Redoks - BMS 3 Bu Lies Utk Moodle

7/25/2019 Redoks - BMS 3 Bu Lies Utk Moodle

http://slidepdf.com/reader/full/redoks-bms-3-bu-lies-utk-moodle 1/21

POTENSIAL REDOKS

Tujuan Pembelajaran

Memahami energi bebas dan hubungannya dengan kespontanan reaksiMemahami reaksi redoks pada reaksi kimiaMemahami sel elektrokimiaMemahami potensial elektroda standard dan potensial redoksMemahami persamaan NernstMenghitung besarnya potensial redoks pada suatu reaksi dengan memakai persamaan NernstMenentukan arah berlangsungnya suatu reaksi berdasarkan potensial redoks yang dihasilkan

pada reaksi tersebutMemahami perbedaan termodinamika kimia fisik dan biokimiaMemahami reaksi-reaksi oksidasi biologikMenghitung besarnya potensial membran

Memahami perbedaan termodinamika kimia fisik dan bioenergetika (termodinamika biokimia)

Energi

Pembahasan energi pada topik potensial redoks, merupakan dasar untuk memahami bioenergetika. Bioenergetika berasal dari kata bio, yang berarti organism yang hidup, danenergetik yang berarti bersifat mampu melakukan kerja. Energi yang dihasilkan pada proseskimia di dalam tubuh dapat diubah menjadi antara lain energi listrik, energi mekanik, danenergi panas.ntuk memahami bagaimana mahluk hidup dapat menghasilkan energi untuk melakukan

berbagai akti!itas, perlu dipahami terlebih dahulu hukum-hukum termodinamika kimia."ermodinamika mempelajari perubahan energi yang terjadi pada perubahan fisika atau kimiadari suatu materi. Prinsip-prinsip termodinamika digunakan untuk menghitung aliran dan

perubahan dari materi dan energi.

Hukum Termodinamika Pertama ( #ukum kekekalan energi )

#ukum termodinamika pertama menyatakan bah$a suatu sistem hanya dapatmempertukarkan energi dengan lingkungannya, tapi jumlah energi dari sistem danlingkungannya tetap .

Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, seperti energi listrik dapat diubahmenjadi energi mekanik (misalnya jam dinding dg sumber listrik batu batrei), atau energikimia diubah menjadi energi panas (pada proses pemanasan air).

%el dapat juga mengubah energi. Pada proses metabolisme makanan akan dihasilkansejumlah energi yang disimpan dalam bentuk &"P yang akan dikon!ersikan ke energimekanik kalau terjadi perpindahan organel dalam sel, dikon!ersikan menjadi energi listrik

jika ion-ion berdifusi melalui membran sel, atau diubah menjadi energi panas jika panasdilepaskan selama konstraksi otot.

Lies K Wibisono



Aplikasi ukum termodinamika pertama

%el dapat juga mengubah energi. Pada proses metabolisme makanan akan dihasilkansejumlah energi yang disimpan dalam bentuk &"P yang akan dikon!ersikan ke energimekanik kalau terjadi perpindahan organel dalam sel, dikon!ersikan menjadi energilistrik jika ion-ion berdifusi melalui membran sel, atau diubah menjadi energi panas jika

panas dilepaskan selama konstraksi otot.

#ukum termodinamika pertama ini menyatakan bah$a seandainya pada suatu sistem diberisejumlah kalor, maka kalor tersebut, dipakai untuk melakukan kerja dan mengubah energidalam dari sistem

' − * ( +− )

! " # $ %

' kalor yang diberikan kerja yang dilakukan terhadap sistem

∆ perubahan energi dalam

Pada proses kimia lebih banyak dilakukan pada tekanan konstan dibandingkandengan !olume konstan., karena itu pada proses kimia lebih banyak berhubungan dengan

perubahan entalpi daripada perubahan energi dalam. ntuk entalpi (dinyatakan dengan #) berlaku H " ! $ P &

&tau H " ! $ nRT kalau reaksinya berhubungan dengan $ujud gas.

∆# perubahan entalpi∆ perubahan !olumeP tekanan∆n perubahan jumlah mol gas hasil reaksi dan preaksi" suhu dalam /

0ika pada suatu reaksi terjadi pelepasan kalor, maka reaksinya dinyatakan sebagai reaksieksoterm (nilai ∆# 1 2) sedangkan pada reaksi yang menyerap kalor dinyatakan sebagi reaksiendoterm (nilai ∆# 3 2). (+)

Lies K Wibisono



Hukum Termodinamika Kedua

#ukum termodinamika kedua menyatakan bah$a semua proses fisika maupun kimia akan berlangsung spontan bila terjadi kenaikan ketidakteraturan dari suatu sistem.

Entropi4erajat ketidakteraturan dari suatu sistem dinyatakan dengan entropi (diberi symbol %), dansemua proses di alam yang berlangsung spontan akan senantiasa diikuti dengan kenaikanentropi.%ebagai 5ontoh proses penguapan air akan berlangsung spontan karena molekul-molekul airyang semula letaknya berdekatan (lebih teratur) akan berubah menjadi uap air yang letakmolekul-molekulnya menjadi tidak teratur.Perubahan entropi yang terjadi di alam dapat dirumuskan demikian

S total = S sistem + S lingkungan ≥ 0

∆% total 3 2 terjadi pada proses spontan∆% total 2 terjadi pada re!ersibel

%el mahluk hidup tidak mengalami kenaikan ketidakteraturan pada proses konsumsi danmetabolism nutriennya. 6ang mengalami kenaikan entropi adalah keadaan sekitarnya.%ebagai 5ontoh, molekul-molekul dari makanan yang dikonsumsi manusia akan mengalami

proses pembakaran yang menghasilkan sejumlah energi. Pada proses itu juga akan dihasilkansisa pembakaran yang merupakan produk dengan ketidakteraturan yang lebih tinggi, sepertigas 78+

Energi 'ebas4engan hanya memperhatikan nilai perubahan entropi, sulit untuk menentukan arah dari

perubahan pada suatu sistem. Misalnya untuk mengetahui apakah suatu perubahan berlangsung spontan atau re!ersible, harus diketahui terlebih dahulu nilai ∆S total ≥ 0 ,untuk itu harus diketahui ∆S sistem & ∆S lingkungan .

ntuk lebih mudah menentukan apakah suatu reaksi akan berlangsung spontan atau tidak,maka digunakan pengertian energi bebas.Perubahan energi bebas (∆9) merupakan bagian dari total perubahan energi dari suatusistem, yang dapat digunakan untuk melakukan kerja. Pada system kimia besarnya energi inisering dinyatakan juga sebagai energi potensial.

Energi bebas merupakan besaran yang dapat dipakai untuk menentukan arah dari suatu perubahan.Pada suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energy bebas (∆9) dan

perubahan entropi (∆%) suatu system dapat dinyatakan dengan persamaan berikut, yangmerupakan kombinasi kedua hukum termodinamika.

( " H T S

∆G: perubahan energi bebas

∆H: perubahan entalpi

∆S: perubahan entropi dari suatu system.

nruk suatu proses yang spontan, nilai ∆9 1 2 . Proses ini akan mengalami kehilangan energi bebasnya dan merupakan proses yang eksergonik. %ebaliknya untuk proses yang endergonik

Lies K Wibisono



(∆93 2) dan ini merupakan proses yang tidak dapat berlangsung tanpa pemberian energi bebasnya. Pada proses yang re!ersible diperoleh nilai ∆9 2 Pada proses biokimia, reaksiendergonik biasanya diikuti dengan suatu reaksi eksergonik. 9ambar di ba$ah menjelaskan

pasangan reaksi eksergonik dan endergonik

Pada "abel , dapat dilihat kapan suatu reaksi akan merupakan reaksi eksergonik.

"abel .:aktor-faktor yang mempengaruhi ∆9 ;eaksi. 4asarnya ∆9 ∆# < "∆% 1 2

∆# ∆% ∆9

(*) (*) (*) pada suhu rendah, (−) pada suhu tinggi

;eaksi akan berlangsung spontan pada suhu tinggi.

(*) (−) (*) pada segala suhu,

;eaksi tidak akan berlangsung spontan pada segala suhu.

(−

) (−

) (−

) pada segala suhu;eaksi akan berlangsung spontan pada segala suhu.

(−) (−) (−) pada suhu rendah, (*) pada suhu tinggi.

;eaksi akan berlangsung spontan pada suhu rendah.

( pada perubaan tekanan

/alau pada suatu sistem terjadi perubahan tekanan, maka milai ∆9 dapat dihitung denganmenggunakan rumus

( " (o $ RT ln P

∆9 perubahan energy bebas ∆9o perubahan energy bebas standar, perubahan energy bebas yang terjadi pada keadaanstandar, yaitu pada suhu kamar, tekanan atm, dan konsentrasi molar. ( untuk reaksi kimia

/alau pada suatu perubahan, terjadi reaksi kimia, misalnya a& * bB → 57 * d4Maka perubhan energi bebasnya dapat dihitung dengan memakai rumus

=7>5 =4>d

∆9 ∆9o * ;" ln =&>a =B> b

Lies K Wibisono



Pada reaksi kesetimbangan nilai ∆9 2 dan

=7>5 =4>d / s (tetapan keseimbangan),

=&>a =B> b

maka akan diperoleh rumus

(o " RT ln K s

Persamaan tersebut dapat digunakan untuk menghitung nilai perubahan energi bebas standar jika nilai tetapan keseimbangan suatu reaksi diketahui.

Soal latian

. 4iketahui nilai ∆9°′ untuk reaksi hidrolisis &"P &4P * Pi adalah − ?,@ kkalAmol 0ika ; ,C kalAmol./, hitung besarnya tetapan kesetimbangan untuk

reaksi tersebut.

+. 4iketahui reaksi-reaksi () Malat * D 8+ oksaloasetat * #+8 dengan ∆9o −FG,@ kkalAmol

(+) N&4* * #+8 N&4# * #* * D 8+ dengan ∆9o * G+,F kkalAmolPada jalur metabolik yang umum, reaksi () bergabung dengan reaksi (+) danmenghasilkan reaksi sebabai berikut Malat * N&4* oksaloasetat * N&4# * #* 0ika pada keadaan kesetimbangan tekanan gas oksigen atm, dan konsentrasi N&4*

konsentrasi N&4#, hitung besarnya perbandingan konsentrasi =oksaloasetat>A=malat> adalah (; ,C kalAmol dan " +C /).

@. Pada reaksi pembakaran sempurna glukosa menjadi 78+ dan #+8, diketahui nilai∆9°′ − HCH kkalAmol. 0ika proses ini berlangsung dalam sel, maka akan

dihasilkan @H mol &"P dari reaksi &4P dan Pi. 0ika pada reaksi hidrolisis &"Pmenjadi &4P dan Pi diketahui nilai ∆9°′ -nya = − 2 kkalAmol, berapa persen

energi hasil pembakaran glukosa yang dimanfaatkan untuk pembentukan &"P.

F. #idrolisis gula-fosfat berlangsung sesuai dengan persamaan reaksi berikut ; −8P8@

+− * #+8 → ; −8# * Pi

9ula-P 9ula0ika ∆9 reaksi hidrolisis ini adalah −H,+ kkalAmol pada keadaan dimana konsentrasi=; −8P8@

+−> 2−@M, =; −8#> + I 2−FM, dan =PJ> G I 2−+M,hitung besarnya ∆9o untuk reaksi hidrolisis tersebut.

G. 4iketahui reaksi Malat * D 8+ → oksaloasetat * #+8dengan nilai ∆9o′ = −FG,@ kkalAmol. 0ika tekanan parsiel gas 8+ adalah atm, hitung

besarnya perbandingan konsentrasi oksaloasetat A konsentrasi malat pada keadaankesetimbangan. (; ,C kalAmol./)

Lies K Wibisono Page



REAKSI REDOKS

;eaksi reduksi oksidasi (reaksi redos) merupakan reaksi perpindahan elektron dari Kat-Kat pereaksinya. %ebagai 5ontoh pada reaksi di ba$ah ini

&oks * Bred &red * Boks

&oks merupakan bentuk oksidator dari & Bred merupakan bentuk reduktor dari B;eaksi tersebut dapat diuraikan menjadi dua reaksi setengah

. &oks * n e- &red

+. Bred Boks * n e-

%uatu reaksi setengah tidak mungkin berdiri sendiri, jadi pada suatu reaski harus ada Kat yangdioksidasi dan ada Kat lain yang direduksi.

7ontoh pada reaksi biokimia

Keterangan)

# L; 7 ; substrat yang dioksidasi se5ara enKimatik melalui transfer elektron ke N&4*

L 8#!"#$ % &oen'im tero&sidasi bermuatan positi( !"#H % &oen'im teredu&si

bermuatan netral

Sel Elektrokimia

;eaksi redoks akan lebih mudah dipahami dengan melihat 5ara kerja suatu sel elektrokimia(sel !oltaik)

Lies K Wibisono Page )



7ontohPada sel 4aniel yang terdiri dari elektroda n dan eletroda 7u, akan terjadi. %ebagian dari logam n akan diubah menjadi ion n +* +. %ebagian dari ion 7u +* diubah menjadi logam 7u

;eaksi yang spontan dapat dituliskan sebagai berikut

n * 7u +* → n+* * 7u

4asar 5ara kerja sel ini adalah reaksi oksidasi reduksi. 4alam hal ini reaksi redoksnya dapatdinyatakan dengan dua reaksi setengah

n( p) → n +* * +e−

7u+* * +e− → 7u(p) Elektroda n di mana reaksi oksidasi terjadi dinyatakan sebagai anoda (kutub −), danelektroda 7u di mana reaksi reduksi terjadi dinyatakan sebagai katoda (kutub *).4engan suatu perjanjian notasi sel daniel dapat ditulis sebagai berikut

*n + p, - *nSO. +/, -- NH.NO0 +/, -- 1uSO. +/, - 1u+p,

9aris !ertikal menunjukan batas-batas fasa

&noda (−) ditulis di sebelah kiri dan katoda (*) ditulis di sebelah kanan.

/arena kenyataannya ada e− yang bergerak dari anoda ke katoda, berarti ada beda potensial

antara kedua elektroda tersebut. Beda potensial ini dinyatakan sebagai gaya gerak listrik(99O) atau EM: atau E dari sel.

ntuk sel daniel, E , !olt pada suhu +G°7 dan =7u +*> =n +*>.

4aya larut n → =n +*> berbeda dengan daya larut 7u → =7u +*> dan dalam hal ini dayalarut n 3 7u.4aya larut sebanding dengan derajat kekuatan melangsungkan proses oksidasi (potensialoksidasi ).

Termodinamika dari Sel Elektrokimia

Lies K Wibisono Page *



Bila suatu sel dihubungkan dengan sumber listrik lain dengan potensial yang sama tetapidengan arah yang berla$anan, maka tidak akan terjadi reaksi pada sel tersebut. /enaikan atau

penurunan potensial yang sangat ke5il, akan menyebabkan reaksi kembali kereaksi semulaatau sebaliknya. %el yang memenuhi syarat diatas dinamakan sel 2ang re3ersibel dan pada

keadaan itu besarnya arus listrik yang mengalir pada potensiometer 99O dari sel.

→

potensiometer

sel elektrokimia ↑

Pada keadaan normal, tidak pernah suatu sel beroperasi se5ara re!ersibel karena dalamkeadaan demikian tidak ada arus yang mengalir. /egunaan men5apai kondisi re!ersibeladalah untuk mengukur 99O dari sel yang sebenarnya. Pada keadaan kesetimbangan arusyang mengalir sama dengan nol.

Persamaan Nernst

Banyaknya energi listrik yang dihasilkan pada sel elektrokimia sama dengan kerja maksimumyang terjadi pada reaksi tersebut , dan ini akan sama dengan penurunan energi bebas darisistem.

/erja listrik (E) n:E

dan penurunan energi bebas (∆9) − n:E

atau

E " ( - n4

n banyaknya e− yang dibebaskan

: bilangan :araday

E 99O sel

4alam keadaan standar E " E° dan E° " (° - n4

ntuk reaksi a& * bB → 57 * d4

=7>5 =4>d

maka ∆ 9 ∆ 9o * ;" Jn dan E − ∆9 A n:

=&>a =B> b

Lies K Wibisono Page +



∆9° ;" =7>5 =4>d

sehingga E − − − ln n: n: =&>a =B> b

RT 516/ 5D6d

&tau E " E° ln +persamaan NERNST,

n4 5A6a 5'6b

Pada suhu kamar " +C /; C,@F 0. / - mol - : H.G22 7

Maka persamaan Nernst menjadi

(° 7879:; 516/5D6d

E " log

n4 n 5A6a5'6b

Pada keadaan keseimbangan harga E 2

=7>5 =4>d 7879:;

dan / s sehingga E° " log K s

=&>a =B> b n

Eo adalah potensial standar dari suatu reaksi setengah. 9ambar di ba$ah menunjukkanhubungan antara Eo

sel, ∆9° , dan /

%etiap sel yang mempunyai kemampuan sebagai pembangkit tenaga listrik, berarti dengansendirinya reaksi sel merupakan reaksi yang spontan.Menurut hukum termodinamika, suatu reaksi akan berlangsung spontan jika nilai ∆ 9 1 2<adi suatu reaksi akan berlangsung spontan jika nilai ( n2a lebi ke/il dari nol atau

E arus lebi besar dari nol= %etiap pengukuran 99O dengan potensiometer harus dengan rangkaian yang pararel sehingga

pemba5aan potensiometer menghasilkan nilai positif.

Perjanjian )

. Notasi sel yang 99O nya positif berarti elektroda positifnya disebelah kanan .

Lies K Wibisono Page ,



+. 0ika notasi sel ditulis terbalik (elektroda negatif dikanan) maka akan diperoleh 99Osel yang negatif.

@. %etiap sel, notasinya harus dituliskan sedemikian sehingga elektroda kiri mengalamioksidasi.

/espontanan baru dapat dilihat setelah diketahui perkutuban elektroda dari data yang ada.. %etiap pasangan akan mereduksi pasangan lain yang 99O oksidasinya lebih negatif

tetapi akan mengoksidasi pasangan lain yang 99O oksidasinya lebih positif.+. 4engan mengetahui besarnya potensial sel, arah persamaan reaksi redoks yang

spontan dapat diketahui.

'esarn2a ((L suatu sel merupakan )

. %elisih potensial oksidasi elektroda kiri dan elektroda kanan, atau+. %elisih potensial reduksi elektroda kanan dan elektroda kiri, atau@. 0umlah potensial oksidasi dan potensial reduksi kedua elektroda.

7ontoh %oal 4iketahui Besarnya poten5ial oksidasi estQndar untuk n A n +* * +e- Eo 2,?H

7uA 7u+* * +e- Eo −2,@F #itung 99O sel dengan notasi

n A n%8F ( m) A /7l A 7u%8F(m) A 7u0a$ab () 2,2G =n+*>

Eoks.n E° −

log

+ =n>

=n +*> dan =n(P)>

Eoks.n Eo 2,?H

2,2G =7u+*> Eoks.7u E° − log

+ =7u> Eoks.7u Eo − 2,@F

Esel Eoks /i < E oks./n Esel 2,?H < ( −2,@F ) * , olt

E positif berarti elektroda kanan adalah katoda

reaksi yang spontan adalah n * 7u +* → n +* * 7u(7atatan pada perhitungan konsentrasi Kat dalam bentuk padat dianggap dan untuk Katdalam $ujud gas, maka konsentrasinya dinyatakan dengan tekanan)

(+) Esel Ered.kn < Ered.ki

Esel 2,@F < ( −2,?H )

Esel *, olt

Lies K Wibisono Page 1-



(@) Esel E oks.ki * Ered ./n Esel 2,?H * 2,@FEsel * , olt

/alau notasi sel ditulis terbalik, maka akan diperoleh 99O yang negatif dan reaksi tidak berlangsung spontan.

7uA7u%8F (m ) A /u A n%8F ( m )An

Esel −, !olt

Esel negatif berarti elektroda kanan anoda dan reaksi

7u * n +* → n * 7u+* merupakan reaksi yang tidak spontan.

"anda (*) atau (−) dari 99O sel menunjukkan perkutuban elektroda sebelah kanan.

Soal

4iketahui Eo %n+* A %n −2,@H olt dan Eo Pb+* A Pb −2,+H !olt

#itung besarnya potensial sel dan tentukan reaksi yang berlangsung spontanserta notasi sel nya, jika

a). /onsentrasi (%n+*

) 2, M dan konsentrasi (Pb+*

) 2,2 M b). /onsentrasi (%n +*) 2,2 M dan konsentrasi (Pb+*) 2, M5). Bandingkan kedua ja$aban tersebut.

POTENSIAL STANDAR

Potensial elektroda yang berdiri sendiri sukar untuk diukur. Pada suatu sel elektrokimia, 99Onya baru dapat diukur dengan potensiometer kalau ada beda potensial antara kedua elektrodayang menyusun sel tersebut. 0adi seandainya salah satu elektroda diambil sebagai standard,maka 99O elektroda yang lain dapat dihitung berdasarkan beda potensial dari sel tersebut.%ebagai standard dapat dipakai elektroda hidrogen dengan tekanan gas #+ atm dan =#*>m. Elektroda ini dinamakan Elektroda #idrogen %tandard (E#%), yang mempunyai nilai99O 2.

Notasinya Pt, #+( atm) A #*( m)

7879: 5H$6

Besar potensial E#% E " E° log

n PH>?

/arena Eo #+ A #* 2 maka E+EHS, " 7

Elektroda yang dikombinasikan dengan E#% ini akan membentuk sel yang dapat diukur99O-nya. Nilai yang dihasilkan merupakan nilai potensial elektroda pasangannya.

Lies K Wibisono



7ontoh %uatu elektroda logam dikombinasikan dengan E#%, membentuk suatu sel dengan notasiM A Mn* AA #*

( m) A #+(J atm ) A Pt./alau 99O sel bernilai positif maka elektroda logam merupakan anoda yang berarti lebih

kuat untuk melepaskan elektron.%ebaliknya kalau 99O sel bernilai negatif berarti E#% lebih kuat untuk melepaskan elektron.ntuk elektroda hidrogen yang bukan standard berlaku persamaan

;" =8ks> Eoks E° − ln

n: =;ed>

2,2G =#*> Eoks − log

n P#+D

7ontoh . #itung besarnya potensial elektroda hidrogen dengan

susunan Pt A#+ (2,2G atm) A #*(+ m) pada t +Go 7

2,2G =#*> Eoks − log

n P#+D +

Eoks − 2,2G log 2,2+G n 2,2GD

+. #itung 99O pada suhu +G°7 dari sel dengan susunan

n A n+*(a 2,m) AA #*

(a 2,2m) A #+( atm) A Pt

4iketahui E° n A n+* 2,?H@ olt

7ara J E sel Eoks ./i < Eoks. /n.

2,2G =n+*> =#*> Esel E°oks.n − log Eo

oks.#+ 2,2G log + =n> P#+

D

2,2G 2, 2,2 Esel 2,?H@ − log 2 2,2G log

+ D

Esel 2,H?F olt

"ernyata Esel bernilai positif, jadi elektroda kanan nerupakan katoda.

;eaksi yang spontan oksidasi n → n+* .

%e5ara umum potensial suatu elektroda dapat dihitung dengan menggunakan persamaan.

Lies K Wibisono



ntuk potensial oksidasi

7879: 5oks6

Eoks" Eooks @ log

n 5red6

ntuk potensial reduksi Nilai Eooks R Eo

red

7879: 5red6

Ered " Eored @ log

n 5oks6

SEL KONSENTRASI

%el daniel termasuk sel elektrokimia karena ada kaitannya dengan reaksi kimia n A n+* AA 7u +* A 7u%el konsentrasi merupakan sel yang dibangkitkan dari dua buah elektroda yang sama tapikonsentrasinya berbeda.

2,2G =n+*>Berdasarkan rumus Eoks E° − log

n =n>

2,2G =n+*

> =#*

> Esel E°oks.n − log Eooks.#+ 2,2G log

+ =n> P#+D

berarti setiap nilai konsentrasi larutannya, akan memberikan nilai potensial sendiri. 0ika suatusel dibuat dari dua elektroda yang sama tetapi konsentrasi larutannya berlainan, maka akandihasilkan beda potensial antara kedua elektroda tersebut, yang besarnya ditentukan oleh

perbedaan konsentrasi antara kedua elektrodanya.Esel Eki < Ekn

%ebagai 5ontoh kalau ada suatu sel dibentuk dari dua elektrda n dengan konsentrasi berbeda,

maka akan dihasilkan beda potensial sebesar

2,2G =n+*>ki 2,2G =n+*>kn

Esel E°oks.n − log Eooks.n log

+ =n>ki + =n>kn

7879: 5*n>$6kn

Esel " log

n 5*n>$6ki

Soal a. Berapa besarnya potensial sel dengan notasi nAn+*(2,2m)AAn+*(2,m)AnS

Lies K Wibisono



b. Elektroda sebelah mana yang akan merupakan katodaS

%el yang dibentuk dari dua elektroda n ini termasuk sel konsentrasi re3ersibel teradap

kation=

1onto sel konsentrasi re3ersibel teradap anion. &g A &g7l A 7l− AA 7l− A &g7l A &g

&g(p) * 7l−(5) → &g7l(p) * e−

2,2G =&g7l>ki 2,2G =&g7l>kn

Esel E° − log Eo log n =&g>=7l->ki n =&g>=7l->kn

7879: 51l6ki

Esel " log

n 51l6kn

Soal#itung besarnya potensial dari sel dengan notasi

Pt A 7l+ ( atm)A 7l− (2, m)AA 7l− (2,2 m)A 7l+( atm) A Pt

4i bidang biologi, sel konsentrasi terdapat pada sel-sel saraf.

4i larutan bagian dalam terdapat ion Na* dengan konsentrasi yang rendah sedangkan ion / *konsentrasinya tinggi. %ebaliknya di larutan bagian luar konsentrasi ion Na* tinggi dankonsentrasi ion / * rendah. %ebagai akibatnya, membran sel lebih positif di bagian luar dibandingkan dengan di bagian dalam. %ebagian dari &"P yang dihasilkan, digunakan untukmengatur perbedaan konsentrasi ini. 0ika membran sel saraf distimulasi, ion Na * se5araspontan berpindah ke larutan bagian dalam sehingga bagian dalam menjadi lebih positif,akibatnya ion / * akan berdifusi keluar membran. &danya perubahan muatan listrik disalahsatu bagian membran akan menstimulasi bagian lainnya dan terjadi pergerakan jmpuls listrikdalam sel.

POTENSIAL REDOKS

0ika elektroda Pt dimasukkan kedalam larutan yang mengandung ion :e+* T :e@* maka akanterjadi reaksi setengah dari

:e@* * e− → :e+* "anpa adanya reaksi setengah yang lain arah dari reaksi tersebut tidak dapat ditentukan.Besarnya potensial pada reaksi redoks tersebut

7879: 54e>$6

Ered " Eored @ log

n 54e0$6 %uatu reaksi redoks dapat terjadi bila ada dua reaksi setengah dimana reaksi yang satu

melepaskan elektron dan yang lain menerima elektron.

Lies K Wibisono



Misalkan reaksi :e+* * 7eF* → :e@* * 7e@* Eo@ S

;ed. * 8ks.+ 8ks. * ;ed.+

;eaksi ini berasal dari dua reaksi setengah

:e@* * e− → :e+* Eo 2,?? olt ()8ks. * ne− → ;ed.

7eF* * e− → 7e@* Eo+ ,H !olt (+)

8ks.+ * ne− → ;ed.+

ntuk menghitung besarnya E@o dapat dilakukan dengan dua 5ara .

. 4engan menggunakan perhitungan ∆9 :e+* → :e@* * e* ∆9o

− n:Eo Eo

− 2,?? olt

7eF* * e* → 7e@* ∆9o+ − n+:Eo+ Eo+ ,H olt

:e+* * 7eF* → :e@* * 7e@* ∆9o@ − n@:Eo

@

∆9o@ ∆9° * ∆9o

+ − n@:Eo

@ − n:Eo * n+:Eo

+

nEo * n+Eo

+

Eo@

n@

I − 2,?? * I ,H

Eo@ 2,C@ olt

+. 4engan menggunakan persamaan Nernst.

2,2G =:e@*> E Eo

R log

=:e+*>

2,2G =7e@*> E+ Eo

+ R log

=7eF*>

2,2G =:e@*>=7e@*> E@ Eo

@ R log =:e@*> =7eF*>

E@ E * E+

/arena n semuanya sama dan konsentrasi ion-ionnya juga sama maka E@ Eo

@

1onto Reaksi redoks dalam tubu )

Lies K Wibisono Page 1



&sam pirufat → asam laktat7#@78788− * +#* *+e− → 7#@7#8#788− Eo − 2,CG olt:e@* → :e+* (dalam hemoglobin Eo 2,? olt) (dalam myoglobin Eo 2,2FH olt)

N&4* * +#* *+e− → N&4# *#* Eo − 2,@+2 olt)%e5ara umum reaksi redoks yang terjadi dalam tubuh merupakan teranfer ion #* bersama-sama dengan elektron.

&#+ 7arrier B#+

& 7arrier < #+ B Pasangan reaksi dehidrogenasi dan hidrogenasi dengan senya$a

intermediate yang merupakan pengangkut

/emungkinan reaksi redoks yang terjadi . &#+ * B → =&*+# *+e− *B> → & * B#+

+. &#+ * B → =&*+#**+e− *B> → &* B+− * +#*

@. &+− * B → =&*+e− * B> → &*B+−

POTENSIAL BEB'RAN

7ontoh .Membran membran membran

− * Na7l Na7l − * =Na7l> =Na7l>

2,2 M 2, M − *− *− *

− (a) (b) (5)

(&). /eadaan Mula-mula.Membran dapat ditembus oleh ion 7l− dan ion Na*,hanya mobilitas ion 7l− lebih besar dari pada ion Na* sehingga setelah beberapa saat keadaan (a) berubah menjadi keadaan(b)

(B). Pada keadaan ini karena ruang di kiri membran relatif (−) dan dikanan membranrelatif (*), maka akan ada beda potensial dikedua pihak membran yangdinyatakan sebagai potensial diCusi , yang nilainya makin lama makin ke5il danakhirnya.akan sama dengan nol.

(7). Pada keadaan ini, kesetimbangan telah ter5apai, konsentrasi Na7l dikedua pihak sama, sehingga tidak ada lagi beda potensial.

7ontoh +. membran membran membran /7l Na7l − * − *

Lies K Wibisono Page 1)



2, M 2, M − * − *− * − *

− * − * − * − *

(a) (b) (5)

Jon / * dapat menembus membran sedangkan ion Na* dan 7l− tidak dapat menembusmembran.Pada keadaan ini ion / * akan berdifusi melalui membran sehingga ruang sebelah kirimembran akan bermuatan negatif. 4iffusi dari ion / * akan berlangsung sampai gaya untukmendorong ion / * ke sebelah kanan membran seimbang dengan gaya elektrostatik yangmen5egah masuknya ion ke ruang sebelah kanan membran. Pada keadaan ini ruang sebelahkiri tetap bermuatan negatif dan sebelah kanan tetap bermuatan positif. Potensial yangterbentuk pada keadaan kesetimbangan ini dinyatakan sebagai potensial membran yang

besarnya E " RT In 56e dimana U ion yang dapat berdifusi

n4 56in

7ontoh /omposisi beberapa ion pada sel saraf adalahJnterior Eksterior (dalam mM)

/ * F22 G Na* +2 FF27l− +2 GG2

VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV /alau hanya ion / * yang dapat menembus membran,maka besarnya potensial membran pada +G°7.

E/* 2,2G log =/* >eI

=/ *>in 2,2G log G

F22 − 2,2CF olt W"anda (−) berarti larutan bagian dalam dari sel lebih negatif.X

0ika ion yang dapat berdifusi lebih dari satu ( Mis ion / *

T ion Na*

) maka besarnya potensial membran Em ln ;"Jn =/ * >eI.P/* * =Na * >eI.P Na*

nf =/*>in P/* =Na*>in.P Na*

;" Jn =/ * >eI.P/* A P Na* * =Na * >eI nf =/ *> P/*A P Na* * =Na*>iN

P permeabilitas membran

0ika untuk sel saraf P/* A P Na* 22

Maka Em sel saraf 2,2G log G I 22 * FF2 F22 I 22 * +2

Lies K Wibisono Page 1*



− 2,2?C olt

0ika sel saraf ini distimulasi baik se5ara listrik, mekanik, atau kimia$i maka membran akanmenjadi lebih permeabel terhadap ion Na*. 6ang akan menyebabkan perubahan besarnya

potensial membran .

/0!G/K"

Bioenergetika atau termodinamika biokimia merupakan ilmu pengetahuan yang mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia.

%istem biologik umumnya bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untukmemberikan tenaga bagi proses kehidupan. Bahan bakar yang sesuai, diperlukan untukmemberikan energi yang memungkinkan terjadinya berbagai proses normal di dalam tubuh.

Bagaimana organisme memperoleh energi dari makanannya merupakan masalah dasar bagi pemahaman akan nutrisi dan metabolisme normal

%ebelum membahas termodinamika biokimia, penting untuk membedakan keadaan standard pada kimia fisik dan pada biokimia. Pada keadaan standar biokimia konsentrasi ion =#*> 2−?dan konsentrasi =#+o> GG,G M. ntuk reaksi yang menyangkut ion Mg+* (termasuksebagian besar dengan &"P sebagai reaktan), konsentrasi ion ini dalam larutan dianggapkonstan pada mM. "etapan yang berdasarkan pada keadaan standar biokimia ini dinyatakansebagai tetapan transformasi standard an yang ditulis dengan tanda aksen (Y) seperti ∆9Yodan

/ sY , untuk membedakan dengan tetapan pada kimia fisik (∆9o dan / s)

Misalnya pada reaksi & * B → 7 * #*

%e5ara umum pada keadaan standar, konsentrasi semua Kat adalah molar, jadi

Lies K Wibisono Page 1+



=7>AM . =#*>AM

∆9 ∆9o * ;" ln

=&>AM . =B>AM

ntuk keaadaan standar pada biokimia, maka rumus di atas menjadi

=7>AM . =#*>A2−?M

∆9 ∆9Yo * ;" ln

=&>AM . =B>AM

Meskipun keaadaan standar untuk kedua rumus tersebut berbeda, ∆9 untuk keduanya harustetap sama. 0adi dari kedua rumus tersebut diperoleh

∆9o ∆9Yo * ;" ln A2−?

0ika " +C /, maka) (o " (Fo $ .7 k<

Persamaan di atas berlaku untuk reaksi di mana ion #* merupakan hasil reaksi, sedangkan jika ion #* merupakan produk, maka rumus tersebut menjadi (o " (Fo @ .7 k<

Soal

N&4* dan N&4# adalah bentuk oksidasi dan bentuk reduksi dari nikontinamid adenindinukleotida. 4iketahui reaksi (pada suhu +C /)

N&4# * #* → N&4* * #+ dengan ∆9o −+,C k0

#itung ∆9o , /, /, ∆9 se5ara kimia fisik dan se5ara biokimia, jika

=N&4#> ,G I 2−+ M, =#*> @ I 2−G M,

=N&4*> F,H I 2−@ M, dan tekanan #+

2,2 atm.

Soal Latian

) Berapa nilai Eo@ untuk reaksi :e(p) → :e@* * @e−

0ika diketahui :e(p) → :e+* * +e− Eo

2,FF2 olt

:e

+*

→

:e

@*

* e

−

E

o+

−

2,?? olt

Lies K Wibisono Page 1,



+) 4iketahui reaksi setengah asetaldehid * + #* * +e → asam laktat dengan E°′ − 2,+2

N&4P* * + #* * +e → N&4P# * #* dengan E°′ − 2,@+ #itung besarnya ∆9°′ untuk reaksi asetaldehid * N&4#* #* → etanol * N&4*

yang dikatalisis oleh enKim alkohol dehidrogenaseZ (: HG22 7oulomb.)

@) 4iketahui nilai ∆9°′ untuk reaksi hidrolisis &"P &4P * Pi adalah − ?,@ kkalAmol.

0ika ; ,C kalAmol./, hitung besarnya tetapan kesetimbangan untukreaksi tersebut.

F) 4iketahui reaksi reduksi &setaldehida * + #* * +e → etanol E° −2,? !olt

N&4* * #* * +e → N&4# E° −2,@+2 !olt

(4iketahui : HG22 7oulomb)#itung besarnya ∆9o dan ∆9Yo(∆9o bioenergetika) untuk reaksi &setaldehida * N&4# * #* → etanol * N&4*

G) 4iketahui reaksi reduksi piru!at menjadi laktat pada p# ? 7#@78788− * +#* * +e− → 7#@7#8#788− dengan EYo −2,CH !olt dan reaksi reduksi N&4* menjadi N&4# pada p# ? N&4* * +#* * +e− → N&4# * #* dengan EYo −2,@+ !olt. 0ika : HG22 0A.mol., hitung besarnya nilai ∆9Yo untuk reaksi

piru!at * N&4# * #* → laktat * N&4*

H) 4iketahui EY° untuk reaksi setengah sitokrom a (:e@*A:e+*) adalah 2,+ !olt dan EY° untuk reaksi setengah +#** D 8+ A #+8 adalah 2,C+ !olt. Berapa besarnya tetapan kesetimbangan untuk reaksi oksidasi + sitokrom ared.(:e+*) * D 8+ * +#* → + sitokrom aoks(:e@*) * #+8

?) :la!in adenin dinukleotida (:&4) berperan pada sejumlah reaksi redoks pada selmahluk hidup menurut reaksi setengah :&4 * +#* * +e → :&4#+.

0ika EYo untuk reaksi tersebut adalah −2,+ !olt pada suhu +C dan p# ?, maka#itung besarnya potensial reduksi jika larutan mengandung CG[ bentuk oksidasinya

C) Pada reaksi pembakaran mol glukosa menjadi 78+ dan #+8 akan dihasilkan∆9 = − +C? k0. 4engan menggunakan energi bebas yang dihasilkan pada

pembakaran mol glukosa, hitung maka banyaknya mol sitokrom 5@* yang dapatdibentuk dari sitokrom 5+* (diketahui EY° untuk sitokrom 5@*A sitokrom 5+* adalah * 2,+GF !olt dan: HG22 5oulomb).

Rujukan)

Murray ;./., et al., #arper,s Bio5hemistry, +Gth Ed., M59ra$ #ill, Boston, +22+

Lies K Wibisono Page 2-



Bettelheim et.al., Jntrodu5tion to 9eneral, organi5 T Bio5hemistry, Cth Ed, "homsonBrooksA7ole, Belmont, +22?

%ilberberg M.%.,, 7hemistry, "he Mole5ular Nature of Matter and 7hange, @rd Ed.,M59ra$ #ill, Boston, +22@

Nelson,4.O., 7oI, M.M., Oehninger Prin5iples of Bio5hemistry, Gth Ed., .#. :reemanand 7ompany, Ne$ 6ork, +22C

Lies K Wibisono

Redoks - BMS 3 Bu Lies Utk Moodle

Documents

Transcript of Redoks - BMS 3 Bu Lies Utk Moodle