Download - Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

Transcript
Page 1: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

LABORATORIUM

KIMIA FISIKA

Percobaan : POTENSIAL SEL Kelompok : V A

Nama : 1. Eriska Wahyu Kusuma NRP. 2313 030 099 2. Faiz Riskullah NRP. 2313 030 027 3. Irine Ayundia NRP. 2313 030 057 4. Mulya Nugraha NRP. 2313 030 001 5. Nurul Qiftiyah NRP. 2313 030 067

Tanggal Percobaan : 18 September 2013

Tanggal Penyerahan : 25 Nopember 2013

Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, S.T.,M.T.

Asisten Laboratorium : -

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2013

Page 2: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

i

ABSTRAK

Tujuan praktikum potensial sel ini adalah untuk mengetahui dan mengukur besar potensial

sel pada larutan CuSO4 dan ZnSO4 sesuai dengan variabel konsentrasi yang telah ditentukan, yaitu

0,15N; 0,25N; 0,35N; 0,55N; 0,75N dan 0,85N.

Metode percobaan potensial sel yang pertama adalah menghitung berat CuSO4 dan

ZnSO4 sesuai dengan variabel konsentrasi yang telah ditentukan, yaitu 0,15N; 0,25N; 0,35N;

0,55N; 0,75N dan 0,85N. Kemudian menimbang padatan CuSO4 dan ZnSO4 dengan menggunakan

neraca analitik. Setelah itu, melarutkan padatan CuSO4 dan ZnSO4 dengan aquadest kedalam labu

ukur 500 ml. Selanjutnya, mengikat lempeng Cu (tembaga) dan lempeng Zn (seng) dengan

menggunakan benang. Kemudian mengisi beaker glass yang berisi lempengan logam tembaga

dengan larutan CuSO4 dengan konsentrasi pertama 0,15N 500ml . Lalu mengisi beaker glass lain

yang berisi lempengan logam Zn dengan larutan ZnSO4 dengan konsentrasi pertama 0,15N

500ml. Setelah itu, menghubungkan kedua beaker glass dengan jembatan garam NaCl. Kemudian

menghubungkan kutub negatif voltmeter pada elektroda tembaga dan kutub positif pada elektroda

Zn. Selanjutnya, mengamati voltase yang terjadi hingga keadaan konstan dan mencatatnya ke

dalam tabel hasil percobaan. Lalu mengulangi percobaan pada masing-masing larutan CuSO4 dan

ZnSO4 sebanyak 2x dengan konsentrasi larutan 0,25N; 0,35N; 0,55N; 0,75N dan 0,85N. Setelah

itu, hitung rata-rata besar potensial sel pada larutan CuSO4 dan ZnSO4 dan masukkan ke dalam

tabel perhitungan.

Dari percobaan potensial ini didapatkan kondisi minimum harga potensial sel yaitu pada

konsentrasi 0,15N; rata-rata harga potensial sel sebesar 258,33V dan kondisi optimum harga

potensial sel yaitu pada konsentrasi 0,85N dengan rata-rata harga potensial sel sebesar 525,33V.

Dari hasil percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi mempengaruhi besarnya

harga potensial sel. Besarnya konsentrasi sebanding dengan harga potensial sel, artinya semakin

besar konsentrasi harga potensial juga semakin besar. Karena konsentrasi mempengaruhi nilai

potensial sel. Potensial sel hasil perhitungan dan percobaan disetiap konsentrasi diperoleh hasil

yang berbeda.

Kata Kunci : potensial sel, sel elektrokimia, jembatan garam, voltmeter, beda potensial

Page 3: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

ii

DAFTAR ISI

ABSTRAKS ............................................................................................................. i

DAFTAR ISI ............................................................................................................ ii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ iii

DAFTAR TABEL .................................................................................................... iv

DAFTAR GRAFIK ................................................................................................... v

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ............................................................................................ I-1

I.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... I-1

I.3 Tujuan Percobaan ....................................................................................... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori ................................................................................................ II-1

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan .................................................................................. III-1

III.2 Bahan Yang Digunakan ........................................................................... III-1

III.3 Alat Yang Digunakan ............................................................................... III-1

III.4 Prosedur Percobaan .................................................................................. III-1

III.5 Diagram Alir Percobaan ........................................................................... III-2

III.6 GambarAlat Percobaan ............................................................................ III-4

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Percobaan ...................................................................................... IV-1

IV.2 Pembahasan.............................................................................................. IV-2

BAB V KESIMPULAN ........................................................................................... V-1

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ vi

DAFTAR NOTASI ................................................................................................... vii

APPENDIKS ............................................................................................................. viii

LAMPIRAN

- Laporan Sementara

- Fotokopi Literatur

- Lembar Revisi

Page 4: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1Rangkaian Sel Volta .............................................................................. II-4

Gambar III.6 Gambar Alat Percobaan ....................................................................... III-3

Page 5: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

iv

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Harga Potensial Sel .................................................................................. II-9

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan .................................................................................... IV-1

Page 6: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

v

DAFTAR GRAFIK

Grafik IV.2.1 Hubungan Beda Potensial dengan Konsentrasi Larutan ............................ IV-2

Page 7: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Elektrokimia memperlajari bagaimana reaksi kimia dapat menghasilkan listrik dan

bagaimana listrik dapat membuat reaksi kimia berlangsung. Melalui elektrokimia dapat

juga memahami lebih dalam reaksi yang melibatkan transfer elektron, yaitu oksidasi dan

reduksi. Sel elektrokimia merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua elektrode, yaitu

katode dan anode, serta elektrolit sebagai penghantar elektron. Pada katode terjadi reaksi

reduksi dan pada anode terjadi reaksi oksidasi.

Dalam sel elektrokimia berlangsung proses elektrokimia, yaitu suatu proses

elektrokimia menghasilkan arus listrik, atau arus listrik menyebabkan terjadinya suatu

reaksi kimia. Berdasarkan uraian tersebut, dapat diketahui bahwa sel elektrokimia dibagi

dua berdasarkan reaksinya, yaitu Sel Volta dan Sel Elektrolisis. Sel Elektrolisis adalah sel

yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks atau reaksi kimia. Reaksi

kimia yang terjadi pada sel elektrolisis adalah reaksi redoks tidak spontan. Pada rancangan

dasar rangakaian sel elektrolisis, katoda merupakan kutub negatif, sebaliknya anoda

merupakan kutub positif. Sel volta atau sel galvani adalah suatu elektrokimia yang

melibatkan reaksi redoks dan menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda,

tempat berlangsungnya reaksi oksidasi disebut anoda (elektroda negatif), dan tempat

berlangsungnya reaksi reduksi disebut katoda (elektroda positif). Rangkaian sel volta

terdiri atas elektroda Zn (Logam Zn) yang dicelupkan ke dalam larutan ZnSO4 dan

elektroda Cu (Logam Cu) yang dicelupkan ke dalam larutan CuSO4. Kedua larutan

tersebut dihubungkan dengan jembatan garam yang berbentuk huruf “U”.

Oleh karena itu mengingat pentingnya sel elektrokimia dalam kehidupan sehari-hari,

terutama yang berkaitan dengan pengubahan energi kimia menjadi energi listrik, yaitu sel

volta, maka dilakukan praktikum yang bertujuan untuk mengukur potensial sel pada sel

elektrokimia. Latar belakang atau alasan praktikum ini dilaksanakan adalah agar praktikan

dapat membuat rangkaian sel volta, dapat menghitung besar beda potensial yang dihasilkan

oleh elektroda pada sel volta serta dapat mengetahui bagaimana jumlah energy listrik yang

dihasilkan oleh elektroda pada rangkaian sel volta. Aplikasi industri potensial sel sangat

beragam, diantaranya Sel Bahan Bakar (Fuel Cell), aki mobil, pembuatan baterai,

pemurnian logam, pembuatan senyawa kimia dan proteksi besi oleh seng (Zn) terhadap

Page 8: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

I-2

BAB I Pendahuluan

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

korosi.

I.2 Rumusan masalah

1. Bagaimanakah cara mengukur besar potensial sel pada sel elektrokimia pada

larutan CuSO4 dengan ZnSO4 dengan kosentrasi larutan 0,15N, 0,25N, 0,35N,

0,55N, 0,75N, 0,85N?

I.3 Tujuan Percobaan

1. Untuk mengukur besar potensial sel pada sel elektrokimia pada larutan CuSO4

dengan ZnSO4 dengan kosentrasi larutan 0,15N, 0,25N, 0,35N, 0,55N, 0,75N,

0,85N.

Page 9: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

Metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni

gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang

sama atau berbeda dalam suatu sistim elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel

elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena

terjadinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di

mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya disebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel

elektrokimia adalah dua elektroda umumnya konduktor logam yang dicelupkan ke dalam

elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena

didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah

elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung,

elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di

mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi

anodik) berlangsung (Artistryana, 2012).

Elektrolisa adalah proses peruraian suatu elektrolit yang disebabkan oleh adanya arus

listrik searah. Dalam percobaan ini digunakan larutan CuSO4.5H2O sebagai elektrolitnya.

Pada larutan CuSO4.5H2O tidak terbentuk endapan tembaga sulfit sehingga proses ini

menunjukan proses pengolahan yang bersih, sederhana dan sangat baik untukmengambil

kembali tembaga yang mempunyai kemurnian tinggi yaitu sekitar 99% (Anonim, 2013).

Pada sel elektrolisa terjadi proses pelucutan ion-ion bermuatan. Selama proses

berlangsung, arus listrik mengalir melalui elektrolit, memberikan energi yang cukup untuk

menjalankan reaksi oksidasi dan reduksi. Ion-ion yang bermuatan bergerak, setelah arus listrik

mengalir dalam elektrolit. Ion positif bergerak ke elektroda negatif (katoda) dan ion negatif

bergerak ke elektroda positif (anoda). Saat ion-ion bermuatan saling bersinggungan dengan

elektroda akan terjadi reaksi elektrokimia. Pada elektroda positif, ion negatif melepaskan

elektron dan teroksidasi. Pada elektroda negatif, ion positif menangkap elektron dan tereduksi

(Anonim, 2013).

Page 10: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Reaksi pada Proses Elektrolisis

Reaksi reaksi pada proses elektrolisis merupakan reaksi reversibel dan merupakan

reaksi redoks. Pada katoda berlangsung reaksi reduksi dan pada anoda berlangsung reaksi

oksidasi. Pada percobaan ini, sebagai katoda digunakan batang tembaga dan sebagai anoda

digunakan grafit. Elektrolitnya adalah larutan CuSO4.5H2O. Reaksi yang terjadi:

CuSO4 Cu2+ + SO42-

2H2O 2H+ + 2OH-

Anoda : 2OH- H2O + ½ O2 +2e-

Katoda : Cu2+ + 2e- Cu

CuSO4 + H2O Cu + 2H+ + SO42- + ½ O2

Faktor – faktor yang mempengaruhi proses elektrokimia :

1. Arus listrik

Semakin besar arus listrik maka elektrokimia akan berlangsung lebih cepat karena

proses penghantaran ion-ion dalam larutan ke katoda lebih cepat.

2. Konsentrasi larutan

Konsentrasi larutan akan mempengaruhi jumlah ion-ion yang terdapat dalam larutan,

sehingga konsentrasi yang semakin tinggi akan mempercepat proses elektrokimia.

3. Pengadukan

Pengadukan akan membantu mengarahkan kation-kation dalam melapisi katoda,

sehingga pengadukan akan mempercepat proses elektrokimia.

4. Waktu

Semakin lama waktu untuk melakukan proses elektrokimia maka semakin banyak

pula kation yang akan tereduksi dan menempel pada katoda.

(Anonim, 2013)

Aplikasi Proses Elektrokimia

1. Elektroplating

Yaitu proses pelapisan suatu logam dengan logam lain dengan cara elektrolisis.

Prinsipnya adalah :

a. katoda sebagai logam yang dilapisi

Page 11: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

b. anoda sebagai logam pelapi

c. menggunakan elektrolit garam dari logam anoda

2. Elektrorefining

Yaitu cara mendapatkan logam dengan kemurnian yang tinggi dari bijih logam

dengan kemurnian yang sudah cukup tinggi.

3. Elektrowinning

Yaitu untuk mendapatkan logam dengan kemurnian yang tinggi dari logam yang

kadarnya rendah.

(Anonim, 2013)

Sel Elektrokimia

Sel elektrokimia tersusun atas dua elektroda, yaitu anoda dan katoda. Pada anoda

terjadi reaksi oksidasi, sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi. Secara garis besar, sel

elektrokimia dapat digolongkan menjadi :

a. Sel Galvani (Sel Volta)

Yaitu sel yang menghasilkan arus listrik. Pada sel galvani, anoda berfungsi sebagai

elektroda bermuatan negatif dan katoda bermuatan positif. Arus listrik mengalir dari katoda

menuju anoda .Reaksi kimia yang terjadi pada sel galvani berlangsung secara spontan. Salah

satu aplikasi sel galvani adalah penggunaan sel Zn/Ag2O3 untuk batere jam.

b. Sel Elektrolisis

Yaitu sel yang menggunakan arus listrik. Pada sel elektrolisis, reaksi kimia tidak terjadi

secara spontan tetapi melalui perbedaan potensial yang dipicu dari luar sistem. Anoda

berfungsi sebagai elektroda bermuatan positif dan katoda bermuatan negatif, sehingga arus

listrik mengalir dari anoda ke katoda. Sel elektrolisis banyak digunakan untuk produksi

alumunium atau pemurnian tembaga.

1. Sel Volta

Alessandro Volta (1745-1927), seorang fisikawan italia berhasil menemukan

suatu reaksi kimia yang dapat menghasilkan energi listrik. Penemuan volta berasal dari

studi lanjut tentang penemuan “listrik binatang” oleh seorang ahli anatomi Italia, Luigi

Galvani (1773-1798). Arus listrik tersebut diperoleh oleh Galvani saat melakukan proses

Page 12: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

pembedahan pada seekor katak. Pada saat galvani memasukkan logam tembaga dan besi

untuk membedah paha katak, ia merasakan getaran singkat semacam arus listrik. Galvani

menganggap bahwa arus singkat yang dirasakannnya berasal dari tubuh binatang.

Pernyataan Galvani tersebut tidak bertahan lama. Setelah berdasarkan beberapa percobaan

yang dilakukan oleh Volta disimpulkan bahwa arus listrik yang terjadi disebabkan oleh dua

logam yang berbeda dalam menggunakan larutan garam atau asam lemah yang ternyata

juga menghasilkan arus listrik (Nurul, 2012).

Volta berhasil merancang alat berupa tumpukan dari lempengan logam seng dan

perak yang dipisahkan oleh kain basah dari larutan garam atau asam lemah yang

menghasilkan arus listrik. Rangkaian alat yang dapat menghasilkan arus listrik dari reaksi

kimia rancangan Volta disebut sel Volta. Reaksi kimia yang berlangsung spontan. Bentuk

perkembangan dari sel Volta adalah baterai dan aki (Nurul, 2012).

Prinsip kerja sel Volta adalah sebagai berikut :

1. Energi hasil dari reaksi kini dirubah menjadi energi listrik

2. Reaksi yang berlangsung adalah reaksi redoks

3. Pada katoda terjadi reduksi dan merupakan kutub positif

4. Pada anoda terjadi oksidasi dan merupakan kutub negatif

(Andriani, 2013)

a. Komponen Sel Volta

Rangkaian sel elektrokimia pertama kali dipelajari oleh LUIGI GALVANI (1780)

dan ALESSANDRO VOLTA (1800). Sehingga disebut sel Galvani atau sel Volta.

Keduanya menemukan adanya pembentukan energi dari reaksi kimia tersebut. Energi

yang dihasilkan dari reaksi kimia sel Volta berupa energi listrik. Sel Volta terdiri atas

elektroda (logam seng dan tembaga) larutan elektrolit (ZnSO4 dan CuSO4), dan

jembatan garam (agar-agar yang mengandung KCl). Logam seng dan tembaga bertindak

sebagai elektroda. Keduanya dihubungkan melalui sebuah voltmeter. Elektroda tempat

berlangsungnya oksidasi disebut Anoda (elektroda negatif), sedangkan elektroda tempat

berlangsungnya reduksi disebut Katoda (elektroda positif) (Andriani, 2013).

Page 13: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Gambar II.1 Rangkaian Sel Volta

Sel volta terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

1. Voltmeter, untuk menentukan besarnya potensial sel.

2. Jembatan garam (salt bridge), untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan.

3. Anoda, elektroda negatif, tempat terjadinya reaksi oksidasi. pada gambar, yang

bertindak sebagai anoda adalah elektroda Zn/seng (zink electrode).

4. Katoda, elektroda positif, tempat terjadinya reaksi reduksi. pada gambar, yang

bertindak sebagai katoda adalah elektroda Cu/tembaga (copper electrode).

(Esdi, 2011)

b. Reaksi dalam Sel Volta

Pada reaksi tersebut terjadi serah terima elektron, logam seng (Zn) melepaskan

elektron dan membentuk Zn2+. Ion Cu2+ dalam larutan CuSO4 menerima elektorn dan

membentuk endapan Cu. Peristiwa ini berjalan terus-menerus hingga semua ion

Cu2+ mengendap sebagai logam Cu, sehingga larutan CuSO4 semakin berkurang

konsentrasinya. Sebaliknya, endapan Cu pada katode semakin bertambah massanya

dalam reaksi tersebut tidak terjadi arus listrik, karena elektron berpindah secara

langsung dari logam Zn ke larutan CuSO4. Reaksi redoks spontan akan menghasilkan

arus listrik apabila dirangkaikan pada suatu sel volta (Andriani, 2013) .

Dalam rangkaian sel volta tersebut logam tembaga (Cu) berfungsi sebagai

katode (kutub positif), tempat penerimaan elektron dan logam seng (Zn) berfungsi

Page 14: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

sebagai anode (kutub negatif), tempat pelepasan elektron. Proses yang berlangsung pada

sel volta adalah sebagai berikut:

a. Logam Zn dalam larutan ZnSO4 akan larut sebagai ion Zn2+. Setiap mol Zn2+ akan

melepaskan 2 mol elektron, menurut persamaan “setengah reaksi” yaitu:

Zn(s) a Zn2+(aq) + 2e-

Elektron yang dilepaskan olen Zn akan mengalir melalui kawat penghantar menuju

ke logam Cu.

b. Larutan CuSO4 terdiri atas ion Cu2+ dan SO42- dengan jumlah yang seimbang. Ion

Cu2+akan menerima elektron dari logam CU dan kemudian mengendap pada katode.

Ion Cu2+mengalami reaksi reduksi menurut persamaan “setengah reaksi” yaitu:

Cu2+(aq) + 2e- a Cu(s)

c. Terjadi peristiwa aliran elektron (serah terima elektron) dari logam Zn sebagai anode

ke logam Cu sebagai katode yang menghasilkan potensial listrik. Besarnya potensial

listrik tersebut dapat diukur menggunakan voltmeter.

d. Peristiwa serah terima elektron terus berlangsung, sehingga dalam wadah katode

larutan CuSO4 semakin berkurang konsentrasinya. Hal tersebut disebabkan ion

Cu2+ dalam larutan tereduksi menjadi Cu, yang menyebabkan massa logam Cu yang

berfungsi sebagai katode semakin bertambah.

e. Massa logam Zn sebagai anode berkurang karena terlarut sebagai ion Zn2+, sehingga

ion Zn2+ dalam ZnSO4 semakin bertambah.

f. Jumlah ion Zn2+ yang berlebihan menyebabkan larutan pada anode, ZnSO4(aq)

semakin bermuatan positif, sebaliknya larutan dalam katode yaitu CuSO4 semakin

bermuatan negative

g. Jembatan garam terdiri atas larutan elektrolit inert seperti KCl atau NH4NO3 yang

dilarutkan dalam agar-agar. Elektrolit yang digunakan pada jembatan garam harus

bersifat inert supaya tidak bereaksi dengan kedua electrode. Apabila jembatan garam

terbuat dari larutan KCl, maka ion K+ akan bergerak ke larutan yang lebih bermuatan

negatif (ke arah katode), sebaliknya ion negatif Cl- akan bergerak ke larutan yang

bermuatan positif (ke arah anode).

Page 15: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

(Andriani, 2013)

Penulisan reaksi redoks pada sel volta dilambangkan dengan notasi atau diagram sel

sebagai berikut:

Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)

Pada proses pembentukan energi listrik dari reaksi redoks dalam sel volta.

Logam Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn2+ dan melepaskan 2 elektron. Kedua

elektron ini akan mengalir melewati voltmeter menuju elektroda Cu. Kelebihan elektron

pada elektroda Cu akan diterima oleh ion Cu2+ yang disediakan oleh larutan Cu(NO3)2

sehingga terjadi reduksi ion Cu2+ menjadi Cu(s). Ketika reaksi berlangsung, dalam

larutan Zn(NO3)2 akan kelebihan ion Zn2+ (hasil oksidasi). Demikian juga dalam larutan

CuSO4 akan kelebihan ion NO3– sebab ion pasangannya (Cu2+) berubah menjadi logam

Cu yang terendapkan pada elektroda Cu. Kelebihan ion Zn2+ akan dinetralkan oleh ion

NO3– dari jembatan garam, demikian juga kelebihan ion NO3

– akan dinetralkan oleh ion

Na+ dari jembatan garam. Jadi, jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-

ion hasil reaksi redoks .

Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanya sesaat

sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yang menetralkan dan akhirnya

reaksi berhenti seketika. Dalam sel elektrokimia, tempat terjadinya reaksi oksidasi

(elektroda Zn) dinamakan anoda, sedangkan tempat terjadinya reaksi reduksi (elektroda

Cu) dinamakan katoda. Alessandro Volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun

deret keaktifan logam atau deret potensial logam yang dikenal dengan deret Volta

(Anonim, 2011) .

Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, sifat reduktornya semakin kuat.

Karena suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah kanannya, tetapi

tidak mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya. Logam Na, Mg, dan Al

terletak di sebelah kiri H sehingga logam tersebut dapat mereduksi ion H+ untuk

menghasilkan gas H2, sedangkan logam Cu dan Ag terletak di sebelah kanan H sehingga

Li⎯K⎯Ba⎯Ca⎯Na⎯Mg⎯Al⎯Nu⎯Zn⎯Cr⎯Fe⎯Cd⎯Co⎯Ni⎯Sn⎯H⎯Cu⎯Ag⎯Hg⎯Pt⎯Au

Page 16: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

tidak dapat mereduksi ion H+ (tidak bereaksi dengan asam). Deret Volta juga dapat

menjelaskan reaksi logam dengan logam lain. Misalnya, logam Zn dimasukkan ke

dalam larutan CuSO4. Reaksi yang terjadi adalah Zn mereduksi Cu2+ (berasal dari

CuSO4) dan menghasilkan endapan logam Cu karena Zn terletak di sebelah kiri Cu.

c. Potensial Sel

Potensial sel adalah Gaya yang dibutuhkan untuk mendorong elektron melalui

sirkuit eksternal. Potensial sel dihasilkan dari sel Galvani atau sel volta. Besarnya

potensial sel dari suatu reaksi redoks dalam sel volta merupakan total dari potensial

elektroda unsur-unsur sesuai dengan reaksinya. Hasil perhitungan potensial sel dapat

bernilai positif atau negatif. Jika potensial sel bertanda positif berarti reaksi dapat

berlangsung, sedangkan jika potensial sel bertanda negatif berarti reaksi tidak dapat

berlangsung (Ratna, 2009).

Potensial sel tergantung pada suhu, konsentrasi ion dan tekanan parsial gas

dalam sel. Potensial sel standar E0 sel : potensial pada 250C, konsentrasi ion 1 M dan

tekanan parsial 1 atm. Potensial sel standar dihitung dengan menggunakan potensial-

potensial standar zat-zat yang mengalami redoks (Ratna, 2009).

E0oks = potensial standar zat yang mengalami oksidasi

E0red = potensial standar zat yang mengalami reduksi

Dengan membandingkan potensial elektroda lain dengan potensial elektroda st

andard maka kita dapat menentukan potensial elektroda tersebut.

Keadaan standar elektrokimia dinyatakan :

1. Untuk semua senyawa yang dapat larut, aktivitasnya (konsentrasi) sama dengan 1

molar.

2. Untuk semua gas, tekanan parsialnya adalah 1 atm.

3. Untuk semua zat cair dan zat padat murni keadaannya stabil pada 25 °C.

(Anonim, 2012)

E0 sel = E0 red – E0 oks

Page 17: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Tabel II.1 Harga Potensial Sel

(Ratna, 2009)

d. Macam Elektroda

Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian

atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit atau vakum).

Ungkapan kata ini diciptakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari bahasa Yunani

elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara) (Anonim, Elektrode, 2013).

Elektroda dalam sel elektrokimia dapat disebut sebagai anode atau katode, kata-

kata yang juga diciptakan oleh Faraday. Anode ini didefinisikan sebagai elektroda di

mana elektron datang dari sel elektrokimia dan oksidasiterjadi, dan katode didefinisikan

sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel elektrokimia dan reduksi terjadi.

Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anode atau katode tergantung dari tegangan

listrik yang diberikan ke sel elektrokimia tersebut. Elektroda bipolar adalah elektroda

Page 18: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-10

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

yang berfungsi sebagai anode dari sebuah sel elektrokimia dan katode bagi sel

elektrokimia lainnya (Anonim, Elektrode, 2013).

Pada sel elektrokimia, baik itu sel Volta maupun sel elektrolisis, berlangsung

reaksi redoks pada bagian-bagian sel yang disebut dengan elektroda. Ada dua jenis

elektroda, yaitu :

1. Anoda

Adalah elektroda tempat terjadinya proses oksidasi. Pada sel Volta, karena

adanya reaksi yang spontan dan karena adanya pelepasan elektron dari elektroda ini,

maka anoda bermuatan negatif. Sedangkan pada sel elektrolisis, sumber eksternal

tegangan didapat dari luar sehingga anoda bermuatan positif bila dihubungkan

dengan katoda. Dengan demikian ion–ion bermuatan negatif mengalir ke anoda

untuk dioksidasi.

2. Katoda

Adalah elektroda tempat terjadinya proses reduksi. Pada sel Volta, katoda

bermuatan positif bila dihubungkan dengan anoda. Ion – ion bermuatan positif

mengalir ke elektroda ini ( katoda ) untuk direduksi oleh elektron – elektron yang

datang dari anoda. Sedangkan pada sel elektrolisis, katoda bermuatan negatif. Ion –

ion bermuatan positif (kation) mengalir ke elektroda ini untuk direduksi. Dengan

demikian, pada sel Volta, elektron bergerak dari anoda ke katoda dalam sirkuit

eksternal. Sedangkan pada sel elektrolisis, elektron didapat dari aki atau baterai

eksternal masuk melalui katoda dan keluar lewat anoda.

(Anonim, 2012)

Dalam elektrokimia , kerja dari sel dihitung berdasarkan macam elektrodanya.

Macam elektroda dapat digolongkan menjadi tujuh macam, yaitu :

Page 19: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-11

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

1. Elektroda Logam- Ion Logam

Elektroda yang termasuk dalam tipe ini adalah logam–logam dalam

kesetimbangan dengan ion–ion dari logamnya. Semua elektroda ini beroperasi dalam

reaksi umum berikut :

M = M+n + e-

Misalnya elektroda Zn, Cu, Cd, Na, dan lain – lain.

2. Elektroda Amalgama

Elektroda ini hampir sama dengan elektroda Logam-Ion Logam, tetapi

amalgama lebih aktif dan aktifitas logamnya lebih rendah sebab diencerkan oleh Hg.

Misalnya elektroda Pb(Hg) dalam larutan Pb2+ .

3. Elektroda Gas

Elektroda gas terdiri dari gelembung gas dari kawat atau foil logam yang inert

yang dicelupkan dalam larutan yang berisi ion. Elektroda gas yang umum digunakan

adalah elektroda hidrogen, elektroda chlorine, dan elektroda oksigen. Elektroda gas

terdiri atas gas yang dimasukkan bergelembung ke dalam larutan yang berisi in yang

setimbang dengannya, sebagai hubungan luar biasa dipakai Pt dilapisi Pt hitam.

4. Elektroda Logam-Garam Tidak Larut

Elektroda ini setimbang dengan ion-ion sisa asam dari garam yang

bersangkutan, misalnya elektroda : Ag/AgCl(s), Cl-.

5. Elektroda Logam-Oksigen Logam

Elektroda-elektrooda ini setimbang dengan ini ion OH- dalam larutan. Dari ini

yang penting ialah elektroda Sb/Sb2O3(s), OH- :

2Sb + 6H- Sb2O3(s) + 3H2O + 6e

Karena : 6H2O = 6H+ + 6OH- maka, Sb(s) + 3H2O Sb2O3(s) + 6H+

6. Elektroda Oksidasi-Reduksi

Elektroda ini terdiri atas logam Pt yang dimasukkan dalam larutan yang

berbentuk oksidasi dan reduksinya. Misalnya: elektroda Pt/Fe2+, Fe3+.

(Anonim, 2012)

Page 20: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-12

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

e. Penggunaan Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Sel kering Zn-Karbon

Jenis sel ini dikenal sebagai sel Leclanche, digunakan pada lampu senter, radio

kecil (portable), mainan (toy) dan sejenisnya. Lapisan luar berfungsi sebagai

penutup. Bagian dalam dari lapisan terluar adalah lengkungan Zn(Zn cup) yang

berfungsi sebagai anoda. Zn-cup diisi dengan pasta basah (moist paste) yang terdiri

atas NH4Cl, MnO2 dan karbon bubuk. Batang karbon dicelupkan ke dalam pasta dan

berfungsi sebagai katoda. Reaksi kimia yang terjadi dalam sel adalah kompleks, dan

tidak sepenuhnya dimengerti, tetapi merupakan perkiraan. Pada anoda terjadi,

Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e

Sedangkan pada katoda karbon, campuran MnO2-NH4Cl mengalami reduksi

dengan hasil merupakan campuran. Salah satu reaksi adalah,

2MnO2(s) + 2NH4+ (aq) + 2e → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

Sel kering tidak dapat diperbaharui atau diisi kembali (recharge) sehingga

waktu hidupnya atau lama pakainya (lifetime) relatif pendek jika dibandingkan

dengan aki (lead storage) atau sel Ni-Cd (Nicad) (Anonim, Bab 3 Sel Elektrokimia,

2013).

2. Baterai A1ka1in (basa)

Sel kering 1ain yang menggunakan Zn dan MnO2 sebagai pereaksi adalah

sel kering a1ka1in dimana Zn sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda.

E1ektro1itnya mengandung KOH sehingga bersifat basa (alkalin). Anoda Zn agak

berpori sehingga 1uas efektifnya 1ebih besar. Hal ini menyebabkan sel

menghasi1kan arus 1ebih besar dari se1 Zn. Se1 alkalin menghasi1kan gg1 1,5 vo1t.

Baterai 1ebih baik daripada Se1 Leclance bi1a dipakai untuk alat berat dan waktu

hidupnya 1ebih 1ama. Reaksi pada baterai alkalin adalah :

Zn(s) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e

2MnO2(s) + 2H2O + 2e → 2MnO(OH)(s) + 2OH-(aq)

3. Baterai Merkuri

Page 21: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-13

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Baterai ini merupakan baterai kecil pertama yang dikembangkan secara

komersial. Terdiri dari Zn sebagai anoda dan HgO sebagai katoda yang kontak

dengan larutan KOH pekat (elektrolit). Larutan KOH terserap pada blok-blok

adsorben (penyerap) yang memisahkan elektroda. Reaksi yang terjadi pada elektroda

adalah :

Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O + 2e

HgO(s) + H2O + 2e → Hg(1) + 2OH-(aq)

Zn(s) + H2O(S) → ZnO(s) + Hg(1)

Sel merkuri ini mempunyai potensial 1,35 vo1t dan hampir tetap se1ama waktu

pemakaiannya. Inilah keuntungan sel ini dibandingkan sel kering lainnya dimana

potensialnya berangsur-angsur turun (Anonim, Bab 3 Sel Elektrokimia, 2013).

4. Baterai Perak Oksida

Baterai ini sangat kecil, agak mahal dan banyak digunakan pada alat-alat jam

tangan, kamera otomatis dan kalkulator. Ggl baterai ini adalah 1,5 volt. Anoda dan

katoda masing-masing adalah Zn dan AgO, dengan reaksi dalam elektrolit basa

adalah:

Zn(s) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e

Ag2O(s) + H2O + 2e → 2Ag(s) + 2OH-(aq)

5. Aki (Lead Storage Battery)

Baterai yang biasa digunakan pada mobil adalah aki. Baterai ini biasanya

menghasilkan 6 atau 12 volt, tergantung pada jumlah sel yang digabungkan. Arus ini

cukup besar untuk menghidupkan mobil, Bagian dalam baterai terdiri dari sejumlah

sel galvanik yang dihubungkan seri satu sama lain (Anonim, Bab 3 Sel Elektrokimia,

2013).

Untuk meningkatkan arus yang dihasilkan maka setiap sel tunggal mempunyai

satu anoda Pb dan satu katoda PbO2 yang dihubungkan satu sama lain. Elektroda

dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam sulfat encer (biasanya 30% berat dan sel

diisi penuh). Satu sel menghasilkan 2 volt sehingga bila menghasilkan 12 volt

terdapat 6 sel tersusun seri. Bila aki beroperasi maka reaksi yang terjadi adalah :

Page 22: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-14

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Pb(s) + SO42-(aq) → PbSO4(s) + 2e

PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-

(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O

Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-

(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O

Baterai ini mempunyai keuntungan karena reaksi pada elektroda dapat dibalik

dengan melewatkan arus dari luar dengan tegangan lebih besar daripada yang dapat

dihasilkan oleh baterai. Pengisian kembali (recharging) dilakukan dengan

menghubungkan tegangan luar bertanda (+) dan (-) masing-masing ke kutub (+) dan

kutub (-) baterai. Dengan pengisian kembali maka H2SO4 yang sudah terpakai

diperolah kembali. Dalam mobil, pengisian kembali dapat dilakukan dengan

generator (Anonim, Bab 3 Sel Elektrokimia, 2013).

Keberhasilan pengisian kembali perlu diperiksa, dan cara tarbaik adalah

melalui pengujian rapat jenis elektrolit. Bila baterai telah lemah maka rapat jenis

mendekati 1 g/mL. Jika baterai masih baik maka rapat jenis lebih besar dari 1 g/mL

(Ingat, rapat jenis asam sulfat pekat adalah 1,8 g/mL). Pengukuran rapat jenis dapat

dilakukan dengan hydrometer (Anonim, Bab 3 Sel Elektrokimia, 2013).

6. Sel Ni-Cd

Sel penyimpanan (storage call) lain yang banyak digunakan akhir-akhir ini

adalah baterai Nicad atau Ni-Cd. Pada baterai ini anoda adalah Cd yang mengalami

oksidasi dalam elektrolit basa :

Cd(s) + 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e

Dan katoda adalah NiO2 yang mengalami reduksi :

NiO2(s) + 2H2O + 2e → Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

Dan reaksi sel adalah,

Cd(s) + NiO2(s) + 2H2O → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)

Potensial sel adalah 1,4 volt. Hal yang menarik dari sel ini: (a) waktu hidup

lebih lama dari aki, dan (b) dapat disimpan seperti sel kering. Melihat keuntungan ini

maka baterai Nicad adalah pilihan untuk alat seperti kalkulator yang dapat diisi

kembali (rechargeable), dan unit lampu pada photografi.

7. Sel Bahan Bakar (fuel cell)

Page 23: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-15

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Sel bahan bakar adalah sel elektrokimia yang membakar bahan bakar pada

kondisi yang menghasilkan potensial antara pasangan elektroda. Salah satu contoh

adalah sel bahan bakar H2-O2. Di dalam sel terdapat tiga bagian (compartment) yang

satu sama lain dipisahkan oleh elektroda berpori (dapat menggunakan grafit atau

nikel berpori) (Anonim, Bab 3 Sel Elektrokimia, 2013).

Prinsip kerjanya, gambar 3.8, gas H2 dimasukkan ke salah satu bagian dan

gas O2 ke bagian lain. Gas-gas ini berdifusi melalui elektroda dan bereaksi dengan

larutan elektrolit yang ada di bagian tengah. Reaksi yang terjadi adalah :

O2(g) + 2H2O(l) + 4e → 4OH-(aq)

H2(g) + 2OH-(aq) → 2H2O(l) + 2e

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

2. Sel Elektrolisis

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan

reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita.

Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel elektrolisis

dalam kehidupan sehari-hari. Baterai aki yang sedang diisi kembali (recharge) mengubah

energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan kimia yang diinginkan. Air,

H2O, dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalam sel elektrolisis. Proses ini akan

mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai

berikut :

2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g)

Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel

elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti

dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis,

ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke dalam larutan

maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya

merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au). Elektroda

berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda,

Page 24: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-16

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

sedangkan reaksi oksidasi berlangsung di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah

pada katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya

mengarah pada anoda. Akibatnya, katoda bermuatan negatif dan menarik kation-

kation yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anoda bermuatan positif

dan menarik anion-anion yang akanteroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan

elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di anoda (Esdi,

2011).

Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis

larutan. Pada proseselektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti

teroksidasi di anoda. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi elektrolisis lelehan garam

NaCl (yang dikenal dengan istilah sel Downs) :

Katoda (-) : 2 Na+(l) + 2 e- ——> 2 Na(s) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(l) Cl2(g) + 2 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 2 Na+(l) + 2 Cl-

(l) ——> 2 Na(s) + Cl2(g) ……………….. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam natrium di

katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda. Bagaimana halnya jika lelehan garam

NaCl diganti dengan larutan garam NaCl? Apakah proses yang terjadi masih sama?

Untuk mempelajari reaksi elektrolisis larutan garam NaCl, mengingat kembali Deret

Volta (Esdi, 2011).

Pada katoda, terjadi persaingan antara air dengan ion Na+. Berdasarkan Tabel

Potensial Standar Reduksi, air memiliki E°red yang lebih besar dibandingkan ion Na+. Ini

berarti, air lebih mudahtereduksi dibandingkan ion Na+. Oleh sebab itu, spesi yang

bereaksi di katoda adalah air. Sementara, berdasarkan Tabel Potensial Standar Reduksi,

nilai E°red ion Cl- dan air hampir sama. Oleh karena oksidasi air memerlukan potensial

tambahan (overvoltage), maka oksidasi ion Cl- lebih mudah dibandingkan oksidasi air.

Oleh sebab itu, spesi yang bereaksi di anoda adalah ion Cl-. Dengan demikian, reaksi

yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai berikut :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e- ——> H2(g) + 2 OH-(aq) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ——> Cl2(g) + 2 e- ……………….. (2)

Page 25: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-17

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) ——> H2(g) + Cl2(g) + 2 OH(aq) ………. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan ion

OH- (basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Terbentuknya ion OH- pada

katoda dapat dibuktikan dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah

muda setelah diberi sejumlah indikator fenolftalein (pp). Dengan demikian, terlihat

bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk elektrolisis larutan

(Esdi, 2011).

Selanjutnya kita mencoba mempelajari elektrolisis larutan Na2SO4. Pada katoda,

terjadi persaingan antara air dan ion Na+. Berdasarakan nilai E°red, maka air yang

akan tereduksi di katoda. Di lain sisi, terjadi persaingan antara ion SO42- dengan air

di anoda. Oleh karena bilangan oksidasi S pada SO4-2telah mencapai keadaan

maksimumnya, yaitu +6, maka spesi SO42- tidak dapat mengalami oksidasi. Akibatnya,

spesi air yang akan teroksidasi di anoda. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Katoda (-) : 4 H2O(l) + 4 e- ——> 2 H2(g) + 4 OH-(aq) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 H2O(l) ——> O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 6 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) + 4 H+(aq) + 4 OH-

(aq) …[(1) + (2)]

6 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) + 4 H2O(l) …………………. [(1) + (2)]

2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g) …………………….. [(1) + (2)]

Dengan demikian, baik ion Na+ maupun SO42-, tidak bereaksi. Yang terjadi justru

adalah peristiwa elektrolisis air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Hal yang serupa

juga ditemukan pada proses elektrolisis larutan Mg(NO3)2 dan K2SO4 (Esdi, 2011).

Bagaimana halnya jika elektrolisis lelehan maupun larutan menggunakan

elektroda yang tidak inert, seperti Ni, Fe, dan Zn? Ternyata, elektroda yang tidak inert

hanya dapat bereaksi di anoda, sehingga produk yang dihasilkan di anoda adalah ion

elektroda yang larut (sebab logam yang tidak inert mudah teroksidasi). Sementara, jenis

elektroda tidak mempengaruhi produk yang dihasilkan di katoda. Sebagai contoh, berikut

adalah proses elektrolisis larutan garam NaCl dengan menggunakan elektroda Cu :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e- ——> H2(g) + 2 OH-(aq) …………………….. (1)

Anoda (+) : Cu(s) ——> Cu2+(aq) + 2 e- …………………….. (2)

Page 26: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-18

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Reaksi sel : Cu(s) + 2 H2O(l) ——> Cu2+(aq) + H2(g) + 2 OH-

(aq)…….. [(1) + (2)]

Dari pembahasan di atas, kita dapat menarik beberapa kesimpulan yang berkaitan

dengan reaksi elektrolisis :

1. Baik elektrolisis lelehan maupun larutan, elektroda inert tidak akan bereaksi,

elektroda tidak inert hanya dapat bereaksi di anoda.

2. Pada elektrolisis lelehan, kation pasti bereaksi di katoda dan anion pasti bereaksi di

anoda.

3. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion alkali, alkali tanah, ion

aluminium, maupun ion mangan (II), maka air yang mengalami reduksi di katoda.

4. Pada elektrolisis larutan, bila larutan mengandung ion sulfat, nitrat, dan ion sisa asam

oksi, maka air yang mengalami oksidasi di anoda.

(Esdi, 2011)

Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut penyepuhan.

Dalam prosespenyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan (diendapkan sebagai

lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis. Baterai

umumnya digunakan sebagai sumber listrik selama proses penyepuhan berlangsung.

Logam yang ingin disepuh berfungsi sebagai katoda dan lempeng perak (logam pelapis)

yang merupakan logam penyepuh berfungsi sebagai anoda. Larutan elektrolit yang

digunakan harus mengandung spesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh

(dalam hal ini, ion perak). Pada proses elektrolisis, lempeng perak di anoda akan

teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan diendapkan

sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. Metode ini relatif mudah dan tanpa biaya

yang mahal, sehingga banyak digunakan pada industri perabot rumah tangga dan

peralatan dapur (Esdi, 2011).

Setelah kita mempelajari aspek kualitatif reaksi elektrolisis, kini kita akan

melanjutkan dengan aspek kuantitatif sel elektrolisis. Seperti yang telah disebutkan di

awal, tujuan utama elektrolisis adalah untuk mengendapkan logam dan mengumpulkan

gas dari larutan yang dielektrolisis. Kita dapat menentukan kuantitas produk yang

terbentuk melalui konsep mol dan stoikiometri (Esdi, 2011).

Page 27: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

II-19

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Progam Studi D-3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis adalah

Faraday (F). Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron. Satu

Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday

equivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui, setiap satu

mol partikel mengandung 6,02 x 1023partikel. Sementara setiap elektron mengemban

muatan sebesar 1,6 x 10-19 C. Dengan demikian :

1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 x 1023 partikel elektron x 1,6 x 10-19 C/partikel

elektron 1 Faraday = 96320 C (sering dibulatkan menjadi 96500 C untuk mempermudah

perhitungan).

Hubungan antara Faraday dan Coulomb dapat dinyatakan dalam persamaan

berikut :

Faraday = Coulomb / 96500

Coulomb = Faraday x 96500

Coulomb adalah satuan muatan listrik. Coulomb dapat diperoleh melalui perkalian

arus listrik (Ampere) dengan waktu (detik). Persamaan yang menunjukkan hubungan

Coulomb, Ampere, dan detik adalah sebagai berikut :

Coulomb = Ampere x Detik

Q = I x t

Dengan demikian, hubungan antara Faraday, Ampere, dan detik adalah sebagai

berikut :

Faraday = (Ampere x Detik) / 96500

Faraday = (I x t) / 96500

Dengan mengetahui besarnya Faraday pada reaksi elektrolisis, maka mol elektron

yang dibutuhkan pada reaksi elektrolisis dapat ditentukan. Selanjutnya, dengan

memanfaatkan koefisien reaksi pada masing-masing setengah reaksi di katoda dan anoda,

kuantitas produk elektrolisis dapat ditemukan (Esdi, 2011).

Page 28: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

1. Variabel Bebas

- ZnSO4 : 0,15N, 0,25N, 0,35N, 0,55N, 0,75N, 0,85N

- CuSO4 : 0,15N, 0,25N, 0,35N, 0,55N, 0,75N, 0,85N

2 Variabel Terikat

- Besarnya voltase

3 Variabel Kontrol

- Volume masing-masing 500 mL

III.2 Alat yang digunakan

1 Beaker glass

2 Erlenmeyer

3 Pipet tetes

4 Labu ukur

5 Gelas ukur

6 Batang pengaduk

7 Corong

8 Kaca Arloji

9 Voltmeter

III.3 Bahan yang digunakan

1 Aquades

2 Larutan ZnSO4

3 Lempeng logam Cu

4 Larutan CuSO4

III.4 Prosedur Percobaan

1. Menghitung berat CuSO4 dan ZnSO4 dari variabel 15N, 0,25N, 0,35N, 0,55N,

0,75N, 0,85N.

2. Menimbang padatan CuSO4 dan ZnSO4.

3. Melarutkan padatan CuSO4 dan ZnSO4 dengan aquades 500 mL pada labu ukur.

Page 29: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

III-2

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

Fti-Its

4. Menuangkan masing-masing larutan yang sudah diencerkan pada beaker glass.

5. Meletakkan lempengan tembaga pada beaker glas yang sudah berisi larutan

CuSO4 dan ZnSO4.

6. Menempelkan kabel voltmeter pada lempeng tembaga.

7. Membaca skala pada voltmeter pada saat konstan dan mencatatnya.

8. Mengulang percobaan pada masing-masing larutan sebanyak tiga kali.

9. Mengulangi prosedur 1-8 dengan variabel 15N, 0,25N, 0,35N, 0,55N, 0,75N,

dan 0,85N.

Page 30: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

III-3

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

Fti-Its

III.5 Diagram Alir Percobaan

Mengulang percobaan pada masing-masing larutan sebanyak tiga kali.

MULAI

Menghitung berat CuSO4 dan ZnSO4 dari variabel 15N, 0,25N, 0,35N,

0,55N, 0,75N, 0,85N.

Menimbang padatan CuSO4 dan ZnSO4.

Menuangkan masing-masing larutan yang sudah diencerkan pada beaker

glass.

Meletakkan lempengan tembaga pada beaker glas yang sudah berisi

larutan CuSO4 dan ZnSO4.

Menempelkan kabel voltmeter pada lempeng tembaga.

Membaca skala pada voltmeter pada saat konstan dan mencatatnya.

Mengulangi prosedur 1-8 dengan variabel 15N, 0,25N, 0,35N, 0,55N,

0,75N, dan 0,85N.

SELESAI

Page 31: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

III-4

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

Fti-Its

III.6 Gambar Alat Percobaan

Beaker Glass Erlenmeyer

Pipet Tetes

Labu Ukur Gelas Ukur

Pengaduk

Page 32: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

III-5

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

Fti-Its

Corong Kaca Arloji

Voltmeter

Page 33: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Percobaan

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan

Konsentrasi

(N)

Beda Potensial

(V)

I II III Rata-rata

0,15 235 260 280 258,33

0,25 226 270 327 274,33

0,35 349 384 390 374,33

0,55 387 428 476 430

0,75 495 487 473 485

0,85 500 536 540 525,33

IV.2 Pembahasan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur potensial sel pada sel

elektrokimia pada larutan CuSO4 dan ZnSO4 dengan kosentrasi larutan yang berbeda-

beda.

Potensial sel adalah gaya yang dibutuhkan untuk mendorong elektron melalui

sirkuit eksternal. Potensial sel dihasilkan dari sel Galvani. Potensial sel tergantung

pada suhu, konsentrasi ion dan tekanan parsial gas dalam sel. Potensial sel standar

dihitung dengan menggunakan potensial-potensial standar zat-zat yang mengalami

redoks. Besarnya potensial sel dari suatu reaksi redoks dalam sel volta merupakan

total dari potensial elektroda unsur-unsur sesuai dengan reaksinya. Selainitu,

percobaan ini didasari pada hukum Nernst, yaitu sebuah hukum yang menyatakan

hubungan antara potensial sel dari sebuah elektron ion-ion metal dan konsentrasi dari

ion dalam sebuah larutan.

Dari percobaan ini, CuSO4 dan larutan ZnSO4 dihubungkan dengan

menggunakan jembatan garam. Logam yang dimasukkan pada kedua larutan itu

disebut elektrode. Elektrode pada sel ini terbuat dari tembaga (Cu) dan Seng (Zn).

Tembaga berfungsi sebagai katoda, sedangkan Seng berfungsi sebagai anoda.

Page 34: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

IV-2

BAB IV Hasil Dan Pembahasan

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Reaksi oksidasi dan reduksi sering diistilahkan dengan “reaksi redoks”, hal ini

dikarenakan kedua peristiwa tersebut berlangsung secara simultan. Pada katoda

terjadi reaksi reduksi :

Cu2++ 2e-→Cu

sedangkan pada anoda terjadi reaksi oksidasi,

Zn→Zn2++ 2e-

Pada tabel IV.1 dapat dilihat bahwa pada konsentrasi larutan CuSO4 dan

ZnSO4 0,15N memiliki beda potensial sebesar 258,33V, pada konsentrasi larutan

CuSO4 dan ZnSO4 0,25N memiliki beda potensial sebesar 274,33V, pada konsentrasi

larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,35N memiliki beda potensial sebesar 374,33V, pada

konsentrasi larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,45N memiliki beda potensial sebesar 430V,

pada konsentrasi larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,55N memiliki beda potensial sebesar

485V, dan pada konsentrasi larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,65N memiliki beda

potensial sebesar 525,33V. Dan apabila di representasikan dalam bentuk grafik, akan

membentuk grafik sebagai berikut :

Grafik IV.2.1 Hubungan Beda Potensial dengan Konsentrasi Larutan

Dari grafik IV.1 dapat diketahui bahwa konsentrasi sebanding dengan harga

beda potensial. Artinya, semakin besar konsentrasi harga beda potensial juga

semakin besar. Hal ini sudah sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa

kenaikan harga beda potensial berbanding lurus dengan kenaikan konsentrasi.

Dikarenakan, reaksi yang mempunyai beda potensial positif adalah yang mengalami

reaksi redoks secara spontan. Reaksi redoks spontan terjadi apabila sel anoda lebih

mudah teroksidasi dan sel katoda lebih mudah tereduksi. Unsur yang lebih mudah

Page 35: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

IV-3

BAB IV Hasil Dan Pembahasan

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

teroksidasi terletak di sebelah kanan unsur yang tereduksi pada deret volta. Sehingga,

reaksi yang mempunyai beda potensial positif adalah reaksi yang sel anodanya

terletak di sebelah kanan unsur katoda pada deret volta. Maka dari itu, bisa dikatakan

percobaan ini mengalami keberhasilan.

Page 36: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa:

1. Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal

sebagai berikut : Elektoda yang digunakan dalam rangakaian sel volta yaitu logam

tembaga (Cu) ternyata dapat menghasilkan energy listik, tetapi jumlah energy

listrik yang dihasilkan sangat kecil.

2. Reaksi yang berlangsung adalah reaksi spontan, ini sesuai dengan yang dikatakan

oleh Alexander Volta bahwa syarat untuk menghasilkan energy listrik adalah

reaksinya harus reaksi yang berlangsung spontan. Kespontanan reaksi dapat dilihat

dari nilai Esel nya. Jika nilai Esel positif, reaksi berlangsung spontan. Sebaliknya,

nilai Esel negative, berarti reaksi tidak spontan.

3. Dari data hasil percobaan kondisi minimum harga potensial sel yaitu pada

konsentrasi 0,15N; rata-rata harga potensial sel sebesar 258,33V dan kondisi optimum

harga potensial sel pada konsentrasi 0,85N dengan rata-rata harga potensial sel

sebesar 525,33V.

4. Hubungan konsentrasi dengan beda potensial yang dihasilkan yaitu berbanding

lurus. Dengan kenaikan konsentrasi, maka beda potensial yang dihasilkan juga akan

mengalami kenaikan.

Page 37: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

DAFTAR PUSTAKA

(n.d.). Retrieved from http://kimia.unnes.ac.id/kasmui/elektrokimia/sel-elektrokimia.htm

Andriani, D. (2013, November 23). SEL VOLTA (SEL GALVANI). Retrieved November 24,

2013, from http://dessykimiapasca.wordpress.com/kimia-xii/sel-elektrokimia/sel-volta-sel-

galvani/

Anonim. (2011, Desember 11). Retrieved November 24, 2013, from

http://budisma.web.id/materi/sma/kimia-kelas-xii/sel-elektrokimia/)

Anonim. (2012, Oktober 21). Retrieved November 24, 2013, from

http://teknikkimiaits51.blogspot.com/

Anonim. (2013). Bab 3 Sel Elektrokimia. Retrieved November 24, 2013, from

http://imc.kimia.undip.ac.id/mata-kuliah/kimia-dasar-ii/bab-3-sel-elektrokimia/

Anonim. (2013, April 26). Elektrode. Retrieved November 24, 2013, from wikipedia:

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrode

Anonim. (2013, April 12). Elektrokimia. Retrieved November 21, 2013, from

lab.tekim.undip.ac.id/dtk2/2013/04/12/elektrokimia/

Artistryana. (2012, Maret 27). Pengolahan Limbah Elektroplating / Penyepuhan. Retrieved

November 20, 2013, from wordpress:

http://ecovolutiontoday.wordpress.com/2012/03/27/pengolahan-limbah-elektroplating-

penyepuhan/

Esdi. (2011, September 28). Retrieved November 24, 2013, from

http://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-elektrolisis/

Esdi. (2011, September 28). Sel Volta. Retrieved Nopember 24, 2013, from wordpress:

http://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-volta/

Nurul. (2012). Sel Elektrokimia. Retrieved November 21, 2013, from

http://kimia.upi.edu/staf/nurul/web2012/1004901/sel_volta.html

Ratna. (2009, Desember 12). Retrieved November 24, 2013, from http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/potensial-sel-reaksi-sel-dan-penentuan-potensial-

reduksi/

Page 38: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

vi

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

m Massa gram

M Molaritas M

N Normalitas N

Eo V Volt

e Ekuivalen -

V Volume ml

Mr Massa Relatif gram/mol

Page 39: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

vii

APPENDIKS

CuSO4 Cu2+ + SO42-

e = 2

ZnSO4 Zn2+ + SO42-

e = 2

Perhitungan massa CuSO4 dan ZnSO4 yang dibutuhkan untuk membuat 100ml

larutan berkonsentrasi :

o 0,15N

N = M x e

0,15 = M x 2

M = 0,075

𝑀 = 𝑔𝑟

𝐵𝑀 𝑥

1000

𝑚𝑙

0,075 = 𝑔𝑟

161 𝑥

1000

500

𝑔𝑟 = 6,037gram

o 0,25N

N = M x e

0,25 = M x 2

M = 0,125M

𝑀 = 𝑔𝑟

𝐵𝑀 𝑥

1000

𝑚𝑙

0,125 = 𝑔𝑟

161 𝑥

1000

500

𝑔𝑟 = 10,0625gram

o 0,35N

N = M x e

0,35 = M x 2

M = 0,175

𝑀 = 𝑔𝑟

𝐵𝑀 𝑥

1000

𝑚𝑙

Page 40: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

vii

0,175 = 𝑔𝑟

161 𝑥

1000

500

𝑔𝑟 = 14,0875𝑔𝑟𝑎𝑚

o 0,55N

N = M x e

0,55 = M x 2

M = 0,275M

𝑀 = 𝑔𝑟

𝐵𝑀 𝑥

1000

𝑚𝑙

0,275 = 𝑔𝑟

161 𝑥

1000

500

gr = 22,1375gram

o 0,75N

N = M x e

0,75 = M x 2

M = 0,375M

𝑀 = 𝑔𝑟

𝐵𝑀 𝑥

1000

𝑚𝑙

0,375 = 𝑔𝑟

161 𝑥

1000

500

𝑔𝑟 = 30,1875𝑔𝑟𝑎𝑚

o 0,85N

N = M x e

0,85 = M x 2

M = 0,425M

𝑀 = 𝑔𝑟

𝐵𝑀 𝑥

1000

𝑚𝑙

0,425 = 𝑔𝑟

161 𝑥

1000

500

𝑔𝑟 = 34,2125𝑔𝑟𝑎𝑚

Page 41: Laporan Praktikum Potensial Sel - VA

vii

Perhitungan Vrata-rata

V rata − rata = V1+V2+V3

3

o 0,15N

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 235 + 260 + 280

3= 258,33

o 0,25N

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 226 + 270 + 327

3= 274,33

o 0,35N

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 349 + 384 + 390

3= 374,33

o 0,55N

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 387 + 428 + 476

3= 430

o 0,75N

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 495 + 487 + 473

3= 485

o 0,85N

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 500 + 536 + 540

3= 525,33