176 Keunt ungan dari bat erai j enis ini adalah bahwa ia dapat
diisi ulang recharge dengan memberinya t egangan dari sumber luar melalui proses elekt rolisis, dengan reaksi :
2PbSO
4s
+ 2H
2
O
Æ
PbO
2s
+ Pb
s
+ 4H
+ aq
+ 2SO
4 2-
aq
t ot al Kerugian dari bat erai j enis ini adalah, secara bent uk, ia
t erlalu berat dan lagi ia mengandung asam sulf at yang dapat saj a t ercecer ket i ka dipindah-pindahkan.
3. Sel Bahan Bakar
Elekt roda : Ni Elekt rolit : Larut an KOH
Bahan Bakar : H
2
dan O
2
4. Bat erai Ni - Cd
Disebut j uga bat erai ni-cad yang dapat diisi ulang muat annya dan yang umum dipakai pada alat -alat
elekt ronik peka. Pot ensialnya adalah 1, 4 Volt . Kat oda : NiO
2
dengan sedikit air Anoda : Cd
Reaksinya : Cd
s
+ 2OH
- aq
Æ
CdOH
2s
+ 2e
-
2e
-
+ NiO
2s
+ 2H
2
O
Æ
NiOH
2s
+ 2OH
- aq
Bat erai ini lebih mahal dari bat erai biasa. c. Potensial sel :
- Gaya yang dibut uhkan unt uk mendorong elekt ron melalui sirkuit ekst ernal
Not asi pot ensial sel = E
cel
l; sat uan Volt = Joule Coulomb
•
Pot ensial sel dihasilkan dari sel Galvani
•
Pot ensial sel t ergant ung pada suhu, konsent rasi ion dan t ekanan parsial gas dalam sel; Pot ensial sel st andar E
sel : pot ensial pada 25
C, konsent rasi ion 1 M dan t ekanan parsial 1 at m
•
Pot ensial sel st andar dihit ung dengan menggunakan pot ensial- pot ensial st andar zat -zat yang mengalami redoks
E sel = E
oks + E red ;
E oks = pot ensial st andar zat yang mengalami oksidasi
E red = pot ensial st andar zat yang mengalami reduksi
•
Dalam t abel pot ensial st andar selalu dicant umkan pot ensial reduksi st andar, sehingga E
oks = - E red
•
Pot ensial reduksi st andar dit ent ukan dengan el ekt r oda st andar
d. Reaksi sel
•
Reaksi sel = j umlah reaksi ½ sel
•
Reaksi redoks sel galvani sist em Zn Zn
+2
Cu
+2
Cu:
177 Cu
2+ aq
+ Zn
s
o
Cu
s
+ Zn
2+ aq
•
Reaksi ½ sel dapat dit ulis: Cu
2+ aq
+ 2 e
-
o
Cu
s
Q = 1 [ Cu
2+
] Zn
2+ aq
+ 2 e
-
o
Zn
s
Q = 1 [ Zn
2+
] Secara umum
Q
cell
= [ Zn
2+
] [ Cu
2+
]
e. Penentuan potensial reduksi dengan elektroda standar Pot ensial Zn Cu :
Zn Zn
+2
Cu
+2
Cu: E
sel
= E
oks Zn
+ E
red H+
; + 0. 76 = - E
red Zn + 0 E
red Zn
= -0. 76 V t anda negat if menunj ukkan bahwa Zn lebih sulit direduksi dibandingkan dengan H
2
Reaksi yang t erj adi adalah :
•
Cu
2+ aq
+ 2 e
-
o
Cu
s
E
1
= + 0. 34 V Zn
2+ aq
+ 2 e
-
o
Zn
s
E
2
= - 0. 76 V
•
E
2
E
1
, maka didalam sist em, Cu
+2
akan mengalami reduksi dan Zn akan t eroksidasi :
•
Cu
2+ aq
+ 2 e
-
o
Cu
s
E
1
= + 0. 34 V Zn
s
o
Zn
2+ aq
+ 2 e
-
E
2
= + 0. 76 V Cu
2+ aq
+ Zn
s
o
Cu
s
+ Zn
2+ aq
E
sel
= + 1. 10 V
f. Spontanitas reaksi dan potensial sel
•
Reaksi spont an:
Δ
G 0
Δ
G = - n F E
sel
Dimana :
Δ
G = - n F E
sel
; n = j umlah elekt ron mol; F = muat an 1 mol elekt ron; 1 F = 96500 C; E
sel
= pot ensial sel; E
sel
= pot ensial sel st andar
Δ
G 0, maka Esel 0
•
Cont oh Cr
+3 aq
+ 3e
Æ
Cr
s
E
Cr
= - 0. 74 V Zn
+2 aq
+ 2e
Æ
Zn
s
E
Zn
= - 0. 76 V Karena E
Zn
E
Cr
, Zn akan mengalami oksidasi. Reaksi sel yang akan t erj adi
Cr
+3 aq
+ 3e
Æ
Cr
s
} x 2 E
Cr
= - 0. 74 V Zn
s
Æ
Zn
+2 aq
+ 2e } x 3 E
Zn
= + 0. 76 V 2Cr
+3 aq
+ 3 Zn
s
Æ
Zn
+2
+ 2 Cr
s
E
sel
= 0. 02 V 0 Reaksi
spont an
178 Tabel 9. 1. Pot ensial reduksi st andar
g. Fenomena umum sel dengan reaksi spontan galvani
• Makin besar perbedaan harga
E qred, makin besar harga
E qcell.
• Dalam sel galvani dengan
reaksi spontan E qred katoda
lebih positif dari E qred
anoda.
179
Contoh Soal : Tuliskan reaksi elekt rolisis larut an CuCl
2
dengan elekt roda Pt . Jawab :
Karena bukan t ermasuk logam golongan IA dan IIA, maka pada kat oda yang direduksi adalah kat ion logam Cu.
Cu
2+
+ 2e
Æ
Cu Anoda dengan elekt roda inert t idak bereaksi j ika anionnya t idak
mengandung O, maka yang dioksidasi adalah anion t ersebut . 2Cl
¯
Æ
Cl
2
+ 2e Kat oda
: Cu
2+
+ 2e
Æ
Cu Anoda
: 2Cl
¯
Æ
Cl
2
+ 2e Reaksi t ot al
: Cu
2+
+ 2Cl
¯
Æ
Cu + Cl
2
CuCl
2
Æ
Cu + Cl
2
Dengan demikian reaksi elekt rolisisnya adalah CuCl
2
Æ
Cu + Cl
2
Aplikasi sel galvani a.
aki mobil b.
bat erai alkalin c.
Prot eksi besi oleh Zn t erhadap korosi
a. Aki mobil
Gambar 9. 7. Aki mobil
- Baterai mobil 12 V dengan 6 pasang katodaanoda yang masing-masing
menghasilkan 2 V. - Katoda : PbO
2
pada jaringan logam dalam asam sulfat :
PbO
2s
+ SO
4 2-
aq
+ 4H
+ aq
+ 2e
-
o PbSO
4s
+ 2H
2
O
l
. - Anode: Pb :
Pb
s
+ SO
4 2-
aq
o PbSO
4s
+ 2e
-
180
Bat erai bervariasi dalam ukuran dan
bahan kimianya, sepert i aki mobil,
sel alkalin dan sel kering.
b. Baterai alkalin
Gambar 9. 8. Bat erai alkalin
c. Proteksi besi oleh Zn terhadap korosi
Gambar 9. 9. Prot eksi Fe oleh Zn t erhadap korosi
2. Sel Elektrolisis
•
Terj adi perubahan : energi list rik
Æ
energi kimia
•
Elekt rolisa adalah reaksi non-spont an yang berj alan akibat adanya arus aliran elekt ron ekst ernal yang dihasilkan oleh suat u
pembangkit list rik. .
•
Pada sel elekt rolit ik
Anoda: Zn cap: Zn
s
o Zn
2+
aq + 2e
-
katoda: MnO
2
, NH
4
Cl dan pasta karbon :
2 NH
4 +
aq
+ 2 MnO
2s
+ 2e
-
o Mn
2
O
3s
+ 2NH
3aq
+ 2H
2
O
l
batang grafit didalam katoda inert dipusat.
Baterai alkalin NH
4
Cl dapat
181
–
Kat oda bermuat an negat if at au disebut elekt roda –
Terj adi reaksi reduksi Jenis logam t idak diper- hat ikan, kecuali logam Alkali IA
dengan Alkali t anahIIA, Al dan Mn - Reaksi :
2 H
+ aq
+ 2e
-
Æ
H
2g
ion golongan IA IIA t idak di reduksi; dan penggant inya air 2 H
2
O
l
+ 2 e
-
Æ
basa + H
2g
ion-ion lain direduksi
–
Anoda bermuat an posit if + at au disebut elekt roda + - Terj adi reaksi oksidasi
- Jenis logam diperhat ikan a.
Anoda : Pt at au C elekt roda inert reaksi :
4OH
- aq
Æ
2H
2
O
l
+ O
2g
+ 4e
-
gugus asam beroksigen t idak t eroksidasi, digant i oleh 2 H
2
O
l
Æ
asam + O
2g
golongan VIIA halogen
Æ
gas b.
Anoda bukan : Pt at au C reaksi : bereaksi dengan anoda membent uk garam at au senyawa
lain.
Gambar 9. 10. Elekt rolisa cairan NaCl
182
a. Aplikasi elektrolisis
1. Elekt roplat t ing
Gambar 9. 11. Elekt roplat t ing
Elekt roplat t ing adalah aplikasi elekt rolisis pada pelapisan suat u logam at as logam yang lain. Teknik ini bisa
dipakai unt uk memperbaiki penampakan dan daya t ahan suat u logam. Cont ohnya, suat u lapisan t ipis logam chromium pada
bemper baj a mobil unt uk membuat nya menarik dan melindunginya dari karat . Pelapisan emas dan perak dilakukan
pada barang-barang perhiasan yang berasal dari bahan-bahan logam yang murah. Berbagai lapisan-lapisan t ipis logam
t ersebut ket ebalannya berkisar ant ara 0, 03 s d 0, 05 mm.
2. Pembuat an Aluminium
Bauksit adalah bij i aluminium yang mengandung Al
2
O
3 -
. Unt uk mendapat kan aluminium, bij ih t ersebut dimurnikan dan
Al
2
O
3
nya dilarut kan dan didisosiasikan dalam larut an elekt rolit ‚ eryolit e’ . Pada kat oda, ion-ion aluminium direduksi
menghasilkan logam yang t erbent uk sebagai lapisan t ipis dibagian bawah wadah elekt rolit . Pada anoda yang t erbuat
dari karbon, ion oksida t eroksidasi menghasilkan O
2
bebas. Reaksinya adalah :
Al
3+
+ 3 e
-
Æ
Al
l
kat oda 2
O
2-
Æ
O
2g
+ 4 e
-
anoda 4 Al
3+
+6 O
2-
Æ
4Al
l
+ 3 O
2g
t ot al 3.
Pembuat an Magnesium Sumber ut ama magnesium adalah air laut . Mg
2+
mempunyai kelimpahan t erbesar ket iga dalam laut , kalahannya oleh ion nat rium dan ion klorida. Unt uk
183 memperoleh magnesium, MgOH
2
diendapkan dari air laut . Pemisahan it u dilakukan dengan cara f ilt rasi dan lalu
dilarut kan dalam asam hidroklorit . MgOH
2
+ 2HCl
Æ
MgCl
2
+ 2H
2
O Larut an MgCl
2
diuapkan dan menghasilkan MgCl
2
padat yang lalu dilelehkan dan akhirnya di elekt rolisa. Magnesium bebas
akan diendapkan pada kat oda dan gas klorin dihasilkan pada anoda.
MgCl
2l
Æ
Mg
l
+ Cl
2g
4. Penyulingan Tembaga
Salah sat u elekt rolisis yang paling menarik adalah pemurnian at au penyulingan logam t embaga. Tembaga dapat
dimbil dari bij inya, edngan cara ini sampai ke t ingkat kemurnian 99. Pengot ornya sebagian besar adalah perak,
emas, plat ina, besi dan seng menurunkan kondukt ivit as list rik t embaga secara drast is sehingga harus disuling ulang sebelum
dipakai sebagai kawat at au kabel.
Gambar 9. 12. Sel penyulingan t embaga
Tembaga t idak murni dipakai sebagai elekt roda sebagai anoda pada sel elekt rolisis yang mengandung larut an
t embaga sulf at dan asam sulf at sebagai elekt rolit . Kat oda pada sist em ini adalah t embaga dengan kemurnian t inggi. Jika
selnya dij alankan pada t egangan yang diperlukan, hanay t embaga dan pengot ornya yang lebih mudah t eroksidasi
daripada t embaga, seng dan besi yang larut disekit ar anoda. Logam-logam yang kurang akt if akan runt uh dan mengendap
dibagian dasar wadah. Pada kat oda, ion t embaga direduksi t et api ion seng dan ion besi t ert inggal dilarut an karena lebih
sukar t ereduksi dari pada t embaga. Secara pelan-pelan
Fe
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
, SO
4 2-
184 t embaga anoda t erlarut dan t embaga kat oda makin t umbuh.
Suat u saat t embaga akan mempunyai kemurnian 99, 95 Kot oran yang t erkumpul dibagian bawah biasanya
disebut sebgai anoda, dapat dipindahkan secara periodik dan nilai perak, emas dan plat ina dapat pula dihit ung unt uk
memperoleh t ot al ef isiensi pelaksanaan proses penyulingan.
5. Elekt rolisis Brine
Brine =’ air asin’ adalah larut an nat rium klorida j enuh. Pada kat oda, air lebih mudah direduksi daripada ion
nat rium dan gas H
2
akan t erbent uk. Reaksi :
2e
-
+ 2H
2
O
Æ
H
2g
+ 2OH
- aq
Walaupun air lebih mudah t eroksidasi daripada ion klorida, namun sepert i t elah disebut bahwa ada f akt or-f akt or yang
kompleks yang mempengaruhi sehingga yang t eroksidasi adalah ion klorida.
9. 7 Potensial elektroda
Gambar 9. 13. Pot ensial elekt roda
1. Pengert ian
Merupakan ukuran t erhadap besarnya kecenderungan suat u unsur unt uk melepaskan at au mempert ahankan elekt ron
2. Elekt roda Hidrogen
- E° H
2
diukur pada 25° C, 1 at m dan {H
+
} = 1 molar - E° H
2
= 0. 00 volt 3.
Elekt roda Logam - E° logam diukur t erhadap E° H
2
- Logam sebelah kiri H : E° elekt roda 0 - Logam sebelah kanan H : E° elekt roda 0
4. Cara Menghit ung Pot ensial Elekt roda Sel
1. E° sel = E° red - E° oks 2. E sel = E° sel - RT nF lnC
Pada 25° C : E sel = E° sel - 0. 059 n log C
185 Elekt roda t ergant ung pada :
•
Jenis Elekt roda
•
Suhu
•
Konsent rasi ionnya Cat at an :
E° = pot ensial reduksi st andar volt
R = t et apan gas- volt . coulomb mol. ° K]
= 8. 314 T
= suhu mut lak ° K n
= j umlah elekt ron F
= 96. 500 coulomb C
= [ bent uk oksidasi] [ bent uk reduksi] 9. 8 Hukum faraday
Gambar 9. 14. Michael f araday
Banyaknya zat yang dihasilkan dari reaksi elekt rolisis sebanding dengan banyaknya arus list rik yang dialirkan kedalam
larut an. hal ini dapat diGambar kan dengan hukum f araday 1
Gambar 9. 15. Hukum Faraday
186
F t
i e
W .
.
W = massa zat yang dihasilkan
n A
e
r
i = arus dalam ampere t = wakt u dalam sat uan det ik
F = t et apan Farady, 1 F = 96500 C
i. t = Q = arus dalam sat uan C
F t
i.
arus dalam sat uan Farady
e W
mol elekt ron Mol elekt ron dari suat u reaksi sama dengan perubahan biloks
1 mol zat . Dari rumusan diat as diperoleh : Jumlah Farady = mol elekt ron
=perubahan bil. oksidasi 1 mol zat Dalam penent uan massa zat yang dihasilkan dalam reaksi elekt rolisis,
biasanya dat a yang diket ahui adalah Ar bukan e, sedangkan
n A
e
r
sehingga rumusan Hukum Farady 1 menj adi :
F n
t i
A W
r
. .
.
n = valensi at au banyaknya mol el ekt ron unt uk set iap mol zat .
187
9. 9 KOROSI
Gambar 9. 16. Perist iwa korosi
Korosi adalah perist iwa perusakan logam akibat t erj adinya reaksi kimia dengan lingkungan yang menghasilkan produk yang t idak
diinginkan. Lingkungan dapat berupa asam, basa, oksigen dari udara, oksigen didalam air at au zat kimia lain. Perkarat an besi adalah
perist iwa elekt rokimia sebagai berikut :
x
Besi dioksidasi oleh H
2
O at au ion hydrogen Fe
s
Æ
Fe
2+ aq
+ 2e
-
oksidasi 2 H
+ aq
Æ
2 H
aq
reduksi
x
At om-at om H bergabung menghasilkan H
2
2 H
aq
Æ
H
2g
x
At om-at om H bergabung dengan oksigen 2 H
aq
+ ½ O
2aq
Æ
H
2
O
l
x
Jika konsent rasi H+ cukup t inggi pH rendah, maka reaksi Fe + 2H
+ aq
Æ
2H
aq
+ Fe
2+ aq
2 H
aq
Æ
H
2g
x
Ion Fe
2+
j uga bereaksi dengan oksigen dan membent uk karat coklat keerah-merahan dengan menghasilkan ion H
+
yang selanj ut nya direduksi menj adi H
2-
4 Fe
2+ aq
+ O
2aq
+ 4 H
2
O
l
+ 2
x
H
2
O
l
Æ
2 Fe
2
O
3
H
2
O
xs
+ 8H
+
Reaksi t ot alnya menj adi 4 Fe
s
+ 3 O
2aq
+ 2
x
H
2
O
l
Æ
2 Fe
2
O
3
H
2
O
xs
