ELEKTROKIMIAELEKTROKIMIA

PERUBAHAN KIMIA DAN PERUBAHAN KIMIA DAN

KERJA LISTRIKKERJA LISTRIK

OverviewOverview• Konsep termodinamika tidak hanya berhubungan Konsep termodinamika tidak hanya berhubungan

dengan mesin uap, atau transfer energi berupa kalor dengan mesin uap, atau transfer energi berupa kalor dan kerjadan kerja

• Dalam konteks kehidupan sehari-hari aplikasinya Dalam konteks kehidupan sehari-hari aplikasinya sangat luas mulai dari pemanfaatan baterei untuk sangat luas mulai dari pemanfaatan baterei untuk menjalankan hampir semua alat elektronik hingga menjalankan hampir semua alat elektronik hingga pelapisan logam pada permukaan logam lainpelapisan logam pada permukaan logam lain

• Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara perubahan (reaksi) kimia dengan hubungan antara perubahan (reaksi) kimia dengan kerja listrik, biasanya melibatkan sel elektrokimia kerja listrik, biasanya melibatkan sel elektrokimia yang menerapkan prinsip reaksi redoks dalam yang menerapkan prinsip reaksi redoks dalam aplikasinya.aplikasinya.

• Ada 2 jenis sel elektrokimia: (1) Sel yang melakukan Ada 2 jenis sel elektrokimia: (1) Sel yang melakukan kerja dengan melepaskan energi dari reaksi spontan kerja dengan melepaskan energi dari reaksi spontan dan (2) sel yang melakukan kerja dengan menyerap dan (2) sel yang melakukan kerja dengan menyerap energi dari sumber listrik untuk menggerakkan energi dari sumber listrik untuk menggerakkan reaksi non spontanreaksi non spontan

Setengah Reaksi dan Setengah Reaksi dan Sel ElektrokimiaSel Elektrokimia

• Sel elektrokimia baik yang melepas atau menyerap Sel elektrokimia baik yang melepas atau menyerap energi selalu melibatkan perpindahan elektron-energi selalu melibatkan perpindahan elektron-elektron dari satu senyawa ke senyawa yang lain elektron dari satu senyawa ke senyawa yang lain dalam suatu reaksi oksidasi reduksidalam suatu reaksi oksidasi reduksi

• Oksidasi adalah hilangnya elektron sedangkan Oksidasi adalah hilangnya elektron sedangkan reduksi diperolehnya elektronreduksi diperolehnya elektron

• Zat pengoksidasi adalah spesies yang melakukan Zat pengoksidasi adalah spesies yang melakukan oksidasi, mengambil elektron dari zat yang oksidasi, mengambil elektron dari zat yang teroksidasiteroksidasi

• Zat pereduksi adalah spesies yang melakukan reduksi Zat pereduksi adalah spesies yang melakukan reduksi memberikan elektron kepada zat yang tereduksimemberikan elektron kepada zat yang tereduksi

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

Terminologi Redoks Terminologi Redoks

Menyeimbangkan Menyeimbangkan Persamaan RedoksPersamaan Redoks

• Bagi reaksi menjadi dua buah setengah reaksi Bagi reaksi menjadi dua buah setengah reaksi masing-masing yang mengalami oksidasi dan masing-masing yang mengalami oksidasi dan reduksireduksi

• Seimbangkan atom dan muatan pada masing-Seimbangkan atom dan muatan pada masing-masing reaksimasing reaksi– Mula-mula atom selain O dan H, kemudian O lalu Mula-mula atom selain O dan H, kemudian O lalu

terakhir Hterakhir H– Muatan diseimbangkan dengan menambah elektron (e) Muatan diseimbangkan dengan menambah elektron (e)

disebelah kiri untuk setengah reaksi reduksi dan disebelah kiri untuk setengah reaksi reduksi dan disebelah kanan untuk setengah reaksi oksidasidisebelah kanan untuk setengah reaksi oksidasi

• Kalikan masing2 setengah reaksi dengan bilangan Kalikan masing2 setengah reaksi dengan bilangan bulat untuk menyeimbangkan jumlah e yang bulat untuk menyeimbangkan jumlah e yang diperoleh reduksi sama dengan elektron yang diperoleh reduksi sama dengan elektron yang dilepas oksidasidilepas oksidasi

• Jumlahkan kedua buah setengah reaksi tersebutJumlahkan kedua buah setengah reaksi tersebut• Periksa apakah atom dan muatan sudah seimbangPeriksa apakah atom dan muatan sudah seimbang

Reaksi Redoks suasana Reaksi Redoks suasana asamasam

CrCr22OO772-2-(aq) + I(aq) + I--(aq) (aq) Cr Cr3+3+(aq) + I(aq) + I22(s) (lar asam)(s) (lar asam)

1.1. Mula-mula bagi reaksi menjadi dua buah setengah Mula-mula bagi reaksi menjadi dua buah setengah reaksi reduksi dan oksidasireaksi reduksi dan oksidasi

2.2. Seimbangkan atom dan muatan dimasing-masing Seimbangkan atom dan muatan dimasing-masing setengah reaksisetengah reaksia.a. Seimbangkan jumlah atom CrSeimbangkan jumlah atom Cr

b.b. Seimbangkan O dengan menambahkan HSeimbangkan O dengan menambahkan H22OOc.c. Seimbangkan H dengan menambahkan ion HSeimbangkan H dengan menambahkan ion H++

d.d. Seimbangkan muatan dengan menambah elektronSeimbangkan muatan dengan menambah elektrone.e. Begitupun dengan setengah reaksi oksidasiBegitupun dengan setengah reaksi oksidasi

3.3. Kalikan masing-masing setengah reaksi agar jumlah e Kalikan masing-masing setengah reaksi agar jumlah e samasama

4.4. Jumlahkan kedua buah setengah reaksi tersebut Jumlahkan kedua buah setengah reaksi tersebut menjadi overallmenjadi overall

5.5. Periksa jumlah atom dan muatanPeriksa jumlah atom dan muatan• Untuk reaksi suasana basa setelah langkah ke4 Untuk reaksi suasana basa setelah langkah ke4

tambahkan ion OHtambahkan ion OH-- dengan jumlah sama dengan ion H dengan jumlah sama dengan ion H++

Soal LatihanSoal Latihan

• Permanganat bereaksi dalam larutan Permanganat bereaksi dalam larutan basa dengan ion oksalat membentuk ion basa dengan ion oksalat membentuk ion karbonat dan mangan dioksida padat karbonat dan mangan dioksida padat seimbangkan reaksi redoks berikut:seimbangkan reaksi redoks berikut:

MnOMnO44--(aq) + C(aq) + C22OO44

2-2-(aq) (aq) MnO MnO22(s) + CO(s) + CO332-2-

(aq)(aq)• Seimbangkan persamaan reaksi berikut Seimbangkan persamaan reaksi berikut

dengan suasana larutan basadengan suasana larutan basa

MnOMnO44--(aq) + I(aq) + I--(aq) (aq) MnO MnO44

2-2-(aq) + IO(aq) + IO33--(aq)(aq)

Sel ElektrokimiaSel Elektrokimia• Sel Volta (sel galvani) memanfaatkan reaksi Sel Volta (sel galvani) memanfaatkan reaksi

spontan (∆G < 0) untuk membangkitkan energi spontan (∆G < 0) untuk membangkitkan energi listrik, selisih energi reaktan (tinggi) dengan listrik, selisih energi reaktan (tinggi) dengan produk (rendah) diubah menjadi energi listrik. produk (rendah) diubah menjadi energi listrik. Sistem reaksi melakukan kerja terhadap Sistem reaksi melakukan kerja terhadap lingkunganlingkungan

• Sel Elektrolisa memanfaatkan energi listrik Sel Elektrolisa memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi non spontan (∆G > 0) untuk menjalankan reaksi non spontan (∆G > 0) lingkungan melakukan kerja terhadap sistemlingkungan melakukan kerja terhadap sistem

• Kedua tipe sel menggunakan elektroda, yaitu Kedua tipe sel menggunakan elektroda, yaitu zat yang menghantarkan listrik antara sel dan zat yang menghantarkan listrik antara sel dan lingkungan dan dicelupkan dalam elektrolit lingkungan dan dicelupkan dalam elektrolit (campuran ion) yang terlibat dalam reaksi atau (campuran ion) yang terlibat dalam reaksi atau yang membawa muatanyang membawa muatan

ElektrodaElektroda

• Elektroda terbagi menjadi dua jenis yaitu Elektroda terbagi menjadi dua jenis yaitu anoda dan katodaanoda dan katoda

• Setengah reaksi oksidasi terjadi di anoda. Setengah reaksi oksidasi terjadi di anoda. Elektron diberikan oleh senyawa Elektron diberikan oleh senyawa teroksidasi (zat pereduksi) dan teroksidasi (zat pereduksi) dan meninggalkan sel melalui anodameninggalkan sel melalui anoda

• Setengah reaksi reduksi terjadi di katoda. Setengah reaksi reduksi terjadi di katoda. Elektron diambil oleh senyawa tereduksi Elektron diambil oleh senyawa tereduksi (zat pengoksidasi) dan masuk sel melalui (zat pengoksidasi) dan masuk sel melalui katodakatoda

Sel Volta Sel Volta dan dan Sel Sel

ElektrolisElektrolisaa

Sel VoltaSel Volta

Konstruksi dan Operasi Konstruksi dan Operasi Sel VoltaSel Volta

• Setengah sel oksidasi: anoda berupa batang logam Zn Setengah sel oksidasi: anoda berupa batang logam Zn dicelupkan dalam ZnSOdicelupkan dalam ZnSO44

• Setengah sel reduksi: katoda berupa batang logam Cu Setengah sel reduksi: katoda berupa batang logam Cu dicelupkan dalam CuSOdicelupkan dalam CuSO44

• Terbentuk muatan relatif pada kedua elektroda dimana Terbentuk muatan relatif pada kedua elektroda dimana anoda bermuatan negatif dan katoda bermuatan positifanoda bermuatan negatif dan katoda bermuatan positif

• Kedua sel juga dihubungkan oleh jembatan garam Kedua sel juga dihubungkan oleh jembatan garam yaitu tabung berbentuk U terbalik berisi pasta yaitu tabung berbentuk U terbalik berisi pasta elektrolit yang tidak bereaksi dengan sel redoks elektrolit yang tidak bereaksi dengan sel redoks gunanya untuk menyeimbangkan muatan ion (kation gunanya untuk menyeimbangkan muatan ion (kation dan anion)dan anion)

• Dimungkinkan menggunakan elektroda inaktif yang Dimungkinkan menggunakan elektroda inaktif yang tidak ikut bereaksi dalam sel volta ini misalnya grafit tidak ikut bereaksi dalam sel volta ini misalnya grafit dan platinumdan platinum

Notasi Sel VoltaNotasi Sel Volta

• Sel Volta dinotasikan dengan cara yang Sel Volta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati (untuk sel Zn/Cutelah disepakati (untuk sel Zn/Cu2+2+))

Zn(s)|ZnZn(s)|Zn2+2+(aq)║Cu(aq)║Cu2+2+(aq)|Cu(s)(aq)|Cu(s)• Bagian anoda (setengah sel oksidasi) Bagian anoda (setengah sel oksidasi)

dituliskan disebelah kiri bagian katodadituliskan disebelah kiri bagian katoda• Garis lurus menunjukkan batas fasa yaitu Garis lurus menunjukkan batas fasa yaitu

adanya fasa yang berbeda (aqueous vs adanya fasa yang berbeda (aqueous vs solid) jika fasanya sama maka digunakan solid) jika fasanya sama maka digunakan tanda komatanda koma

• Untuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis Untuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis dalam notasi diujung kiri dan ujung kanandalam notasi diujung kiri dan ujung kanan

Sel Volta dengan Elektroda Sel Volta dengan Elektroda InaktifInaktif

Grafit|I-(aq)|I2(s)║H+(aq), MnO4-(aq), Mn2+(aq)|Grafit

Soal LatihanSoal Latihan

• Dalam satu bagian sel volta, batang Dalam satu bagian sel volta, batang grafit dicelupkan dalam larutan Kgrafit dicelupkan dalam larutan K22CrCr22OO77 dan Cr(NOdan Cr(NO33))33 (suasana asam). Pada (suasana asam). Pada bagian yang lain logam timah dicelupkan bagian yang lain logam timah dicelupkan dalam larutan Sn(NOdalam larutan Sn(NO33))22 jembatan garam jembatan garam menghubungkan kedua bagian. menghubungkan kedua bagian. Elektroda timah bermuatan negatif Elektroda timah bermuatan negatif relatif terhadap grafitrelatif terhadap grafit

• Gambarkan diagram sel, tuliskan Gambarkan diagram sel, tuliskan persamaan reaksi seimbang dan notasi persamaan reaksi seimbang dan notasi sel volta tersebutsel volta tersebut

Potensial Sel (EPotensial Sel (Eselsel))

• Sel volta menjadikan perubahan energi bebas Sel volta menjadikan perubahan energi bebas reaksi spontan menjadi energi listrikreaksi spontan menjadi energi listrik

• Energi listrik ini berbanding lurus dengan beda Energi listrik ini berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua elektroda (voltase) atau potensial antara kedua elektroda (voltase) atau disebut juga potensial sel (Edisebut juga potensial sel (Eselsel) atau gaya ) atau gaya electromotive (emf)electromotive (emf)

• Untuk proses spontan EUntuk proses spontan Eselsel > 0, semakin positif > 0, semakin positif EEselsel semakin banyak kerja yang bisa dilakukan semakin banyak kerja yang bisa dilakukan oleh seloleh sel

• Satuan yang dgunakan 1 V = 1 J/CSatuan yang dgunakan 1 V = 1 J/C• Potensial sel sangat dipengaruhi oleh suhu dan Potensial sel sangat dipengaruhi oleh suhu dan

konsentrasi, oleh karena itu potensial sel standar konsentrasi, oleh karena itu potensial sel standar diukur pada keadaan standar (298 K, 1 atm diukur pada keadaan standar (298 K, 1 atm untuk gas, 1 M untuk larutan dan padatan murni untuk gas, 1 M untuk larutan dan padatan murni untuk solid)untuk solid)

Potensial Elektroda Standar Potensial Elektroda Standar (E(Eoo

setengah-selsetengah-sel))• Potensial elektroda standar adalah potensial yang Potensial elektroda standar adalah potensial yang

terkait dengan setengah reaksi yang ada (wadah terkait dengan setengah reaksi yang ada (wadah elektroda)elektroda)

• Menurut kesepakatan potensial elektroda standar Menurut kesepakatan potensial elektroda standar selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksiselalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi

• Bentuk teroksidasi + ne Bentuk teroksidasi + ne bentuk tereduksi E bentuk tereduksi Eoo1/2 sel1/2 sel

• Potensial elektroda standar seperti halnya besaran Potensial elektroda standar seperti halnya besaran termodinamika dapat dibalik dengan mengubah termodinamika dapat dibalik dengan mengubah tandanyatandanya

• EEooselsel = E = Eoo

katodakatoda - E - Eooanodaanoda

Elektroda Hidrogen Elektroda Hidrogen StandarStandar

• Ilmuwan telah menyepakati untuk memilih Ilmuwan telah menyepakati untuk memilih setengah reaksi rujukan dengan nilai 0 untuk setengah reaksi rujukan dengan nilai 0 untuk reaksi:reaksi:

2H2H++(aq, 1 M) + 2e (aq, 1 M) + 2e H H22(g, 1 atm) E(g, 1 atm) Eoorujukanrujukan = 0 = 0

HH22(g, 1 atm) (g, 1 atm) 2H 2H++(aq, 1 M) + 2e –E(aq, 1 M) + 2e –Eoorujukan rujukan = 0= 0

• Dengan nilai rujukan ini kita bisa menyusun sel Dengan nilai rujukan ini kita bisa menyusun sel volta yang menggunakan elektroda hidrogen volta yang menggunakan elektroda hidrogen standar sebagai salah satu elektrodanya dan standar sebagai salah satu elektrodanya dan mengukur potensial sel dengan alat ukur, mengukur potensial sel dengan alat ukur, kemudian kita dapat menentukan potensial kemudian kita dapat menentukan potensial elektroda standar banyak zat secara luaselektroda standar banyak zat secara luas

Soal LatihanSoal Latihan

• Suatu sel volta memiliki reaksi antara larutan Suatu sel volta memiliki reaksi antara larutan bromine dan logam Znbromine dan logam Zn

BrBr22(aq) + Zn(s) (aq) + Zn(s) Zn Zn2+2+(aq) + 2Br(aq) + 2Br--(aq) E(aq) Eooselsel = 1,83 = 1,83

VV

Hitung EHitung Eoo untuk oksidasi Br untuk oksidasi Br--(aq) jika E(aq) jika EooZnZn = -0,76 = -0,76

VV• Suatu sel volta memiliki ESuatu sel volta memiliki Eoo

selsel = 1,39 V = 1,39 V berdasarkan reaksi:berdasarkan reaksi:

BrBr22(aq) + 2V(aq) + 2V3+3+(aq) + 2H(aq) + 2H22O(l) O(l) 2VO 2VO2+2+(aq)(aq) + 4H+ 4H++

(aq) (aq) + 2Br + 2Br--(aq)(aq)Berapa potensial elektroda standar reduksi VOBerapa potensial elektroda standar reduksi VO2+2+ menjadi Vmenjadi V3+ 3+ ??

Kekuatan Relatif Oksidator Kekuatan Relatif Oksidator dan Reduktordan Reduktor

• Semua nilai adalah relatif terhadap elektroda Semua nilai adalah relatif terhadap elektroda hidrogen standar (referensi)hidrogen standar (referensi)2H2H++ (aq, 1 M) + 2e (aq, 1 M) + 2e H H22 (g, 1 atm) (g, 1 atm)

• Menurut konvensi semua setengah reaksi ditulis Menurut konvensi semua setengah reaksi ditulis sebagai reaksi reduksi artinya semua reaktan sebagai reaksi reduksi artinya semua reaktan pengoksidasi dan semua produk pereduksipengoksidasi dan semua produk pereduksi

• Nilai ENilai Eoo yang diberikan adalah setengah reaksi yang diberikan adalah setengah reaksi tertulis, semakin positif nilainya semakin besar tertulis, semakin positif nilainya semakin besar kecenderungan reaksi tersebut terjadikecenderungan reaksi tersebut terjadi

• Nilai ENilai Eoo memiliki nilai yang sama tetapi berbeda memiliki nilai yang sama tetapi berbeda tanda jika reaksinya kita baliktanda jika reaksinya kita balik

• Berdasarkan tabel semakin keatas semakin Berdasarkan tabel semakin keatas semakin oksidator dan semakin kebawah semakin oksidator dan semakin kebawah semakin reduktorreduktor

Reaksi Redoks SpontanReaksi Redoks Spontan

• Setiap reaksi redoks adalah jumlah dari Setiap reaksi redoks adalah jumlah dari kedua setengah reaksi, sehingga akan ada kedua setengah reaksi, sehingga akan ada reduktor dan oksidator ditiap-tiap sisi reduktor dan oksidator ditiap-tiap sisi reaksireaksi

• Berdasarkan tabel maka reaksi spontan Berdasarkan tabel maka reaksi spontan (E(Eoo

selsel> 0) akan terjadi antara oksidator (sisi > 0) akan terjadi antara oksidator (sisi reaktan) dan reduktor (sisi produk) yang reaktan) dan reduktor (sisi produk) yang terletak dibawahnyaterletak dibawahnya

• Misal CuMisal Cu2+2+ (kiri) dan Zn (kanan) bereaksi (kiri) dan Zn (kanan) bereaksi spontan dan Zn terletak dibawah Cuspontan dan Zn terletak dibawah Cu2+2+

Soal Latihan Soal Latihan • Kombinasikan setengah reaksi berikut menjadi 3 buah Kombinasikan setengah reaksi berikut menjadi 3 buah

reaksi redoks spontan, hitung Ereaksi redoks spontan, hitung Eooselsel untuk tiap-tiap untuk tiap-tiap

reaksi dan urutkan kenaikan sifat oksidator dan sifat reaksi dan urutkan kenaikan sifat oksidator dan sifat reduktor senyawanya!reduktor senyawanya!

• NONO33--(aq) + 4H(aq) + 4H++(aq) + 3e (aq) + 3e NO(g) + 2H NO(g) + 2H22O(l) EO(l) Eoo = 0,96 = 0,96

• NN22(g) + 5H(g) + 5H++(aq) + 4e (aq) + 4e N N22HH55++(aq)(aq) EEo o = -0,23= -0,23

• MnOMnO22(s) + 4H(s) + 4H++(aq) + 2e (aq) + 2e Mn Mn2+2+ + 2H + 2H22OO E Eoo = 1,23 = 1,23• Apakah reaksi berikut spontanApakah reaksi berikut spontan

3Fe3Fe2+2+(aq) (aq) Fe(s) + 2Fe Fe(s) + 2Fe3+3+(aq)(aq)

Jika tidak, tulis reaksi spontannya, hitung EJika tidak, tulis reaksi spontannya, hitung Eooselsel dan dan

urutkan ketiga spesies besi berdasarkan penurunan urutkan ketiga spesies besi berdasarkan penurunan kekuatan reduksinya!kekuatan reduksinya!

Reaktifitas Relatif LogamReaktifitas Relatif Logam

• Logam yang dapat menggantikan HLogam yang dapat menggantikan H22 dari asam dari asam. . Ambil salah satu logam, tuliskan reaksi oksidasinya Ambil salah satu logam, tuliskan reaksi oksidasinya lalu jumlah untuk memperoleh Elalu jumlah untuk memperoleh Eoo

selsel jika positif maka jika positif maka HH22 akan terlepas akan terlepas

• Logam yang tidak dapat menggantikan HLogam yang tidak dapat menggantikan H22, dengan , dengan langkah yang sama, namun jika hasilnya Elangkah yang sama, namun jika hasilnya Eoo

selsel < 0, < 0, maka reaksi tidak spontanmaka reaksi tidak spontan

• Logam yang dapat menggantikan HLogam yang dapat menggantikan H22 dari air dari air, logam , logam yang terletak dibawah reduksi airyang terletak dibawah reduksi air

• Logam yang dapat menggantikan logam lain dari Logam yang dapat menggantikan logam lain dari larutannyalarutannya, yaitu logam yang terletak dibagian , yaitu logam yang terletak dibagian bawah tabel dapat mereduksi logam yang terletak bawah tabel dapat mereduksi logam yang terletak dibagian atas tabel dibagian atas tabel

Potensial Sel Standar dan Potensial Sel Standar dan Konstanta KesetimbanganKonstanta Kesetimbangan

V

nEK

Kn

VE

osel

osel

0592,0log

log0592,0

Soal LatihanSoal Latihan

• Timbal dapat menggantikan perak dari Timbal dapat menggantikan perak dari larutannya:larutannya:Pb(s) + 2AgPb(s) + 2Ag++(aq) (aq) Pb Pb2+2+(aq) + 2Ag(s)(aq) + 2Ag(s)Hitung K dan ∆GHitung K dan ∆Goo pada 25 pada 25ooC untuk C untuk reaksi ini!reaksi ini!

• Saat logam kadmium mereduksi CuSaat logam kadmium mereduksi Cu2+2+ dalam larutan, terbentuk ion Cddalam larutan, terbentuk ion Cd2+2+ dan dan logam Cu, jika ∆Glogam Cu, jika ∆Goo = -143 kJ, hitung K = -143 kJ, hitung K pada 25pada 25ooC dan berapa potensial sel sel C dan berapa potensial sel sel volta yang menggunakan reaksi ini?volta yang menggunakan reaksi ini?

Pengaruh Konsentrasi Pengaruh Konsentrasi terhadap Potensial Selterhadap Potensial Sel

• Sejauh ini potensial sel standar diukur dari Sejauh ini potensial sel standar diukur dari potensial setengah sel juga pada keadaan potensial setengah sel juga pada keadaan standar sementara kebanyakan sel volta standar sementara kebanyakan sel volta tidak beroperasi pada keadaan standarnyatidak beroperasi pada keadaan standarnya

• Berdasarkan persamaan yang telah Berdasarkan persamaan yang telah diketahui:diketahui:

∆∆G = ∆GG = ∆Goo + RT ln Q sedangkan + RT ln Q sedangkan

∆∆G = -nFEG = -nFEselsel juga ∆G juga ∆Goo = -nFE = -nFEooselsel sehingga sehingga

-nFE-nFEselsel = -nFE = -nFEooselsel + RT ln Q + RT ln Q

EEselsel = E = Eooselsel – (RT/nF) ln Q – (RT/nF) ln Q (Persamaan Nernst)(Persamaan Nernst)

Aplikasi Persamaan Aplikasi Persamaan NernstNernst

• Saat Q < 1 sehingga [reaktan] > [produk] Saat Q < 1 sehingga [reaktan] > [produk] maka Emaka Eselsel > E > Eoo

selsel

• Saat Q = 1 sehingga [reaktan] = [produk] Saat Q = 1 sehingga [reaktan] = [produk] maka Emaka Eselsel = E = Eoo

selsel

• Saat Q > 1 sehingga [reaktan] < [produk] Saat Q > 1 sehingga [reaktan] < [produk] maka Emaka Eselsel < E < Eoo

selsel

• Jika kita memasukkan nilai R dan T pada 298Jika kita memasukkan nilai R dan T pada 298

EEselsel = E = Eooselsel – (0,0592 V/n) log Q (pada 25 – (0,0592 V/n) log Q (pada 25ooC)C)

Soal LatihanSoal Latihan

• Seorang kimiawan menyusun sel volta Seorang kimiawan menyusun sel volta yang terdiri dari elektroda Zn/Znyang terdiri dari elektroda Zn/Zn2+2+ dan dan HH22/H/H++ pada kondisi [Zn pada kondisi [Zn2+2+] = 0,010 M, ] = 0,010 M, [H[H++] = 2,5 M dan Tekanan H] = 2,5 M dan Tekanan H22 = 0,30 atm = 0,30 atm

• Perhatikan sel berdasarkan reaksi Perhatikan sel berdasarkan reaksi berikutberikutFe(s) + CuFe(s) + Cu2+2+(aq) (aq) Fe Fe2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)Jika [CuJika [Cu2+2+] = 0,30 M berapa [Fe] = 0,30 M berapa [Fe2+2+] ] diperlukan untuk meningkatkan Ediperlukan untuk meningkatkan Eselsel 0,25 0,25 V diatas EV diatas Eoo

selsel pada 25 pada 25ooC?C?

Potensial Sel dan Hubungan Potensial Sel dan Hubungan antara Q dan Kantara Q dan K

Zn(s) + CuZn(s) + Cu2+2+(aq) (aq) Zn Zn2+2+(aq) + Cu(s) Q = [Zn(aq) + Cu(s) Q = [Zn2+2+]/[Cu]/[Cu2+2+]]

Sel KonsentrasiSel Konsentrasi

Sel ElektrolisaSel Elektrolisa• Prinsip kerja sel elektrolisa adalah energi listrik Prinsip kerja sel elektrolisa adalah energi listrik

dari sumber eksternal akan mendorong reaksi dari sumber eksternal akan mendorong reaksi tidak spontan berlangsungtidak spontan berlangsung

• Sel Volta:Sel Volta:Sn(s) Sn(s) Sn Sn2+2+ + 2e + 2e (anoda; oksidasi)(anoda; oksidasi)CuCu2+2+ + 2e + 2e Cu(s) Cu(s) (katoda; reduksi)(katoda; reduksi)Sn(s) + CuSn(s) + Cu2+2+ Sn Sn2+2+ + Cu(s) + Cu(s) EEoo = 0,48 V = 0,48 V

• Sel Elektrolisa:Sel Elektrolisa:Cu(s) Cu(s) Cu Cu2+2+ + 2e + 2e (anoda; oksidasi)(anoda; oksidasi)SnSn2+2+ + 2e + 2e Sn(s) Sn(s) (katoda; reduksi)(katoda; reduksi)

• Oksidasi terjadi di anoda dan reduksi terjadi di Oksidasi terjadi di anoda dan reduksi terjadi di katoda tapi arah aliran elektron dan tanda katoda tapi arah aliran elektron dan tanda elektroda kebalikan sel voltaelektroda kebalikan sel volta

Memperkirakan Produk Memperkirakan Produk ElektrolisaElektrolisa

• Elektrolisis lelehan garam murniElektrolisis lelehan garam murni: Contoh CaCl: Contoh CaCl22(l) (l) maka kation akan tereduksi dan anion akan maka kation akan tereduksi dan anion akan teroksidasiteroksidasi2Cl2Cl--(l) (l) Cl Cl22(g) + 2e(g) + 2e (anoda; oksidasi)(anoda; oksidasi)CaCa2+2+(l) + 2e (l) + 2e Ca(s) Ca(s) (katoda; reduksi)(katoda; reduksi)CaCa2+2+ + 2Cl + 2Cl-- Ca(s) + Cl Ca(s) + Cl22(g)(g) (overall)(overall)

• Elektrolisis Lelehan campuran garamElektrolisis Lelehan campuran garamSpesies yang lebih mudah teroksidasi (reduktor Spesies yang lebih mudah teroksidasi (reduktor kuat) akan bereaksi di anoda dan spesies yang kuat) akan bereaksi di anoda dan spesies yang lebih mudah tereduksi (oksidator kuat) akan lebih mudah tereduksi (oksidator kuat) akan bereaksi di katodabereaksi di katoda

• Contoh : Campuran NaCl dan MgBrContoh : Campuran NaCl dan MgBr22 dilelehkan dilelehkan dan dielektrolisis, prediksikan zat yang terbentuk dan dielektrolisis, prediksikan zat yang terbentuk di anoda dan katoda?di anoda dan katoda?

Elektrolisis AirElektrolisis Air

• Air dapat mengalami reaksi oksidasi maupun Air dapat mengalami reaksi oksidasi maupun reduksi, keduanya reaksi tidak spontanreduksi, keduanya reaksi tidak spontan

2H2H22O(l) O(l) O O22(g) + 4H(g) + 4H++ + 4e + 4e E = -0,82 VE = -0,82 V

2H2H22O(l) + 2e O(l) + 2e H H22(g) + 2OH(g) + 2OH-- E = -0,42 VE = -0,42 V

2H2H22O(l) O(l) 2H 2H22(g) + O(g) + O22(g)(g) E = -1,24VE = -1,24V

• Pembentukan HPembentukan H22 dan O dan O22 memerlukan voltase memerlukan voltase tambahan terkait faktor kinetik, sehingga tambahan terkait faktor kinetik, sehingga potensial elektroda perlu tambahan 0,4 sd potensial elektroda perlu tambahan 0,4 sd 0,6 V0,6 V

Elektrolisis Larutan IonElektrolisis Larutan Ion• Saat ada dua ½ reaksi dimungkinkan terjadi di Saat ada dua ½ reaksi dimungkinkan terjadi di

elektroda, maka salah satu yang memiliki potensial elektroda, maka salah satu yang memiliki potensial elektroda positif (kurang negatif) yang akan terjadielektroda positif (kurang negatif) yang akan terjadi

• Apa yang terjadi saat larutan KI dielektrolisis?Apa yang terjadi saat larutan KI dielektrolisis?• Kemungkinan reduksiKemungkinan reduksi

KK++(aq) + e (aq) + e K(s) K(s) EEoo = -2,93 V = -2,93 V

2H2H22O(l) + 2e O(l) + 2e H H22(g) + 2OH(g) + 2OH-- E = -0,42 VE = -0,42 V

Maka HMaka H22 yang terbentuk yang terbentuk• Kemungkinan oksidasiKemungkinan oksidasi

2I2I--(aq) (aq) I I22(s) + 2e(s) + 2e EEoo = -0,53 V = -0,53 V

2H2H22O(l) O(l) O O22(g) + 4H(g) + 4H++ + 4e + 4e E = -0,82 VE = -0,82 V

Maka IMaka I22 akan terbentuk di anoda akan terbentuk di anoda

Konklusi elektrolisis Konklusi elektrolisis unsurunsur

• Kation logam kurang aktif akan tereduksi Kation logam kurang aktif akan tereduksi termasuk emas, perak, tembaga, kromium, termasuk emas, perak, tembaga, kromium, platinum dan kadmiumplatinum dan kadmium

• Kation logam yang lebih aktif tidak tereduksi Kation logam yang lebih aktif tidak tereduksi termasuk gol 1A, 2A dan Alumunium, yang termasuk gol 1A, 2A dan Alumunium, yang mengalami reduksi air mengalami reduksi air gas H gas H22

• Semua anion akan teroksidasi termasuk Semua anion akan teroksidasi termasuk halida kecuali anion Fhalida kecuali anion F-- (E (Eoo = -2,87 V) = -2,87 V)

• Anion yang tidak teroksidasi mencakup FAnion yang tidak teroksidasi mencakup F-- dan oksoanoin SOdan oksoanoin SO44

2-2-, CO, CO332-2-, NO, NO33

--, PO, PO443-3- karena karena

bilangan oksidasinya sudah tertinggi, air bilangan oksidasinya sudah tertinggi, air akan teroksidasi membentuk gas Oakan teroksidasi membentuk gas O22..

Stoikiometri ElektrolisaStoikiometri Elektrolisa

• Hukum Elektrolisis Faraday: jumlah zat Hukum Elektrolisis Faraday: jumlah zat yang dihasilkan pada masing-masing yang dihasilkan pada masing-masing elektroda berbanding lurus dengan jumlah elektroda berbanding lurus dengan jumlah aliran muatan yang melewati selaliran muatan yang melewati sel

• Konstanta Faraday (F) = 9,65 x 10Konstanta Faraday (F) = 9,65 x 1044 C/mol C/mol e)e)

• Jumlah muatan yang mengalir per detik = Jumlah muatan yang mengalir per detik = AA

1 Ampere (A) = 1 Coulomb/detik 1 Ampere (A) = 1 Coulomb/detik

1 A = 1 C/det1 A = 1 C/det A x det = CA x det = C

Contoh SoalContoh Soal

• Seorang teknisi perlu melapisi perangkat Seorang teknisi perlu melapisi perangkat rumah dengan 0,86 g kromium dari rumah dengan 0,86 g kromium dari sumber larutan Crsumber larutan Cr22(SO(SO44))33. Jika proses . Jika proses pelapisan secara elektrolisis dilakukan pelapisan secara elektrolisis dilakukan selama 12,5 menit, berapa arus listrik selama 12,5 menit, berapa arus listrik yang dibutuhkan?yang dibutuhkan?

• Dengan menggunakan arus 4,75 A, Dengan menggunakan arus 4,75 A, berapa menit dibutuhkan untuk berapa menit dibutuhkan untuk melapiskan 1,50 gram Cu(s) dari larutan melapiskan 1,50 gram Cu(s) dari larutan CuSOCuSO44??