Elemen Primer ELEMEN LISTRIK DASAR

BAB II PEMBAHASAN

A. ELEMEN LISTRIK DASAR

Elemen adalah suatu sumber arus listrik yang dihasilkan dari reaksi kimia. Pada dasarnya elemen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Elemen Primer

Elemen Primer adalah elemen yang tidak dapat digunakan lagi jika energinya sudah habis terpakai. Pada umumnya elemen primer terdiri dari satu sel. Pada elemen primer, reaksi kimia yang menyebabkan electron mengalir dari elektroda negatif katoda ke elektroda positif anoda tidak dapat dibalik arahnya. Dengan demikian elemen ini tidak dapat dimuati kembali jika muatannya habis. Elemen primer ialah elemen elektro kimia yang memerlukan pergantian bahan-bahan pereaksi setelah memberikan sejumlah energi listrik kepada rangkaian luar. a. Elemen Volta Elemen Galvani Luigi Galvani 1737- 1798 menemukan bahwa bila kaki katak yang baru mati dikaitkan pada tembaga kemudian disentuh pisau besi, maka kaki katak itu akan bergerak. Volta menyimpulkan peristiwa ini sebagai gejala listrik yang timbul karena kedua logam yang dihubungkan oleh larutan yang ada dalam kaki katak. Bila sebatang logam dimasukkan ke dalam larutan elektrolit, batang logam menjadi negatif sedangkan larutan menjadi bermuatan positif atau potensial larutan menjadi lebih tinggi daripada potensial logam. Perbedaan potensial logam dari larutan dinamakan potensial kontak. Ternyata, setiap logam mempunyai potensial kontak yang berbeda. Sebuah elemen sederhana dapat dibuat berdasarkan prinsip diatas, yanitu dengan mencelupkan batang tembaga Cu dan batang seng Zn kedalam larutan asam sulfat H2SO4 encer. Batang tembaga menjadi kutub positif atau anoda dan batang seng menjadi katoda. Beda potensial antara anoda dan katoda adalah 1 volt. Dalam larutan, molekul-molekul asam sulfat akan terurai menjadi ion-ion hydrogen yang bermuatan positif dan ion-ion sulfat yang bermuatan negative. Elemen Volta mempunyai kelemahan, yaitu hanya dapat bekerja dalam waktu yang pendek sehingga tidak cocok untuk kehidupan sehari-hari Bagian utama elemen Volta, yaitu kutub positif anode terbuat dari tembaga Cu,kutub negatif katode terbuat dari sengZn,larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat H2SO4. Lempeng tembaga memiliki potensial tinggi, sedangkan lempeng seng memiliki potensial rendah. Jika kedua lempeng logam itu dihubungkan melalui lampu, lampu akan menyala. Hal ini membuktikan adanya arus listrik yang mengalir pada lampu. Ketika lampu menyala, larutan elektrolit akan bereaksi dengan logam tembaga maupun seng sehingga menghasilkan sejumlah elektron yang mengalir dari seng menuju tembaga. Adapun, reaksi kimia pada elemen Volta adalah sebagai berikut.  Pada larutan elektrolit terjadi reaksi H2SO4 2H+ + SO2–4→  Pada kutub positif terjadi reaksi Cu + 2H+ polarisasi H2→  Pada kutub negatif terjadi reaksi Zn + SO4 ZnSO4+ 2e→ Reaksi kimia pada elemen Volta akan menghasilkan gelembung- gelembung gas hidrogen H2. Gas hidrogen tidak dapat bereaksi dengantembaga, sehingga gas hidrogen hanya menempel dan menutupi lempengtembaga yang bersifat isolator listrik. Hal ini menyebabkan terhalangnya aliranelektron dari seng menuju tembaga maupun arus listrik dari tembaga menujuseng. Peristiwa tertutupnya lempeng tembaga oleh gelembung-gelembung gashidrogen disebut polarisasi. Adanya polarisasi gas hidrogen pada lempengtembaga menyebabkan elemen Volta mampu mengalirkan arus listrik hanyasebentar. Tegangan yang dihasilkan setiap elemen Volta sekitar 1,1 volt.Penggunaan larutan elektrolit yang berupa cairan merupakan kelemahanelemen Volta karena dapat membasahi peralatan lainnya. b. Elemen Lechlance Basah dan Elemen Kering Baterai Elemen basah ini ditemukan oleh Leclanche tahun 1886. Elemen ini terdiri dari bejana kaca berisi karbon C sebagai elektroda positif, batang seng sebagai elektroda negatif, larutan ammonium klorida NH4CI sebagai elektrolit, dan depolarisator mangan dioksida MnO2 bercampur dengan sebuk karbon C dalam bejana berpori. Ketika ion-ion seng masuk kedalam larutan ammonium klorida , batang seng akan mejadi negative terhadap larutan logam. Ammonium klorida memberikan ion NH4+ menembus bejana berpori menuju batang karbon dan memberikan muatan positifnya pada batang karbon dan terurai menjadi amoniak Nh3 dan gas hidrogen H2 . Elemen Leclanche dapat menghasilkan tegangan listrik sekitar 1,5V. Elemen ini tidak mengandung asam yang berbahaya dan pelopor dari sumber arus listrik portable yang sering dikenal dengan baterai. Pada perkembangannya, elemen Leclanche berubah menjadi elemen kering baterai yang lebih mudah dipakai. Sebenarnya elemen kering diperoleh hanya dengan mengganti elektrolit larutan ammonium klorida menjadi campuran pasta ammonium klorida dengan serbuk kayu, tepung atau getah. Elemen kering yang paling umum digunakan adalah sel karbon seng . Susunannya sebagai berikut :  Anoda : batang karbon C  Katoda : seng Zn  Elektrolit : Amonium Clorida  NH4Cl  Depolarisator : Mangan dioksida dan serbuk karbon MnO2 + C . Cara kerja : Ketika kedua elektroda dihubungkan dengan suatu penghantar maka akan terjadi reaksi kimia yang menghasilkan aliran arus listrik. Pada saat yang sama akan terjadi gelembung gas Hidrogen yang kemudian diserap olehcampuran MnO2 + C sehingga tidak menempel pada anoda.Baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 volt. Sel karbon seng termasuk elemen primer karena jika muatanya habis maka tidak dapat diisi ulang. Namun ada juga sel kering yang bisa diisi ulang. Contohnya sel Nicad. c. Elemen Daniell Elemen ini dibuat oleh John Daniell pada tahun 1835. untuk mencegah terjadinya polarisasi, elektroda dilindungi oleh suatu bahan kimia yang disebut depolarisator. Pada elemen Daniell yang digunakan adalah tembaga sulfat CuSO4 yang dipisahkan dengan elektrolit asam sulfat encer oleh bejana berpori. Jadi, ion-ion masih dapat pergi dari elektroda ke elektroda lain melalui depolarisator. d. Elemen Weston Elemen ini menggunakan air raksa sebagai anoda dan amalgama cadmium sebagai katoda. Sebagai depolarisator digunakan campuran merkurosulfat dan kadmium sulfat berbentuk pasta. Sebagai elektrolit digunakan larutan jenuh cadmium sulfat. Hablur- hablur kadmium sulfat ditambahkan untuk menjaga supaya larutan tetap jenuh.

2. Elemen Sekunder