Dalam sel elektrokimia terdapat hubungan
Dalam sel elektrokimia terdapat hubungan antara reaksi kimia dengan energi
listrik. Reaksi yang terjadi dalam sel elektrokimia adalah reaksi reduksi dan reaksi
oksidasi (reaksi redoks). Reaksi redoks dapat berlangsung jika dalam sel
elektrokimia terdapat zat/larutan elektrolit yang dapat mernghantarkan arus listrik.
Dalam sel elektrokimia, selain elektrolit juga membutuhkan tempat berlangsungnya
reaksi yang dikenal sebagai elektroda. Elektroda dalam sel elektrokimia dibagi
menjadi dua yaitu elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda dan
elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi disebut katoda.
Berdasarkan keberlangsungan reaksi sel elektrokimia dibagi menjadi dua
yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Pada sel volta yang sedang digunakan,
berlangsung suatu reaksi kimia yang menghasilkan arus/energi listrik. Sedangkan
penggunaan energi listrik untuk melangsungkan reaksi kimia disebut sel elektrolisis.
A. Sel Volta, terjadi pada reaksi redoks yang bersifat spontan (bereaksi dengan
sendirinya) dan menghasilkan arus listrik. Dalam reaksi sel, perbedaan energi
potensial kimia antara reaktan yang lebih tinggi energinya dan produk yang
lebih rendah energinya menghasilkan arus listrik. Dengan kata lain sistem
bekerja pada lingkungan . Jadi dalam sel Volta energi kimia diubah menjadi
energi listrik.
B. Sel Elektrolisis, terjadi pada reaksi redoks yang tidak spontan, sehingga
untuk melakukan reaksi diperlukan energi. Energi yang diperlukan dalam sel
elektrolisis adalah energi listrik dengan arus searah. Untuk berlangsungnya
proses elektrolisis diperlukan adanya elektroda, larutan elektrolit, dan sumber
arus listrik searah. Dalam sel elektrolisis katoda dihubungkan dengan kutub
(-), dan anoda dihubungkan dengan kutub (+) sumber arus. Apabila arus
listrik dialirkan ke dalam elektrolit, maka kation akan mengalami reduksi
dengan menangkap elektron dan anion akan mengalami oksidasi dengan
melepas elektron.
A. Sel Volta
Sel volta merupakan sel elektrokimia yang berlangsung spontan dengan
menghasilkan energi listrik. Dalam sel volta, energi listrik dihasilkan dengan jalan
pelepasan elektron pada suatu elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron
pada elektroda lainnya (reduksi).
Elektroda yang melepaskan elektron akan membentuk kutub negatif (-),
sedangkan elektroda yang menerima elektron akan membentuk kutub positif (+).
Jadi, sebuah sel volta terdiri dari dua bagian atau dua elektroda dimana setengah
reaksi oksidasi berlangsung pada anoda dan setengah reaksi berlangsung pada
katoda.
Misalkan logam Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit
CuSO4 dan kemudian keduanya dihubungkan dengan kawat membentuk
rangkaian sel volta sederhana.
Adanya perbedaan rapat muatan logam Zn dan Cu memungkinkan
timbulnya aliran elektron dari Zn ke Cu melalui rangkaian luar pada sel volta.
Apabila Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit atau air, maka ion-ion
positif Zn2+ dan Cu2+ akan meninggalkan lempeng menuju larutan/air. Sedangkan
elektron akan tertinggal di dalam lempeng.
Ion-ion Zn2+ yang menuju larutan/air lebih banyak dari ion-ion Cu 2+ yang
menuju larutan/air. Dapat dikatakan bahwa Zn lebih mudah teroksidasi
dibandingkan Cu (Simak deret volta). Akibatnya, elektron yang tertinggal di
lempeng Zn lebih banyak dibandingkan elektron yang tertninggal di lempeng Cu.
Dapat dikatakan bahwa rapat muatan Zn lebih besar dari lempeng Cu.
Adanya perbedaan rapat muatan menimbulkan perbedaan potensial antara
kedua logam tersebut. Beda potensial ini memungkinkan elektron mengalir dari
Zn ke Cu melalui rangkaian luar (kawat). Beda potensial antara logam Zn dan Cu
tersebut dikenal sebagai gaya gerak listrik (ggl) atau electromotive force(emf).
Namun, aliran elektron yang terjadi akan berlangsung sesaat dan
kemudian berhenti. Dengan kata lain, tidak ada beda potensial lagi. Untuk
mengatasi keadaan tersebut, sel dibagi menjadi dua setengah sel yang
dihubungkan dengan selaput berpori atau jembatan garam.
Pada rangkaian, logam Zn dicelupkan ke dalam larutan elektrolit
ZnSO4 sementara logam Cu ke dalam larutan CuSO 4. kedua logam kemudian
dihubungkan dengan suatu rangkaian luar berupa kawat.
Pada anode, Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+ kemudian pergi menuju
larutan dan bereaksi dengan ion SO42-. Muatan elektron (e-) yang tinggal di
anode akan mengalir melalui kawat menuju katode. Di katode, e- akan ditangkap
oleh ion Cu2+ dalam larutan. Akibatnya, ion Cu2+ mengendap sebagai logam Cu
pada permukaan katode.
Selama proses berlangsung, ion Zn2+ yang terbentuk akan pergi ke
larutan ZnSO4. hal ini menyebabkan penumpukan ion positif Zn2+ dalam larutan.
Akibatnya, larutan menjadi bermuatan positif, dan pada akhirnya ion Zn2+ tidak
dapat lagi meninggalkan anode. Sementara itu, pada saat yang bersamaan di
katode, perginya ion Cu2+ dari larutan CuSO4 ke katode untuk mengikat elektron
dan mengendap, menyebabkan terjadinya penumpukan ion negatif SO42-. Kedua
hal tersebut menyebabkan aliran elektron pada rangkaian luar akan terhenti.
Untuk mengatasi hal ini, digunakan suatu rangkaian dalam, yakni jembatan
garam.
B. Aplikasi Sel Volta
Rangkaian sel volta dengan jembatan garam, jarang ditemui dalam
kehidupan sehari-hari. Hal ini antara lain karena elektrolitnya berupa larutan yang
dapat tumpah atau bocor. Sel volta yang digunakan saat ini dapat dikelompokkan
menjadi tiga macam, yakni sel primer, sel sekunder, dan sel bahan bakar.
Sel primer (nonrechargeable)
a) Sel Kering: Zn – C (Seng – Karbon) / Baterai Biasa
b) Baterai Alkaline
c) Baterai Merkuri- /Perak Oksida (Arloji, Kalkulator / Kamera, Alat Bantu Dengar)
Sel sekunder (rechargeable)
a) Baterai Timbal-Asam/Aki (Kendaraan Bermotor, Sumber Energi)
b) Baterai Nikel-Hidrida Logam (Nickel-Hidryde Metal, Ni-MH) (Lampu Blitz,
power tool)
c) Baterai Ion-Litium ( Baterai Cellular Phone, Laptop)
Sel bahan bakar
Fuel cell (sel bahan bakar) menggunakan reaksi pembakaran yang
menghasilkan arus listrik. Bahan bakarnya tidak terbakar, tetapi reaksi
berlangsung secara terpisah dalam sistem setengah-reaksi, dan elektron
ditransfer melalui rangkaian eksternal. Suatu sel bahan bakar dihasilkan dari
reaksi gas hidrogen dan oksigen mengahsilkan uap air.
C. Mengasosiasi
A. Gambar rangkaian Sel Volta adalah gambar a, dan rangkaian Sel Elektrolisis
adalah gambar b.
B. Gambar a merupakan rangkaian sel volta yang menghasilkan arus listrik,
sedangkan gambar b merupakan rangkaian sel elektrolisis yang
menggunakan sumber energi untuk melakukan reaksi.
listrik. Reaksi yang terjadi dalam sel elektrokimia adalah reaksi reduksi dan reaksi
oksidasi (reaksi redoks). Reaksi redoks dapat berlangsung jika dalam sel
elektrokimia terdapat zat/larutan elektrolit yang dapat mernghantarkan arus listrik.
Dalam sel elektrokimia, selain elektrolit juga membutuhkan tempat berlangsungnya
reaksi yang dikenal sebagai elektroda. Elektroda dalam sel elektrokimia dibagi
menjadi dua yaitu elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda dan
elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi disebut katoda.
Berdasarkan keberlangsungan reaksi sel elektrokimia dibagi menjadi dua
yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Pada sel volta yang sedang digunakan,
berlangsung suatu reaksi kimia yang menghasilkan arus/energi listrik. Sedangkan
penggunaan energi listrik untuk melangsungkan reaksi kimia disebut sel elektrolisis.
A. Sel Volta, terjadi pada reaksi redoks yang bersifat spontan (bereaksi dengan
sendirinya) dan menghasilkan arus listrik. Dalam reaksi sel, perbedaan energi
potensial kimia antara reaktan yang lebih tinggi energinya dan produk yang
lebih rendah energinya menghasilkan arus listrik. Dengan kata lain sistem
bekerja pada lingkungan . Jadi dalam sel Volta energi kimia diubah menjadi
energi listrik.
B. Sel Elektrolisis, terjadi pada reaksi redoks yang tidak spontan, sehingga
untuk melakukan reaksi diperlukan energi. Energi yang diperlukan dalam sel
elektrolisis adalah energi listrik dengan arus searah. Untuk berlangsungnya
proses elektrolisis diperlukan adanya elektroda, larutan elektrolit, dan sumber
arus listrik searah. Dalam sel elektrolisis katoda dihubungkan dengan kutub
(-), dan anoda dihubungkan dengan kutub (+) sumber arus. Apabila arus
listrik dialirkan ke dalam elektrolit, maka kation akan mengalami reduksi
dengan menangkap elektron dan anion akan mengalami oksidasi dengan
melepas elektron.
A. Sel Volta
Sel volta merupakan sel elektrokimia yang berlangsung spontan dengan
menghasilkan energi listrik. Dalam sel volta, energi listrik dihasilkan dengan jalan
pelepasan elektron pada suatu elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron
pada elektroda lainnya (reduksi).
Elektroda yang melepaskan elektron akan membentuk kutub negatif (-),
sedangkan elektroda yang menerima elektron akan membentuk kutub positif (+).
Jadi, sebuah sel volta terdiri dari dua bagian atau dua elektroda dimana setengah
reaksi oksidasi berlangsung pada anoda dan setengah reaksi berlangsung pada
katoda.
Misalkan logam Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit
CuSO4 dan kemudian keduanya dihubungkan dengan kawat membentuk
rangkaian sel volta sederhana.
Adanya perbedaan rapat muatan logam Zn dan Cu memungkinkan
timbulnya aliran elektron dari Zn ke Cu melalui rangkaian luar pada sel volta.
Apabila Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit atau air, maka ion-ion
positif Zn2+ dan Cu2+ akan meninggalkan lempeng menuju larutan/air. Sedangkan
elektron akan tertinggal di dalam lempeng.
Ion-ion Zn2+ yang menuju larutan/air lebih banyak dari ion-ion Cu 2+ yang
menuju larutan/air. Dapat dikatakan bahwa Zn lebih mudah teroksidasi
dibandingkan Cu (Simak deret volta). Akibatnya, elektron yang tertinggal di
lempeng Zn lebih banyak dibandingkan elektron yang tertninggal di lempeng Cu.
Dapat dikatakan bahwa rapat muatan Zn lebih besar dari lempeng Cu.
Adanya perbedaan rapat muatan menimbulkan perbedaan potensial antara
kedua logam tersebut. Beda potensial ini memungkinkan elektron mengalir dari
Zn ke Cu melalui rangkaian luar (kawat). Beda potensial antara logam Zn dan Cu
tersebut dikenal sebagai gaya gerak listrik (ggl) atau electromotive force(emf).
Namun, aliran elektron yang terjadi akan berlangsung sesaat dan
kemudian berhenti. Dengan kata lain, tidak ada beda potensial lagi. Untuk
mengatasi keadaan tersebut, sel dibagi menjadi dua setengah sel yang
dihubungkan dengan selaput berpori atau jembatan garam.
Pada rangkaian, logam Zn dicelupkan ke dalam larutan elektrolit
ZnSO4 sementara logam Cu ke dalam larutan CuSO 4. kedua logam kemudian
dihubungkan dengan suatu rangkaian luar berupa kawat.
Pada anode, Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+ kemudian pergi menuju
larutan dan bereaksi dengan ion SO42-. Muatan elektron (e-) yang tinggal di
anode akan mengalir melalui kawat menuju katode. Di katode, e- akan ditangkap
oleh ion Cu2+ dalam larutan. Akibatnya, ion Cu2+ mengendap sebagai logam Cu
pada permukaan katode.
Selama proses berlangsung, ion Zn2+ yang terbentuk akan pergi ke
larutan ZnSO4. hal ini menyebabkan penumpukan ion positif Zn2+ dalam larutan.
Akibatnya, larutan menjadi bermuatan positif, dan pada akhirnya ion Zn2+ tidak
dapat lagi meninggalkan anode. Sementara itu, pada saat yang bersamaan di
katode, perginya ion Cu2+ dari larutan CuSO4 ke katode untuk mengikat elektron
dan mengendap, menyebabkan terjadinya penumpukan ion negatif SO42-. Kedua
hal tersebut menyebabkan aliran elektron pada rangkaian luar akan terhenti.
Untuk mengatasi hal ini, digunakan suatu rangkaian dalam, yakni jembatan
garam.
B. Aplikasi Sel Volta
Rangkaian sel volta dengan jembatan garam, jarang ditemui dalam
kehidupan sehari-hari. Hal ini antara lain karena elektrolitnya berupa larutan yang
dapat tumpah atau bocor. Sel volta yang digunakan saat ini dapat dikelompokkan
menjadi tiga macam, yakni sel primer, sel sekunder, dan sel bahan bakar.
Sel primer (nonrechargeable)
a) Sel Kering: Zn – C (Seng – Karbon) / Baterai Biasa
b) Baterai Alkaline
c) Baterai Merkuri- /Perak Oksida (Arloji, Kalkulator / Kamera, Alat Bantu Dengar)
Sel sekunder (rechargeable)
a) Baterai Timbal-Asam/Aki (Kendaraan Bermotor, Sumber Energi)
b) Baterai Nikel-Hidrida Logam (Nickel-Hidryde Metal, Ni-MH) (Lampu Blitz,
power tool)
c) Baterai Ion-Litium ( Baterai Cellular Phone, Laptop)
Sel bahan bakar
Fuel cell (sel bahan bakar) menggunakan reaksi pembakaran yang
menghasilkan arus listrik. Bahan bakarnya tidak terbakar, tetapi reaksi
berlangsung secara terpisah dalam sistem setengah-reaksi, dan elektron
ditransfer melalui rangkaian eksternal. Suatu sel bahan bakar dihasilkan dari
reaksi gas hidrogen dan oksigen mengahsilkan uap air.
C. Mengasosiasi
A. Gambar rangkaian Sel Volta adalah gambar a, dan rangkaian Sel Elektrolisis
adalah gambar b.
B. Gambar a merupakan rangkaian sel volta yang menghasilkan arus listrik,
sedangkan gambar b merupakan rangkaian sel elektrolisis yang
menggunakan sumber energi untuk melakukan reaksi.