MATERI KIMIA KELAS XII SEMESTER 1 SEL ELEKTROKIMIA

Elektrokimia merupakan cabang ilmu kimia yang membahas hubungan reaksi redoks dengan energi listrik. Keduanya berlangsung dalam sebuah alat yang disebut sel elektrokimia. 

Sel Elektrokimia terbagi menjadi dua jenis, yaitu sel volta/galvani dan sel elektrolisis. Sel volta mengubah energi kimia menjadi energi listrik sedangkan sel elektrolisis mengubah energi listrik menjadi energi kimia.

Tabel perbandingan sel volta dan sel elektrolisis

1. Sel Volta

 a. Reaksi Redoks Spontan

 Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang terjadi dengan sendirinya.

Misalnya apabila logam seng dicelupkan ke dalam larutan tembaga(II)sulfat, CuSO4. Lihat gambar berikut,

Logam seng (Zn) akan larut dengan melepas elektron membentuk ion seng (Zn2+), sementara ion tembaga (Cu2+) menangkap elektron dari logam seng dan membentuk endapan tembaga (Cu). Dalam reaksi tersebut terjadi transfer elektron secara langsung dari logam Zn ke ion Cu2+. Reaksi yang terjadi, 

Zn + Cu2+ → Zn2++ Cu

b. Rangkaian Sel Volta

Transfer elektron secara langsung pada reaksi di atas tidak akan menghasilkan arus listrik, oleh karena itu Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe Volta menemukan cara untuk menghasilkan arus listrik yaitu memisahkan logam Zn dan ion Cu2+ di wadah yang berbeda dalam suatu rangkaian yang disebut sel volta.

Rangkaian Sel volta

Pada rangkaian sel volta di atas, logam Zn dicelupkan ke dalam larutan ZnSO4 dan logam Cu dicelupkan ke dalam larutan CuSO4,  kemudian dihubungkan dengan voltmeter melalui kabel penghantar listrik, selanjutnya diberi jembatan garam.

Setelah rangkaian terhubung dengan baik, lempengan logam Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+ yang akan larut di dalam larutan ZnSO4 dan melepas elektron. 

Zn → Zn2++ 2e

Elektron yang dilepas akan mengalir melalui kabel listrik melewati voltmeter menuju lempengan logam Cu. Kemudian elektron tersebut akan ditangkap oleh ion Cu2+ yang berasal dari larutan CuSO4 membentuk endapan Cu.

 Cu2+ + 2e → Cu 

 Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sedangkan aliran arus sebaliknya mengalir dari katoda ke anoda.

Faktanya tanpa jembatan garam, elektron tidak mengalir. Hal ini karena terjadinya kelebihan muatan pada kedua wadah yang berisi larutan ZnSO4 dan larutan CuSO4. Di wadah pertama yang berisi larutan ZnSO4 akan mengalami kelebihan muatan positif karena terbentuk ion Zn2+ hasil reaksi oksidasi logam Zn, sementara di wadah kedua akan mengalami kelebihan muatan negatif SO42-karena ion Cu2+ jumlahnya berkurang.

Jembatan garam berfungsi untuk menetralkan kelebihan muatan pada kedua larutan tersebut, ion Na+ akan bergerak menuju larutan CuSO4 untuk menetralkan kelebihan muatan negatif dan ion SO42- bergerak menuju larutan ZnSO4  yang kelebihan muatan positif.

Lempengan logam Zn dan Cu disebut elektroda, elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda sedangkan elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi disebutkatoda. Logam yang bertindak sebagai anoda pada sel volta di atas adalah Zn, sementara Cu bertindak sebagai katoda. Anoda dalam sel volta disebut juga elektroda negatif dan katoda sebagai elektroda positif.

c. Diagram Sel Volta

Reaksi yang terjadi di kedua elektroda dapat dinyatakan dengan diagram sel atau notasi sel. Reaksi oksidasi ditulis di sebelah kiri sedangkan reduksi di sebelah kiri.

Sehigga reaksi sel volta di atas dapat ditulis :  Zn I Zn2+ II Cu2+I Cu

Dua garis sejajar menyatakan jembatan garam.

    a. Deret Volta
    

    b. Potensial Elektroda
    c. Potensial Sel

2. Sel Elektrolisis

a. Kaedah Elektrolisis

b. Aspek Kuantitatif Elektrolisis

        Hukum Faraday I

 Massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang dialirkan.

        Hukum Faraday II

 Massa zat-zat yang dihasilkan oleh muatan listrik yang sama sebanding dengan berat ekivalen dari zat-zat tersebut.