,+

%m, hitunglah konstanta sel (K)

a0ab #

K A l / A 4,+. 4 -2 m A *,5 m-

(4,+ J 4-2m)(,4+ J 4-2m)


20/123

04/24/16 20

3 9ahanan larutan K.l 0,1M dalam suatu selkonduktansi adalah 32$ ohm dan kondukti

#a'ab :

Konstanta sel : K A G / 7 A G $ ) *1,2 mho/m*32$ ohm ) 41 m&1

Kondukti


21/123

04/24/16 21

Maka konduktansi spesi8ik =a.l adalah :F A G /% ) 0,$$7 mho m&1 ) 0,011 mho m2 /mol

0,0$ mol/dm3

9ugas :


22/123

04/24/16 22

K


23/123

04/24/16 23

!etiap gram eki


24/123

04/24/16 24

Misal : @ram eki


25/123

04/24/16 2$


26/123

04/24/16 26

Konduktansi eki


27/123

04/24/16 27

100

200

300

Λ

0,5 1,0/2Ekiv/liter

Mho ekiv-1cm2

NaOH

KCl

&


28/123

04/24/16 2-

ada pengen(eran tak terhingga *( I o, konduktansi eki >"8$6" BEB6 K >"8$6" BEB6 K


29/123

04/24/16 2

ada pengen(eran tak hingga, gaya interionikke(il sekali sehingga akan terlihat konduktansi

yang sesungguhnya


30/123

04/24/16 30

#a'ab :

Konduktansi eki


31/123

04/24/16 31

Bilangan ;ransport >obilitas "onik

DC+=@+= 9+=!59 : raksi dari "umlaharus total yang diba'a olehsebuahion tertentudisebut bilangan penghantaran

!imbol biltransport kation # t !

anion # t ?

;ntuk suatu elektrolit tertentu :

Diltransport pada pengen(eran tak hingga, %L odisimbolkan dengan :

t+

+ t-

= 1

−+

oo t t dan


32/123

04/24/16 32

Diltransport kation dan anion dapat ditentukan dengan(ara :

• Metode ittor8 yaitu Mengukur perubahankonsentrasi elektrolit disekitar katoda dan anodasaat elektrolisis, artinya biltransport tergantungpada konsentrasi

• Menggunakan mobilitas ioniknya atau metodepembatasan yang bergerak

t& ) umlah gran eki1alen elektrulit yang hilang dari katoda umlah gran eki1alen logam yang diendapkan dalam %oulometer


33/123

MOBI ITAS IONIK !" :

Ca"u gerakan suatu ion *m/det yang melalui suatumedan dengan gradien potensial 1 obilitas "onik #

dimana : % ) "arak *m

t ) 'aktu *detik dL/d% ) kekuatan medan *


34/123

04/24/16 34

Konduktansi "uga dipengaruhi oleh mobilitas ionik !atuan Mobilitas onik : m2 B&1 s&1 Kekuatan medan dihitung dengan rumus :

E A d € /dx A I / A G #ika G ) "umlah muatan ion * G dan G & ,

sedangkan ( adalah konsentrasi *( dan ( &

*mol/m3

, maka dalam larutan terdapat :G( eki


35/123

04/24/16 3$

#ika u dan u& adalah mobilitas kation dan anion :

G() G&(&, maka

ada konsentrasi tertentu : J) Gu atau J& ) G&u&

atau :

F z u

F z u

−

−

−

+

+

+

=

=

λ

λ

Λ = (z+c+u++ z-c-u-) F

Λ = (u+ + u-) F = λ++ λ-


36/123

04/24/16 36

Karena biltransport merupakan 8raksi total arusyang diba'a oleh ion, maka :

dan

+tau dan

!ehigga t + t ) 1

;ntuk pengen(eran tak hingga :

dan

−+

+

+

+=

uu

ut −+

−

−

+=

uu

ut

Λ=

+=

+

−+

+

+

λ

λ λ

λ t

Λ=

+=

−

−+

−

−

λ

λ λ

λ t

o

o

ot

Λ=

+

+ λ

o

oot

Λ=

−− λ


37/123

04/24/16 37


38/123

04/24/16 3-

Mobilitas ionik : untuk anion 5&

K5=F;K9+=! 5=KKonduktansi spesi8ik setiap ion pada pengen(eran tak

hingga :

dimana


39/123

04/24/16 3

ontoh 6oal

3 Konduktan spesi8ik .l pada 0,0$M adalah 3

10&4

mho m2

mol&

dan bilangan transport ion

adalah 0,-2 itunglah konduktansi spesi8ik ion dan .l N

MB #

;ntuk :J ) t H.l) *0,-2 *3 10&4mho m2 mol N

) 330,-0 10&4

mho m2

mol&

;ntuk .l&

J.l& ) *1N 0,-2 *3 10&4mho m2 mol N ) 6-,2410&4mho m2 mol N


40/123

04/24/16 40

http://../Mikrobiologi/animation/anim-8_files/manwave.gif


41/123

04/24/16 41

Alektrokimia adalah (abang dari ilmu kimiayang mempela"ari perubahan Anergi Cistrikdan Anergi Kimia

roses elektrokimia menerapkan prinsipreaksi AF5K!

Anergi kimia &&&&&&&O Anergi Cistrik

*reaksi spontan &&&&&&&O sel @al


42/123

04/24/16 42

Ter!"#$#%!Re'


43/123

04/24/16 43

!etengah reaksi oksidasi ter"adi di anodaAlektron diberikan olehsenya'a teroksidasi *Gat pereduksi dan

meninggalkan sel melalui anoda !etengah reaksi reduksi ter"adi di katoda

Alektron diambil oleh senya'a tereduksi

*Gat pengoksidasi dan masuk sel melaluikatoda


44/123

04/24/16 44

a. Logam Zn dimasukan kedalam larutan yang mengandung Cu2+b. Logam Cu mengendap dan logam Zn larut c. Logam Cu dimasukkan ke dalam larutan

yang mengandung Ag+d. Logam Ag mengendap dan logam Cu larut

(biru)

SelElektrokimia


45/123

04/24/16 4$

Fe"#e" !"! *er$"%u"% ecr #"t"Re'! "% ter.&! &$/ **

AOA ('utu* - ) "( ---4 "2+() + 2e(#'!&!)

KATOA ('utu* +) 6u2+() + 2e ---4 6u () (re&u'!)

Re'! t#t$ "()+ 6u2+()---4 "2+()+ 6u()

7!' re'! &!t &!uu" e&e!'!" ru

&e"%" eer"%'t $t "% &te*"%'!t'" ru $!tr!' &r! re'!#"t" tere*ut ' eer"%'t $ttere*ut &!e*ut ---4 8EL 9AL:AI ATA; 8EL:OLTA


46/123

04/24/16 46

A&" $!r" e$e'tr#" &r! "#& 'e 't#&e"u".u''" &" er*e&" #te"!$ "tr"#& &" 't#&

7!' &!u'ur &e"%"


47/123

04/24/16 47

8e*u/ %r!


48/123

04/24/16 4-

!el @al


49/123

04/24/16 4

ada sel @al


50/123

04/24/16 $0


51/123

04/24/16 $1

Tra%!&ort mata% 'alam !el


52/123

04/24/16 $2


53/123

04/24/16 $3

Ko%!trk!i 'a% O&era!i Sel

(olta


54/123

04/24/16 $4

Elektron mengalir melalui sirkuit luar dari anoda (Nn)

menuju elektroda u (katoda


55/123

04/24/16 $$

!etengah sel oksidasi: anoda berupa batang

logam Qn di(elupkan dalam Qn!54 !etengah sel reduksi: katoda berupa batanglogam .u di(elupkan dalam .u!54

9erbentuk muatan relati8 pada kedua elektroda

dimana anoda bermuatan negati8 dan katodabermuatan positi8 Kedua sel "uga dihubungkan oleh "embatan

garam Fimungkinkan menggunakan elektroda inakti8

yang tidak ikut bereaksi dalam sel


56/123

04/24/16 $6

Sel (olta 'e%#a% Elektro'aI%akti$

Graft|I2

(s)|I-(aq) H║ +(aq), MnO4

-(aq), Mn2+

(aq)|Graft

k


57/123

04/24/16 $7

A!&ekThermo'i%amika

Menin"au kespontanan reaksi sel elektrokimia Filihat dari perubahan energi @ibbs standar,hubungan tegangan sel dinyatakan : R@o ) & n Ao atau

R@o ) & G Aodimana

G ) n ) "umlah elektron yang terlibat

) bilangan araday ) 6$00 ./molAosel ) daya gerak listrik *F@C standar


58/123

04/24/16 $-

;ntuk reaksi spontan : R@ ) * & &&&&O Asel ) * non spontan : R@ ) * &&&&O Asel ) *&

seimbang : R@ ) 0 &&&&O Asel ) 0 ;ntuk proses spontan Asel S 0, semakin positi8

Asel semakin banyak ker"a yang bisa dilakukanoleh sel

!atuan yang digunakan : 1 B ) 1 #/.

otensial sel sangat dipengaruhi oleh suhu dan

konsentrasi, oleh karena itu potensial sel standardiukur pada keadaan standar *2-o K, 1 atm untukgas, 1 M untuk larutan dan padatan murni untuksolid


59/123

04/24/16 $

ada dasarnya semua "enis sel elektrolisistermasuk elektrosintesis selalu berlaku

hukum araday yakni:• #umlah perubahan kimia yang ter"adidalam sel elektrolisis, sebanding denganmuatan listrik yang dile'atkan di dalam sel

tersebut • #umlah muatan listrik sebanyak 6$00

(oulomb akan menyebabkan perubahansuatu senya'a sebanyak 1,0grameki


60/123

04/24/16 60

u!

Larutan zinksulfat Larutan

kuprum (II)sulfat

Contoh: Proses elektrokimia dalam Sel Daniell

Membran berpori

Logam zink

Gambar : Sel Daniell menggunakan membran berpori

Logam kuprum

8

Gambar 1


61/123

04/24/16 61

Zink sulfat kuprum(II)sulfat

Jembatan garam

Logamkuprum

Gambar : Sel Daniell menggunakan embatan garam

Gambar !:

G

Logam "ink


62/123

04/24/16 62

Potensial Elektroda 6tandar (EPotensial Elektroda 6tandar (Eoo/2/2))

otensial elektroda standar adalah potensial yangterkait dengan setengah reaksi yang ada *'adahelektroda

Menurut kesepakatan potensial elektroda standar

selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi Dentuk teroksidasi ne bentuk tereduksi Eo/2 sel otensial elektroda standar seperti halnya besaran

termodinamika dapat dibalik dengan mengubahtandanyaEo!el ) E

okat - E

oa%o


63/123

04/24/16 63

Aosel daya gerak listrik *F@C standar Fitentukan dengan asumsi akti8itas ) 1=ilai Aosel ditentukan dari besarnya

potensial elektroda *reduksi standar Ao!ebagai standar Ao idrogen

• Dila Ao S Ao 2 reduksi• Dila Ao T Ao 2 oksidasi

+tau :Eo!el ) E

ore' - E

ook!


64/123

04/24/16 64

Elektroda &idrogen 6tandar Elektroda &idrogen 6tandar


65/123

04/24/16 6$

lmu'an telah menyepakati untuk memilihsetengah reaksi ru"ukan dengan nilai 0 untukreaksi:2*aU, 1 M 2e 2*g, 1 atm Aoru"ukan ) 0,00

2*g, 1 atm 2*aU, 1 M 2e NAoru"ukan) 0,00

Fengan nilai ru"ukan ini kita bisa menyusun sel


66/123

04/24/16 66

Alektroda idrogen standar, terdiri dari elektroda t yang dilapisi t&hitam

Alektroda di(elupkan dalam larutan asam dengan akti8itas, a ) 1 dan dialiri /digelembungkan gas 2 dengan tekanan 1 atm

t bertindak sebagai katalis reaksi dekomposisi2 ))))S eaksi ini diikuti dengan pelepasanelektron membentuk proton : ))))S*aU e&

ada kondisi a ) 1 ) 1atm, dianggappotensial ) nol

Elektro'a Hi'ro#e% Sta%'ar

Elektro'a Hi'ro#e%


67/123

04/24/16 67

Alektroda idrogen !tandard disebut standardprimer , kerana ia ditakri8kan

Alektroda idrogen sukar dibuat dan digunakan,sehingga dipakai elektroda pembanding lain yang

telah distandarisasi dengan elektroda idrogen, Alektroda pembanding ini disebut 6tandard

sekunder yang dibuat berdasarkan standardprimer

Fengan menggabungkan elektroda lain denganelektroda idrogen standar, maka @@C elektrodalain dapat ditentukan

Elektro'a Hi'ro#e%Sta%'ar


68/123

04/24/16 6-

!tandard sekunder digunakan dalam praktekkarena standard primer sukar disediakan

.ontoh standar sekunder ialah elektroda +g, +g.l standard!etengah reaksinya adalah:

+g.l*s e +g*s .l N*aU Ao ) 022233 B !atu lagi elektroda standar sekunder adalah

elektroda kalomel

Vg2.l2*s e g*( .l N*aU Ao ) 03337 B*K.l 01 m 02412 B "ika K.l "enuh


69/123

04/24/16 6


70/123

04/24/16 70


71/123

04/24/16 71

Fari tabel potensial elektroda standar untuk

setengah reaksi reduksi, terlihat bah'a elektrodahidrogen * W 2 W t merupakan batas pembandingdengan nilai potensial 0,0000 B

Dila elektroda pengukur mempunyai nilai lebih besardari elektroda hidrogen *bernilai positi8, makaelektroda tersebut mempunyai ke(enderunganuntuk tereduksi *bersi8at oksidator

Dila elektroda pengukur mempunyai nilai lebih ke(ildari elektroda hidrogen *bernilai negati8, maka

elektroda tersebut mempunyai ke(enderunganuntuk teroksidasi *bersi8at reduktor


72/123

04/24/16 72

Penentuan 887 6tandar 6el (EPenentuan 887 6tandar 6el (Eooselsel"

=ilai Aosel ditentukan dengan rumusAosel ) Aoreduksi N Aooksidasi

Aored adalah nilai potensial elektroda standarpada elektroda yang mengalami reduksi

Aooks adalah nilai potensial elektroda standardari elektroda yang mengalami oksidasi

Misal suatu sel elektrokimia :


73/123

04/24/16 73

Misal, suatu sel elektrokimia :t, 2*1barW*1m XX .l N *1mW+g.l*sW+g,

Ao

) 03337 BKatoda terdiri dari logam +g, yang bersentuhandengan larutan +g.l dan kedua&duanya terendamdalam larutan K.l dengan konsentrasi ion .l N 1m

eaksi sel: +noda : 2*aU 2e 2*g Ao ) 000 BKatoda: +g.l*s e +g*s .l N*aU

03337 B

9otal reaksi :V2*g +g.l*s *aU +g*s .l*aUAo ) Aored N Aooks ) 03337 & 000 ) 03337 B

Fari tabel data Ao standard, V reaksi :


74/123

04/24/16 74

Fari tabel data A standard, V reaksi :52 4 4e 225 Ao ) 122 B

Mn54&

-

$e Mn2

425 Ao

) 1$2 B@abungkan dua setengah reaksi ini sehinggamenghasilkan sel elektrokimia

Misalkan:

+noda : $52 20 20e 1025Katoda : 4Mn54& 32 20e 4Mn2 1625

eaksi total : 4Mn54& 12 4Mn2 625 $52

Ao ) Aored N Aooks ) 1$2 & 122 ) 021 B

Maka,susunan sel adalah : 25 W 52 XX Mn54& W Mn 2


75/123

04/24/16 7$

#ika kita menggabungkan dua V reaksi tadi

sebaliknya :Y+nodaZ : 4Mn54& 32 20e 4Mn2 1625YKatodaZ : $52 20 20e 1025

eaksi 9otal :4Mn2 625 $52 4Mn54& 12Ao ) Aored N Aooks ) 122 & 1$2 ) & 021 B

=ilai Ao yang negati8 menun"ukkan bah'a gabungandi atas adalah YterbalikY, anoda seharusnyamen"adi katoda dan katoda men"adi anoda

Penentuan 887 6el (EPenentuan 887 6el (E ) dan) dan


76/123

04/24/16 76

Penentuan 887 6el (EPenentuan 887 6el (Eselsel) dan) dan

Perubahan Energi Bebas 8ibbs (O8)Perubahan Energi Bebas 8ibbs (O8)

Deda potensial antara elektroda kanan *reduksidan elektroda kiri *oksidasi ditentukan denganperhitungan @@C sel *Asel

danDila nilai 887 sel positif , maka O8 negatif dan

reaksi berlangsung se(ara spontan.

!edangkan bila 887 sel negatif ,maka O8 positif dan reaksi berlangsung tidak spontan

sel nFE G −=∆ o

sel

o

nFE G −=∆

Menurut kesetimbangan kimia,


77/123

04/24/16 77

g ,

Dila perubahan energi @ibbs dinyatakan sebagaipotensial kimia, maka

#ika nilai [i disubstitusi ke persamaan R@, maka

+tau :

Q RT GGo ln+∆=∆

i

o

ii RT ln+= µ µ

i

ii

o

sel sel RT nFE nFE ν Π+−=− ln

K nF

RT E E

o

sel sel ln−=

Persamaan :ernst

K d l h t t k ti b


78/123

04/24/16 7-

K adalah tetapan kesetimbangan yangnilainya sama dengan perbandingan akti8itas

spesi teroksidasi terhadap spesi tereduksi

ada kesetimbangan, nilai Asel

) 0 sehingga

Maka nilai K pada kesetimbangan dapatditentukan :

)*

)*

reduksi

oksidsi

K =

K nF

RT E

o

sel ln=

RT

nFE o sel

e K =


79/123

04/24/16 7

.ontoh !oal 1:itung Aosel pada 2$o. untuk sel berikut :

.d \ .d 2 ] .u 2 \ .u

#a'ab :eduksi : V .u 2 e& )) V .u Ao ) 0,33 B5ksidasi : V .d )) V .d 2 e&Ao ) & 0,4022 B

9otal : .u 2 .d )) .u .d 2 Aosel) 0,7412 B


80/123

04/24/16 -0

ontoh 6oal 2. .arilah potensial standar (ell ,A(ell, diba'ah ini

dan prediksikan arah aliran ele(tron bila keduaele(troda ini dihubungkan

.u(s) W .u2

WW .l N

W +g.l(s) W +g(s)

#ika diketahui potensial reduksi standar :.u 2 W .u ) 0,337


81/123

04/24/16 -1

!a"ab# eaksi total untuk (ell ini :

2 +g(s) 2 .l N(aq) .u 2( aq) ^ +g.l(s) .u(s)

ada reaksi ini ter"adi re


82/123

04/24/16 -2

.ontoh !oal 3 itung E° untuk ele(troda e 3/ e(s) dari data

potential standar e3

/e2

dan e2

/e(s) Jawab: Fari perhitungan data potensial reduksi, hitung RG°

sebagai berikut :(i) e3 e – ^ e2 E°1 ) 771 < , RG°1 ) N771F (ii) e2 2 e – ^ e*s E°2 ) N 440


83/123

04/24/16 -3

ontoh 6oal .

!uatu ob"e(t logam yang akan dilapisi dengan.u ditempatkan dalam larutan .u!54 a) Ke elektroda manakah ob"e(t logam harus

dihubungkan supaya arus bisa dialirkan>b) Derapa berat .u yang dapat terendapkan

"ika arus sebesar 022 amp mengalir dalamrangkaian sel selama 1$ "am>

$en%elesaian #


84/123

04/24/16 -4

a) !elama ion .u2 direduksi, ob"e(t logambertindak sebagai katoda dan harus dihubungkan

ke terminal negati8 *tempat dari mana elektronmengalirb) Danyaknya muatan yang mele'ati sel adalah :

*022 amp _ *$400 se( ) 1200 ( atau*1200 ( ` *6$00 ( N1 ) 0012 !elama reduksi, 1mol ion .u2 memerlukan 2 molelektron, maka masa .u yang mengendap adalah:

*63$4 g mol N1 *0$ mol .u/ *0012 ) 03 g.u


85/123

04/24/16 -$

c#rrent *ampere adalah banyaknyamuatan yang dipindahkan atau mengalirper detik 1 amp ) 1 (/se(

$ower *'atts yaitu banyaknya ener%& yang diproduksi atau dikonsumsi1 ' ) 1 #/se( ) 1


86/123

04/24/16 -6

ontoh soal + Derapa daya listrik yang dibutuhkan untuk

menghasilkan 1 metri( ton *1000 kg gas(hlorine dari larutan brine, bila diasumsikan(ell beroperasi pada 20


87/123

04/24/16 -7

Muatan dalam (oulomb :*6$00 (/ _ *2-600 ) 276 _ 10 (

Cama ele(trolysis: *3600 s/h % *24 h ) -6400 s +rus yang mengalir :

*276 _ 10 +&se( ` *-6400 se( ) 32300 amps Faya *


88/123

04/24/16 --

1 ermanganat bereaksi dalam larutan basadengan ion oksalat membentuk ion karbonat danmangan dioksida padat !eimbangkan reaksi

redoks berikut:Mn54&*aU .2542&*aU Mn52*s .532&*aU

2 !eimbangkan persamaan reaksi berikut dengansuasana larutan basaMn54&*aU &*aU Mn542&*aU 53&*aU

T;9A8 ;T;K IKER7AKA


89/123

04/24/16 -

3itunglah @@C standar untuk se&sel diba'ah inidengan menggunakan tabel potensial reduksistandar

Qn\ Qn 2 *1M] 2 *1M\ 2 *g,1atmt Qn \ Qn 2 *1M ] .u 2 *1M \ .u .u \.u 2 *1M ] e 2 *1M, e3*1M \t t, 2*1 barW *1 m XX .l N *01m Wg2.l2*sWg

Duatkan V reaksi oksidasi dan redaksi serta reaksitotal untuk ketiga sel diatas


90/123

04/24/16 0

4 !uatu sel

*e%i! *e%i! Elektro'a*e%i! *e%i! Elektro'a


91/123

04/24/16 1

*e%i!-*e%i! Elektro'a *e%i!-*e%i! Elektro'a

SelSel Elektroda logam ? ion logam

• caitu elektroda yang berisi logam yangberada dalam kesetimbangan dengan larutanionnya, (ontohnya elektroda u u 2! .

Elektroda amalgam• +malgam adalah larutan logam dalam g (air

ada elektroda ini, amalgam logam M akanberada dalam kesetimbangan dengan ionnya*M 2 Cogam N logam akti8 seperti :a dana dapat digunakan sebagai elektrodaamalgam.

enis-enis Elektroda 6el


92/123

04/24/16 2

Elektroda redoks

• caitu elektroda yang melibatkan reaksireduksi N oksidasi di dalamnya, (ontohnyaelektroda t W e 3 , e 2

Elektroda logam ? garam tak larut

• Alektroda ini berisi logam M yang beradadalam kesetimbangan dengan garam sangatsedikit larutnya

• .ontoh : elektroda +g N +g.l yang terdiri darilogam +g, padatan +g.l, dan larutan yangmengandung ion .l& dari K.l atau .l

El kt d

enis-enis Elektroda 6el


93/123

04/24/16 3

Elektroda gas

• caitu elektroda yang berisi gas yang beradadalam kesetimbangan dengan ion N iondalam larutan, misalnya elektroda t W 2*g W*aU

Elektroda non logam non gas• caitu elektroda yang berisi unsur selainlogam dan gas, misalnya elektroda brom *t WDr 2*l W Dr &*aU dan yodium *t W 2*s W &*aU

Elektroda membran

• caitu elektroda yang mengandung membransemi permiabel

6el Konsentrasi


94/123

04/24/16 4

6el Konsentrasi

!el Konsentrasi : sel yang reaksi totalnya hanyaberupa perubahan konsentrasi

ada sel konsentrasi, kedua elektroda dalam selsama erbedaan keduanya terletak pada

konsentrasi larutan ion&ionnya Konsentrasi anodaberbeda dengan konsentrasi katoda eaksi keseluruhan adalah perpindahan materi

dari konsentrasi *akti


95/123

04/24/16 $

Penentuan p&


96/123

04/24/16 6

Penentuan p&

Konsentrasi ion pada larutan aq#eo#s

dapat ber


97/123

04/24/16 7

p p g gghidrogen (sebagai elektroda pengukur ) dan

elektroda kalomel (sebagai elektroda

pembanding ) Kedua elektroda dihubungkan oleh "embatan

garam, dengan notasi sel

Pt &2(g) &!(a&!) l- &g2l2 &g. eaksi setengah sel yang ter"adi pada kedua

elektroda adalah

V g2.l2 e&

)) g .l&

Eo

) 0,2-02 B e& )) V 2*g Eo ) 0,0000 B

=ilai @@C untuk sel diatas adalah :

[ ]


98/123

04/24/16 -

[ ][ ]reduksioksidsi

sel sel lo+0&%1#0

0−Ε =Ε

[ ]

−Ε =Ε

+

0

0

2

lo+0&%1#0

!

!

H

H sel sel

#ika 2 ) o

Asel ) Aosel N 0,0$1 log a) 0,2-02 B N 0,0$1 log a

Asel & 0,2-02 ) & 0,0$1 log a

Asel & 0,2-02 ) 0,0$1 p , maka :

0&%1#0

2,02#0−= sel E

"H


99/123

04/24/16

engukuran p biasanyatidak dilakukan denganelektroda hidrogen, tetapidengan elektroda ka(a,untuk menghindari

keterlibatan ion hidrogendari elektroda *yang dapatmempengaruhi pengukuran

Alektroda ka(a terdiri dari

elektroda kalomel atauelektroda +g N +g.lElektroda ka%a dan elektroda

kalomel dalam p&meter

Baterei


100/123

04/24/16 100

Baterei

Daterei adalah sel elektrokimia yang dapatdigunakan sebagai sumber arus searah dengantegangan konstan

kumulator (ki)


101/123

04/24/16 101

7ead-a%id storage %ell

5+ - 8aston PlantQ *ren(h

kumulator (ki)

Baterei Kering (-Nn)

http://www.geocities.com/bioelectrochemistry/plante.htmhttp://www.geocities.com/bioelectrochemistry/plante.htm


102/123

04/24/16 102

Baterei Kering ( Nn)

Nn (s) AAA Nn 2! (aR) ! 2e (anoda) 2>nn2


103/123

04/24/16 103

Daterai sekali pakai disebut "uga denganbaterai primer, sedangkan baterai isiulang disebut dengan baterai sekunder

Daterai primer hanya bisa dipakai sekali,karena menggunakan reaksi kimia yangbersi8at irre'ersible (

Daterai sekunder dapat diisi ulang

karena reaksinya re'ersible

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reversible_reaction&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reversible_reaction&action=edit&redlink=1


104/123

04/24/16 104

,aterei


105/123

04/24/16 10$

,atereialkali%

eaksi pada Daterei alkalin

Qn *s 25&

*aU )) Qn5 *s 25 2e *anoda Mn52 *s 25 2e)) Mn253 *s 25 & *aU

*katoda

Edison %ell

http://www.worldwideschool.org/library/books/hst/biography/Edison/chap48.htmlhttp://www.worldwideschool.org/library/books/hst/biography/Edison/chap48.html


106/123

04/24/16 106

Baterei Perak


107/123

04/24/16 107

Korosilogam karena proses elektrokimia


108/123

04/24/16 10-

!alah satu (ara untuk menghidari korosi besi selain denganmelapisinya "uga dapat dengan

(ara yang disebut Perlindungan Katodik *menyambungkan besi dengan logam lainyang lebih mudah teroksidasi

9erlihat paku yang disambung dengan Qn

tidak mengalami korosi, sedangkan pakubesi yang lain mengalami korosi

Elektrolisis


109/123

04/24/16 10

ElektrolisisAlektrolisis adalah proses dimana energi

listrik digunakan agar reaksi kimia yangtidak spontan dapat ter"adi

.ontoh : Alektrolisis =a.l (air

:a!(l) ! e )) :a(l)(katoda)

2l-(l)AA l2 (g) ! 2e(anoda)


110/123

04/24/16 110

Elektroli!i! Larta%


111/123

04/24/16 111

Nal

A&lika!i Elektroli!i!


112/123

04/24/16 112

&

enyepuhan atau Ale(troplating

.ro'k!i


113/123

04/24/16 113

.ro'k!iAlm%im

D a#ram E ectro ! !&a'a


114/123

04/24/16 114

re%i%# almi%m

.ro'k


115/123

04/24/16 11$

.ro'k !iNatrim

"ndustry %hloralkali


116/123

04/24/16 116

"ndustry %hloralkali Ale(trolysis brine untuk

produksi skala industri(hlorine dan soda (austi(*sodium hydro%ide

6kema diagram %ell produksi %hlorine

Fue$ ce$$ 8e$ @/" @'r


117/123

04/24/16 117

rinsip sel bahan bakar pertama kalididemonstrasikan tahun 1-3 oleh 6ir Milliam8ro1e *ahli kimia amatir

+ir bisa dide(omposisi "adi hydrogen dano%ygen dengan ele(trolysis @ro


118/123

04/24/16 11-

'eaksi $aa #el cell )ro'e :

anoa: 2(%) ^ 2 2e – E° ) 0 <

katoa: V 52 2 2e – ^ 25(l) E° ) 123 <*otal : 2(%) V 52(%) ^ 25(l) E° ) 123 <

9ahun 1$ 8uel (ell hydrogen&o%ygendikembangkan oleh 'ran%is ;homas Ba%on *Angland

noa : 2*g 2 5 N

^ 2 25 2 e –

E° ) 0


119/123

04/24/16 11

6kema fuel %ell Shydrogen-oJygenTmodern

'uel %ell menghasilkan potensial listrik dengan %ara


120/123

04/24/16 120

'uel %ell menghasilkan potensial listrik dengan %ara

SmembakarT bahan bakar pada kondisi tertentu

Figolongkan menurut suhuker"a

• 6uhu rendah (2+ ? 44o

)• 6uhu sedang (44 ? +44o)• 6uhu tinggi (+44 ? 444o)• 6uhu sangat tinggi

(U444o)


121/123

04/24/16 121

Kelebihan sel bahan bakar :• Pada suhu tinggi tidak

memerlukan katalis kuat

• =apat digunakan untkpesa0at ruang angkasa• ir yang dihasilkan dapat

dikonsumsi

•Efisiensi V H+W

Portable fuel %ell dikembangkan :6

Stoikiometri &a'a


122/123

04/24/16 122

Elektroli!i!1 mol elektron ) 1 araday ) 6$00 .oulomb

1 . ) 1+ 1s* ) % t

Cangkah&langkah untuk menentukan "umlah Gat yang

direduksi atau dioksidasi dalam elektrolisis :

+rus*+ dan aktu * detik Muatan *.oulomb

#umlah mol elektron #umlah mol Gat yangtereduksi atau teroksidasi gram Gat yangtereduksi atau teroksidasi


123/123

Thank you for your attention

3, 4 & 5. Elektrokimia Lengkap.ppt

Documents

Transcript of 3, 4 & 5. Elektrokimia Lengkap.ppt