BAB II REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

MODUL KIMIA XII IPA

BAB II REDOKS DAN SEL ELEKTROKIMIA

  REAKSI REDOKS Standar Kompetensi :

  Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari

  Kompetensi Dasar:

  Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dalam industri

  Indikator:

   elektron) Menyetarakan reaksi redoks dengan cara perubahan bilangan  oksidasi (PBO)

  Menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi (ion

  Tujuan Pembelajaran:

  1. Siswa dapat menyetarakan persamaan reaksi redoks

  2. Siswa dapat menyelesaikan latihan soal penentuan bilangan oksidasi

  3. Siswa dapatmenyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan Oksidasi (PBO) pada suasana asam dan basa

  4. Siswa dapat menyelesaikan latihan soal penyetaraan persamaan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi pada suasana asam dan basa

  5. Aktif dalam kerja kelompok

  6. Menggunakan bahasa Indonesia yang baik dan benar

  7. Melaporkan data atau informasi dengan benar

  8. Melakukan tugas yang diberikan dengan penuh tanggung jawab

  9. Berani berpendapat, bertanya, atau menjawab pertanyaan tanpa ragu ragu

  10. Kerjasama dengan semua orang tanpa membeda-bedakan

  11. Mengutamakan kepentingan umum di atas kepentingan pribadi

  12. Memberi perhatian kepada orang lain yang sakit/lemah

  1. Konsep Reduksi – Oksidasi (Redoks) N Reaksi Oksidasi Reaksi Reduksi o

  1 reaksi penambahan oksigen reaksi pengurangan oksigen 2 peristiwa pelepasan elektron peristiwa penangkapan

• 2+

  Contoh : Cu → Cu + 2e elektron

• 2+

  contoh: Cu + 2e → Cu

3 Terjadi kenaikan bilangan oksidasi Terjadi penurunan bilangan

  oksidasi

  4 Zat memberikan elektron kepada Zat menerima elektron dari zat lain zat lain Senyawa yang mengalami oksidasi disebut reduktor, senyawa yang mengalami reduksi disebut oksidator.

1.1. Bilangan Oksidasi

  Muatan dari suatu spesi dikatakan sebagai bilangan oksidasi (biloks). Biloks digunakan untuk menentukan apakah terjadi reaksi redoks atau tidak. Bila terjadi reaksi redoks, maka spesi yang teroksidasi akan mengalami kenaikan biloks dan yang tereduksi akan mengalami penurunan biloks.

  Aturan penentuan bilangan oksidasi adalah :

  a. Unsur murni atau senyawa beratom sejenis memiliki biloks = nol

  2

  b. Atom H biloksnya = +1, kecuali pada senyawa hidrida seperti BaH ,

2 CaH , NaH, biloks atom H = -1

  c. Atom O biloksnya = -2, kecuali pada senyawa o F

2 O → biloks O = +2

  2

  2

  2

  2

  2

  o Senyawa peroksida (H O , Na O , CaO ) → biloks O = -1

  d. Atom logam memiliki biloks positif (+) sesuai dengan valensi logam tersebut e. Jumlah total biloks seluruh atom dalam senyawa netral = nol

  f. Jumlah total biloks seluruh atom dalam ion = muatan ion

  g. Jika dua jenis atom bersenyawa, atom yang memiliki keelektronegatifan lebih besar selalu mempunyai bilangan oksidasi negatif

2. Penyetaraan Reaksi Redoks

  Reaksi redoks dapat disetarakan dengan cara bilangan oksidasi atau cara setengah reaksi.

2.1. Cara Langsung (Perubahan Bilangan Oksidasi/PBO)

• Tentukan reaksi reduksi dan oksidasi
• Tuliskan perubahan biloks yang terjadi
• Samakan jumlah elektron yang dilepas dan diterima dengan menambahkan koefisien
• Hitung jumlah muatan kiri dan kanan Jika muatan kiri > kanan → tambahkan OH pada ruas kiri

  Jika muatan kiri < kanan → tambahkan H pada ruas kiri

  2

• Samakan jumlah H dengan menambahkan H O pada ruas kanan

  Contoh :

• 2 3+ 2+
• 4 → Fe + Mn

  Fe + MnO

• 7 +2
>2MnO
• → 5Fe
• Mn

• 2
• MnO
• 8 H
• → 5Fe
• Mn
>2MnO
• 8 H
• → 5Fe
• Mn
• 4H

  Contoh: Setarakan reaksi berikut ini H

  yang kekurangan atom H Tulis reaksi yang sudah setara Tulis reaksi yang sudah setara

  2 O pada ruas

  ruas yang kekurangan satu atom H Tambahkan molekul H

  ruas yang kekurangan satu atom O Tambahkan satu molekul H

  ruas yang kekurangan satu atom O Tambahkan dua molekul OH

  Tambahkan satu molekul H

  Setarakan jumlah elektron yang terlibat Setarakan jumlah elektron yang terlibat

  Tulis masing – masing reaksi reduksi dan oksidasi Tulis masing – masing reaksi reduksi dan oksidasi

  Tabel 1. Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Cara Setengah Reaksi Reaksi Suasana Asam Reaksi Suasana Basa

  Untuk menyelesaikan persamaan redoks dengan cara setengah reaksi, maka langkah – langkah yang dilakukan adalah :

  2 O (reaksi total)

  2+

  4

  3+

  5Fe

  Jumlah H dan O di ruas kanan dan kiri tidak sama

  2+

  3+

  4

  5Fe

  Jumlah muatan kiri = +9, Jumlah muatan kanan = +17 Selisih muatan= +8 di ruas kiri(kiri < kanan)

  2+

  3+

  4

  5Fe

2. Cara Setengah Reaksi

• - pada

2 O pada

• + pada
>2
• 3
• 2- 2-

  3

  2

  3

  4

  6

1. ClO + S O → Cl + S O (Suasana asam)

  Jawab :

  2- 2- - -

  3

  2

  3

  4

6 ClO + S O → Cl + S O

  ClO

  3 + 6e → Cl

• 2- 2-

  {2(S

  2 O 3 ) → S

  4 O 6 + 2e } x3 2- - - 2-

  3

  2

  3

  4

6 ClO + 6S O → Cl + 3S O

  Ruas kanan kekurangan 3 atom O

• 2- 2- -

  3

  2

  3

  4

  6

  2 ClO + 6S O → Cl + 3S O + 3H O

  Ruas kiri kekurangan 6 atom H

• 2- 2- -

  3

  2

  3

  

4

  6

• 6S O + 6H → Cl + 3S O + 3H O (reaksi total)

  2 ClO

• 2 + IO

2. Cl

  3 → IO 4 + Cl (Suasana basa)

  Jawab : Cl

• 2

  3

  4

• IO → IO + Cl

  2 Cl + 2e → 2Cl

• 3

  → IO + 2e Ruas kiri kekurangan satu atom O Cl

  4 IO

• 2 + IO

  3 + 2OH

  → IO

  4 + Cl

  Jumlah atom H dan O di ruas kiri dan kanan tidak sama

  2

  3

  4

• 2OH →

  IO + Cl + H O (reaksi total)

  2 Cl + IO

  Latihan Soal Penyetaraan Reaksi Redoks:

  Selesaikan persamaan reaksi ini dengan cara perubahan bilangan oksidasi!

  3

  3

  2

  4

  3

  2

  1. Mg + HNO → Mg(NO ) + NH NO + H O

  3(aq) 2 4(l) 4(s) 2(g) 2(g) 2 (g)

  2. KClO + H SO → KHSO + O + ClO + H O

  4(aq)

  2 2 4(aq) 2 4(aq) 2 4(aq) 4(aq) 2(g) 2 (l)

  3. KMnO + K C O +H SO → K SO +MnSO + CO + H O

  4. ZnS + HNO

  3 → ZnSO 4 + NO + H

  2 O

  5. KMnO

  4 + SnF 2 + HF → MnF 2 + SnF 4 + KF + H

  2 O

  2 2 7 aq 2 aq aq 3 aq 4 aq aq 2 l

  6. K Cr O + SnCl + HCl → CrCl + SnCl + KCl + H O

  7. Cr

  2 O 3 + Na

  2 CO 3 + KNO 3 → Na

  2 CrO 4 + CO 2 + KNO

  2

  2

  2

  2

  2

  4

  8. Cl + SO + H O → HCl + H SO

  9. KOH + Cl

  2 → KCl + KClO 3 + H

  2 O

  10. CH

  2 Cr

  2 O 7(aq) + H

  2 SO 4(aq) → Cr 2 (SO4) 3 (aq) + HCOOH (aq) 2 4(aq) 2 (l)

• 3 OH (l) + Na

  Na SO + H O

  2

  4

  2

  4

  3

  2

  2

  11. Al + H SO → Al (SO ) + H O + SO

  2

  3

  2

  12. H S + HNO → H O + S + NO

  13. ZnS + HCl + HNO

  3 → ZnCl 2 + S + H

  2 O + NO

  14. KMnO

  4 + KI + H

  2 O → MnO 2 + I 2 + KOH

  2

  3

  3

  2

  15. NaClO + Br O + NaOH → NaBrO + NaCl + H O

A. Reaksi redoks dalam suasana asam

• S
• SO
• Fe

  

3 COOH + MnO

  2

  2

  ¯ → SO

  2

  4

  19) HBr + SO

  

2+

  4

  3 ¯ → NH

  18) Zn + NO

  2

  2 H

  4 O → CH

  3 ¯ + I 2 →

  4 ¯ +C

  17) MnO

  3 COOH + Cr 3+

  4 O → CH

  2 H

  ¯ + C

  2

  7

  2 O

  16) Cr

  3+

  20) NO

  IO

  3 ¯ + Fe 2+

  4) AlH

  

2

  2 O 7 → ClO 2 ¯ + O

  2 O 2 + Cl

  ¯ 6) H

  2

  3

  3 → Cr + SeO

  5) Se + Cr(OH)

  

3 OH

  2 CO → Al 3+

  4 ¯ + H

  4 ¯ → MnO 2 + BrO 3 ¯

  3 ¯ + NO

  3) Br¯ + MnO

  2

  2 O

  2 + CN¯ → Au(CN)

2 ¯ + H

  2) Au + O

  2 H 4 + Cl¯

  3 + ClO¯ → N

  1) NH

  4 ¯

  3 ¯ → NO + Cu 2+

  21) CuS + NO

  

2

  → Br¯ + Fe

  15) BrO

  2+

  ¯ → Cu

  ¯ + Fe

  2

  7

  2 O

  6) Cr

  3 COOH + Mn 2+

  3 OH → CH

  4 ¯ + CH

  5) MnO

  2

  2+

  2

  → Cr

  4

  4) Cu + SO

  8

  2 S → Mn 2+

  4 ¯ + H

  3) MnO

  2 S + NO 3 ¯ → S 8 + NO

  ¯ + Cl¯ 2) H

  2

  4

  3 ¯ + SO 2 → SO

  2

  3+

  Selesaikan persamaan reaksi redoks berikut dengan cara Perubahan Bilangan oksidasi dan Setengah reaksi!

  4 ¯ + Cl¯ → ClO¯ + Cl

  2 O 2 → NO + O

  3 ¯ + H

  14) NO

  

2

  4 + H

  13) Fe + HCl → HFeCl

  3 ¯ + Cr 3+

  IO

  5 IO 6 + Cr →

  12) H

  2

  11) ClO

  3+

  2 → NO 3 ¯ + NO

  10) NO

  

2 O

  2 + As → HAsO 2 + H

  9) O

  2 O 4 + MnO 4 ¯ → CO 2 + Mn

2+

  2 C

  8) H

  2

  2 → NO + NO

  7) HNO

  1) ClO

• Zn
• Br
• HSO

B. Reaksi redoks dalam suasana basa

• CH
• S
• CrO
• Cr(OH)
• →
• OH
• →

  E. 0 menjadi -1 dan +1

  D. 6, 2, 6

  A. 3, 2, 3

  a, b, c masing-masing adalah

  2 O setelah disetarakan maka koefisien

  

3+

  3+

  b Cr

  2+

  7 2-

  2 O

  3. Reaksi redoks berikut: Cr

  D. -2 menjadi 0 dan +1

  E. 6, 3, 6

  C. 0 menjadi -1 dan -2

  B. +1 menjadi -1 dan 0

  A. -1 menjadi +1 dan 0

  2 O bilangan oksidasi klor berubah dari...

  KCl + KClO + H

  2 + 2KOH →

  2. Pada reaksi: Cl

  2

  MnO + CO

  3 →

  E. MnCO

  B. 3, 4, 3

  C. 4, 3, 5

  4 O

  A. 1 : 3

  3 E. Cl 2 dan KClO

  2 B. ClO 2 dan HClO

  4 D. HCl dan HClO

  dan HClO

  2

  A. Cl

  5. Bilangan oksida Cl dari -1 sampai dengan +7. Ion atau molekul manakah di bawah ini yang tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi adalah..

  C. 2 : 3

  E. 1 : 6

  B. 3 : 1

  D. 3 : 2

  dalam reaksi tersebut adalah ….

  4. Perhatikan reaksi redoks berikut: Cr

  4 2-

  dengan SO

  7 2-

  2 O

  . Setelah reaksi disetarakan, perbandingan banyak mol ion Cr

  4 2-

  3+

  Cr

  3 2- →

  7 2-

  2 O

  6 2-

  2I

  3

  ¯ + S

  2 O 3 + NH

  12) Tl

  2 +Cl¯

  ¯+ ClO¯ → PbO

  2

  4

  11) Pb(OH)

  8

  2

  ¯ → MnO

  2

  4

  2

  ¯+Br¯ 10) MnO

  2

  4 ¯ → [Zn(OH) 4 ]

  9) Zn + BrO

  2

  2 O 2 → MnO 2 + O

  4 ¯ + H

  8) MnO

  2

  2 → Fe(OH)

2 +Ni(OH)

  7) Fe + NiO

  2 OH → TlOH + N

  13) Fe(OH)

  3 2- →

  2 + H

  2 O

  2 + 2S

  D. I

  2-

  HSO

  2 + OH

  C. SO

  4 + 2HCl

  BaSO

  4 →

  2 SO

  B. BaCl

  2

  2 O

  H

  A. H

  1. Manakah dari reaksi-reaksi berikut yang merupakan reaksi redoks?

  2 → Br¯ + BrO

3 ¯

SOAL PILIHAN GANDA

  ¯ 14) Br

  4

  3

  2 O

  ¯ → Fe

  2

  4

• S
• →
• a Fe
• 14H
• c Fe
• 7H
• SO
• SO

  4

  C. Cl dan NaClO

  2

  4

  2

  2

  2

  6. Pada reaksi H SO + HI H S + I + H O 1,5 mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen Iodida sebanyak ........

  A. 12 mol

  B. 9 mol

  C. 6 mol

  D. 3 mol

  E. 1,5 mol

  7. Pada reaksi redoks berikut :

  2+ - + + (s) 3 (aq) (aq) (aq) 4 (aq) 2 (l)

  4Fe + NO + 10H

  4Fe + NH + 3H O maka…

• A. ion H

  mengalami reduksi

• 3 mengalami oksidasi

  B. ion NO

  C. Fe sebagai reduktor

• 3

  D. 1 mol NO = 4 mol ekuivalen

• 4

  E. ion NH sebagai oksidator

  8. Logam Fe (Ar Fe = 56) jika dilarutkan di dalam asam dan

  2+

  direaksikan dengan KMnO

  4 akan terjadi reaksi sebagai berikut: Fe

• 2+ 3+ (aq)

  4 (aq) (aq) (aq)

• MnO → Mn + Fe

  4 Jika berat Fe yang dilarutkan 11,2 gram, maka volume KMnO 0,1 M

  yang dibutuhkan untuk reaksi tersebut adalah

  A. 120 ml

  B. 160 ml

  C. 250 ml

  D. 320 ml

  E. 400 ml

  2 7 (aq) (aq) (aq) (aq)

  9. Pada reaksi redoks :aCr O + 14 H + b Fe cCr

• -2 2+ 3+ +

  3+ 2 (l) (aq)

  7H O + d Fe Nilai a, b, c, dan d berturut-turut dalam reaksi adalah ........

  A. 1, 4, 2, 4

  B. 1, 6, 2, 6

  C. 2, 8, 2, 8

  D. 2, 8, 4, 8

  E. 3, 8, 6, 8 10.Bilangan oksidasi nitrogen tertinggi terdapat dalam senyawa ….

  4

  2

  4

  B. N H

  C. NaNO

  3 A. NH Cl

  3

  2

  E. Ca(NO )

  2 D. Li N

  11. Diantara reaksi berikut :

  1. CH

  4 + 2O 2  CO 2 + 2H

  2 O

  2. CaCO

  3 + 2HCl  CaCl 2 + H

  2 O + CO

  2

  2

  4

  2

  4

  2

  2

  7

  2

  2

  4

  3. 2K CrO + H SO  K Cr O + H O + K SO

  2

  3

  3

  4

  2

  4. 3Fe O + CO  Fe O +CO yang tergolong reaksi redoks adalah ….

  Semua

  B. 1, 2, dan 3

  A

  C. 1, 3, dan 4

  D. 1 dan 4

  E. 3 dan 4

  12. Dalam reaksi:

  (s) 3(aq) (aq)  2(aq) (g) 2 (l) (s)

  CuS + HNO + HCI CuCl + NO + H O + S Yang merupakan oksidator dan hasil oksidasi adalah ….

  CuS dan NO

  B. HNO

  3 dan CuCl

  2 C. HNO 3 dan NO A.

  3

  D. CuS dan NO E. HNO dan S

  4

  2

  13.KMnO dalam lingkungan basa dapat mengoksidasi Fe(OH) menurut persamaan;

• - 4-

  MnO (aq) + aF(OH) 2(s) + bH

  2 O (l)  MnO 2(s) + cFe(OH) 3(s) + dOH (aq)

  harga a, b, c dan d yang membuat reaksi di atas setara berturut- turut adalah …..

  A 3, 1, 2 dan 2 B 2, 2, 2 dan 2 C 3, 2, 3 dan 1 D 3, 2, 3 dan 2 E 1, 1, 1 dan 1

  4 (aq) 2 (l) 2(s) 2(s)

  14. Pada reaksi berikut: 6I + 2MnO + 4H O → 3I + 2MnO

• (aq)
• (aq)

  8OH Pernyataan yang benar adalah....

  A. unsur I menerima 6 elektron

  B. unsur Mn melepaskan 14 elektron

  C. biloks Mn berubah dari -1 menjadi +4

  D. biloks I berubah dari -1 menjadi 0

  E. biloks H berubah dari +1 menjadi -1

  15. Diantara reaksi berikut yang merupakan reaksi disproporsionasi adalah...

  2

  2

  3

  2

  2

  4

  6 A. 2 Na S O + I → 2 NaI + Na S O

  2

  4

  2

  4

  2

  4

  2

  2

  7

  2 B. 2 K CrO + H SO → K SO + K Cr O + H O

  2

  3

  2 C. 6 KOH + 3 Cl → 5 KCl + KClO + 3 H O

  D. NH

  4 Cl + NaOH → NaCl + NH 3 + 3 H

  2 O

  E. 2 H

  2 S + SO 2 → 2 H

  2 O + 3 S

  3 2(aq) (g)

  16. Persamaan reaksi : a Cu + b HNO → cCu(NO ) + dNO

• (s) 3(aq)

  2 (l) H O Koefisien reaksi a, b, c, dan d adalah....

  A. 1, 8, 1, 6

  B. 3, 8, 3, 2

  C. 2, 8, 2, 4

  D. 1, 8, 1, 4

  E. 3, 8, 3, 4

  17. Reaksi redoks :KMnO 4(aq) + K

  2 C

  2 O 4(aq) +H

  2 SO 4(aq) → K

  2 SO 4(aq) +MnSO 4(aq) 2(g) 2 (l)

• CO + H O Setengah reaksi oksidasi di atas adalah....

  2+ + - 4 (aq) (aq) 2 (l)

  A. MnO + 8 H + 5 e → Mn + 4 H O

  2+ 7+

  B. Mn (aq) → Mn (aq) + 5 e

  2-

  C. C

  2 O 4 (aq) → 2 CO 2(g) + 2 e

• 2(g0

  

2 (l)

  D. 4 H + O + 4 e → 2 H O

• 2

  2 4(aq) 2(g) 2 (l)

  E. H C O + 2 H + 2 e → 2 CO + 2 H O

• 2- - 3 (aq) (aq)

  4 (aq)

  18. Pada reaksi :2 Cr(OH) + 3 ClO + 4 OH → 2 CrO + 3 Cl

  (aq0 + 5 H

  2 O Perubahan bilagan oksidasi chrom pada reaksi tersebut adalah.....

  A. 0 menjadi +2

  B. 0 menjadi +4 C. +3 menjadi +6

  D. +6 menjadi +3

  E. +6 menjadi _4

  19. Yang bukan merupakan reaksi redoks adalah …

  4

  2

  2

  7

  2

  2

  2

  3 A. (NH ) Cr O → N + 4H O + Cr O

  3

  2

  4

  4

  

2

  2 B. CuCO + H SO → CuSO + H O + CO

  2

  2

  2

  2 C. H S + 2H O + 3Cl → SO + 6HCl

  D. Mg + CuSO

  4 → MgSO 4 + Cu

  E. 3CH

  3 CHOHCH 3 + 2CrO 3 → 3CH

  3 COCH 3 + 2Cr(OH)

  3

  20. Reaksi berikut yang merupakan reaksi oksidasi reduksi adalah …

• 3+

  2-

  3

  4

  2

  D. H + SO → H SO

  4 A. Al + 3OH → Al(OH)

• 2+

  2

  2

  E. H + Cl → 2HCl

  2 B. Pb + 2Br → PbBr

  C. HF + NH

  3 → NH

  4 F

  DAFTAR PUSTAKA  Achmad, H., Penuntun Belajar Kimia TPB II; Elektro Kimia,

  Departemen Kimia FMIPA – ITB, Bandung, 1982

  th

   Brady, J.E., General Chemistry : Principles and Structure, 5 edition, John Wiley and Sons, New York, 1990

SEL ELEKTROKIMIA

  I. Standar kompetensi

  2. Memahami reaksi oksidasi reduksi dan sel elektrokimia serta penerapannya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari

  II. Kompetensi Dasar

  2.1 Menerapkan konsep reaksi redoks dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam industri.

  2.2 Mengamati reaksi redoks dalam sel elektrolisis dan menerapkan hukum Faraday.

  2.3Menerapkan konsep reaksi redoks pada korosi dan cara mencegahnya

  2.4Menghitung banyaknya pereaksi dan hasilreaksi dalam larutan elektrolit dari hasil titrasi redoks

III. Tujuan Pembelajaran

   menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi (ion elektron) Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras, dan

  Mengembangkan sikap dan perilaku yang mandiri dalam

   berdaya juang tinggi menyetarakan reaksi redoks dengan cara perubahan bilangan oksidasi (PBO) Mengembangkan sikap dan perilaku yang mandiri, mau bekerja  keras, dan berdaya juang tinggi dalam menyimpulkan ciri-ciri reaksi redoks yang berlangsung secara spontan melalui percobaan

   Mengutamakan musyawarah, menghormati dalam menggambarkan susunan sel Volta atau sel Galvani dan menjelaskan fungsi tiap bagiannya Mengutamakan musyawarah dalam menjelaskan bagaimana energi

   listrik dihasilkan dari reaksi redoks dalam sel Volta  Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam menuliskan lambang sel dan reaksi-reaksi yang terjadi pada sel Volta

  Mengembangkan keterbukaan, kelembutan hati dalam  menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar

  Menjelaskan prinsip kerja sel Volta yang banyak digunakan dalam  kehidupan (baterai, aki dll)

   Mengamati reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada reaksi elektrolisis melalui percobaan Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam  menuliskan reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada larutan atau cairan dengan elektroda aktif ataupun elektroda inert

   saat menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi melalui percobaan Mengembangkan sikap dan perilaku yang berdaya juang tinggi

  Mengembangkan sikap dan perilaku yang berdaya juang tinggi

   saat menjelaskan beberapa cara untuk mencegah terjadinya korosi Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam  menerapkan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis

   Mengembangkan sikap dan perilaku yang berdaya juang tinggi saat menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam

   dalam menentukan konsentrasi suatu zat dengan titrasi redoks Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras  dalam menentukan

kadar zat dari data hasil titrasi yodometri dan

permanganometri

  

Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras

IV. Peta Konsep

  SEL ELEKTROKIMIA

  1 . SEL VOLTA

2. SEL ELEKTROLISA

  Sel yang menghasilkan energi listrik Sel yang menggunakan energi listrik dari perubahan kimia/reaksi kimia untuk suatu perubahan kimia

   KAPAN KNAP

  Kutub +  1. KATODA ( tempat reduksi )  kutub - Kutub -  2. ANODA ( tempat oksidasi )  kutub +

SEL VOLTA/SEL GALVANI

  1 . Potensial Elektrode

  Setiap zat/ logam memiliki harga potensial elektroda standart ( E ) tertentu Potensial Elektroda adalah suatu ukuran untuk menyatakan mudah tidaknya suatu zat/ unsur mengalami reduksi( itu sebabnya potensial elektroda disebut juga potensial reduksi ) yang diukur pada keadaan standart yaitu suhu 25

  C, konsentrasi ion 1 M dan tekanan gas 1 atm. Data E dilihat dalam tabel ini:

  

Jika E besar (bertanda +) : berarti mudah direduksi

Jika E kecil (bertanda -) : berarti mudah dioksidasi

  Suatu sel menggunakan 2 elektroda dengan harga E yang berbeda, akan menghasilkan beda potensial yang mendorong elektron mengalir. Arus listrik yang terjadi pada sel Volta disebabkan ada perbedaan potensial antara kedua elektrode. Perbedaan potensial ini disebut EMF (elektromotive force). Sel Volta menghasilkan listrik karena ada beda potensial dari elektroda yang digunakan. Beda potensial dihitung Dengan rumus : E

  

sel

= E reduksi - E

oksidasi

  E sel (potensial suatu sel) dapat dihitung dengan rumus: E sel = E sel -

  0,0592

  n log Qc

  n : jumlah elektron yang terlibat Qc : kuosien reaksi (perbandingan konsentrasi Produk dengan Pereaksi)

  Sel Volta dapat dinyatakan dengan suatu diagram yang disebut

  

diagram (notasi) sel Volta. Anode selalu dinyatakan di sebelah kiri, sedangkan

katode di sebelah kanan.

  

Anode(-) / Elektrolit pd Anode // Elektrolit pd Katode / Aktode(+)

  Dua garis sejajar (||) yang memisahkan anode dan katode menyatakan jembatan garam. Beda potensial pada jembatan garam berharga nol. Kegunaan jembatan garam adalah sebagai berikut.

  1. Melengkapi rangkaian listrik (sirkuit). Dengan adanya jembatan garam ion dapat bergerak dari sel yang satu ke sel yang lain.

  Harga potensial mutlak suatu elektrode tidak dapat diukur, maka diperlukan suatu elektrode yang dipakai sebagai standar, yaitu elektrode hidrogen, mempunyai potensial = 0,00 volt. Berdasarkan eksperimen sebagai berikut:

  1. Elektrode yang lebih mudah mengadakan reaksi reduksi dibandingkan dengan elektrode H

  2, diberi harga potensial reduksi positif.

  2. Elektrode yang lebih sukar mengadakan Reaksi reduksi dibandingkan dengan elektrode H

  2,

  diberi harga potensial

2. Mengganti kation dan anion yang kekurangan dalam masing - masing sel

  E° sel > 0 atau E° sel (+), reaksi berlangsung spontan.

   E° sel < 0 atau E° sel (–), reaksi tidak berlangsung.

  Notasi sel Volta menyatakan bahwa di anode (kutub –) terjadi oksidasi Zn menjadi Zn

  2+

  , sedangkan di katode (kutub +) terjadi reduksi ion Cu

  2+ menjadi Cu.

  Diagram sel Voltanya:

  Zn (s) | ZnSO 4(aq) || CuSO 4(aq) | Cu (s) atau Zn (s) | Zn (aq) || Cu (aq) | Cu (s)

  Elektrode Zn dihubungkan dengan elektrode H

  2 , besarnya potensial yang

  terukur ialah potensial elektrode Zn itu sendiri. Reaksi redoks dapat berlangsung jika ada perbedaan potensial positif di antara kedua setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi. Jadi, reaksi redoks dalam sel akan berlangsung dengan sendirinya

  Contoh soal:

1. Hitunglah E°sel untuk reaksi: Zn / Zn2+ (a = 1) // Pb2+ (a = 1) / Pb

  Jawab: E°sel = E° Zn/Zn2+ + E° Pb2+/Pb = – (– 0,76 V) + (– 0,13 V) = + 0,63 V

3. Beberapa Sel Volta dalam Kehidupan Sehari – hari:

a. Baterai Kering (Sel Leclanche)

  Sel Baterai ini terdiri dari anode Zn, katode batang grafit (C). Katode grafit bersifat inert dan diletakkan dalam elektrolit berbentuk pasta berisi campuran batu kawi (MnO

  2 ) dan Salmiak (NH 4 Cl).

  Reaksi redoks yang terjadi: 2+

  Anode : Zn (s) → Zn (aq) + 2 e

  4 (aq) +2e →Mn

• Katode:2MnO 2(s) + 2NH

  2 O 3(s) +2NH 3(g) +H

  2 O (l)

  _______________________________________________+

• 2+

  2MnO 2(s) +NH

  4 (aq) +Zn (s) →Mn

  2 O 3(s) +2NH 3(g) +H

  2 O (l) +Zn (aq) 2+ 3 (aq)

  NH akan bergabung dengan Zn

  2+ 2+

  reaksinya: Zn (aq) + 4NH 3(g) → Zn(NH

  

3 )

4 (aq)

  Potensial sel Leclanche sebesar 1,5 volt, umur baterai ini cenderung pendek disebabkan produk ion dari reaksi redoks tidak dapat berdifusi dengan cepat meninggalkan elektrode. Jika pemakaian dihentikan, ion – ion ini akan mempunyai kesempatan untuk meninggalkan elektrode, maka umur baterai naik.

b. Baterai Alkalin

  Baterai ini bersifat basa karena menggunakan KOH menggantikan NH

  4 Cl

  dalam pasta. Potensial selnya sebesar 1,5 volt, baterai ini dapat bertahan lebih lama dan dapat menyuplai arus yang lebih besar dibandingkan baterai kering seng – karbon.

  Reaksi redoks yang terjadi:

• Anode: Zn (s) + 2 OH (aq) → ZnO (s) + H

  2 O (l) +2 e

  2 O (l) + 2 e → Mn

  2 O 3(s) +2 OH (aq)

• Katode:2 MnO 2(s) + H

  ____________________________________________+ Sel: Zn (s) + 2 MnO 2(s) → ZnO (s) + Mn

  2 O 3(s)

  Reaksi redoks pada sel tidak melibatkan ion yang dapat berkumpul di permukaan elektrode sehingga potensialnya konstan. Anode seng yang berpori memperluas permukaan anode sehingga memperbesar arus. Baterai ini digunakan pada peralatan yang memerlukan arus besar, misalnya: kamera, tape recorder, main

c. Baterai Merkuri

  Sel ini terdiri dari anode Zn, katode HgO

• (aq) → ZnO (s) + H
• (aq)

d. Baterai Perak Oksida

2 O dengan elektrolit KOH.

• (aq) → Zn(OH) 2(s) + 2 e
• (aq)

  (s)

  Reaksi redoks yang terjadi:

  Anode: 4 Li

  (s)

  → 4 Li

  ______________________________________________+ Sel: 2 SOCl

  2(aq)

  (s)

  → SO

  2(g)

  (aq)

  Sel aki terdiri dari anode Pb, katode PbO

  2 dengan elektrolit H

  2 SO 4 .

  Anode dan katode yang berbentuk pelat menambah luas permukaan elektrode sehingga dapat memperbesar arus

  Reaksi redoks yang terjadi:

  4 ) dalam tionil klorida.

   e. Baterai Lithium-Tionil Klorida (Li/SOCl 2 )

  Sel baterai ini terdiri dari anode Li, katode karbon, dimana tionil klorida tereduksi. Elektrolitnya adalah lithium aluminium tetraklorida (LiAlCl

  Potensial sel yang dihasilkan 1,34 volt. Baterai ini digunakan pada jam tangan, kalkulator.

  dan Karbon, elektrolit KOH.

  Reaksi redoks yang terjadi:

  Anode: Zn (s) + 2OH

  2 O (l) +2e

  Katode: HgO (s) + H

  2 O (l) + 2 e → Hg (l) + 2 OH

  _________________________________________+ Sel: Zn (s) + HgO (s) → ZnO (s) + Hg (l) Reaksi yang terjadi tidak melibatkan ion sehingga potensialnya konstan.

  Sel dari baterai perak oksida terdiri dari anode Zn, katode Ag

  Potensial sel baterai ini sekitar 1,5 volt dan dapat bertahan konstan selama pemakaian, banyak digunakan untuk jam tangan, kamera, kalkulator.

  Reaksi redoks yang terjadi:

  Anode: Zn (s) + 2 OH

  Katode:Ag

  2 O (s) + H

  2 O (l) + 2 e → 2 Ag (s) + 2 OH

  ________________________________________+ Sel: Zn (s) + Ag

  2 O (s) + H

  2 O (l) +2e → 2 Ag (s) + Zn(OH) 2(s)

• (aq)

• 4 e Katode: 2 SOCl 2(aq) + 4 e → SO 2(g) + S (s) + 4 Cl
• (aq)
• 4 Li
• S
• 4 LiCl

f. Aki atau baterai Pb

  2-

  Anode: Pb (s) + SO

  4 (aq) → PbSO 4 (s) + 2e

• 2-

  Kat: PbO 2(s) + 4H (aq) + SO

  4 (aq) +2e → PbSO 4 (s) + 2H

  2 O (l)

  ____________________________________________+

  2- +

  Sel: Pb (s) + PbO 2(s) + 4H (aq) +2SO

  4 (aq) → 2PbSO 4 (s) +2H

  2 O (l)

  R. redoks pada aki mengakibatkan penurunan konsentrasi H

  2 SO

  4

  dan penumpukan produk PbSO

  4 pada permukaan pelat, karenanya potensial

  aki menurun dan aki harus diisi ulang.Pengisian ulang aki dilakukan dengan melewatkan arus dengan arah berlawanan, artinya arus elektron dimasukkan

  4

  melalui katode. Dengan demikian, reaksi dapat dibalik dan PbSO melarut kembali menjadi Pb dan PbO

  2 , proses ini disebut elektrolisis.

  Reaksi redoks yang terjadi: 2- +

  2PbSO 4 (s) + 2 H

  2 O (l) → Pb (s) + PbO 2(s) + 4 H (aq) + 2 SO 4 (aq)

  Aki model baru menggunakan anode Pb – Ca, sehingga hanya sedikit air yang terelektrolisis dan tidak perlu menambah air aki.

g. Baterai Ni – Cd

  Sel baterai ini terdiri dari anode Cd, katode logam NiO 2 dengan elektrolit KOH.

  Reaksi redoks yang terjadi:

• Anode: Cd (s) + 2 OH (aq) → Cd(OH) 2(s) + 2 e Katode: NiO
• 2(s) + 2 H

  2 O (l) → Ni(OH) 2(s) + 2 OH (aq)

  ______________________________________________+ Sel: NiO 2(s) + 2 H

  2 O (l) + Cd (s) → Ni(OH) 2(s) + Cd(OH) 2(s)

  Baterai ini dilengkapi alat isi ulang, mempunyai potensial 1,4 volt. Sering digunakan pada kalkulator, fash fotografi, kamera digital, laptop.

h. Baterai NiMH (Nikel Metal Hidrida)

  Sel dari baterai ini terdiri dari anode Ni(OH)

  2 , katode paduan logam yang menyerap hidrogen, Elektrolitnya KOH.

  Reaksi redoks yang terjadi:

• 2 + OH (aq) → NiOOH + H

  Anode: Ni(OH)

  2 O +e

  2 O (l) + e → MH + OH (aq)

• -

  Katode: M (aq) + H

  _____________________________________+ Sel: Ni(OH)

  2 + M → NiOOH + MH

  Baterai ini digunakan pada laptop,telepon seluler, kamera digital. Potensial yang dihasilkan 1,4 volt, dapat menyimpan 50% energi lebih banyak dari baterai Ni-Cd.

i. Sel Bahan Bakar

  Pada sel bahan bakar menggunakan bahan bakar biasa, campuran hidrogen dan oksigen atau campuran gas alam dengan oksigen. Di katode dialirkan gas oksigen melalui bahan berpori yang mengkatalisis reaksi, anode dialirkan gas hidrogen. Sel terdiri tabung kosong terbuat dari karbon padat dan diisi katalis, elektrolit KOH.

  Reaksi redoks yang terjadi:

  2 (g) + 4 OH (aq) → 4H

• Anode: 2 H

  

2 O (l) + 4e

  2 O (l) + 4 e → 4OH (aq)

• Katode: O 2(g) + 2 H

  __________________________________+

  2 (g) 2(g)

2 (l)

  Sel: 2 H + O → 2 H O Sel ini dapat beroperasi terus menerus, terus disuplai pereaksi. Sel ini mengubah energi bahan bakar langsung menjadi energi listrik.

LATIHAN SOAL SEL VOLTA

  1. Gambarkan sel volta sesuai dengan reaksi berikut : Ni (s) + Cu(NO

  3 ) 2(aq) → NiNO 3(aq) + Cu (s) , Tulislah reaksi pada katoda, anoda serta E sel dan diagram selnya.

  3+

  2. Diketahui reaksi ½ sel berikut :Al (aq) + 3e → Al (s) E = - 1,67 v

  

2+

  Cu (aq) + 2e → Cu (s) E = +0,34 v Tulislah notasi sel/ diagram sel dan harga potensial sel

  3. Diketahui dua reaksi berikut :

  2+ 2+

  Zn (s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu (s) E = 1,10 v

  2+ 3+

  2Al (s) + 3 Cu (aq) → 2Al (aq) + 3 Cu (s) E = 2,0 v

  a. Urutkan ketiga logam berdasarkan makin kuatnya daya pereduksi ?

  b. Harga potensial sel yang menggunakan elektroda Zn dan Al

  c. Harga E sel bila reaksi redok Zn dan Al dengan konsentrasi tertentu

  2+ 3+

  seperti berikut : 2 Al (s) + 3 Zn (aq) (0,2 M) →2 Al (aq) (2 M) + 3 Zn (s)

4. Perhatikan tabel berikut :

   ka 2+ 2+ 2+ toda Cu / Pb / Fe / anoda Cu Pb Fe

  Fe / Fe2+ 0,31 0,78 v - v

  2+

  Pb / Pb

• 0,47 v

  2+

  Zn / Zn 0,63 0,32 v - v a. Urutkan logam berdasarkan oksidator makin kuat

  2+ 2+

  b. Harga E untuk Zn (s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu (s) c. Logam yang paling mudah teroksidasi.

  5. Seorang siswa mengukur tegangan elektroda logam diperoleh hasil sbb :

  3+ 2+ o

  Tegangan yang diperoleh pada rangkaian Al/Al // Ni / Ni, E = 1,41

• 2+ o

  volt dan tegangan yang diperoleh dari rangkaian Ni / Ni // Br

  2 / Br E 3+

  = 1,32 volt. Tentukan tegangan yang diperoleh pada rangkaian Al/Al // Br

• 2 / Br .

  6. Perhatikan rangkaian gambar berikut :

  1, a. Reaksi redok pada elektroda Zn ...............

  1 > > Reaksi redok pada elektroda X ...............

  Bila E Zn = - 0,76 v , hitung E X ........... Zn X Diagram sel ............................................... Reaksi total sel .........................................

  Zn(NO

  3 XSO

  4 Diisi dengan Fe 2 (SO 4 ) 3(aq)

  )

  2 Sebuah gelas piala terbuat dari logam aluminium Data :

3+ 2+

  Fe + 3e E = 0,77 v → Fe

  2+

  Fe + 2e → Fe E = - 0,44 v

  3+

  Al + 3e = - 1,67 v → Al E 8.

  Berdasarkan data tersebut , analisalah apakah aman mengisi gelas tersebut dengan larutan besi (III) sulfat ?

  9. Perhatikan data E berikut :

  2+ 2+

  Uns Mg / Fe /

• 2+ 2+ 2+

  Cu /Cu Pb /Pb Zn /Zn

  I

  2 / I

  ur Mg Fe

• E + 0,34 - 0,13 - 2,37 - 0,76 - 0,44

  0,54

  a. Selidikilah reaksi manakah dibawah ini yang dapat berlangsung ?

  2+ 2+

  (1) Mg (aq) + Pb (s) → Mg (s) + Pb (aq)

  2+ -

  (2) 2I (aq) + Fe (aq) → I

  

2 (s) + Fe (s)

2+ 2+

  (3) Cu (aq) + Fe (s) → Cu (s) + Fe (aq)

  b. Tentukan manakah yang dapat melindungi logam besi dari korosi secara proteksi katodik ?