Ppt Kimfis Sel-sel Elektrokimia.pptx

Elektrokimia  Elektrokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari tentang perpindahan elektron yang terjadi pada sebuah media pengantar listrik (elektroda).

Sel sel elektrokimia  1. Sel Galvanik Sel dimana energi bebas dari reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Disebut juga sebagai sel elektrokimia Hubungan antara energi bebas dari reaksi kimia dengan tegangan sel dinyatakan dengan persamaan : AG = -nFE F : faraday E : e.m.f. sel (dalam volt) n : jumlah molekul elektron yang berperan pada reaksi kesetimbangan

 2. Sel elektrolisis Adalah sel dimana energi listrik digunakan untuk berlangsungnya suatu reaksi kimia. Sel ini merupakan kebalikan dari sel galvanik. e.m.f yang diperlukan sedikit lebih tinggi dari pada e.m.f yang dihasilkan oleh rekasi kimia, dan ini didapat dari lingkungnya. Reaksi kimia spontan menghendaki AG menjadi negatif, apabila e.m.f sel adalah positif (sel galvanik) Kesetimbangan akan terjadi bila AG dan E = 0

Elektroda-elektroda   Anoda Pada sel galvanik : anoda adalah tempat terjadinya oksidasi, bermuatan negatif disebabkan oleh reaksi kimia yang spontan, elektron akan dilepaskan oleh elektroda ini. Pada sel elektrolisis sumber eksternal tegangan didapat dari luar, sehingga anoda bermuatan positif apabila dihubungkan dengan katoda. Dengan demikian ion-ion bermuatan negatif mengalir ke anoda untuk dioksidasi.

  Katoda Adalah elektroda-elektroda tempat terjadinya reduksi berbagai zat kimia. Pada sel galvanik : katoda bermuatan positif bila dihubungkan dengan anoda. Ion bermuatan positif mengalir ke elektroda ini untuk direduksi oleh elektron-elektron yang datang dari anoda. Pada sel elektrolisis : katoda adalah elektroda yang bermuatan negatif. Ion-ion bermuatan positif mengalir ke elektroda ini untuk direduksi.

 Dengan demikian di sel galvanik elektron bergerak dari anoda ke katoda dalam sirkuit eksternal. Sedangkan di sel elektrolisis, elektron didapat dari aki/baterai eksternal, masuk melalui katoda dan keluar lewat anoda.

Sifat elektroda-elektroda   Pada berbagai sel, umumnya elektroda-elektroda tercelup langsung dalam larutan atau dihubungkan lewat jembatan garam yang merupakan jalan aliran elektron. Jembatan garam umumnya digunakan apabila elektroda-elektroda harus dicelupkan dalam larutan yang berbeda dan tidak tercampur.

Berbagai jenis elektroda yang digunakan :



 Elektroda –elektroda gas Disini elektroda inert yang berhubungan dengan gas pada tekanan 1 atm dan ion-ionnya dalam larutan. Misalnya elektroda gas hidrogen dan lain-lain, ditulis sebagai H+ H2 (1 atm) Pt Dan reaksi kimianya

H+ + e ½ H2 sifat elektroda inert akan sedemikian rupa, sehingga bila tegangan eksternal diubah sedikit saja dari nilai kesetimbangan , reaksi akan terjadi satu arah atau sebaliknya. Elektroda yang paling sesuai adalah platina dengan lapisan tipis bubuk platina atau platina hitam.

  Elektroda oksidasi-reduksi Disini elektroda inert (umumnya platina) dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion-ion yang mempunyai 2 tingkatan oksidasi, misalnya elektroda platina dicelupkan dalam larutan yang mengandung stannous dan stannic Sn4+ , Sn2+ Pt Reaksi kimianya : Sn4+ + 2e Sn2+

  Elektroda logam –ion logam Disini elektroda logam dicelupkan dalam suatu larutan yang mengandung ion-ion logam tersebut, dan elektroda logam ikut berperan pada reaksi kimia. Reaktivitas logam akan menjadi perantara, kalau tidak logam-logam reaktif akan bereaksi dengan air dan tidak ekerja sebagai elektroda. Contoh : elektroda tembaga yang dicelupkan dalam larutan sulfat tembaga.

  Elektroda logam-garam tidak larut Disini elektroda logam berhubungan dengan yang tidak larut, yang selanjutnya berhubungan dengan ionionya. Yang paling umum adalah elektroda kalomel yang terdiri dari merkuri, merkuro klorida dan larutan jenuh KCl

Potensial elektroda  sangat sulit menentukan tegangan elektroda secara individu, karena itu digabungkan dengan elektroda hidrogen standar dan e.m.f sel diukur. Elektroda hidrogen standart : elektroda platina dalam lingkungan H2 dengan tekanan 1 atm dan berhubungan dengan ion H+ pada satuan aktivitas Dianggap bahwa e.m.f standart dari elektroda hidrogen standart adalah = 0

  Dengan demikian e.m.f suatu sel sama dengan e.m.f elektroda bilaa ketentuan-ketentuan berikut dipergunakan dengan memperhatikan sifat potensial elektroda : 1. Potensial elektroda standart digunakan untuk menentukan potensial yang diperoleh jika unsur-unsur pokok berada dalam satuan aktivitas 2. Elektroda dianggap positif bila reaksi reduksi terjadi, dan negatif bila yang terjadi adalah reaksi oksidasi 3. Ketentuan IUPAC selalu menyebutkan potensial standart elektroda sebagai potensial reduksi

Ketentuan untuk sel elektrokimia dan reaksi elektroda



 Ketentuan ketentuan berikut digunakan untuk meghitung e.m.f suatu sel elektrokimia, dan untuk menuliskan elektroda serta seluruh reaksi sel. 1. Reaksi yang terjadi pada elektroda kiri ditulis sebagai reaksi oksidasi, dan reaksi reduksi terjadi pada elektroda kanan. Reaksi keseluruhan sel merupakan penjumlahan dari dua reaksi elektroda tadi.

2. 3.

e.m.f standart sel dinyatakan sebagai potensial standart elektroda kanan dikurangi potensial standart elektroda kiri yaitu : E = Ekanan - Ekiri apabila E dihitung dengan mempergunakan persamaan (2) dan didapat nilai positif, maka reaksi yang terjadi di sel (1) merupakan reaksi spontan

  Ketergantungan e.m.f sel pada aktivitas macammacam reaksi, yaitu persamaan Nerst

  Pada 298K. Persamaan (16.5) dan (16.5a) sering disebut sebagai persamaan nernst. Apabila larutan bersifat ideal, aktivitas dapat digantikan oleh konsentrasi, yaitu :

Sel sel konsentrasi   Pada sel konsentrasi kedua elektroda berasal dari bahan yang sama dan keduanya dicelupkan dalam larutan ion-ionya masing-masing pada konsentrasi yang berbeda. Kedua larutan dipisahkan oleh sambungan cairan atau jembatan garam. Elektroda yang dicelupkan dalam larutan dengan konsentrasi ion positif yang lebih besar adalah elektroda positif, sedangkan elektroda yang dimasukan dalam larutan yang konsentrasi ion positifnya lebih rendah adalah elektroda negatif.

  Reaksi keseluruhan sel tidak lain hanya pemindahan materi dari yang aktifitasnya lebih tinggi ke aktivitas yang lebih rendah. e.m.f sel dinyatakan sebagai :

a1 , a2 = aktivitas ion dalam dua larutan E positif = bila a2 lebih besar dari a1 dan negatif bila a1 lebih besar dari a2. Persamaan diatas baik digunakan hanya bila potensial sambungan cairan ditiadakan dengan menggunakan jembatan garam KCl

  Bila ada sambungan cairan, e.m.f sel elektrokimia dinyatak sebagai :

Sel sel termodinamis 

  Besaran termodinamis reaksi sel dapat dihitung dengan persamaan tadi, asalkan diketahui e.m.f sel ketergantunganya pada temperatur.

Pengaruh panas pada sistem dapat dihitung sebagai berikut: apabila proses ireversible ( yaitu dengan mengaduk reaktan bersama-sama), Aliran panas ke sistem dapat dinyatakan dengan reaksi AH= Qy. Apabila proses reversible, aliran panas ke sistem dinyatakan sebagai Qp = T.AS



Potensial Elektroda Standar (Eo setengah-sel)



• Potensial elektroda standar adalah potensial yang terkait dengan setengah reaksi yang ada (wadah elektroda) • Menurut kesepakatan potensial elektroda standar • Menurut kesepakatan potensial elektroda standar selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi • Bentuk teroksidasi + ne bentuk tereduksi Eo 1/2 sel • Potensial elektroda standar seperti halnya besaran termodinamika dapat dibalik dengan mengubah tandanya • Eo sel = Eo katoda - Eo anoda

 - Ilmuwan telah menyepakati untuk memilih setengah reaksi rujukan dengan nilai 0 untuk reaksi: 2H+(aq, 1 M) + 2e H2(g, 1 atm) Eo rujukan = 0 H2(g, 1 atm) 2H+(aq, 1 M) + 2e –Eo rujukan = 0

- Dengan nilai rujukan ini kita bisa menyusun sel volta yang menggunakan elektroda hidrogen standar sebagai salah satu elektrodanya dan mengukur potensial sel dengan alat ukur, kemudian kita dapat menentukan potensial elektroda standar banyak zat secara luas



Persamaan Nerts   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)