Materi Belajar Kimia Elektrokimia

commit to user 43 Pembelajaran kimia bertujuan agar siswa dapat menguasai konsep-konsep ilmu kimia dan saling keterkaitannya serta mampu menggunakan metode ilmiah dan bersikap ilmiah untuk memecahkan masalah-masalah yang dihadapinya. Pembelajaran kimia perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut: a. isi pelajaran yang memperhatikan perkembangan kimia; b. memberikan pengertian yang baik dan mendalam tentang bidang kimia yang meliputi fakta, konsep dan teori kepada siswa; c. memberikan wawasan cara berfikir ilmiah; d. melakukan kerja praktik dan labratorium; e. menyadarkan siswa akan penggunaan kimia dalam kehidupan sehari-hari.

a. Materi Belajar Kimia Elektrokimia

1 Bilangan Oksidasi Konsep dasar reaksi redoks untuk menentukan bilangan oksidasi adalah: a Atom suatu unsur memiliki bilangan oksidasi 0 b Atom H dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi +1 c Atom O dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -2 d Atom logam dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi positif, seperti golongan IA memiliki bilangan oksidasi +1 golongan IIA memiliki bilangan oksidasi +2 e Jumlah bilangan oksidasi atom dalam senyawa = 0 f Jumlah bilangan oksidasi atom dalam ion = muatan ion g Selain itu untuk menentukan bilangan oksidasi juga memperhatikan: keelektronegatifan dan struktur senyawa. Sebagai contoh: HCl, HClO, HClO 2 , HClO 3, dan HClO 4 mempunyai jumlah bilangan oksidasi yang berbeda pada atom Clnya. commit to user 44 Konsep dasar reaksi redoks yang perlu diketahui adalah: a Oksidasi adalah : Peristiwa pelepasan elektron. Peningkatan naiknya bilanganangan oksidasi b Reduksi adalah : Peristiwa penangkapan elektron. Pengurangan penurunan bilangan-bilangan oksidasi c Reaksi redoks adalah : Reaksi yang mengandung peristiwa reduksi dan oksidasi. Reaksi perubahan bilangan oksidasi Contoh: Tentukan peristiwa reduksi dan oksidasi dalam reaksi berikut Fe 2 O 3 s + CO g ® 2FeO s + CO 2 g Fe 2 O 3 s + CO g ® 2FeO s + CO 2 g +3 -2 +2 -2 +2 -2 +4 -2 Oksidasi Reduksi 2 Pengertian Elektrokimia Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan energi kimia yang yang menghasilkan energi listrik. Sel elektrokimia adalah sel-sel tempat menghasilkan energi dari energi kimia diubah menjadi energi listrik. Ada 2 macam sel elektrokimia yaitu: a Sel Volta Dikembangkan oleh Alesandro Volta dan Luigi Galvani. Dalam sel ini reaksi commit to user 45 redoks menghasilkan arus listrik atau energi kimia diubah menjadi energi listrik. Contohnya adalah batu baterai dan aki. Pada sel volta yang menggunakan 2 larutan elektrolit, seperti larutan ZnSO 4 dan CuSO 4 . Dlm larutan ZnSO 4 dimasukkan Zn sebagai elektroda negatif anoda dan larutan CuSO 4 sebagai elektroda positif katoda, kedua larutan ini dihubungkan dengan jembatan garam terdiri atas KCl 1 M dalam agar-agar yang berfungsi mempertahankan kenetralan medium elektrolit berada, arus listrik yang dihasilkan mengalir dari anoda ke katoda. Untul lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.1 di bawah ini: Larutan FeSO 4 1M Larutan CuSO 4 1M 40 mL 40 mL Gambar 2.1. Rangkaian sel Volta Anoda : Zn s ® . Zn +2 aq+ 2e Katoda : Cu +2 aq+ 2e ® Cu s Volmeter Logam Fe Logam Cu Jembatan garam Kabel Penjepi t commit to user 46 Arus listrik mengalir dari anoda ke katoda. pada sel volta berlaku : 1 Diantara 2 elektroda, logam yang memiliki E energi potensial lebih kecil lebih negatif selalu berfungsi sebagai anoda. 2 Elektron berpindah dari anoda ke katoda, maka pada sel volta anoda merupakan elektroda negatif dan katoda merupakan elektroda positif. 3 Suatu sel volta dapat dinotasikan sebagai berikut: anoda larutanion anoda larutanIon katoda katoda 4 Potensial listrik yang dihasilkan sel volta disebut potensial sel E o sel yang berharga positif. E o sel = E reduksi – E oksidasi = E katoda – E anoda = E kanan – E kiri = E yang besar – E yang kecil Suatu sel volta tersusun dari elektroda timah dan alumunium: Sn +2 aq+ 2e ® .Sn s E = -0,14 volt Al +3 aq+ 3e ® .Al s E = -1,66 volt a Al berfungsi sebagai anoda E yang lebih kecil b Sn berfungsi sebagai katoda E yang lebih besar c Gambar notasi selnya adalah anoda larutan ion anoda larutanIon katoda katoda Al Al 3+ Sn 2+ Sn d Reaksi sel : Anoda : Al s ® . Al +3 aq + 3e x2 = 2 Al ® .2 Al +3 + 6 e Katoda : Sn +2 aq + 2 e ® Sn s x3 = 3 Sn +2 + 6 e ® .3 Sn Jadi 2 Al s + 3 Sn +2 aq ® 2 Al +3 aq + 3 Sn s commit to user 47 Jumlah potensial selnya adalah : = E kanan – E kiri = E Sn – E Al = -0,14 – -1,66 = 1,52 volt 1 Baterai. Pada bagian dalam baterai dimasukkan pasta yang terdiri dari campuran MnO 2 , NH 4 Cl, dan karbon. Batang grafit dibenamkan dalam pasta yang bertindak sebagai katoda. Reaksi yang terjadi adalah: Anoda : Zn s ® . Zn +2 aq + 2e Katoda : 2MnO 2 s +2NH 4 aq +2e ® .Mn 2 O 3 s + 2NH 3 aq + H 2 O l Baterai semacam ini biasanya disebut batu beterai atau sel kering sel Leclante. Baterai alkali merupakan bentuk lain dari sel kering yang lebih tahan lama. Pada baterai ini seng bertindak sebagai anoda dan MnO 2 sebagai katoda. Elektrolit yang digunakan adalah KOH dalam bentuk pasta dengan reaksi : Anoda : Zn s+ 2OH - aq ® . ZnOH 2 s + 2e Katoda : 2MnO 2 s + 2H 2 O l+ 2e ® .MnOOH s + 2OH - aq Baterai yang biasanya digunakan dalam arloji, kalkulator dan alat elektronik adalah baterai perak oksida yang bentuknya kecil. Baterai ini terdiri atas anoda seng dan katode Ag 2 O dengan elektrolit KOH berbentuk pasta. Anoda : Zn s+ 2OH - l ® . ZnOH 2 s + 2e Katoda : Ag 2 O s +H 2 O l+2e ® .2Ag s + 2OH - aq 2 Sel Aki Sel aki terdiri dari pelat timbal Pb dan PbO 2 Pb bertindak sebagai anoda dan PbO 2 sebagai katoda, keduanya dicelupkan dalam larutan H 2 SO 4 30 sebagai medium pelarutnya. commit to user 48 a Cara kerja sel aki Ketika sel aki menghasilkan listrik, anoda Pb mengalami oksidasi menjadi Pb +2 yang kemudian bereaksi dengan SO 4 2- menjadi PbSO 4 . Pada katoda PbO 2 mengalami reduksi menjadi Pb +2 yang kemudian bereaksi dengan SO 4 2- menjadi PbSO 4, sehingga waktu menghasilkan listrik H 2 SO 4 berkurang. Potensial tiap sel aki 2 volt. Anoda : Pb s + SO 4 2- aq ® PbSO 4 s + H + aq + 2e Katoda : PbO 2 s + 4H + aq+ SO 4 2- aq + 2e ® PbSO 4 s + 2H 2 O l Reaksi sel: Pbs + PbO 2 s + 4H + aq +SO 4 2- aq+2e ® 2PbSO 4 s+ 2H 2 Ol b Pengisian Aki Tujuannya adalah untuk mendapatkan kembali elektroda Pb dan PbO 2 yang telah berubah menjadai PbSO 4 . Caranya dengan menghantarkan arus listrik searah dari kutup negatif ke kutup positif atau dari arah yang berlawananan dengan cara kerja aki sehingga terjadi reaki kebalikan. b Korosi Pada proses korosi besi, bagian dari permukaan besi bertindak sebagai anoda yang mengalami oksidasi yaitu Fes ® Fe 2+ aq + 2e. Elektron mengalir ke permukaan besi, disini O 2 mengalami reduksi : O 2 g + 4H + aq+ 4e ® 2H 2 O l atau O 2 g + 2H 2 O l + 4e ® 4OH - aq Fe 2+ yang terbentuk di anoda mengalami oksidasi lebih lanjut menjadi Fe 3+ kemudian Fe 3+ membentuk Fe 2 O 3 yang mengikat air sehingga terbentuk karat besi Fe 2 O 3 x H 2 O. commit to user 49 Beberapa cara untuk memperlambat korosi : 1 Pada pembuatan logam diusahakan agar zat yang dicampur tersebar secara homogen dan merata 2 Melapisi permukaan logam dengan logam lain yang lebih mulia atau sangat sulit teroksidasi seperti dengan penyepuhan. 3 Melapisi permukaan logam dengan cat anti karat atau minyak untuk mencegah kontak langsung dengan udara 4 Memberi kantong-kantong anti lembab atau menutupi bagian-bagian yang terbuka 5 Menghubungkan logam dengan logam lain yang sulit mengalami oksidasi dengan kawat seperti pipa besi dibawah tanah diproteksi dengan membuat pipa itu menjadi katoda yang dihubungkan dengan logam aktif seperti Magnesium

B. PENELITIAN YANG RELEVAN

1. Arni Astuti 2009 melakukan penelitia dengan judul: “Pembelajaran Kimia Dengan Pendekatan Contextual Teaching and Learning CTL Melalui Metode Proyek dan Eksperimen Ditinjau Dari Sikap Ilmiah dan Kemampuan Berkomunikasi Siswa Studi Kasus Pada Materi Larutan Asam Basa Kelas XI IPA Semester 2 SMA Negeri 1 Surakarta Tahun Pelajaran 20082009.”Tesis Program Studi Pendidikan Sains Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. Persamaan terlatak pada pendekatan, dan salah satu metode yang digunakan yaitu metode eksperimen. Perbedaan terletak pada variabel moderator yaitu sikap ilmiah dan kemampuan berkomunikasi siswa. Hasil: Terdapat pengaruh yang signifikan antara penggunaan metode proyek dan eksperimen. Siswa yang