Berdasarkandata pada soal, tampak potensial elektroda perak (Ag) lebih besar daripada tembaga (Cu) sehingga perak akan lebih mudah tereduksi daripada tembaga. Sehingga perak merupakan katoda, karena pada katoda terjadi reaksi reduksi sedangkan anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Diketahuipotensial elektrode perak dan tembaga sebagai berikut. Zn²⁺(aq) + 2e → Zn(s) E° = -0,76 Volt Al³⁺(aq) + 3e → Al(s) E° = -1,66 Volt Tentukan anoda dan katodanya. SD Diketahuipotensial elektrode zink, tembaga, dan aluminium sebagai berikut. Zn2+(aq) + 2e− → Zn(s) Eo = −0,76 VCu2+(aq) + 2e− → Cu(s) Eo = +0,34 VAl3+(aq) + 3e− → Al(s) Eo = −1,66 V Tuliskan diagram sel Volta yang dapat disusun dari ketiga elektrode tersebut. XpHRWxJ. Sel volta merupakan sel elektrokimia yang menerapkan prinsip perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Artinya, reaksi harus terjadi secara spontan. Kespontanan reaksi dapat dilihat dari harga potensial reduksi sel , jika harganya positif maka reaksi tersebut tergolong spontan. a. Diagram sel notasi sel menunjukkan reaksi oksidasi dan reduksi yang terjadi dipisahkan dengan tanda yang menunjukkan jembatan garam. Secara umum ditulis sebagai berikut Anoda Katoda Berdasarkan data, jika Zn dan Al berada dalam satu sistem, maka Zn akan mengalami reaksi reduksi sebab memiliki potensial reduksi lebih besar dari pada Al. Diagram selnya adalah sebagai berikut Jika Al dan Cu berada pada satu sistem, maka Cu akan mengalami reaksi reduksi karena memiliki nilai potensial reduksi lebih besar. Diagram selnya adalah sebagai berikut Jika Zn dan Cu berada pada satu sistem, maka Cu akan mengalami reaksi reduksi karena memiliki nilai potensial reduksi lebih besar. Diagram selnya adalah sebagai berikut b. Potensial sel diperoleh dari Sel 1 Sel 2 Sel 3 c. Reaksi sel Sel 1 Reaksi Sel 2 Reaksi Sel 3 Reaksi Jadi, diagram sel volta yang mungkin adalah , , ; dengan potensial sel masing-masing +0,90 V; +2,00 V; dan +1,10V. Reaksi selnya ; ; . Potensial elektroda suatu logam menunjukkan kemampuan logam tersebut mengalami reduksi. Berdasarkan data pada soal, tampak potensial elektroda perak Ag lebih besar daripada tembaga Cu sehingga perak akan lebih mudah tereduksi daripada tembaga. Sehingga perak merupakan katoda, karena pada katoda terjadi reaksi reduksi sedangkan anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Berikut adalah reaksi yang terjadi di katoda dan anoda Maka diagram sel atau notasi sel voltanya adalah Jadi, diagram sel voltanya adalah . Sel volta sel galvani adalah sel elektrokimia di mana energi kimia dari reaksi redoks spontan diubah menjadi energi listrik. Prinsip kerja sel volta dalam menghasilkan arus listrik adalah aliran transfer elektron dari reaksi oksidasi di anode ke reaksi reduksi di katode melalui rangkaian luar. Susunan Sel Volta Secara umum, sel volta tersusun dari Anode, yaitu elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi. Katode, yaitu elektrode tempat terjadinya reaksi reduksi. Elektrolit, yaitu zat yang dapat menghantarkan listrik. Rangkaian luar, yaitu kawat konduktor yang menghubungkan anode dengan katode. Jembatan garam, yaitu rangkaian dalam yang terdiri dari larutan garam. Jembatan garam memungkinkan adanya aliran ion-ion dari setengah sel anode ke setengah sel katode, dan sebaliknya sehingga terbentuk rangkaian listrik tertutup. Rangkaian sel volta dengan jembatan garam Sumber Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry The Central Science 13th edition. New Jersey Pearson Education, Inc. Pada gambar di atas, terlihat rangkaian sel volta dengan dua kompartemen. Masing-masing kompartemen merupakan setengah sel. Pada kompartemen kiri, dalam larutan ZnSO4 terjadi setengah reaksi oksidasi Zn menjadi ion Zn2+, sedangkan pada kompartemen kanan, dalam larutan CuSO4 terjadi setengah reaksi reduksi ion Cu2+ menjadi Cu. Logam Zn dan Cu yang menjadi kutub-kutub listrik pada sel volta di atas disebut sebagai elektrode. Logam Zn tempat terjadinya oksidasi Zn disebut anoda. Logam Cu tempat terjadinya reduksi ion Cu2+ disebut katoda. Oleh karena elektron dilepas dari reaksi oksidasi di anoda menuju reaksi reduksi di katoda, maka anoda adalah kutub negatif dan katoda adalah kutub positif. Kedua kompartemen dihubungkan dengan pipa kaca berbentuk U yang berisi larutan garam seperti NaNO3 atau KCl dalam medium agar-agar yang disebut jembatan garam. Fungsi jembatan garam adalah untuk menetralkan muatan listrik dari kedua kompartemen setelah reaksi redoks dengan menyuplai anion ke kompartemen anoda dan kation ke kompartemen katoda; serta memungkinkan terjadinya migrasi ion-ion pada kedua kompartemen sehingga membentuk rangkaian listrik tertutup. Pada sel volta di atas, dengan jembatan garam KNO3, ion NO3− akan bergerak ke arah anoda untuk menetralkan ion Zn2+ berlebih dari hasil oksidasi Zn; dan ion K+ akan bergerak ke arah katoda untuk menetralkan ion SO42− berlebih dari larutan CuSO4 oleh karena berkurangnya ion Cu2+ setelah tereduksi menjadi logam Cu. Notasi Sel Volta Susunan sel volta dapat dinyatakan dengan notasi sel volta yang disebut juga diagram sel. Untuk contoh sel volta di atas, notasi selnya dapat dinyatakan sebagai berikut. Zn Zn2+ Cu2+ Cu atau Zns Zn2+aq Cu2+aq Cus Penulisan notasi sel volta mengikuti konvensi umum sebagai berikut. Komponen-komponen pada kompartemen anoda setengah sel oksidasi ditulis pada bagian kiri, sedangkan komponen-komponen pada kompartemen katoda setengah sel reduksi ditulis pada bagian kanan. Tanda dua garis vertikal melambangkan jembatan garam yang memisahkan kedua setengah sel. Tanda satu garis vertikal melambangkan batas fase antara komponen-komponen dengan fase berbeda. Sebagai contoh, Nis Ni2+aq mengindikasikan bahwa Ni padat berbeda fase dengan larutan Ni2+. Tanda koma , digunakan untuk memisahkan komponen-komponen dalam fase yang sama. Sebagai contoh, suatu sel volta dengan anoda Co dan katoda inert Pt, di mana terjadi oksidasi Co menjadi Co2+ dan reduksi Fe3+ menjadi Fe2+, dinotasikan sebagai berikut. Cos Co2+aq Fe3+aq, Fe2+aq Pts Jika diperlukan, konsentrasi dari komponen-komponen terlarut ditulis dalam tanda kurung. Sebagai contoh, jika konsentrasi dari larutan Zn2+ dan Cu2+ adalah 1 M keduanya, maka dituliskan seperti berikut. Zns Zn2+aq, 1 M Cu2+aq, 1 M Cus Potensial Sel Standar E°sel Adanya arus listrik berupa aliran elektron pada sel volta disebabkan oleh adanya beda potensial antara kedua elektrode yang disebut juga dengan potensial sel Esel ataupun gaya gerak listrik ggl atau electromotive force emf. Potensial sel yang diukur pada keadaan standar suhu 25°C dengan konsentrasi setiap produk dan reaktan dalam larutan 1 M dan tekanan gas setiap produk dan reaktan 1 atm disebut potensial sel standar E°sel. Nilai potensial sel sama dengan selisih potensial kedua elektrode. Menurut kesepakatan, potensial elektrode standar mengacu pada potensial reaksi reduksi. E°sel = E°katode – E°anode Katode adalah elektrode yang memiliki nilai E° lebih besar positif, sedangkan anode adalah elektrode yang memiliki nilai E° lebih kecil negatif. Data nilai potensial elektrode standar dapat dilihat pada tabel berikut. Potensial Sel Standar Sumber Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry The Central Science 13th edition. New Jersey Pearson Education, Inc. Reaksi Redoks Spontan Kespontanan reaksi redoks dapat diprediksi dari nilai potensial reaksi redoks tersebut. Nilai potensial reaksi redoks sama dengan nilai potensial sel, yaitu selisih antara potensial reduksi katode reaksi reduksi dengan potensial reduksi anode reaksi oksidasi. Suatu reaksi redoks akan berlangsung spontan ke arah pembentukan produk bila potensial reaksinya bernilai positif. Redoks spontan E°redoks > 0 Deret Keaktifan Logam Deret Volta Urutan unsur-unsur logam pada tabel potensial elektrode standar disebut juga deret elektrokimia deret volta. Deret ini memberikan informasi reaktivitas unsur logam dalam suatu reaksi redoks. Reaktivitas unsur logam semakin berkurang dari kiri ke kanan. Sifat reduktor daya reduksi logam semakin berkurang dari kiri ke kanan. Kecenderungan logam untuk teroksidasi semakin berkurang dari kiri ke kanan. Sifat oksidator daya oksidasi logam semakin bertambah dari kiri ke kanan. Kecenderungan ion logam untuk tereduksi semakin bertambah dari kiri ke kanan. Contoh Soal Sel Volta dan Pembahasan Diketahui potensial elektrode aluminium dan perak sebagai berikut. Al3+aq + 3e− → Als E° = −1,66 V Ag+aq + e− → Ags E° = +0,80 V a. Tulislah diagram sel volta yang disusun dari kedua elektrode tersebut. b. Tuliskan reaksi yang terjadi pada sel tersebut. c. Tentukan potensial standar sel tersebut. d. Prediksikan apakah reaksi AlNO33aq + 3Ags → Als + 3AgNO3aq berlangsung spontan pada keadaan standar. Jawab a. Reaksi oksidasi di anode → E° lebih negatif → Al Reaksi reduksi di katode → E° lebih positif → Ag Diagram sel Al Al3+ Ag+ Ag b. Katode reduksi 3Ag+aq + 3e− → 3Ags E°red = +0,80 V Anode oksidasi Als → Al3+aq + 3e− E°red = −1,66 V Reaksi sel redoks 3Ag+aq + Als → 3Ags + Al3+aq E°sel = +2,46 V Perhatian! Nilai potensial elektrode tidak bergantung pada koefisien reaksi. c. E°sel = E°katode – E°anode = +0,80 V − −1,66 V = +2,46 V d. Reaksi ion bersih Al3+aq + 3Ags → Als + 3Ag+aq Reduksi Al3+aq + 3e− → Als E°red Al3+/Al = −1,66 V Oksidasi 3Ags → 3Ag+aq + 3e− E°red Ag+/Ag = +0,80 V E°redoks = E°red Al3+/Al – E°red Ag+/Ag = −1,66 V − +0,80 V = −2,46 V Oleh karena E°redoks < 0, reaksi tidak berlangsung spontan. Referensi Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry The Central Science 13th edition. New Jersey Pearson Education, Inc. Chang, Raymond & Goldsby, Kenneth A. 2016. Chemistry 12th edition. New York McGraw-Hill Education Johari, & Rachmawati, M. 2008. Kimia SMA dan MA untuk Kelas XII Jilid 3. Jakarta Esis McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry 7th edition. New Jersey Pearson Education, Inc. Petrucci, Ralph H. et al. 2017. General Chemistry Principles and Modern Applications 11th edition. Toronto Pearson Canada Inc. Purba, Michael. 2007. Kimia 3A untuk SMA Kelas XII. Jakarta Erlangga Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change 7th edition. New York McGraw-Hill Education Artikel Sel Volta, Deret Volta Kontributor Nirwan Susianto, Alumni Kimia FMIPA UI Materi lainnya Larutan Elektrolit Termokimia Struktur Atom Reaksi sel adalah penjumlahan reaksi elektrode dan merupakan reaksi redoks. Untuk menyetarakan koefisien reaksi, jumlah elektron yang terlibat pada masing-masing reaksi sel harus disamakan. Dalam hal ini, reaksi katode harus dikalikan dengan dua. Akan tetapi, perlu diingat bahwa nilai potensial elektrode tidak tergantung pada koefisien reaksi. Oleh karena itu, potensial reduksi Ag tidak ikut dikalikan dengan dua. Katode reduksi Anode oksidasi Reaksi sel redoks yaitu menjumlahkan reaksi pada katode dan anode Jadi, reaksi selnya adalah 1. Diketahui potensial elektrode Seng dan tembaga sebagai berikut Zn2+ + 2e → Zn E͒ = -0,76VCu2+ + 2e → Cu E͒ = +0,34 VA. Tulislah notasi sel volta yang dapat disusun dari kedua elektrode tersebut !B. Tentukan potensial standar sel itu !C. Tuliskan pula reaksi sel nya !Jawab A Notasi sel volta kita buat berdasarkan format berikut iniAnoda ｜Ion ｜｜Ion ｜ KatodaLogam yang memiliki harga Eo yang lebih negatif diletakan di anoda sedangkan logam yang memiliki Eo yang lebih positif diletakan di katoda. Maka notasi sel dari reaksi diatas adalah Zn ｜Zn2+ ｜｜Cu2+ ｜CuJawab B Rumus untuk menentukan potensial standar dari reaksi sel ialah sebagai berikut Esel = Ereduksi – EoksidasiLogam yang memiliki Eo paling negatif akan mengalami oksidasi sedangkan logam yang memiliki Eo yang paling positif akan mengalami reduksi. Maka logam Zn akan mengalami oksidasi sedangkan logam Cu akan mengalami reduksi. Maka Esel nya Esel = ECu – EZn = 0,34 + 0,76 = 1,1 VJadi potensial standar yang dihasilkan ialah sebesar 1,1VJawab C Untuk menulis reaksi sel, silahkan perhatikan penjelasan dibawah ini Anoda = Zn → Zn2+ + 2eKatoda = Cu2+ + 2e → CuReaksi Sel keseluruhan = Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu Esel = 1,1 V2. Diketahui data potensial reduksi standar dari logam besi dan timah ialah sebagai berikut Fe2+ + 2e → Fe Eo = -0,44 VSn2+ + 2e → Sn Eo = -0,14 VA. Tulislah notasi sel volta dari kedua elektrode tersebut !B. Berapakah potensial elektrode standar yang dihasilkan dari sel tersebut ?C. Buatlah reaksi sel dari kedua elektrode tersebut !Jawab A Ingat, seperti yang sudah mas dennis sampaikan sebelumnya bahwa untuk membuat notasi sel volta, kita harus mengikuti format berikut Anoda ｜Ion ｜｜Ion ｜ KatodaMaka notasi sel voltanya ialah Fe ｜Fe2+ ｜｜Sn2+ ｜SnJawab B Ingat lagi, untuk menghitung potensial elektroda dari sel, maka kita gunakan rumus Esel = Ereduksi – Eoksidasi, makaEsel = ESn – EFeEsel = -0,14 + 0,44 = 0,30 VJadi potensial elektroda yang dihasilkan ialah sebesar 0,3 VJawab C Untuk menulis reaksi sel, silahkan perhatikan penjelasan dibawah ini Anoda = Fe → Fe2+ + 2eKatoda = Sn2+ + 2e → SnReaksi Sel keseluruhan = Fe + Sn2+ → Fe2+ + Sn Esel = 0,3 V3. Perhatikan reaksi dibawah + 2e → Mg Eo = -2,38 VCu2+ + 2e → Cu Eo = +0,34 VHarga potensial elektroda yang dihasilkan dari reaksi sel diatas ialah sebesar….Jawab Seperti biasa, untuk mencari harga potensial elektroda maka rumus yang kita gunakan ialah rumus berikut Esel = Ereduksi – EoksidasiIngat! logam yang mengalami reduksi ialah logam yang memiliki harga Eo yang lebih positf dan logam yang mengalami oksidasi ialah logam yang memiliki harga Eo yang lebih negatif. Maka harga potensial elektrodanya Esel = Ereduksi – EoksidasiEsel = 0,34 + 2,38 = 2,72 VJadi harga potensial elektrodanya ialah sebesar 2,72 Diketahui data potensial reduksi standar Zn2+ + 2e → Zn Eo = -0,76 VMg2+ + 2e → Mg Eo = -2,38 VSn2+ + 2e → Sn Eo = -0,14 VPb2+ + 2e → Pb Eo = -0,13 VCu2+ + 2e → Cu Eo = +0,34 VA. Pilihlah 2 pasang reaksi setengah sel diatas yang memiliki nilai potensial elektroda yang paling besar !B. lalu buatlah notasi selnya !Jawab A Untuk mencari 2 pasang reaksi setengah sel yang memiliki nilai potensial elektroda sel yang paling besar, maka carilah logam yang memiliki Eo yang paling positif sebagai katoda dan Eo yang paling negatif sebagai anoda. Maka jawaban yang paling tepat ialah Esel = Ereduksi – EoksidasiEsel = ECu – EMgEsel = 0,34 + 2,38 = 2,72 VMaka Cu dan Mg memiliki nilai potensial elektroda yang paling besar apabila dibuat dalam bentuk sel B Notasi sel voltanya ialah Mg ｜Mg2+ ｜｜Cu2+ ｜Cu5. Diketahui Br2 + 2e → 2Br- Eo = +1,07 VI2 + 2e → 2I- Eo = +0,54 VReaksi Br2 + 2I- → 2Br- + I2Apakah reaksi diatas dapat berlangsung spontan ? Jelaskan !Untuk menentukan suatu reaksi dapat berlangsung spontan atau tidak, kita dapat mencari besar potensial elektrodanya dengan cara menggunakan rumus yang telah kita gunakan sebelumnya. Apabila nilai potensial elektrodanya bernilai positif maka reaksi tersebut dapat berlangsung dan begitu juga sebaliknya. Sekarang mari kita cari nilai potensial elektroda dari reaksi diatas !Esel = Ereduksi – EoksidasiEsel = 1,07 – 0,54 = +0,53 VMaka reaksi diatas dapat berlangsung Bila diketahui Zn2+ + 2e → Zn Eo = -0,76 VFe2+ + 2e → Fe Eo = -0,44 VSn2+ + 2e → Sn Eo = -0,14 VCu2+ + 2e → Cu Eo = +0,34 VZn ｜Zn2+ ｜｜Cu2+ ｜CuFe ｜Fe2+ ｜｜Sn2+ ｜SnA. Apakah kedua reaksi diatas dapat berlangsung spontan ? Jelaskan !B. Berpakah harga potensial elektroda dari kedua reaksi diatas ?Jawab A dan B Untuk menentukan apakah kedua reaksi di atas berlangsung spontan atau tidak, kita uji dengan menggunakan rumus Esel, apabila harga nilai potensial elektodanya bertanda positif maka reaksi berlangsung spontan begitu juga sebaliknya, Sekarang mari kita uji reaksi 1 dan 2 !Reaksi 1Esel = Ereduksi – EoksidasiEsel = ECu- EZnEsel = 0,34 + 0,76 = +1,1 V, berarti reaksi 1 berlangsung spontan !Reaksi 2Esel = Ereduksi – EoksidasiEsel = ESn – EFeEsel = -0,14 + 0,44 = + 0,30 V, berarti reaksi 2 berlangsung spontan7. Diketahui data persamaan reaksi + 2e → Co Eo = -0,28 VPb2+ + 2e → Pb Eo = -0,13 VNotasi sel yang dapat berlangsung dalam persamaan reaksi diatas adalah….Jawab Ingat ! Untuk membuat notasi sel kita harus menulisnya sesuai dengan formatnya, maka notasi sel dari reaksi diatas ialah sebagai berikut Co ｜Co2+ ｜｜Pb2+ ｜Pb8. Diketahui data persamaan reaksi + 2e → Fe Eo = -0,44 VSn2+ + 2e → Sn Eo = -0,14 VTentukan besar potensial elektroda dari reaksi diatas dan buatlah notasi selnya !Jawab Untuk mencari besar potensial elektroda kita gunakan rumus Esel = Ereduksi – EoksidasiEsel = ESn – EFeEsel = -0,14 + 0,44 = 0,30 V, Jadi besar potensial elektrodanya ialah 0,30 selnya ialah Fe ｜Fe2+ ｜｜Sn2+ ｜Sn9. Urutkan kekuatan reduktor berikut menurut kekuatanya pada keadaan + 2e → H2 Eo = 0,0 VAl3+ + 3e → Al Eo = -1,66 VCu2+ + 2e → Cu Eo = 0,34 VJawab senyawa yang bersifat reduktor ialah senyawa yang memiliki harga Eo yang paling negatif, maka urutan kekuatan reduktornya ialah Cu < H

diketahui potensial elektrode perak dan tembaga sebagai berikut