Bab 7 Elektrokimia
Elektrokim
ia
Mate
ri
Penyetaraan reaksi
redoks
Sel volta
Elektrolisis
Korosi Besi
Penyetaraan
reaksi
redoks
Metode
bilangan
oksidasi
Metode
setengah
reaksi
Metode bilangan oksidasi
Prinsip
Dasar
Jumlah pertambahan bilangan
oksidasi dari reduktor sama
dengan jumlah penururunan
bilangan oksidasi dari oksidator
Langkah
Penyetaraan
1
Tulis kerangka dasar reaksi
2
Setarakan unsur yang mengalami
perubahan biloks
3
Tentukan jumlah perubahan biloks dari
reduktor dan oksidator
Samakan jumlah perubahan biloks
dengan memberikan koefisien yang
sesuai
Setarakan muatan dengan menambah
ion H+ (suasana asam) dan ion OH(suasana basa)
Setarakan atom H dengan
menambahkan H2O
4
5
6
Setarakan reaksi berikut dengan
metode biloks :
+
2+
MnO
+
H
C
O
+
H
→
Mn
+ CO2 +
Jawab
4 =
2 2 4
H2O
+7
+3
+2
+4
1
2
3
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + CO2
+7
+3
+2
+4
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + 2CO2
+7
+3
+2
+4
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + 2CO2
(turun 5)
+7
+2
+6
(naik 2)
+8
4
+7
+3
+2
+4
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + 2CO2
(turun 5) (x2)
+7
+2
+6
(naik 2) (x5)
+8
Hasil : 2MnO4- + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 10CO2
5
2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2
6
2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
Langkah Penyetaraan Metode
Setengah Reaksi
1
Tulis kerangka dari
setengah reaksi reduksi
dan setengah reaksi
oksidasi secara terpisah
2
Setarakan atom unsur
yang mengalami
perubahan biloks
3
Setarakan atom
oksigen dengan
menambahkan molekul
H2O
4
Setarakan atom
hidrogen dengan
menambahkan ion H+
5
Setarakan muatan
dengan menambahkan
elektron
6
Samakan jumlah
elektron kedua reaksi
lalu dijumlahkan
7
Khusus suasana basa,
ditambahkan ion OHuntuk menghilangkan
ion H+
Setarakan persamaan reaksi berikut :
Cr2O72- + H+ + Cl- → Cr3+ + Cl2 + H2O
Jawab =
Reaksi Reduksi
1
Cr2O72- → Cr3+
2
Cr2O72- → 2Cr3+
3
Cr2O72- → 2Cr3+ + 7H2O
4
Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O
5
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
Reaksi Oksidasi
1
Cl- → Cl2
2
2Cl- → Cl2
3&
4
5
Tidak dilakukan karena tidak terdapat
atom H dan O
2Cl- → Cl2 + 2e-
(kali 3)
7
Reduksi : Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
Oksidasi :
6Cl- → 3Cl2 + 6e-
Redoks : Cr2O72- + 14H+ + 6Cl- → 2Cr3+ +
Elektrokimia
→
←
SEL
VOLTA
REAKSI
KIMIA
ELEKTROLI
SIS
ARUS
LISTRIK
Reaksi
redoks
spontan
Reaksi yang
menghasilk
an arus
listrik
Sel
Volta
Katoda :
terjadi
reduksi
Anoda :
terjadi
oksidasi
Susuna
n sel
volta
Jembatan garam berisi larutan garam (NaCl atau NaNO 3)
berfungsi menetralkan muatan ion di kedua gelas reaksi
Notasi sel volta
Reaksi :
Oksidasi : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2eReduksi : Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Zn | Zn2+ || Cu2+ |
Cu
|| menyatakan jembatan
garam
Potensial
elektrode
standar (Eo)
Menyatakan
kecenderunga
n teroksidasi
atau tereduksi
Deret volta
Li – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Mn –
Zn – Cr – Fe – Ni – Co – Sn – Pb – Cu –
Hg – Ag – Pt – Au
Semakin ke kanan :
- Semakin kurang reaktif logamnya
(makin sulit melepas elektron)
- Semakin mudah tereduksi (makin kuat
sifat oksidator
Logam yang lebih kiri dapat
mendesak logam yang lebih dikanan
Potensial sel
Eosel = Eokatode –
o
E anode
Eosel
Eosel > 0 (Eosel =
positif)
Eosel < 0 (Eosel =
negatif)
Reaksi redoks
Spontan
Tidak spontan
Aplikasi
Sel
Volta
Baterai
kering
Aki
Baterai
alkalin
e
Baterai
litium
Sel volta yang sekali pakai disebut sel primer
Sel volta yang dapat diisi ulang disebut sel
sekunder
Baterai kering (sel Leclanche)
Merupakan sel primer
Terdiri dari
• Silinder berisi pasta
dari campuran batu
kawi (MnO2), salmiak
(NH4Cl), karbon (C),
dan sedikit air.
• Zink sebagai anode,
grafit (elektrode
inert) sebagai katode
yang dicelupkan
ditengah2 pasta
Reaksi redoks dalam baterai
kering
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2eKatode : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- →
Mn2O3(s) +
2NH
(aq) +
H2O2NH
(l) 4+(aq) → Zn2+(aq) +
Reaksi : Zn(s)
+ 32MnO
2(s) +
Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)
Zn2+ yang terbentuk mengikat NH3
membentuk Zn(NH3)42+
Reaksi
redoks tidak
spontan
Reaksi kimia
yang terjadi
jika dialiri
arus listrik
Elektroli
sis
Anoda :
terjadi
oksidasi
Katoda :
terjadi
reduksi
Sel
Elektroli
sis
Reaksi- reaksi elektrolisis
Di katoda (reduksi)
Bergantung pada jenis kation
- Jika kation berasal dari logam- logam
aktif (logam gol. IA, IIA, Al atau Mn),
yaitu logam- logam yang potensial
reduksinya lebih kecil (lebih negatif
daripada air), air yang tereduksi
- Kation selain kation diatas, kation itu
sendiri yang tereduksi
Di anoda (oksidasi)
Bergantung pada jenis anode dan
anion
- Jika anode inert (C, Pt, Au), reaksi
bergantung pada anion. Jika
potensial reduksi anion lebih positif
daripada air, anion itu yang
teroksidasi
- Jika potensial anion lebih negatif
daripada potensial oksidasi air, air
Michael Faraday
Menemukan hubungan kuantitatif
antara massa zat yang dibebaskan
pada elektroliis dengan jumlah listrik
yang digunakan
Hukum
Faraday
I
Hukum
Faraday
II
Hukum faraday I
“Massa zat yang dibebaskan pada
elektrolisis (G) berbanding lurus
dengan jumlah listrik yang
digunakan (Q)”
G=Q
Q=i
Xt
G=i
xt
Hukum faraday II
“Massa zat yang dibebaskan pada
elektrolisis (G) berbanding lurus
dengan massa ekivalen zat itu
(me)”
G = me
Dimana :
Penggabungan Hukum Faraday I
dan II
G=ix
t
Maka :
G=
me
Dimana k = suatu konstanta sebesar
G=
Dimana :
G = massa zat yang dibebaskan (gram)
i
= kuat arus (ampere)
t
= waktu (detik)
me = massa ekivalen
Aplikasi
Elektrolisi
s
Penyepuh
an
Pemurnia
n Logam
Produksi
Zat
Penyepuhan (Electroplating)
Fungsi :
Melindungi logam terhadap
korosi dan atau untuk
memperbaiki penampilan.
Katode : logam yang
disepuh
Anode : logam
penyepuh
Elektroda dicelupkan
kedalam larutan garam
Reaksi pada penyepuhan
sendok
Katode (Fe) : Ag+(aq) + e- → Ag(s)
Anode (Ag) : Ag(s) → Ag+(aq) + eHasil
: Ag (anode) → Ag (katode)
Korosi (Perkaratan)
Reaksi redoks antara suatu logam
dengan berbagai zat di lingkungannya
yang menghasilkan senyawa- senyawa
yang tak dikehendaki
Logam
mengalami
oksidasi
Oksigen
(udara)
mengalami
reduksi
Karat logam
umumnya
berupa oksida
atau karbonat
Perkaratan besi
Rumus kimia karat besi :
Fe2O3.xH2O yang berwarna coklat
merah
Faktor faktor yang menyebabkan
korosi besi :
Air
Udar
a
Loga
m
Koros
i
Cara- cara pencegahan
lorosi besi
Mengecat
Melumuri
dengan oli
Disalut
dengan plastik
Tin plating
(pelapisan
dengan timah)
Galvanisasi
(pelapisan
dengan zink)
Chromium
plating
(pelapisan
dengan krom)
Pengorbanan
anode
(sacrificial
protection)
ia
Mate
ri
Penyetaraan reaksi
redoks
Sel volta
Elektrolisis
Korosi Besi
Penyetaraan
reaksi
redoks
Metode
bilangan
oksidasi
Metode
setengah
reaksi
Metode bilangan oksidasi
Prinsip
Dasar
Jumlah pertambahan bilangan
oksidasi dari reduktor sama
dengan jumlah penururunan
bilangan oksidasi dari oksidator
Langkah
Penyetaraan
1
Tulis kerangka dasar reaksi
2
Setarakan unsur yang mengalami
perubahan biloks
3
Tentukan jumlah perubahan biloks dari
reduktor dan oksidator
Samakan jumlah perubahan biloks
dengan memberikan koefisien yang
sesuai
Setarakan muatan dengan menambah
ion H+ (suasana asam) dan ion OH(suasana basa)
Setarakan atom H dengan
menambahkan H2O
4
5
6
Setarakan reaksi berikut dengan
metode biloks :
+
2+
MnO
+
H
C
O
+
H
→
Mn
+ CO2 +
Jawab
4 =
2 2 4
H2O
+7
+3
+2
+4
1
2
3
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + CO2
+7
+3
+2
+4
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + 2CO2
+7
+3
+2
+4
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + 2CO2
(turun 5)
+7
+2
+6
(naik 2)
+8
4
+7
+3
+2
+4
MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + 2CO2
(turun 5) (x2)
+7
+2
+6
(naik 2) (x5)
+8
Hasil : 2MnO4- + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 10CO2
5
2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2
6
2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
Langkah Penyetaraan Metode
Setengah Reaksi
1
Tulis kerangka dari
setengah reaksi reduksi
dan setengah reaksi
oksidasi secara terpisah
2
Setarakan atom unsur
yang mengalami
perubahan biloks
3
Setarakan atom
oksigen dengan
menambahkan molekul
H2O
4
Setarakan atom
hidrogen dengan
menambahkan ion H+
5
Setarakan muatan
dengan menambahkan
elektron
6
Samakan jumlah
elektron kedua reaksi
lalu dijumlahkan
7
Khusus suasana basa,
ditambahkan ion OHuntuk menghilangkan
ion H+
Setarakan persamaan reaksi berikut :
Cr2O72- + H+ + Cl- → Cr3+ + Cl2 + H2O
Jawab =
Reaksi Reduksi
1
Cr2O72- → Cr3+
2
Cr2O72- → 2Cr3+
3
Cr2O72- → 2Cr3+ + 7H2O
4
Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O
5
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
Reaksi Oksidasi
1
Cl- → Cl2
2
2Cl- → Cl2
3&
4
5
Tidak dilakukan karena tidak terdapat
atom H dan O
2Cl- → Cl2 + 2e-
(kali 3)
7
Reduksi : Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
Oksidasi :
6Cl- → 3Cl2 + 6e-
Redoks : Cr2O72- + 14H+ + 6Cl- → 2Cr3+ +
Elektrokimia
→
←
SEL
VOLTA
REAKSI
KIMIA
ELEKTROLI
SIS
ARUS
LISTRIK
Reaksi
redoks
spontan
Reaksi yang
menghasilk
an arus
listrik
Sel
Volta
Katoda :
terjadi
reduksi
Anoda :
terjadi
oksidasi
Susuna
n sel
volta
Jembatan garam berisi larutan garam (NaCl atau NaNO 3)
berfungsi menetralkan muatan ion di kedua gelas reaksi
Notasi sel volta
Reaksi :
Oksidasi : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2eReduksi : Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Zn | Zn2+ || Cu2+ |
Cu
|| menyatakan jembatan
garam
Potensial
elektrode
standar (Eo)
Menyatakan
kecenderunga
n teroksidasi
atau tereduksi
Deret volta
Li – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Mn –
Zn – Cr – Fe – Ni – Co – Sn – Pb – Cu –
Hg – Ag – Pt – Au
Semakin ke kanan :
- Semakin kurang reaktif logamnya
(makin sulit melepas elektron)
- Semakin mudah tereduksi (makin kuat
sifat oksidator
Logam yang lebih kiri dapat
mendesak logam yang lebih dikanan
Potensial sel
Eosel = Eokatode –
o
E anode
Eosel
Eosel > 0 (Eosel =
positif)
Eosel < 0 (Eosel =
negatif)
Reaksi redoks
Spontan
Tidak spontan
Aplikasi
Sel
Volta
Baterai
kering
Aki
Baterai
alkalin
e
Baterai
litium
Sel volta yang sekali pakai disebut sel primer
Sel volta yang dapat diisi ulang disebut sel
sekunder
Baterai kering (sel Leclanche)
Merupakan sel primer
Terdiri dari
• Silinder berisi pasta
dari campuran batu
kawi (MnO2), salmiak
(NH4Cl), karbon (C),
dan sedikit air.
• Zink sebagai anode,
grafit (elektrode
inert) sebagai katode
yang dicelupkan
ditengah2 pasta
Reaksi redoks dalam baterai
kering
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2eKatode : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- →
Mn2O3(s) +
2NH
(aq) +
H2O2NH
(l) 4+(aq) → Zn2+(aq) +
Reaksi : Zn(s)
+ 32MnO
2(s) +
Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)
Zn2+ yang terbentuk mengikat NH3
membentuk Zn(NH3)42+
Reaksi
redoks tidak
spontan
Reaksi kimia
yang terjadi
jika dialiri
arus listrik
Elektroli
sis
Anoda :
terjadi
oksidasi
Katoda :
terjadi
reduksi
Sel
Elektroli
sis
Reaksi- reaksi elektrolisis
Di katoda (reduksi)
Bergantung pada jenis kation
- Jika kation berasal dari logam- logam
aktif (logam gol. IA, IIA, Al atau Mn),
yaitu logam- logam yang potensial
reduksinya lebih kecil (lebih negatif
daripada air), air yang tereduksi
- Kation selain kation diatas, kation itu
sendiri yang tereduksi
Di anoda (oksidasi)
Bergantung pada jenis anode dan
anion
- Jika anode inert (C, Pt, Au), reaksi
bergantung pada anion. Jika
potensial reduksi anion lebih positif
daripada air, anion itu yang
teroksidasi
- Jika potensial anion lebih negatif
daripada potensial oksidasi air, air
Michael Faraday
Menemukan hubungan kuantitatif
antara massa zat yang dibebaskan
pada elektroliis dengan jumlah listrik
yang digunakan
Hukum
Faraday
I
Hukum
Faraday
II
Hukum faraday I
“Massa zat yang dibebaskan pada
elektrolisis (G) berbanding lurus
dengan jumlah listrik yang
digunakan (Q)”
G=Q
Q=i
Xt
G=i
xt
Hukum faraday II
“Massa zat yang dibebaskan pada
elektrolisis (G) berbanding lurus
dengan massa ekivalen zat itu
(me)”
G = me
Dimana :
Penggabungan Hukum Faraday I
dan II
G=ix
t
Maka :
G=
me
Dimana k = suatu konstanta sebesar
G=
Dimana :
G = massa zat yang dibebaskan (gram)
i
= kuat arus (ampere)
t
= waktu (detik)
me = massa ekivalen
Aplikasi
Elektrolisi
s
Penyepuh
an
Pemurnia
n Logam
Produksi
Zat
Penyepuhan (Electroplating)
Fungsi :
Melindungi logam terhadap
korosi dan atau untuk
memperbaiki penampilan.
Katode : logam yang
disepuh
Anode : logam
penyepuh
Elektroda dicelupkan
kedalam larutan garam
Reaksi pada penyepuhan
sendok
Katode (Fe) : Ag+(aq) + e- → Ag(s)
Anode (Ag) : Ag(s) → Ag+(aq) + eHasil
: Ag (anode) → Ag (katode)
Korosi (Perkaratan)
Reaksi redoks antara suatu logam
dengan berbagai zat di lingkungannya
yang menghasilkan senyawa- senyawa
yang tak dikehendaki
Logam
mengalami
oksidasi
Oksigen
(udara)
mengalami
reduksi
Karat logam
umumnya
berupa oksida
atau karbonat
Perkaratan besi
Rumus kimia karat besi :
Fe2O3.xH2O yang berwarna coklat
merah
Faktor faktor yang menyebabkan
korosi besi :
Air
Udar
a
Loga
m
Koros
i
Cara- cara pencegahan
lorosi besi
Mengecat
Melumuri
dengan oli
Disalut
dengan plastik
Tin plating
(pelapisan
dengan timah)
Galvanisasi
(pelapisan
dengan zink)
Chromium
plating
(pelapisan
dengan krom)
Pengorbanan
anode
(sacrificial
protection)