Nurul Aisha 1106067015

LTM EnergetikaBAB 10: Elektrokimia Kesetimbangan

1. Aktivitas Ion

Potensial kimia zat terlarut di dalam larutan nyata dihubungkan dengan aktivitas a oleh:

Aktivitas dihubungkan dengan molalitas oleh

Koefisien bergantung pada komposisi, molalitas, dan temperature larutan. menghilangkan satuan molalitas m. Koefisien aktifitas ( penyimpangan ideal

Dengan adalah potensial kimia Koefisien Aktivitas rata-rata

Jika potensial kimia kation bervalensi M+ dinyatakan dengan + dan potensial kimia anion bervalensi satu X- dinyatakan dengan -. Jika kita memperkenalkan koefisien rata-rata dan menuliskan potensial kimia setiap ion maka akan mendapatkan persamaan+ + q- Hukum pembatas Debye-Huckel

Dasar teori Debye-Huckel adalah jauhnya jarak dan kekuatan interaksi coulomb antara ion-ion berarti interaksi ini merupakan penanggungjawab utama atas penyimpangan dari keidealan di dalam larutan ion, dan hal ini menyebabkan ketidakidealan. Pada konsentrasi sangat rendah koefisien aktivitas dapat dihitung dari hukum pembatas Debye-Huckellg = - |z+ z-| AI

dengan A = 0,509/(mol kg -1) Hukum Debye-Huckel yang diperluas

Jika kekuatan ion terlalu tinggi agar tercapai kesahihan hokum pembatas itu maka koefisien aktifitas dapat diperkirakan dari Hukum Debye-Huckel yang diperluas:

lg = - 2. Kesetimbangan pada berbagai kondisi reaksiPeralatan dasarnya adalah sel elektrokimia yang terdiri dari dua elektroda yang merupakan konduktor logam yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya disebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia yang reaksi tak-spontan di dalamnya digerakkan oleh sumber arus luar disebut sel elektrolisa. Setengah reaksi

Setiap reaksi redoks dapat dinyatakan sebagai jumlah dua setengah-reaksi. Contohnya kita dapat menyatakan reduksi ion Cu2+ oleh Zn sebagai jumlah dari dua setengah-reaksi berikut:

Reduksi Cu2+: Cu2+ (aq) + 2e- ( Cu(s)

Reduksi Zn2+: Zn2+ (aq) + 2e- ( Zn(s)

Keseluruhan: Cu2+ (aq) + Zn(s)( Cu(s) + Zn2+ (aq)

Zat yang tereduksi dan teroksidasi di dalam setengah-reaksi membentuk pasangan redoks, dinyatakan dengan Oks/Red yaitu Cu2+/ Cu dan Zn2+/Zn. Berbagai jenis elektroda

Di dalam elektroda gas terdapat sebuah logam lamban (inert) yaitu biasanya Pt yang berlaku sebagai sumber atau tempat penampung electron. Salah satu contohnya dalah elektroda hydrogen yang pasangan reduksinya adalah H+/H2 yang dinyatakan dengan

Pt | H2 (g) | H+ (aq)

Sedangkan elektroda garam tak larut terdiri atas logam M yang tertutup oleh lapisan berpori garam-tak larut MX yang dinyatakan dengan M|MX|X-, contohnya Ag|AgCl|Cl-. Berbagai jenis sel

Jenis sel yang paling sederhana mempunyai elektrolis tunggal untuk kedua elektroda contohnya sel Daniel. Pasangan redoks pada satu elektroda adalah Cu2+/ Cu dan Zn2+/Zn. Dalam sel konsentrasi elektrolit kompartemen elektrodanya sama kecuali konsentrasi elektrolitnya, sedangkan sel konsentrasi elektroda, elektrodanya sendiri mempunyai konsentrasi yang berbeda.

3. Potensial Sel

Kerja yang dapat dipenuhi oleh transfer electron tertentu bergantung pada beda potensial antara kedua elektroda yang disebut potensial sel dan diukur dalam volt, V. Jika potensial sel besar, sejumlah electron tertentu yang berjalan antara kedua elektroda dapat melakukan kerja listrik yang besar, dan begitu juga sebaliknya. Hubungan antara potensial sel dan enegri GibbsKerja maksimum yang dapat dilakukan reaksi itu ketika reaksi berlangsung sebesar d pada temperatur dan tekanan tetap adalah

dwe = Gr dKerja ini sangat kecil dan komposisi sistem sebenarnya tetap ketika reaksi ini berlangsung. Ketika sejumlah d bertambah maka electron v d harus mengalir dari anoda ke katoda yang menjadika muatan total kedua elektroda -veNA d yang dimana hasil kali e dan NA menghasilkan konstanta Faraday F (96,485 Kc mol-1). Kita memperoleh persamaan -Vfe = Gr Penurunan Persamaan Nerst

Kita juga dapat menghubungkan potensial arus dengan aktivitas zat yang ikut serta dalam reaksi sel. Kita tahu bahwa Gr = G + RT ln Q yang menghasilkanE = - - ln Q

Lalu dengan fungsi Gibbs standar dari reaksi yang dinyatakan dengan potensial sebagai berikutE = E - ln Q

Karena RT/F = 25,7 mV pada temperatur 25C maka bentuk praktisnya adalah

E = E - ln Q4. Pengukuran Potensial Reduksi Standar (sel Harned)

Contohnya:

Pt| H2 (g)|HCl (aq)|AgCl (s)|Ag (s)

H2 (g) + AgCl (s) ( HCl (aq) + Ag (s)

Dengan:E = E(AgCl/Ag, Cl-) - ln - ln yang tersusun ulang menjadi

E + ln = E (AgCl/Ag, Cl-) - 2 ln 5. Hasil Kali Kelarutan

Kita dapat membahas kelarutan S (molalitas larutan jenuh) dari garam yang sedikit larut MX berkenaan dengan kesetimbangannya

MX(s) --- M+(aq) + X-(aq)Ks = a(M+)a(X-)

Dengan a = 1 untuk padatan murni. Jika kelarutan sangat rendah 1 bahkan di dalam larutan jenuh kita daoat menuliskan a = m/m

S = Ks m

Bab 25: Molekul yang Bergerak

Konduktivitas bergantung pada ion yang ada dan kita biasa memperkenalkan konduktivitas molar

m = m merupakan konduktivitas molar dan c merupakan konsentrasi molar elektrolit yang ditambahkan. Pengukuran ketergantungan konduktivitas molar pada konsentrasi, menunjukkan adanya dua golongan elektrolit. Sifat umum elektrolit kuat adalah: konduktivitas molarnya hanya sedikit berkurang dengan bertambahnya konsentrasi. Sifat umum elektrolit lemah: konduktivitas molarnya normal pada konsentrasi mendekati nol, tetapi turun dengan tajam sampai nilai rendah saat konsentrasi bertambah.1. Konduktivitas elektrolit kuat

Merupakan zat yang terionisasi sempurna dalam larutan dan meliputi padatan ion dan asam kuat. Dengan hokum Khlrausch bahwa konduktivitas molar sebanding dengan akar dari konsentrasi

m = m - Kc

Jika dinyatakan dengan + dan untuk anion dinyatakan dengan - maka hokum migrasi bebas ion adalah

m = v++ + v--

Dengan v+ dan v- merupakan jumlah kation dan anion per satuan rumus elektrolit (v+ = v- = 1 untuk HCl, NaCl, dan CuSO4 tetapi v+ = 1 dan v- = 2 untuk MgCl22. Konduktivitas Elektrolit Lemah

Merupakan zat yang tidak terionisasi sempurna dalam larutan seperti CH3COOH dan NH3. Konsttanta keasaman kira-kira

Ka = Jika konsentrasi molar elektrolit terionisasi sempurna hipotesis adalah m, sedangkan hanya fraksi yang sebenarnya terdapat sebagai ion dalam larutan sebenarnya, maka konduktivitas terukur m adalahm = m

Jika konsentrasi ion dalam larutan rendah, maka kita dapat memperkirakan m dengan

m = m

3. Hukum pengenceran Ostwald

Dengan m = m , kita dapat memperoleh hokum pengenceran Ostwald yaitu:

= +