Sel Volta

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kami panjatkan kepada Allah SWT. Karena atas rahmat-Nya Tugas KIMIA ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Tidak lupa kami ucapkan terimakasih kepada guru pembimbing kami, Ibu Yuniarti yang telah membantu menyelesaikan tugas kimia ini dengan memberikan materi – materi yang dibutuhkan. Tentu saja penyusunan Makalah KIMIA ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan makalah KIMIA ini. Mudah – mudahan Makalah ini bermanfaat dan mohon maaf bila terjadi kesalahan dalam penulisan. Semoga Makalah ini dapat membantu siswa – siswi dalam proses belajar mengajar.

Trenggalek, 06 November 2009

Penyusun

SEL VOLTA

A. PENDAHULUAN Pada sel volta, reaksi kimia bersifat spontan dan menghasilkan arus listrik. Katode merupakan kutub positif dan anode merupakan kutub negatif. Contoh: penggunaan baterai dan aki. Penemuan bahwa reaksi kimia dapat menghasilkan energi listrik oleh Alessandro Volta (1745-1827) berdasarkan eksperimen Luigi Galvani (1737-1798). Rangkaian alat yang menghasilkan arus listrik dari reaksi kimia selanjutnya disebut sel Volta. Reaksi kimia tersebut hanya terjadi pada reaksi redoks yang berlangsung spontan. Sel Volta mempunyai elektrode logam yang dicelupkan ke dalam larutan garamnya. Suatu reaksi dapat berlangsung jika ada perbedaan potensial positif antara kedua setengah reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi redoks dapat berjalan spontan jika E0sel > 0 (+) B. PEMBAHASAN a. Sel Volta Sel volta (sel galvani) adalah Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan menghasilkan beda potensial. Sel Volta mengubah energi dari suatu reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Sel Volta (sel Galvani) dikembangkan oleh Alessandro Volta (1745-1827) dan Luigi Galvani (1737-1798). Sel Volta disebut juga Sel elektrokimia.

b. Kegunaan Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam sebagai berikut : a. Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, titrasi, kelarutan garam dan sebagainya. b. Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor, dan kalkulator.

c. Prinsip Kerja Reaksi

Logam seng dalam larutan mengandung ion Zn2+ (larutan garam seng) dan logam tembaga dalam larutan ion Cu2+ (larutan garam tembaga (II)). Logam seng larut dengan melepas dua elektron. Zn(s) Zn2+(aq) + 2eElektron mengalir ke logam tembaga melalui kawat penghantar dan ion Cu2+ mengambil elektron dari logam tembaga dan mengendap. Cu2+(aq) + 2e-

Cu(s)

Persamaan reaksi redoksnya sebagai berikut: Oksidasi Reduksi

Zn2+(aq) + 2e: Zn(s) 2+ Cu(s) : Cu (aq) + 2e Zn(s) + Cu2+(aq)

Zn2+(aq) + Cu(s)

Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat menghasilkan aliran elektron (listrik). Untuk menetralkan muatan listrik pada kedua larutan dihubungkan dengan suatu jembatan garam, yaitu larutan garam dalam agar-agar (seperti NaCl atau KNO3). Ion-ion negatif dari jembatan garam bergerak untuk menetralkan kelebihan ion Zn2+, sedangkan ion-ion positif bergerak untuk menetralka kelebihan ion SO42-. Logam seng dan tembaga yang menjadi kutub-kutub listrik pada rangkaian sel elektrokimia di sebut electrode. Sedangkan logam seng (Zn) sendiri merupakan elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi atau pelepasan dan merupakan kutub negatif (anode). Logam tembaga (Cu) merupakan elektrode tempat terjadinya reaksi reduksi atau pengikatan elektron dan merupakan kutub positif (katode). Susunan sel Volta dapat dituliskan dengan suatu notasi singkat (diagram sel) sebagai berikut: Anode | larutan (ion) || larutan (ion) | katode Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu Notasi tersebut menyatakan bahwa oksidasi Zn menjadi Zn2+ terjadi pada anode, sedangkan reduksi ion Cu2+ menjadi Cu di katode. Dua garis sejajar yang memisahkan anode dan katode menyatakan jembatan garam, sedangkan garis tunggal menyatakan batas antar fase (Zn padatan, sedangkan Zn2+ dalam larutan; Cu2+ dalam larutan, sedangkan Cu padatan)

d. Potensial Sel Potensial sel merupakan selisih potensial listrik antara elektrode yang mendorong elektron mengalir yang disebabkan perbedaan rapatan muatan antara elektrode-elektrode. Potensial sel yang diukur pada 250C dengan konsentrasi ion-ion 1 M dan tekanan gas 1 atm disebut potensial standar (E0sel). Potensial sel Volta dapat ditentukan melalui percobaan dengan voltmeter atau potensiometer dan juga dapat dihitung berdasarkan data potensial elektrode positif (katode) dan potensial elektrode negatif (anode). E0sel = E0reduksi(katode) – E0oksidasi (anode) e. Potensial Elektrode Potensial elektrode adalah potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode dengan elektrode hidrogen. Pengukuran potensial sel dapat digunakan untuk membandingkan kecenderungan logam-logam atau spesi lain untuk mengalami oksidasi atau reduksi. Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar (suhu 250C, 1 M, tekanan gas 1 atm) disebut potensial elektrode standar (E0). Urutan logam-logam berdasarkan sifat reduktornya dikenal sebagai deret Volta. U – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Mn – (H2O) – Zn – Cr – Fe – Cd – Ni – Co – Sn – Pb – (H) – Cu – Hg – Ag – Pt - Au

Dari deret volta di atas, unsur-unsur dari kiri ke kanan memiliki harga potensial reduksi (potensial elektrode) yang makin besar. Elektrode yang lebih mudah mengalami reduksi dibandingkan elektrode hidrogen mempunyai potensial elektrode bertanda (+), sedangkan elektrode yang sukar mengalami reduksi bertanda negatif (-). Potensial elektrode dikaitkan dengan reaksi reduksi, dimana potensial elektrode sama dengan potensial reduksi. Adapun potensial oksidasi sama nilainya dengan potensial reduksi, tetapi tandanya berlawanan. Potensial elektrode Zn | Zn2+ = -0,76 volt, berarti potensial reduksi ion Zn2+ menjadi logam Zn = -0,76 volt. Sedangkan potensial oksidasi Zn menjadi Zn2+ = +0,76 volt. Zn(s) Zn2+(aq) + 2eE = -0,76 volt Zn2+(aq) + 2e-

Zn(s)

E = +0,76 volt

Suatu reaksi dapat berlangsung jika ada perbedaan potensial positif antara kedua setengah reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi redoks dapat berjalan spontan jika E0sel > 0 (+) Jika anda ingin membuat baterai bervoltase tinggi untuk radiomu, anda harus memilih logam yang berjauhan dalam tabel tersebut. Uang logam tembaga dengan paku besi menghasilkan voltase lebih tinggi daripada uang logam dengan nikel karena tembaga lebih jauh dari besi dari pada nikel. Meskipun istilah baterai biasanya mengacu pada sel-sel galvani yang dihubungkan bersama, beberapa baterai hanya mempunyai satu sel. Baterai lain mungkin mempunyai selusin atau lebih. Ketika anda menggunakan baterai untuk menyalakan senter, radio atau CD-player, anda melengkapi rangkaian listrik sel galvani tersebut. Untuk mendapatkan voltase lebih tinggi dari sel dengan beda potensial yang relatif kecil dapat dilakukan dengan menghubungkan sel-sel secara seri.

f. Sel Volta Komersial 1. 1.1

Baterai Konvensional Aki

Aki merupakan contoh dari sel volta yang dapat diisi kembali jika habis. Satu sel aki terdiri dari batang Pb dan batang PbO2 yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat 30 %.

Setelah seluruh permukaan anoda dan katoda terlapis dengan PbSO4 tidak lagi terjadi beda tegangan, maka arus listrik terhenti.

Aki adalah baterai timbal-asam yang sering digunakan pada mobil. Baterai ini memiliki enam sel 2 volt yang dihubungkan seri. Meskipun lebih besar daripada baterai karbon-seng dan relatif berat, baterai jenis ini tahan lama, menghasilkan arus yang lebih besar, dan dapat diisi ulang. Ketika anda menyalakan mesin, baterai ini yang menyediakan listrik untuk menyalakan mobil. Baterai ini juga menyediakan energi untuk kebutuhan yang tidak dapat dipenuhi oleh alternator mobil, seperti menghidupkan radio atau menyalakan lampu jika mesin mati. Menghidupkan lampu atau radio terlalu lama pada saat mesin mati akan menghabiskan baterai karena mesinlah yang mengisi ulang baterai pada saat mobil berjalan.

1.2 Baterai Kering (Sel Leclanche) Kalau anda memasukkan dua atau lebih baterai dalam senter, artinya anda menghubungkannya secara seri. Baterai harus diletakkan secara benar sehingga memungkinkan elektron mengalir melalui kedua sel. Baterai yang relatif murah ini adalah sel galvani karbon-seng, dan terdapat beberapa jenis, termasuk standard dan alkaline. Jenis ini sering juga disebut sel kering karena tidak terdapat larutan elektrolit, yang menggantikannya adalah pasta semi padat. Baterai ini menggunakan Zn sebagai anoda dan C (grafit) yang ditanam dalam pasta dari campuran KMnO4 , NH4Cl, C, dan H2O sebagai katoda.

Baterai kering ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866.

1.3 Baterai Alkalin Baterai alkalin hampir sama dengan bateri karbon-seng. Anoda dan katodanya sama dengan baterai karbon-seng, seng sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda. Perbedaannya terletak pada jenis elektrolit yang digunakan. Elektrolit pada baterai alkalin adalah KOH atau NaOH. Sehingga reaksinya berlangsung dalam suasana basa. Reaksi yang terjadi adalah:

Potensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Arus dan tegangan pada baterai alkali lebih stabil dibanding baterai karbon-seng. 1.4 Baterai Nikel-Kadmium Baterai ini adalah baterai kering yang dapat diisi ulang. Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang seperti aki, baterai HP, dll. Baterai ini menggunakan Cd sebagai anoda dan NiO2 sebagai katodanya. Sedangkan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt.

1.5 Baterai Perak Oksida Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk baterai arloji, kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang digunakan adalah seng(Zn), katodanya adalah perak oksida(Ag2O) dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt.

2.

Baterai Modern Berkinerja Tinggi 2.1 Baterai Nikel-Metal Hidrida (Ni-MH)

Baterai ini mirip dengan baterai nikad, kecuali bahwa baterai ini menggunakan hidrogen sebagai anoda dan NiO(OH) sebagai katoda dengan KOH sebagai elektrolitnya. Hidrogen biasanya berwujud gas, sehingga dalam baterai ini sebenarnya diikat dengan LaNi5 dan Mg2Ni yang mempunyai kemampuan untuk mengabsorbsi hydrogen.

2.2 Baterai Litium Baterai ini menggunakan Litium sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda dengan LiClO4 sebagai elektrolit dalam pelarut bebas air. Baterai ini dapat menghasilkan energi lebih besar dari baterai biasa dan dapat disimpan lama. reaksinya: Anode Katode

: Li  Li+ + e : MnO2 + Li+ + e  MnO2Li Li + MnO2  MnO2Li

2.3 Baterai Ion Litium Baterai ini mirip dengan baterai litium, hanya anodanya saja yang berbeda yaitu menggunakan ion litium. Oleh karena menggunakan ion litium, maka pada hakekatnya reaksi sel dalam baterai ini bukan merupakan reaksi redoks melainkan hanya pergerakan ion litium melalui elektrolit yang satu ke elektrolit lainnya. Baterai ini menggunakan bahan cair yang mengandung LiPF6.

3.

Sel Bahan Bakar

Sel ini adalah sel yang menggunakan bahan bakar biasa, seperti campuran hidroogen dengan oksigen atau campuran gas alam dengan oksigen. Sel seperti ini digunakan untuk sumber listrik pada pesawat ruang angkasa.

C. PENUTUP Sel volta (sel galvani) adalah Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi- reduksi spontan terjadi dan menghasilkan beda potensial. Dalam sel galvani energi kimia diubah menjadi energi listrik Jumlah energi yang dihasilkan tergantung pada dua sifat sel: a) jumlah bahan yang ada dan b) beda potensial antara elektroda-elektrodanya. Unsur-unsur dalam deret volta, semakin kekanan semakin mudah direduksi. Potensial standart adalah potensial ketika suatu elektroda dihubungkan dengan elektroda hidrogen. Elektroda hidrogen merupakan elektroda standart yang mempunyai potensial 0 volt. E0 sel dinyatakan sebagai potensial standar elektroda reduksi dikurangi potensial standar elektroda oksidasi. E0sel = E0reduksi – E0oksidasi Jika E0 sel bernilai positif maka reaksi sel yang terjadi merupakan reaksi spontan. Sel volta dalam kehidupan sehari-hari: baterai karbon-seng, baterai alkali, baterai nikel cadmium, aki, dan lain sebagainya.

D. SUMBER - Shared Dokumen, http://pdfcoke.com/ - Purba, Michael. 1996. Ilmu Kimia 3A untuk SMU Kelas 3. Jakarta: Erlangga. - Tim Penyusun.2009.LKS Kimia untuk SMA/MA Kelas XII Semester Gasal.Klaten: Viva Pakarindo

MAKALAH KIMIA SEL VOLTA

Anggota Kelompok: 1. Ahmad M.A. Ibrohim 2. Anisatul Qibtiyah 3. Atik Roihatul Jannah 4. Desi Dwi Astuti 5. Dheni Wahyu Wijayanto 6. Nurista Laili K.N.

(01) (02) (03) (04) (05) (06)

PEMERINTAH DAERAH KABUPATEN TRENGGALEK DINAS PENDIDIKAN

SMA NEGERI 1 DURENAN Jl. Raya Kendalrejo No. 82 Durenan Trenggalek Telp. 0355-879615