36
Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII
Jika dalam reaksi sel elektrokimia melibatkan fasa gas dengan logam mulia sebagai elektrodenya, aturan penulisan notasi sel volta sebagai berikut.
a. Jika pada anode terjadi reaksi oksidasi yang melibatkan gas dengan
platina sebagai elektrode: H
2
g
ZZX YZZ
2H
+
+ 2e
–
maka notasi untuk elektrode hidrogen dapat ditulis sebagai berikut.
Pt H
2
g H
+
aq b.
Jika pada katode terjadi reaksi reduksi yang melibatkan gas dengan platina sebagai elektrode: 2H
+
aq + 2e
–
⎯⎯ → H
2
g maka notasi untuk elektrode hidrogen dapat ditulis sebagai berikut.
H
+
aq H
2
g Pt
Tanda baca koma dapat juga dipakai sebagai notasi untuk memisahkan ion-ion yang terdapat dalam larutan yang sama atau memiliki fasa yang
sama dengan elektrode logam mulia seperti Pt. Reaksi setengah sel: Fe
3+
aq + e
–
ZZX YZZ
Fe
2+
aq Notasi setengah sel: Fe
3+
aq, Fe
2+
aq Pt
Jawab: 1.
Reaksi setengah selnya sebagai berikut. Anode: Fes ⎯⎯
→ Fe
2+
aq + 2e
–
Katode: Sn
2+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Sns
Reaksi sel volta keseluruhan sebagai berikut. Fes + Sn
2+
aq ⎯⎯ → Fe
2+
aq + Sns 2.
Reaksi setengah selnya sebagai berikut. Anode: Zns ⎯⎯
→ Zn
2+
aq + 2e
–
Katode: Cd
2+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Cds
Penulisan notasi selnya sebagai berikut. Zns
Zn
2+
aq Cd
2+
aq Cds
Penulisan Reaksi dari Notasi Sel
a Tuliskan reaksi yang terjadi pada sel volta dengan notasi sel seperti berikut. Zns
Zn
2+
aq Sn
4+
aq, Sn
2+
aq Pt
b Tuliskan notasi sel untuk reaksi berikut. Nis + 2H
+
aq ⎯⎯ → Ni
2+
aq + H
2
g
Jawab: a Setengah-reaksi selnya sebagai berikut.
Anode: Zns ⎯⎯ → Zn
2+
aq + 2e
–
Katode: Sn
4+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Sn
2+
aq Reaksi sel volta keseluruhan sebagai berikut.
Zns + Sn
4+
aq ⎯⎯ → Zn
2+
aq + Sn
2+
aq b Setengah-reaksi selnya sebagai berikut.
Anode: Nis ⎯⎯ → Ni
2+
aq + 2e
–
Katode: 2H
+
aq + 2e
–
⎯⎯ → H
2
g Penulisan notasi selnya sebagai berikut.
Nis Ni
2+
aq H
+
aq H
2
g Pt
Contoh
2.5
37
Reaksi Redoks dan Elekt rokim ia
3. Potensial Elektrode dan GGL Sel
Dalam sel elektrokimia, untuk mendorong elektron mengalir melalui rangkaian luar dan menggerakkan ion-ion di dalam larutan menuju
elektrode diperlukan suatu usaha. Usaha atau kerja yang diperlukan ini dinamakan
aya erak istrik, disingkat GGL.
a. Makna GGL Sel
Kerja yang diperlukan untuk menggerakkan muatan listrik GGL di dalam sel bergantung pada perbedaan potensial di antara kedua
elektrode. Beda potensial ini disebabkan adanya perbedaan kereaktifan logam di antara kedua elektrode. Nilai GGL sel merupakan gabungan
dari potensial anode potensial oksidasi dan potensial katode potensial reduksi. Dalam bentuk persamaan ditulis sebagai berikut.
GGL E
sel
= potensial reduksi + potensial oksidasi Potensial reduksi adalah ukuran kemampuan suatu oksidator zat
pengoksidasi = zat tereduksi untuk menangkap elektron dalam setengah reaksi reduksi. Potensial oksidasi kebalikan dari potensial reduksi dalam
reaksi sel elektrokimia yang sama.
Potensial oksidasi = –Potensial reduksi Tinjaulah setengah reaksi sel pada elektrode Zn dalam larutan ZnSO
4
. Reaksi setengah selnya sebagai berikut.
Zns ⎯⎯ → Zn
2+
aq + 2e
–
Jika –E
Zn
adalah potensial elektrode untuk setengah reaksi oksidasi, + E
Zn
adalah potensial untuk setengah sel reduksinya: Potensial oksidasi: Zns ⎯⎯
→ Zn
2+
aq + 2e
–
E
Zn
= –E
Zn
V Potensial reduksi: Zn
2+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Zns E
Zn
= E
Zn
V Sel elektrokimia yang terdiri atas elektrode Zn dan Cu dengan reaksi
setengah sel masing-masing: Cu
2+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Cus
E
Cu
= E
Cu
V Zn
2+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Zns
E
Zn
= E
Zn
V Nilai GGL sel elektrokimia tersebut adalah
E
sel
= E
Cu
+ –E
Zn
= E
Cu
– E
Zn
Dengan demikian, nilai GGL sel sama dengan perbedaan potensial kedua elektrode. Oleh karena reaksi reduksi terjadi pada katode dan
reaksi oksidasi terjadi pada anode maka nilai GGL sel dapat dinyatakan sebagai perbedaan potensial berikut.
E
sel
= E
Reduksi
– E
Oksidasi
atau E
sel
= E
Katode
– E
Anode
Nilai potensial elektrode tidak bergantung pada jumlah zat yang terlibat dalam reaksi. Berapapun jumlah mol zat yang direaksikan, nilai
potensial selnya tetap. Contoh: Cu
2+
a + 2e
–
⎯⎯ → Cus
E
Cu
= E
Cu
V 2Cu
2+
a + 4e
–
⎯⎯ → 2Cus
E
Cu
= E
Cu
V
Satuan untuk gaya gerak listrik GGL adalah
volt
.
Unit for electrom otive force is volt.
Note
Catatan
Bandingkan kereaktifan logam-logam golongan IA dan IIA. Manakah yang lebih reaktif? Jika logam-logam itu dihubungkan melalui kawat, manakah oksidator dan reduktornya?
Kegiatan Inkuiri
Gambar 2.6
Bat erai m erupakan cont oh sel elekt rokim ia.
Sumber: Sougou Kagashi
38
Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII
Menentukan Potensial Elektrode Standar
Hitunglah potensial elektrode Cu yang dihubungkan dengan elektrode hidrogen pada keadaan standar jika voltmeter menunjukkan nilai 0,34 volt.
Jawab: Persamaan setengah reaksi sel yang terjadi:
Katode: Cu
2+
aq + 2e
–
⎯⎯ → Cus
Anode: H
2
g ⎯⎯ → 2H
+
aq Nilai GGL sel:
E°
sel
= E°
katode
– E°
anode
0,34 V =
E
Cu o
E
H o
2
0,34 V =
E
Cu o
– 0,00 V ⎯⎯
→
E
Cu o
= 0,34 V Jadi, potensial reduksi standar untuk elektrode Cu adalah 0,34 volt.
Gambar 2.7
Elekt rode hidrogen dit et ap kan sebagai elekt rode st andar.
Contoh
2.6
b. Potensial Elektrode Standar E
Oleh karena potensial oksidasi merupakan kebalikan dari potensial reduksinya maka data potensial elektrode suatu logam tidak perlu
diketahui dua-duanya, melainkan salah satu saja. Misalnya, data potensial reduksi atau data potensial oksidasi. Menurut perjanjian IUPAC, potensial
elektrode yang dijadikan sebagai standar adalah potensial reduksi. Dengan demikian, semua data potensial elektrode standar dinyatakan dalam
bentuk potensial reduksi standar.
Potensial reduksi standar adalah potensial reduksi yang diukur pada keadaan standar, yaitu konsentrasi larutan M sistem larutan atau tekanan
atm sel yang melibatkan gas dan suhu
o
. Untuk mengukur potensial reduksi standar tidak mungkin hanya
setengah sel sel tunggal sebab tidak terjadi reaksi redoks. Oleh sebab itu, perlu dihubungkan dengan setengah sel oksidasi.
Nilai GGL sel yang terukur dengan voltmeter merupakan selisih kedua potensial sel yang dihubungkan bukan nilai mutlak. Berapakah nilai
pasti dari potensial reduksi? Oleh karena nilai GGL sel bukan nilai mutlak maka nilai potensial
salah satu sel tidak diketahui secara pasti. Jika salah satu elektrode dibuat tetap dan elektrode yang lain diubah-ubah, potensial sel yang dihasilkan
akan berbeda. Jadi, potensial sel suatu elektrode tidak akan diketahui secara pasti, yang dapat ditentukan hanya nilai relatif potensial sel suatu elektrode.
O leh karena itu, untuk menentukan potensial reduksi standar diperlukan potensial elektrode rujukan sebagai acuan. Dalam hal ini,
IUPAC telah menetapkan elektrode standar sebagai rujukan adalah elektrode hidrogen, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Elektrode hidrogen pada keadaan standar, E°, ditetapkan pada konsentrasi H
+
1 M dengan tekanan gas H
2
1 atm pada 25°C. Nilai potensial elektrode standar ini ditetapkan sama dengan nol volt atau
E
H H
o
2 +
→
= 0,00 V. Potensial elektrode standar yang lain diukur dengan cara dirangkaikan dengan potensial elektrode hidrogen pada keadaan
standar, kemudian GGL selnya diukur. Oleh karena potensial elektrode hidrogen pada keadaan standar
ditetapkan sama dengan nol, potensial yang terukur oleh voltmeter dinyatakan sebagai potensial sel pasangannya.
Baterai kecil dan baterai besar selama sistem selnya sama, potensial
selnya sama, yaitu 1,5 volt.
Sm all and big bat t eries have equal cell potensial for equal cell system , i.e
1,5 volt.
Note
Catatan
Sumber: Chemistry: The Central Science,2000
bagian anode Anode Zn
NO
3 –
Zn
2+
e
–
Volt m et er
NO
3 –
Na
+
e
–
H
2
g NO
3 –
H
+
bagian kat ode elekt rode hidrogen st andar
Zns
→
Zn
2+
aq + 2e
–
2H
+
aq + 2e
–
→
H
2
g
+
Tombol
NO
3 –
–
