PowerPoint Presentation

Analisis materi perhitungan elektrokimia

Kompetesi dasar

3.5 Menerapkan hukum/aturan dalam perhitungan terkait sel elektrokimia4.5 Memecahkan masalah terkait dengan perhitungan sel elektrokimia

Pendahuluan Fakta Sel elektrokimia berlangsung dengan melibatkan energi yang dapat diukur.KonsepSel elektrokimia berlangsung akibat adanya energi yang berasal dari reaksi redoksProsedurMenemukan perbedaan dari sel volta dan sel elektrolisisMengukur besarnya energi yang terlibat pada sel volta dan sel elektrolisisMemecahkan masalah dari aplikasi sel volta dan sel elektrolisis

Sifat reaksi redoks Apa yang terjadi jika...........Percobaan 1 : logam Seng (Zn) dimasukkan ke dalam larutan Tembaga(II) sulfat 0,1 M ???Percobaan 2 :Sepotong logam Tembaga (Cu) dimasukkan ke dalam larutan Seng(II) sulfat 0,1 M???

Hasil Pengamatan

Sebelum reaksiSesudah reaksiLogam Zn berwarna silver dan larutan Tembaga(II) sulfat 0,1 M berwarna biruLogam Zn berwarna sedikit cokelat sedangkan larutan Tembaga(II) sulfat 0,1 M berwarna biru muda2. Logam Cu berwarna kuning kecokelatan dan larutan Seng(II) sulfat tidak berwarna Tidak ada perubahan

Apa yang terjadi jika...........Sepotong logam Seng (Zn) pada percobaan 1 diganti dengan logam alumunium (Al) dan dimasukkan ke dalam larutan Tembaga(II) sulfat 0,1 M ???

Hasil Pengamatan

Kesimpulan sementara :Reaksi pada percobaan 1 dapat berlangsungReaksi pada percobaan 2 tidak dapat berlangsung

Sebelum reaksiSesudah reaksiLogam Al berwarna silver dan larutan Tembaga(II) sulfat 0,1 M berwarna biruLogam Al berwarna sedikit cokelat sedangkan larutan Tembaga(II) sulfat 0,1 M berwarna biru muda

Berdasarkan percobaan tersebut, dapat diketahui jika reaksinya sebagai berikut :Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)Cu(s) + Zn2+(aq)

Reaksi redoks yang dapat berlangsung dengan serta merta atau dapat terjadi secara langsung disebut reaksi redoks yang bersifat spontanKebalikan dari reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks tidak spontan

Reaksi redoks spontan sel volta

7

Apa yang sebenarnya terjadi ??? Pada AnodaLogam Cu melepaskan elektron yang melewati kumparan kabel menuju ke katoda Logam Cu melepaskan elektron dan membentuk ion Cu2+Cu(s) Cu2+ (aq) + 2eMaka pada anoda bermuatan negatifPada katoda Ion Ag+ menangkap elektron tersebut sehingga membentuk endapan yang melapisi logam Agion Ag+menangkap elektron dan membentuk endapan AgAg+ (aq) + e Ag(s)Aliran elektron dari anoda menuju katoda akibat reaksi redoks, menimbulkan energiEnergi tersebut ditangkap oleh volt meter sebagai potensial listrikSehingga pada sel volta perubahan energi yang terjadi adalah energi kimia menjadi energi listrik

Energi yang ditangkap oleh voltmeter sebagai potensial listrik merupakan aliran elektronAda 2 spesi : melepaskan dan menerima elektronkeduanya memiliki energi : melepas dan menerimaKedua spesi memiliki potensial listrik yang berbedaSehingga agar reaksi berlangsung keduanya harus memiliki beda potensial listrik

Kedua spesi tersebut adalah elektroda, yaitu katoda dan anoda Agar dapat melangsungkan suat ureaksi (perpindahan elektron) maka kedua elektroda harus memiliki beda potensial listrik, yang dikenal sebagai potensial elektroda (E)

Sehingga apabila pada voltmeter menunjukan angka 1,1 v Artinya beda potensial antara katoda dan anoda adalah 1,1 v

Bagaimana cara mengetahui potensial listrik salah satu elektroda?

Potensial elektroda sangat sulit untuk menentukan potensial elektroda tunggal secara langsungOleh karena itu dibutuhkan elektroda pembanding, yaitu elektroda hidrogen

Mengapa digunakan elektroda hidrogen ??????

Menurut percobaan disamping, elektroda platina tidak bereaksi, hanya berfungsi sebagai mediaReaksi yang terjadi :2H+(aq) + 2e H2(g)E = 0 VElektroda hidrogen diperoleh dengan mengairkan gas hidrogen murni kedalam wadah platina yang ditutup dengan kawat platina hitam tipis pada tekanan 1 atm, dan temperatur 250C wadah tersebut berada pada larutan yang mengandung ion H+ 1M

12

Karena harga potensial elektroda hidrogen = 0 v, maka elektroda lain dapat diketahui harga potensial elektrodanya dengan menggunakan elektroda hidrogen sebagai elektroda pembanding Karena keadaan pengkuran tersebut (tekanan 1 atm, dan temperatur 250C wadah tersebut berada pada larutan yang mengandung ion H+ 1M ) menyebabkan harga potensial elektroda yang dihasilkan disebut sebagai potensial elektroda standar (E0)Berikut adalah beberapa data mengenai potensial elektroda standar (E0) beberapa logam yang diukur pada kedaan standar (Satuan volt)

Berdasarkan data tersebut kita dapat mengetahui harga potensial elektroda standar tanpa harus melakukan percobaanHarga potensial sel standar dapat dihitung dengan cara membandingkan harga potensial elektroda standar katoda dan anoda yang didapat dari data potensial elektroda standar

Misalnya dari contoh sebelumnya :Cu(s) Cu2+ (aq) + 2eE0 = -0,34 VAg+ (aq) + e Ag(s)E0 = +0,80 VReaksi : Cu (s) + 2Ag+ (aq) Cu2+ (aq) + 2Ag(s) maka :E0sel = E0katoda - E0anoda = +0,80 (-0,34 v)= 1,14 vE0sel = E0katoda - E0anoda E0sel bernilai positif reaksi dapat berlangsung

E0sel bernilai negatif Reaksi tidak dapat berlangsung

14

Selain potensial elektroda standar, keberlangsungan reaksi dapat diketahui melalui deret volta Deret volta ialah harga potensial elektroda standar dari unsur logam yang disusun menjadi sebuah deret

Reaksi X(s) + Y+ (aq) X+(aq) + Y(s) dapat berlangsung apabila Logam x berada disebelah kiri logam YContoh : Cu (s) + 2Ag+ (aq) Cu2+ (aq) + 2Ag(s)

Bagaimana caranya menghitung beda potensial elektroda jika tidak dilakukan pada keadaan standar ? Apa harus melalui percobaan ?

PERSAMAAN NERNST

E = potensial elektroda yang ingin diketahuiE0sel = potensil elektroda pada keadaan standarR = Tetapan gas 8,314472 J/K mol-1T = Temperatur (K)n= jumlah mol elektron yang terlibat reaksiF= Tetapan faraday 96500 coulomb[oks]= konsentrasi spesi yang mengalami oksidasi (M)[red]= konsentrasi spesi yang mengalami reduksi (M)

reaksi redoks yang bersifat tidak spontan sel elektrolisis Reaksi pada sel elektrolisis dapat berlangsung apabila kita memberinya energi berupa potensial listrikSehingga kebalikan dari sel volta pada elektrolisis, energi listrik diubah menjadi energi kimiaPada sel elektrolisis, arus listrik yang digunakan menyebabkan adanya reaksi redoks Salah satu bentuk reaksi redoks adalah timbulnya endapan pada salah satu elektroda, yang berarti ada zat yang dibebaskan oleh salah satu spesi zat yang dibebaskan dihitung sebagai massa

Bagaimana cara menghitung massa dari zat yang dibebaskan ?

HUKUM FARADAYHukum Faraday IMassa zat yang dibebaskan berbanding lurus dengan jumlah muatan listrikMassa ~ QMassa ~ i. tHubungan antara massa yang dibebaskan dengan jumlah muatan listrik menjadi demikian Massa zat yang dibebaskan = Q Massa zat yang dibebaskan = i . t...................... (1)

Stoikiometri reaksi elektrolisisArus listrik = aliran elektronJumlah muatan listrik = 1 Faraday1 Farday = 96500 coulomb1 Faraday = 1 mol elektron1 Faraday = 1 mol elektron = 96500 coulombSehingga :Q = 96500 coulomb1 mol elektron = 96500 CMaka Q = mol elektron x 96500 ............................ (2)

Aplikasi perhitungan elektrolisis pada kehidupan sehari hariPenyepuhan (Elektroplating) Dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau memperbaiki penampilan suatu logamLogam yang akan disepuh atau diperbaiki dijadikan sebagai katoda dan logam penyepuhnya dijadikan sebagai anoda Misalnya kita ingin menyepuh sendok besi dengan logam perak dengan arus listrik 0,5 A selama 30 menit, berapakah massa perak yang melapisi sendok besi ? Langkah langkahnya :Arus listrik (i) = 0,5 AWaktu = 30 menit = 1800 detikMassa yang diendapkan ?

Terimakasih