LAPORAN PRAKTIKUM BIOFISIKA 2014 Www Uny Ac Id
LAPORAN PRAKTIKUM BIOFISIKA
POTENSIAL ELEKTROKIMIA
(B.PE)
Nama
: Ruth Ellisa Christiani
NIM
: 1208305012
Tanggal
: 24 Mei 2013
Kelompok
: III
NamaAnggota
: 1. I Putu Agus Sumardika (1208305009)
2. Gusti Ayu Putri Arnila (1208305010)
Dosen Pengajar
: Gusti Ngurah Sutapa,S.Si.,M.Si
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2013
I. POTENSIAL ELEKTROKIMIA
(B.WR)
I.
Tujuan
Menyelidiki reaksi-reaksi elektrokimia antara sebuah electrode dan suatu larutan ionic dan
menggali penggunaan electrode sebagai sensor kimia.
II. Dasar Teori
Ketika reaksi – reaksi kimia terjadi antara berbagai bahan di dalam sebuah sistem,
termaksud bahan penyusun elektroda docelupkan kedalam suatu larutan, sevara umum susunan
sistem akan berubah sampai dicapai suatu kesetimbangan. Reaksi – reaksi kimia pada umumya
melibatkan banyak zat –zat kimia, misalnya :
CH3CH2OH + CH3COOH
(ethyl alcohol) (Asam asetat)
CH3COOCHCh3 + H2O
(1.1)
(ethylasetat) (air)
Bila reaksi kimia telah mencapai keseimbangan, yaitu dimana konsentrasi dari berbagai zat
tidak berubah lagi terhadap waktu, reaksi kimia kedua arah (ke kanan dank ke kiri) pada reaksi
kimia di atas berlangsung dengan kelajuan yang sama.
Syarat kesetimbangan untuk reaksi – reaksi kimia semacam itu dapat dihubungkan dengan
potensial kimia dari komponen – komponen penyusun sistem. Hal ini dapat kita lihat dari contoh
berikut. Perhatikan sebuah reaksi kimia umum :
v1X1 + v2X2 + v3X3 + …
v1Xi + v1+1Xi+1 + v1+2Xi+2 + …
(1.2)
Persamaan kimia (1.2) dapat ditulis dalam bentuk yang lebih pendek yaitu :
i
Xi = 0
(1.3)
Dimana Xi mewakili berbagai zat kimia yang terlibat didalam reaksi dan v1 disebut koefisien
stoichiometri dari reaksi tersebut dan telah dikenal sebuah aturan bahwa v1 positif jika zat itu
dihasilkan ketika reaksi berlangsung dari kiri ke kanan dan v1 negatif jika zat tersebut lenyap
ketika reaksi erlangsung dari kiri ke kanan. Aturan ini hanya diperlukan agar kita konsiiten
dalam maslah pemberian tanda untuk koefisien stoichiometri. Perhatikan reaksi berikut :
2A + B
C
(1.4)
Maka koefisien stoichiometri adalah :
Xi = A, vi = -2, X2 = B, v2 = -1, X3 = C, v3 = +2
Keadaan kesetimbangan reaksi kima berlangsung dengan perubaham entropy sistem yang
bersangkutan karena perubahan komposisi kimianya. Kelangsungan reaksi kimia dapat
dijelaskan dengan suku perubahan jumlah,dNi, dari salah satu bahan penyususun, tetapi jika
koefisisen stoichiometri tidak sama, pengukuran kelangsungan reaksi bisa berbeda untuk bahan
yang berbeda. Suatu besaran yang mudah digunakan dalam mengukuran kelangsungan reaksi
adalan koefisisen stoichiometri harganya akan sama untuk semua bahan. Maka dapat
didefinisikan perubahan komposisi suatu sistem sebagai berikut :
d
(1.5)
Besaran ini harganya sama untuk semua komponen “i” yang terlibat dalam reaksi.
Perubahan entropy dalam suatu sistem muncul sebagai akibat perubahan di dalam berbagai
parameter termodinamik, misalnya energi dakhil, volume dll. Begitu pula dengan perubahan
didalam komposisi sistem. Persamaan umum untuk perubahan entropy diberikan oleh :
dS =
i
dNi
(1.6)
Suku terakhir persamaan (1.6) mewakili perubahan entropy akibat perubahan komposisi itu
sendiri. Pada persamaan (1.6),
i
adalah potensial kimia untuk bahan “i”. Jika bahan kimianya
bermuatan listrik ( sebuah ion ), potensial kimia pada persamaan (1.6) harus diganti dengan
potensial elektrokimia
I
Kedua bersamaan ini diberikan oleh :
+ Zi F
(1.7)
Dimana :
F = Konstanta Faraday
= Potensial elektrostatik local
Potensial kimia untuk larutan encer dari bahan kimia “i” diberikan oleh :
i,o
+ RTIn Ci
(1.8)
Dimana :
Ci = Konsentrasi bahan “i”
i,o
= Potensial kimia standar bahan “i”
R = Tetapan gas (8.31 J/(mol.K)
T = Suhu absolute (K)
Sehingga dapat ditulis perubahan entropy akibat perubahan komposisi adalah :
dS =
i
dNi =
i
)d
i
(1.9)
Pada kesetimbang
untuk perubahan komposisi yang kecil, yaitu d
≠ 0, perubahan
entropynya harus nol (pada suhu dan volume konstanta) dan oleh karena itu dari persamaan (1.9)
dapat ditulis syarat untuk kesetimbangan sebagai berikut :
i
i
=0
(1.10)
APLIKASI:
1. Elektroda Ag/AgCl
Perhatikan system berikut yang terdiri dari sebuah kawat perak yang dilapisi dengan perak
khlorida yang bersentuhan dengan suatu larutan berisi ion khlorida. System berikut ditunjukkan
pada gambar 1.1. Reaksi kimia yang terlibat di dalam sistem ini adalah sebagai berikut :
Kawat Perak
Larutan Ag+ Cl-
Lapisan Ag/AgCl
Gambar 1.1. Elektroda Ag/AgCl digunakan sebagai sensor
Reaksi 1, di dalam elektroda logam (Ag)
Ag
Ag+ + e
Reaksi 2, pada lapisan Ag/AgCl
Ag+ + Cl-
AgCl
Perak khlorida (AgCl) sangat sulit larut, karena memiliki produk kelarutan K 10-14. karena
AgCl sulit melarut, maka larutan selalu jenuh dengan AgCl dan karenanya konsentrasi AgCl
selalu konstan baik terhadap purubahan Ag+ maupun Cl-. Akan tetapi konsentrasinya berubah
terhadap suhu.
Untuk kesetimbangan, dari pembahasan (1.10) reaksi 1, kita dapatkan :
-
+
Ag
Ag+
+
e- =
0
(1.11)
Konsentrasi Ag selalu konstan, begitu pula dengan elektron di dalam kawat perak. Substitusi
ke dalam persamaan potensial elektrokimia (persamaan 1.7 dan 1.8) kita peroleh :
Ag+
Dimana
ele
= Konstanta + F
ele
adalah potensial elektrostatik pada elektroda dan telah disamaratakan berbagai
suku konstan termaksud potensial kimia standar untuk Ag +. Namun perhatikan, bahwa sementara
konstanta ini tergantung terhadap konsentrasi dan konsentrasi tergantung pada suhu.
Untuk reaksi 2 pada kesetimbangan dengan menggunakan syarat persamaan (1.10)
diperoleh :
-
Ag+
Cl
-
+
AgCl =
0
Maka
Ag+
=
AgCl
Cl
-
(1.12)
Penggabungan persamaan (1.11) dengan persamaan (1.12) akan menghasilkan :
F
ele
+ Konstanta =
AgCl
Cl
-
Karena konsentrasi AgCl yang larut ke dalam larutan konstan (jenuh dan merupakan sebuah
molekul netral), substansi persamaan (1.7) dan persamaan (1.8) ke ruas kanan persamaan di atas
akan menghasilkan :
F
ele
+ Konstanta1 = Konstanta2 – RT ln Ccl- + F
lar
Maka potensial elektroda adalah beda potensial antara elektroda dengan larutan yang
diberikan oleh :
V=
ele
lar
= Konstanta
lnCcl-
Atau,
1nCcl-
V = Vo
(1.13)
Dimana Vo adalah konstanta yang hanya tergantung pada suhu. Maka potensial elektroda
tergantung pada konsentrasi ion khlorida.
2. Larutan – larutan tak encer
Bila konsentrasi dari ion sangat tinggi, interaksi antar ion akan mengurangi potensial kimia,
maka
konsentrasi
efektif
dalam
bentuk
persamaan
(1.8)
juga
berkurang.
Dalam
memperhitungkan pengaruh ini dikenal koefisien aktifatas , maka dapat ditulis potensial
elektrokimia (persamaan 1.8) sebagai berikut :
i
=
i
+ RT ln iCi + ziF
(1.14)
Seringkali perkalian YiCi ditulis dalam bentuk :
a i = i Ci
Dan ai menunjukkan aktivitas. Perlu diperhatikan bahwa secara umum aktivitas ai
1.
Sebagai contoh, koefisien aktivitas 1 mM larutan KCl 1. Namun untuk larutan 100 mM KCl
koefisien aktivitas untuk ion Cl- adalah 0,7. Perubahan potensial elektroda untuk sebuah
elektroda Ag/AgCl sebagai fungsi dari aktivitas ion Cl - mempunyai bentuk gambar seperti
Gambar 1.2
V,
(Potensial
elektroda)
Log aClGambar 1.2. Perubahan potensial elektroda Ag/AgCl sebagai fungsi dari aktifitas ion
Cl- di dalam larutan.
III. Alat dan Bahan
a.
Dua utas kawat perak berdiameter 0,5 mm masing-masing sepanjang 4 cm yang dilapisi
Ag/AgCl
b.
Multimeter digital
c.
Dua liter air suling
d.
Dua buah gelas beaker 250 ml
e.
Tabung ukuran 250 ml
f.
Beberapa pipet
g.
Timbangan digital
h.
Larutan KCl
IV. Cara Kerja
1) Larutan KCl 1 mM dimasukkan ke dalam dua gelas beaker.
2) Kedua elektroda Ag/AgCl dimasukkan ke dalam gelas beaker A dan beda potensial
diukur antara keduanya. Beda potensial ini harus dekat ke nilai nol (mV). Catat setiap
perbedaan dan catat elektroda mana yang lebih positif dari yang lainnya. Semua
pengukuran beda potensial berikutnya harus dikoreksi dengan kesalahan nilai nol ini.
3) Jembatan garam diletakkan antara kedua gelas beaker.
4) Elektroda Ag/AgCl dimasukkan kedalam gelas beaker. Beda potensial diukur antara
kedua elektroda Ag/AgCl dan ketika kedua gelas beaker berisi larutan 1mM, beda
potensial ini harus hampir nol (mV).
5) Kedua elektroda dicuci dan jembatan garam dengan air suling dan dilap hingga kering
menggunakan kertas tisu.
6) Larutan KCl 0,1 mM dimasukkan ke dalam gelas beaker A.
7) Larutan didalam gelas beaker B diganti dengan larutan KCl 0,1 mM dan diukur beda
potensial antara kedua elektroda Ag/AgCl.
8) Langkah 4 diulangi untuk larutan KCl 1,5; 10; 50; 100; 500; 1000 mM di dalam beaker
B.
9) Plot beda potensial sebagai fungsi konsentrasi KCl dalam gelas beaker B.
10) Plot perubahan teoritis beda potensial sebagai fungsi konsentrasi KCl dalam beaker B,
dianggap bahwa koefisien aktivitas larutan selalu berharga 1.
11) Setiap perubahan antara plot teoritis dengan plot percobaan dicatat. Dan apa yang dapat
disimpulkan.
12) Langkah 4 sampai 9 diulangi dengan larutan KCl 100 mM dalam beaker A, dan
konsentrasi 0,1 sampai 1000 mM dalam beaker B.
V. DATA HASIL PENGAMATAN
No.
Beaker
A Beaker
B Jembatan Garam
Beda potensial
KCl (mM)
KCl (mM)
(mV)
1
1
1
√
0,53
2
1
1
√
0,48
3
0,1
0,1
√
0,45
4
0,1
1,5
√
0,42
5
0,1
10
√
0,40
6
0,1
50
√
0,38
7
0,1
100
√
0,36
8
0,1
500
√
0,34
9
0,1
1000
√
0,29
No.
Beaker
A Beaker
B Jembatan Garam
KCl (mM)
KCl (mM)
Beda potensial
(mV)
1
100
1
-
0,29
2
100
0,1
-
0,27
3
100
1,5
-
0,25
4
100
10
-
0,24
VI.
5
100
50
-
0,22
6
100
100
-
0,21
7
100
500
-
0,20
8
100
1000
-
0,19
ANALISA DATA
1. GRAFIK DARI DATA PENGAMATAN
VII. PEMBAHASAN
Dari grafik, dapat diketahui bahwa semakin besar perbedaan molaritas atau larutan yang
digunakan, semakin besar pula beda potensial yang ditimbulkan. Hal ini dikarenakan jumlah
molaritas larutan sangat berpengaruh dalam menjaga kenetralan muatan listrik.
Kawat perak yang dilapisi Ag/AgCl berperan sebagai jembatan garam. Jembatan garam
biasanya berupa tabung berbentuk U yang diisi dengan agar-agar yang dijenuhkan dengan KCl.
Jembatan garam berfungsi untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. Karena
konsentrasi larutan elektrolit pada jembatan garam lebih tinggi daripada konsentrasi elektrolit di
kedua bagian elektroda, maka ion negatif dari jembatan garam masuk ke salah satu setengah sel
yang kelebihan muatan positif dan ion positif dari jembatan garam berdifusi ke bagian lain yang
kelebihan muatan negatif. Dengan adanya jembatan garam terjadi aliran electron yang kontinu
melalui kawat pada rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi
redoks yang spontan yang terjadi pada kedua elektroda.
Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan sama sekali tanpa adanya jembatan garam, maka
dapat dilihat bahwa aliran electron akan segera berhenti. Hal ini terjadi karena pada kedua
elektroda terjadi ketidaknetralan listrik, di satu bagian kelebihan muatan positif dan di bagian
lain kelebihan muatan negatif. Dengan adanya jembatan garam dapat terjadi penetralan muatan
listrik di setiap elektroda melalui difusi ion-ion, akan tetapi kedua larutan elektroda tetap dapat
dijaga untuk tidak saling bercampur secara bebas.
Adanya jembatan garam menyebabkan adanya pertemuan cairan elektrolit. Hal
ini
menyebabkan munculnya potensial perbatasan di kedua cairan, tapi potensial cairan-
perbatasan (Ej) antara larutan KCl (pekat dalam agar-agar) dengan larutan encer pada setengah
sel sangat kecil. Hal ini terjadi karena larutan KCl yang digunakan pekat sehingga potensial
perbatasan terutama ditentukan oleh ion-ion dari larutan tersebut, sementara ion-ion dari larutan
encer memberikan kontribusi yang dapat diabaikan terhadap potensial perbatasan.
Karena mobilitas ion K+ dan Cl- dalam air hampir sama, maka ion-ion ini berdifusi keluar
dari jembatan garam ke dalamlarutan encer pada kecepatan yang hampir sama dan oleh karena
itu potensil perbatasannya juga sangat kecil.
Pertemuan cairan perbatasan dengan adanya jembatan garam ada dua pertemuan yakni
antara KCl jenuh dengan kedua larutan encer dari setiap bagian elektroda. Hal ini akan semakin
memperkecil potensial perbatasan nettonya karena adanya pengurangan sebagai akibat dari
arahnya yang saling berlawanan.
Pada praktikum yang telah dilakukan, kami mengalami beberapa kendala saat praktikum.
Kendala tersebut seperti kesulitan dalam penggunaan alat – alat yang tersedia di laboratorium
dan ketidaktepatan alat dalam mengukur beda potensial maupun berat benda.
VIII. KESIMPULAN
a) Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan dengan jembatan garam aliran electron akan
segera berhenti karena pada kedua elektroda terjadi ketidaknetralan listrik, di satu
bagian kelebihan muatan positif dan di bagian lain kelebihan muatan negatif. Dengan
adanya jembatan garam dapat terjadi penetralan muatan listrik di setiap elektroda melalui
difusi ion-ion, akan tetapi kedua larutan elektroda tetap dapat dijaga untuk tidak saling
bercampur secara bebas.
b) Adanya jembatan garam menyebabkan adanya pertemuan cairan elektrolit. Hal
ini
menyebabkan munculnya potensial perbatasan di kedua cairan, tapi potensial cairan-
perbatasan (Ej) antara larutan KCl (pekat dalam agar-agar) dengan larutan encer pada
setengah sel sangat kecil. Hal ini terjadi karena larutan KCl yang digunakan pekat
sehingga potensial perbatasan terutama ditentukan oleh ion-ion dari larutan tersebut,
sementara ion-ion dari larutan encer memberikan kontribusi yang dapat diabaikan
terhadap potensial perbatasan
c) Semakin besar perbedaan molaritas atau larutan yang digunakan, semakin besar pula
beda potensial yang ditimbulkan.
DAFTAR PUSATAKA
Ngurah Sutapa, Gusti. 2012. Modul Praktikkum Biofis. Jurusan biologi FMIPA Udayana. Bukit
Jimbaran.
Anonim. 2011. Elektromekanik. http://ferdianaelektromekanik2007.blogspot.com/ (Diakses : 26
Mei 2013)
Anonim. 2011. Sel elektrokimia.
http://noviakimiapasca.wordpress.com/kelas-xii/kimia-unsur/sel-elektrokimia/ (Diakses : 26 Mei
2013)
POTENSIAL ELEKTROKIMIA
(B.PE)
Nama
: Ruth Ellisa Christiani
NIM
: 1208305012
Tanggal
: 24 Mei 2013
Kelompok
: III
NamaAnggota
: 1. I Putu Agus Sumardika (1208305009)
2. Gusti Ayu Putri Arnila (1208305010)
Dosen Pengajar
: Gusti Ngurah Sutapa,S.Si.,M.Si
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2013
I. POTENSIAL ELEKTROKIMIA
(B.WR)
I.
Tujuan
Menyelidiki reaksi-reaksi elektrokimia antara sebuah electrode dan suatu larutan ionic dan
menggali penggunaan electrode sebagai sensor kimia.
II. Dasar Teori
Ketika reaksi – reaksi kimia terjadi antara berbagai bahan di dalam sebuah sistem,
termaksud bahan penyusun elektroda docelupkan kedalam suatu larutan, sevara umum susunan
sistem akan berubah sampai dicapai suatu kesetimbangan. Reaksi – reaksi kimia pada umumya
melibatkan banyak zat –zat kimia, misalnya :
CH3CH2OH + CH3COOH
(ethyl alcohol) (Asam asetat)
CH3COOCHCh3 + H2O
(1.1)
(ethylasetat) (air)
Bila reaksi kimia telah mencapai keseimbangan, yaitu dimana konsentrasi dari berbagai zat
tidak berubah lagi terhadap waktu, reaksi kimia kedua arah (ke kanan dank ke kiri) pada reaksi
kimia di atas berlangsung dengan kelajuan yang sama.
Syarat kesetimbangan untuk reaksi – reaksi kimia semacam itu dapat dihubungkan dengan
potensial kimia dari komponen – komponen penyusun sistem. Hal ini dapat kita lihat dari contoh
berikut. Perhatikan sebuah reaksi kimia umum :
v1X1 + v2X2 + v3X3 + …
v1Xi + v1+1Xi+1 + v1+2Xi+2 + …
(1.2)
Persamaan kimia (1.2) dapat ditulis dalam bentuk yang lebih pendek yaitu :
i
Xi = 0
(1.3)
Dimana Xi mewakili berbagai zat kimia yang terlibat didalam reaksi dan v1 disebut koefisien
stoichiometri dari reaksi tersebut dan telah dikenal sebuah aturan bahwa v1 positif jika zat itu
dihasilkan ketika reaksi berlangsung dari kiri ke kanan dan v1 negatif jika zat tersebut lenyap
ketika reaksi erlangsung dari kiri ke kanan. Aturan ini hanya diperlukan agar kita konsiiten
dalam maslah pemberian tanda untuk koefisien stoichiometri. Perhatikan reaksi berikut :
2A + B
C
(1.4)
Maka koefisien stoichiometri adalah :
Xi = A, vi = -2, X2 = B, v2 = -1, X3 = C, v3 = +2
Keadaan kesetimbangan reaksi kima berlangsung dengan perubaham entropy sistem yang
bersangkutan karena perubahan komposisi kimianya. Kelangsungan reaksi kimia dapat
dijelaskan dengan suku perubahan jumlah,dNi, dari salah satu bahan penyususun, tetapi jika
koefisisen stoichiometri tidak sama, pengukuran kelangsungan reaksi bisa berbeda untuk bahan
yang berbeda. Suatu besaran yang mudah digunakan dalam mengukuran kelangsungan reaksi
adalan koefisisen stoichiometri harganya akan sama untuk semua bahan. Maka dapat
didefinisikan perubahan komposisi suatu sistem sebagai berikut :
d
(1.5)
Besaran ini harganya sama untuk semua komponen “i” yang terlibat dalam reaksi.
Perubahan entropy dalam suatu sistem muncul sebagai akibat perubahan di dalam berbagai
parameter termodinamik, misalnya energi dakhil, volume dll. Begitu pula dengan perubahan
didalam komposisi sistem. Persamaan umum untuk perubahan entropy diberikan oleh :
dS =
i
dNi
(1.6)
Suku terakhir persamaan (1.6) mewakili perubahan entropy akibat perubahan komposisi itu
sendiri. Pada persamaan (1.6),
i
adalah potensial kimia untuk bahan “i”. Jika bahan kimianya
bermuatan listrik ( sebuah ion ), potensial kimia pada persamaan (1.6) harus diganti dengan
potensial elektrokimia
I
Kedua bersamaan ini diberikan oleh :
+ Zi F
(1.7)
Dimana :
F = Konstanta Faraday
= Potensial elektrostatik local
Potensial kimia untuk larutan encer dari bahan kimia “i” diberikan oleh :
i,o
+ RTIn Ci
(1.8)
Dimana :
Ci = Konsentrasi bahan “i”
i,o
= Potensial kimia standar bahan “i”
R = Tetapan gas (8.31 J/(mol.K)
T = Suhu absolute (K)
Sehingga dapat ditulis perubahan entropy akibat perubahan komposisi adalah :
dS =
i
dNi =
i
)d
i
(1.9)
Pada kesetimbang
untuk perubahan komposisi yang kecil, yaitu d
≠ 0, perubahan
entropynya harus nol (pada suhu dan volume konstanta) dan oleh karena itu dari persamaan (1.9)
dapat ditulis syarat untuk kesetimbangan sebagai berikut :
i
i
=0
(1.10)
APLIKASI:
1. Elektroda Ag/AgCl
Perhatikan system berikut yang terdiri dari sebuah kawat perak yang dilapisi dengan perak
khlorida yang bersentuhan dengan suatu larutan berisi ion khlorida. System berikut ditunjukkan
pada gambar 1.1. Reaksi kimia yang terlibat di dalam sistem ini adalah sebagai berikut :
Kawat Perak
Larutan Ag+ Cl-
Lapisan Ag/AgCl
Gambar 1.1. Elektroda Ag/AgCl digunakan sebagai sensor
Reaksi 1, di dalam elektroda logam (Ag)
Ag
Ag+ + e
Reaksi 2, pada lapisan Ag/AgCl
Ag+ + Cl-
AgCl
Perak khlorida (AgCl) sangat sulit larut, karena memiliki produk kelarutan K 10-14. karena
AgCl sulit melarut, maka larutan selalu jenuh dengan AgCl dan karenanya konsentrasi AgCl
selalu konstan baik terhadap purubahan Ag+ maupun Cl-. Akan tetapi konsentrasinya berubah
terhadap suhu.
Untuk kesetimbangan, dari pembahasan (1.10) reaksi 1, kita dapatkan :
-
+
Ag
Ag+
+
e- =
0
(1.11)
Konsentrasi Ag selalu konstan, begitu pula dengan elektron di dalam kawat perak. Substitusi
ke dalam persamaan potensial elektrokimia (persamaan 1.7 dan 1.8) kita peroleh :
Ag+
Dimana
ele
= Konstanta + F
ele
adalah potensial elektrostatik pada elektroda dan telah disamaratakan berbagai
suku konstan termaksud potensial kimia standar untuk Ag +. Namun perhatikan, bahwa sementara
konstanta ini tergantung terhadap konsentrasi dan konsentrasi tergantung pada suhu.
Untuk reaksi 2 pada kesetimbangan dengan menggunakan syarat persamaan (1.10)
diperoleh :
-
Ag+
Cl
-
+
AgCl =
0
Maka
Ag+
=
AgCl
Cl
-
(1.12)
Penggabungan persamaan (1.11) dengan persamaan (1.12) akan menghasilkan :
F
ele
+ Konstanta =
AgCl
Cl
-
Karena konsentrasi AgCl yang larut ke dalam larutan konstan (jenuh dan merupakan sebuah
molekul netral), substansi persamaan (1.7) dan persamaan (1.8) ke ruas kanan persamaan di atas
akan menghasilkan :
F
ele
+ Konstanta1 = Konstanta2 – RT ln Ccl- + F
lar
Maka potensial elektroda adalah beda potensial antara elektroda dengan larutan yang
diberikan oleh :
V=
ele
lar
= Konstanta
lnCcl-
Atau,
1nCcl-
V = Vo
(1.13)
Dimana Vo adalah konstanta yang hanya tergantung pada suhu. Maka potensial elektroda
tergantung pada konsentrasi ion khlorida.
2. Larutan – larutan tak encer
Bila konsentrasi dari ion sangat tinggi, interaksi antar ion akan mengurangi potensial kimia,
maka
konsentrasi
efektif
dalam
bentuk
persamaan
(1.8)
juga
berkurang.
Dalam
memperhitungkan pengaruh ini dikenal koefisien aktifatas , maka dapat ditulis potensial
elektrokimia (persamaan 1.8) sebagai berikut :
i
=
i
+ RT ln iCi + ziF
(1.14)
Seringkali perkalian YiCi ditulis dalam bentuk :
a i = i Ci
Dan ai menunjukkan aktivitas. Perlu diperhatikan bahwa secara umum aktivitas ai
1.
Sebagai contoh, koefisien aktivitas 1 mM larutan KCl 1. Namun untuk larutan 100 mM KCl
koefisien aktivitas untuk ion Cl- adalah 0,7. Perubahan potensial elektroda untuk sebuah
elektroda Ag/AgCl sebagai fungsi dari aktivitas ion Cl - mempunyai bentuk gambar seperti
Gambar 1.2
V,
(Potensial
elektroda)
Log aClGambar 1.2. Perubahan potensial elektroda Ag/AgCl sebagai fungsi dari aktifitas ion
Cl- di dalam larutan.
III. Alat dan Bahan
a.
Dua utas kawat perak berdiameter 0,5 mm masing-masing sepanjang 4 cm yang dilapisi
Ag/AgCl
b.
Multimeter digital
c.
Dua liter air suling
d.
Dua buah gelas beaker 250 ml
e.
Tabung ukuran 250 ml
f.
Beberapa pipet
g.
Timbangan digital
h.
Larutan KCl
IV. Cara Kerja
1) Larutan KCl 1 mM dimasukkan ke dalam dua gelas beaker.
2) Kedua elektroda Ag/AgCl dimasukkan ke dalam gelas beaker A dan beda potensial
diukur antara keduanya. Beda potensial ini harus dekat ke nilai nol (mV). Catat setiap
perbedaan dan catat elektroda mana yang lebih positif dari yang lainnya. Semua
pengukuran beda potensial berikutnya harus dikoreksi dengan kesalahan nilai nol ini.
3) Jembatan garam diletakkan antara kedua gelas beaker.
4) Elektroda Ag/AgCl dimasukkan kedalam gelas beaker. Beda potensial diukur antara
kedua elektroda Ag/AgCl dan ketika kedua gelas beaker berisi larutan 1mM, beda
potensial ini harus hampir nol (mV).
5) Kedua elektroda dicuci dan jembatan garam dengan air suling dan dilap hingga kering
menggunakan kertas tisu.
6) Larutan KCl 0,1 mM dimasukkan ke dalam gelas beaker A.
7) Larutan didalam gelas beaker B diganti dengan larutan KCl 0,1 mM dan diukur beda
potensial antara kedua elektroda Ag/AgCl.
8) Langkah 4 diulangi untuk larutan KCl 1,5; 10; 50; 100; 500; 1000 mM di dalam beaker
B.
9) Plot beda potensial sebagai fungsi konsentrasi KCl dalam gelas beaker B.
10) Plot perubahan teoritis beda potensial sebagai fungsi konsentrasi KCl dalam beaker B,
dianggap bahwa koefisien aktivitas larutan selalu berharga 1.
11) Setiap perubahan antara plot teoritis dengan plot percobaan dicatat. Dan apa yang dapat
disimpulkan.
12) Langkah 4 sampai 9 diulangi dengan larutan KCl 100 mM dalam beaker A, dan
konsentrasi 0,1 sampai 1000 mM dalam beaker B.
V. DATA HASIL PENGAMATAN
No.
Beaker
A Beaker
B Jembatan Garam
Beda potensial
KCl (mM)
KCl (mM)
(mV)
1
1
1
√
0,53
2
1
1
√
0,48
3
0,1
0,1
√
0,45
4
0,1
1,5
√
0,42
5
0,1
10
√
0,40
6
0,1
50
√
0,38
7
0,1
100
√
0,36
8
0,1
500
√
0,34
9
0,1
1000
√
0,29
No.
Beaker
A Beaker
B Jembatan Garam
KCl (mM)
KCl (mM)
Beda potensial
(mV)
1
100
1
-
0,29
2
100
0,1
-
0,27
3
100
1,5
-
0,25
4
100
10
-
0,24
VI.
5
100
50
-
0,22
6
100
100
-
0,21
7
100
500
-
0,20
8
100
1000
-
0,19
ANALISA DATA
1. GRAFIK DARI DATA PENGAMATAN
VII. PEMBAHASAN
Dari grafik, dapat diketahui bahwa semakin besar perbedaan molaritas atau larutan yang
digunakan, semakin besar pula beda potensial yang ditimbulkan. Hal ini dikarenakan jumlah
molaritas larutan sangat berpengaruh dalam menjaga kenetralan muatan listrik.
Kawat perak yang dilapisi Ag/AgCl berperan sebagai jembatan garam. Jembatan garam
biasanya berupa tabung berbentuk U yang diisi dengan agar-agar yang dijenuhkan dengan KCl.
Jembatan garam berfungsi untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. Karena
konsentrasi larutan elektrolit pada jembatan garam lebih tinggi daripada konsentrasi elektrolit di
kedua bagian elektroda, maka ion negatif dari jembatan garam masuk ke salah satu setengah sel
yang kelebihan muatan positif dan ion positif dari jembatan garam berdifusi ke bagian lain yang
kelebihan muatan negatif. Dengan adanya jembatan garam terjadi aliran electron yang kontinu
melalui kawat pada rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi
redoks yang spontan yang terjadi pada kedua elektroda.
Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan sama sekali tanpa adanya jembatan garam, maka
dapat dilihat bahwa aliran electron akan segera berhenti. Hal ini terjadi karena pada kedua
elektroda terjadi ketidaknetralan listrik, di satu bagian kelebihan muatan positif dan di bagian
lain kelebihan muatan negatif. Dengan adanya jembatan garam dapat terjadi penetralan muatan
listrik di setiap elektroda melalui difusi ion-ion, akan tetapi kedua larutan elektroda tetap dapat
dijaga untuk tidak saling bercampur secara bebas.
Adanya jembatan garam menyebabkan adanya pertemuan cairan elektrolit. Hal
ini
menyebabkan munculnya potensial perbatasan di kedua cairan, tapi potensial cairan-
perbatasan (Ej) antara larutan KCl (pekat dalam agar-agar) dengan larutan encer pada setengah
sel sangat kecil. Hal ini terjadi karena larutan KCl yang digunakan pekat sehingga potensial
perbatasan terutama ditentukan oleh ion-ion dari larutan tersebut, sementara ion-ion dari larutan
encer memberikan kontribusi yang dapat diabaikan terhadap potensial perbatasan.
Karena mobilitas ion K+ dan Cl- dalam air hampir sama, maka ion-ion ini berdifusi keluar
dari jembatan garam ke dalamlarutan encer pada kecepatan yang hampir sama dan oleh karena
itu potensil perbatasannya juga sangat kecil.
Pertemuan cairan perbatasan dengan adanya jembatan garam ada dua pertemuan yakni
antara KCl jenuh dengan kedua larutan encer dari setiap bagian elektroda. Hal ini akan semakin
memperkecil potensial perbatasan nettonya karena adanya pengurangan sebagai akibat dari
arahnya yang saling berlawanan.
Pada praktikum yang telah dilakukan, kami mengalami beberapa kendala saat praktikum.
Kendala tersebut seperti kesulitan dalam penggunaan alat – alat yang tersedia di laboratorium
dan ketidaktepatan alat dalam mengukur beda potensial maupun berat benda.
VIII. KESIMPULAN
a) Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan dengan jembatan garam aliran electron akan
segera berhenti karena pada kedua elektroda terjadi ketidaknetralan listrik, di satu
bagian kelebihan muatan positif dan di bagian lain kelebihan muatan negatif. Dengan
adanya jembatan garam dapat terjadi penetralan muatan listrik di setiap elektroda melalui
difusi ion-ion, akan tetapi kedua larutan elektroda tetap dapat dijaga untuk tidak saling
bercampur secara bebas.
b) Adanya jembatan garam menyebabkan adanya pertemuan cairan elektrolit. Hal
ini
menyebabkan munculnya potensial perbatasan di kedua cairan, tapi potensial cairan-
perbatasan (Ej) antara larutan KCl (pekat dalam agar-agar) dengan larutan encer pada
setengah sel sangat kecil. Hal ini terjadi karena larutan KCl yang digunakan pekat
sehingga potensial perbatasan terutama ditentukan oleh ion-ion dari larutan tersebut,
sementara ion-ion dari larutan encer memberikan kontribusi yang dapat diabaikan
terhadap potensial perbatasan
c) Semakin besar perbedaan molaritas atau larutan yang digunakan, semakin besar pula
beda potensial yang ditimbulkan.
DAFTAR PUSATAKA
Ngurah Sutapa, Gusti. 2012. Modul Praktikkum Biofis. Jurusan biologi FMIPA Udayana. Bukit
Jimbaran.
Anonim. 2011. Elektromekanik. http://ferdianaelektromekanik2007.blogspot.com/ (Diakses : 26
Mei 2013)
Anonim. 2011. Sel elektrokimia.
http://noviakimiapasca.wordpress.com/kelas-xii/kimia-unsur/sel-elektrokimia/ (Diakses : 26 Mei
2013)