Makalah Kimia Fisika Sel-sel Elektrokimia.docx

MAKALAH KIMIA FISIKA SEL-SEL ELEKTROKIMIA

Disusun Oleh DEWI SETIYANINGRUM B2C016018

PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SEMARANG 2018

BAB 1 A. Pengertian Elektrokimia Elektrokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari tentang perpindahan elektron yang terjadi pada sebuah media pengantar listrik (elektroda). Elektroda terdiri dari elektroda positif dan elektroda negatif. Hal ini disebabkan karena elektroda tersebut akan dialiri oleh arus listrik sebagai sumber energi dalam pertukaran elektron. Konsep elektrokimia didasari oleh reaksi reduksi-oksidasi (redoks) dan larutan elektrolit(Harahap, Ridwan). Reaksi redoks merupakan gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi yang berlangsung secara bersamaan. Pada reaksi reduksi terjadi peristiwa penangkapan elektron sedangkan reaksi oksidasi merupakan peristiwa pelepasan elektron yang terjadi pada media pengantar pada sel elektrokimia. Proses elektrokimia membutuhkan media pengantar sebagai tempat terjadinya serah terima elektron dalam suatu sistem reaksi yang dinamakan larutan. Larutan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian yaitu larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit lemah dan larutan bukan elektrolit . Larutan elektrolit kuat merupakan larutan yang mengandung ion-io terlarut yang dapat mengantarkan arus listrik sangat baik sehingga proses serah terima elektron berlangsung cepat dan energi yang dihasilkan relatif besar. Sedangkan larutan elektrolit lemah merupakan larutan yang mengandung ion-ion terlarut cenderung terionisasi sebagian sehingga dalam proses serah terima elektron relatif lambat dan energi yang dihasilkan kecil (Harahap, Ridwan). Namun demikian proses elektrokimia tetap terjadi. Untuk larutan bukan elektrolit, proses serah terima elektron tidak terjadi. Pada proses elektrokimia tidak terlepas dari logam yang dicelupkan pada larutan disebut elektroda. Terdiri dari katoda dan anoda. Sebagai contoh sebuah elektroda seng (Zn) yang sudah dimasukkan kedalam sebuah larutan tembaga (Cu) maka akan mengalami reaksi reduksi dan reaksi oksidasi (Harahap, Ridwan). B. Sifat Elektroda Elektroda Baja Lunak Dan bermacam-macam jenis elektroda baja lunak perbedaannya hanyalah pada jenis selaputnya. Sedang kan kawat intinya sama. 1. E 6010 dan E 6011 Elektroda ini adalah jenis elektroda selaput selulosa yang dapat dipakai untuk pengelesan dengan penembusan yang dalam. Pengelasan dapat pada segala posisi dan terak yang tipis dapat dengan mudah dibersihkan. Deposit las biasanya mempunyai sifat sifat mekanik yang baik dan dapat dipakai untuk pekerjaan dengan peng-ujian Radiografi. Selaput selulosa dengan kebasahan 5% pada waktu pengelasan akan menghasilkan gas pelindung. E 6011 mengandung Kalium untuk mambantu menstabil-kan busur listrik bila dipakai arus AC.

2. E 6012 dan E 6013 Kedua elektroda ini termasuk jenis selaput rutil yang dapat manghasilkan penembusan sedang. Keduanya dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi, tetapi ke-banyakan jenis E 6013 sangat baik untuk posisi pengeles-an tegak arah ke bawah. Jenis E 6012 umumnya dapat di-pakai pada ampere yang relatif lebih tinggi dari E 6013. E 6013 yang mengandung lebih benyak Kalium memudah-kan pemakaian pada voltage mesin yang rendah. Elektroda dengan diameter kecil kebanyakan dipakai untuk pangelasan pelat tipis. 3. E 6020 Elektroda jenis ini dapat menghasilkan penem-busan las sedang dan teraknya mudah dilepas dari lapisan las. Selaput elektroda terutama mengandung oksida besi dan mangan. Cairan terak yang terlalu cair dan mudah mengalir menyulitkan pada pengelasan dengan posisi lain dari pada bawah tangan atau datar pada las sudut. 4. Elektroda dengan Selaput Serbuk Besi Selaput elektroda jenis E 6027, E 7014. E 7018. E 7024 dan E 7028 mengandung serbuk besi untuk meningkatkan efisiensi pengelasan. Umumnya selaput elek-troda akan lebih tebal dengan bertambahnya persentase serbuk besi. Dengan adanya serbuk besi dan bertambah tebalnya selaput akan memerlukan ampere yang lebih tinggi. 5. Elektroda Hydrogen Rendah Selaput elektroda jenis ini mengandung hydrogen yang rendah (kurang dari 0,5 %), sehingga deposit las juga dapat bebas dari porositas. Elektroda ini dipakai untuk pengelasan yang memerlukan mutu tinggi, bebas porositas, misalnye untuk pengelasan bejana dan pipa yang akan mengalami tekanan. Jenis-jenis elektroda hydrogen rendah misalnya E 7015, E 7016 dan E 7018.

C. Potensial Elektroda Arus listrik yang terjadi pada sel volta disebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif ke elektroda positif. Hal ini disebabkan karena perbedaan potensial antara kedua elektroda. Andaikan kita mengukur perbedaan potensial (∆V) antara dua elektroda dengan menggunakan potensi meter ketika arus listrik yang dihasilkan mengalir sampai habis. Maka akan diperoleh nilai limit atau perbedaan potensial saat arus listriknya nol yang disebut sebagai potensial sel (E°sel). Perbedaan potensial yang diamati bervariasi dengan jenis bahan elektroda dan konsentrasi serta temperatur larutan elektrolit. Sebagai contoh untuk sel Daniell, bila diukur dengan potensiometer beda potensial pada suhu 25°C saat konsentrasi ion Zn2+ dan Cu2+ sama adalah 1,10 V. Bila elektroda Cu/Cu2+ dalam sel Daniell diganti dengan elektroda Ag/Ag+ , potensial sel adalah 1,56 V. Jadi dengan berbagai kombinasi elektroda dapat menghasilkan nilai potensial sel yang sangat bervariasi. Jadi alat potensiometer digunakan untuk mengukur perbedaan potensial antara dua

elektroda sedangkan untuk mengukur nilai potensial mutlak untuk suatu elektroda tidak bisa dilakukan. Oleh karena itu, diperlukan suatu elektroda yang dipakai sebagai standar atau pembanding dengan elektroda-elektroda yang lainnya. Dan telah ditentukan yang digunakan sebagai elektroda standar adalah elektroda Hidrogen. Elektroda Hidrogen terdiri dari gas H2 dengan tekanan 1 atm yang dialirkan melalui sekeping logam platina (Pt) yang dilapisi serbuk Pt halus pada suhu 25°C dalam larutan asam (H+) 1 M. Berdasarkan perjanjian elektroda Hidrogen diberi nilai potensial 0,00 Volt. Potensial sel yang terdiri atas pasangan elektroda hidrogen/standar (H/H+) dan elektroda Zn/Zn2+ adalah -0,76 V. Bila elektroda Zn/Zn2+ diganti dengan elektroda Cu/Cu2+ maka besar potensial selnya menjadi +0,34 V. H2 + Zn2+ → 2H+ + Zn

E° = -0,76 V

H2 + Cu2+ → 2H+ + Cu

E° = +0,34 V

karena besarnya potensial elektroda hidrogen = 0,00 V maka potensial reduksi (E°red) Zn dan Cu dapat ditentukan : Zn2+ + 2e → Zn

E° = -0,76 V disingkat E°red Zn = -0,76 V

Cu2+ + 2e → Cu

E° = +0,34 V disingkat E°red Cu = +0,34 V

potensial reduksi (E°red) menunjukkan kecenderungan untuk menerima elektron. jadi berdasarkan nilai potensial elektroda di atas, potensial elektroda Zn bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa Zn/Zn2+ lebih sukar untuk menerima elektron/direduksi dibanding dengan H/H+ dan Cu bernilai positif (+) menunjukkan bahwa Cu/Cu2+ lebih mudah untuk menerima elektron/direduksi dibanding dengan H/H+. Semakin sukar untuk direduksi berarti semakin mudah untuk dioksidasi dan sebaliknya semakin mudah direduksi berarti semakin sukar dioksidasi. karena besar potensial oksidasi (E°oks) berlawanan dengan potensial reduksi (E°red). Zn → Zn2+ + 2e

E° = +0,76 V disingkat E°oks Zn = +0,76 V

Cu → Cu2+ + 2e

E° = -0,34 V disingkat E°oks Cu = -0,34 V

D. Persamaan Nerts Salah satu penggunaan paling umum dari persamaan Nernst adalah untuk mengukur dan memonitor konsentrasi. Contohnya, bila ½-sel Zn dangan konsetrasi Zn2+ yang diketahui dihubungkan dangan ½-sel Cu dengan konsentrasi Cu2+ yang tidak diketahui, maka dengan mengukur potensial sel konsentrasi Cu2+ dapat ditentukan. Prinsip ini dapat digunakan mengukur ion-ion dalam air buangan industri. Alat ukur dengan prinsip elektrokimia sangat penting dalam analisa kimia, dan dapat dihubungkan dengan komputer sehingga dapat melakukan pengukuran secara kontinu dan otomatis. Saat Q < 1 sehingga [reaktan] > [produk] maka Esel > Eosel Saat Q = 1 sehingga [reaktan] = [produk] maka Esel = Eosel Saat Q > 1 sehingga [reaktan] < [produk] maka Esel < Eosel Jika kita memasukkan nilai R dan T pada 298 Esel = Eosel – (0,0592 V/n) log Q (pada 25oC)

Daftar Pustaka Harahap,Ridwan. Sel elektrokimia: Karakteristik dan aplikasi. Banda Aceh: UIN ArRaniry. Diunduh pada 26 september 2018 (file:///C:/Users/ASUS/Downloads/764-1466-1-SM.pdf) Di unduh pada 26 september elektroda-cara-pemakaiannya/)

2018(http://hima-tl.ppns.ac.id/macam-dan-jenis-

Di unduh pada 26 september 2018(https://mediabelajaronline.blogspot.com/2011/09/potensial-elektroda.html) Di unduh pada 26 september 2018(https://noviakimiapasca.wordpress.com/kelasxii/kimia-unsur/sel-elektrokimia/) Di unduh pada 26 september 2018(https://www.ilmukimia.org/2016/12/persamaannernst.html) Di unduh pada 26 september 2018(http://imc.kimia.undip.ac.id/mata-kuliah/kimiadasar-ii/bab-3-sel-elektrokimia/) Di unduh pada 26 september 2018(https://www.academia.edu/6299729/Persamaan_Nernst_Potensial_Se_E_Sel_Kons entrasi) Di unduh pada 26 september 2018(https://www.pdfcoke.com/search?content_type=tops&page=1&query=sel%20konse ntrasi%20dan%20sel%20dinamis)