Transcript
Page 1: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

BAB 2

REAKSI REDOKS

DAN

ELEKTROKIMIA

2.1 Penyetaraan Reaksi Redoks

2.2 Sel Volta

2.3 Elektrolisis

2.4 Korosi

Page 2: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

PENYETARAAN REAKSI REDOKS

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

1. Tuliskan kerangka dasar reaksi, yaitu reduktor dan

hasil oksidasinya serta oksidator dan hasil reduksinya.

2. Setarakan unsur yang mengalami perubahan bilangan

oksidasi dengan memberi koefisien yang sesuai

(biasanya ialah unsur selain hidrogen dan oksigen).

Metode Bilangan Oksidasi

Page 3: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

3. Tentukan jumlah penurunan bilangan oksidasi dari

oksidator dan jumlah pertambahan bilangan

oksidasi dari reduktor. Dalam hal ini yang dimaksud

dengan ”jumlah penurunan bilangan oksidasi” atau

”jumlah pertambahan bilangan oksidasi” adalah

hasil kali antara jumlah atom yang terlibat dengan

perubahan bilangan oksidasinya.

4. Samakan jumlah perubahan bilangan oksidasi

tersebut dengan memberi koefisien yang sesuai.

5. Setarakan muatan dengan menambah ion H

(dalam suasana asam) atau ion OH (dalam

suasana basa).

6. Setarakan atom H dengan menambahkan H2O.

+

Page 4: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Metode Setengah Reaksi (Ion-Elektron)

Suasana Larutan Asam

Tulislah kerangka dasar dari setengah reaksi

reduksi dan setengah reaksi oksidasi secara

terpisah dalam bentuk reaksi ion.

Langkah 1

Page 5: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Masing-masing setengah reaksi disetarakan dengan

urutan sebagai berikut.

a. Setarakan atom unsur yang mengalami perubahan

bilangan oksidasi (biasanya ialah unsur selain

oksigen dan hidrogen).

b. Setarakan oksigen dengan menambahkan molekul

air (H2O).

c. Setarakan atom hidrogen dengan menambahkan ion

H .

d. Setarakan muatan dengan menambahkan elektron.

Langkah 2

+

Page 6: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Samakan jumlah elektron yang diserap pada

setengah reaksi reduksi dengan jumlah elektron

yang dibebaskan pada setengah reaksi oksidasi

dengan cara memberi koefisien yang sesuai,

kemudian jumlahkanlah kedua setengah reaksi

tersebut.

Langkah 3

Page 7: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Penyetaraan reaksi redoks dalam suasana basa dapatdilakukan dengan cara yang sama seperti dalamsuasana asam, tetapi ion H+ kemudian harusdihilangkan.

Cara menghilangkan ion H+ tersebut denganmenambahkan ion OH– pada kedua ruas, masing-masing sejumlah ion H+ yang ada.

Suasana Larutan Basa

Page 8: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Reaksi Redoks Spontan

Contohnya adalah reaksi antara logam zink dengan

larutan tembaga(II) sulfat.

Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang

berlangsung serta-merta.

Sementara itu, reaksi kebalikannya tidak terjadi.

Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kebalikan dari

reaksi spontan adalah tidak spontan.

Page 9: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Susunan Sel Volta

Logam zink dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Zn

sementara sepotong logam tembaga dicelupkan dalam larutan ion Cu .

Logam zink akan larut sambil melepas dua elektron.

2+

2+

Elektron yang dibebaskan tidak

memasuki larutan tetapi tertinggal

pada logam zink itu.

Elektron tersebut selanjutnya akan

mengalir ke logam tembaga melalui

kawat penghantar.

2+Ion Cu akan mengambil elektron

dari logam tembaga kemudian

mengendap.

Page 10: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Sel Volta

Anode

→ terjadi oksidasi

→ bermuatan (–)

Katode

→ terjadi reduksi

→ bermuatan (+)

Page 11: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Notasi Sel Volta

Susunan suatu sel volta dinyatakan dengan suatu notasi

singkat yang disebut diagram sel.

a. Anode biasanya digambarkan di sebelah kiri, sedangkan

katode di sebelah kananpada anode terjadi oksidasi Zn

menjadi Zn .2+

2+b. Di katode terjadi reduksi ion Cu menjadi Cu.

c. Dua garis sejajar (||) yang memisahkan anode dan katode

menyatakan jembatan garam, sedangkan garis tunggalmenyatakan batas antarfase

Page 12: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Potensial Elektrode Standar (E⁰)

Potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode

(M) dengan elektrode hidrogen disebut potensial

elektrode itu dan dinyatakan dengan lambang E.

Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar,

yaitu pada suhu 25°C dengan konsentrasi ion-ion 1

M dan tekanan gas 1 atm, disebut potensial

elektrode standar dan diberi lambang E°.

Page 13: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Elektrode yang lebih mudah mengalami reduksidibandingkan terhadap elektrode hidrogenmempunyai potensial elektrode bertanda positif(diberi tanda positif), sedangkan elektrode yang lebihsukar mengalami reduksi diberi tanda negatif.

Potensial elektrode sama dengan potensialreduksi.

Adapun potensial oksidasi sama nilainya denganpotensial reduksi, tetapi tandanya berlawanan.

Page 14: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Potensial Sel

Katode adalah elektrode yang mempunyai

harga E° lebih besar (lebih positif), sedangkan

anode adalah yang mempunyai E° lebih kecil

(lebih negatif).

Page 15: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Contoh

Tentukanlah E°sel yang disusun dari kedua elektrode

itu.

Jawab:

Potensial sel adalah selisih potensial katode dengan

anode.

Katode merupakan elektrode yang potensial reduksinya

lebih positif, dalam hal ini yaitu perak.

E°sel = E°(katode) – E°(anode)

E°sel = +0,80 V – (–2,37 V)

= +3,17 volt

Page 16: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Potensial Reaksi Redoks

Page 17: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Deret Keaktifan Logam (Deret Volta)

Semakin kiri kedudukan suatu logam dalam deret volta,

logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron),

logam merupakan reduktor yang semakin kuat.

Susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektrode

standarnya disebut deret elektrokimia atau deret volta.

Sebaliknya, semakin kanan kedudukan logam dalam deret volta,

logam semakin kurang reaktif (semakin sukar melepas elektron),

kationnya merupakan oksidator yang semakin kuat.

Page 18: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Aki

Sel aki terdiri atas anode Pb

(timbel = timah hitam) dan

katode PbO2 (timbel(IV) oksida).

Keduanya merupakan zat padat,

yang dicelupkan dalam larutan

asam sulfat.

Page 19: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia
Page 20: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Baterai Kering (Sel Leclanche)

Page 21: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Baterai Alkalin

Page 22: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Susunan Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis terdiri dari

sebuah wadah, elektrode,

elektrolit, dan sumber arus

searah dengan susunan

seperti gambar berikut.

Page 23: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Reaksi-reaksi Elektrolisis

Reaksi elektrolisis terdiri dari reaksi katode,

yaitu reduksi, dan reaksi anode, yaitu oksidasi.

a. Spesi yang mengalami reduksi di katode

adalah spesi yang potensial reduksinya

paling besar.

b. Spesi yang mengalami oksidasi di anode

adalah spesi yang potensial oksidasinya

paling besar.

Page 24: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Reaksi di katode bergantung pada jenis kation dalamlarutan. Jika kation berasal dari logam-logam aktif(logam golongan IA, IIA, Al atau Mn), yaitu logam-logam yang potensial standar reduksinya lebih kecil(lebih negatif daripada air), maka air yang tereduksi. Sebaliknya, kation selain yang disebutkan di atas akantereduksi.

Reaksi-reaksi di Katode(Reduksi)

Page 25: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Reaksi-reaksi di Anode (Oksidasi)

Jika anode tidak terbuat dari Pt, Au atau grafit, maka anode

itu akan teroksidasi.

Elektrode Pt, Au, dan grafit (C) digolongkan sebagai elektrode inert

(sukar bereaksi).

Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode

bergantung pada jenis anion dalam larutan.

Anion sisa asam oksi seperti SO4 , NO , PO4 , dan F , mempunyai

potensial oksidasi lebih negatif daripada air. Anion-anion seperti itu sukar

dioksidasi sehingga air yang teroksidasi.

2– 2– 2– –

Jika anion lebih mudah dioksidasi daripada air, seperti Br , dan I , maka

anion itu yang teroksidasi.

– –

Page 26: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Hukum-hukum Faraday

“Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G)

berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)”.

G ≈ Q

Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i) dengan waktu (t).

Q = i × t (coulomb)

Jadi, G ≈ i t

Hukum Faraday 1

Page 27: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

"Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G)

berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME)".

G ≈ ME

Penggabungan hukum Faraday I dan II menghasilkan persamaansebagai berikut.

G = k × i × t × ME .......... (2.5)

(k = tetapan/pembanding)

Hukum Faraday 2

Page 28: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Faraday menemukan harga k = 1

96.500

dengan, G = massa zat yang dibebaskan (dalam gram)

i = kuat arus (dalam ampere)

t = waktu (dalam detik)

ME = massa ekivalen

Massa ekivalen dari unsur-unsur logam sama dengan massa

atom relatif (Ar) dibagi dengan bilangan oksidasinya (biloks).

Jadi, G = k × i × t × ME dapat dinyatakan sebagai berikut.

Page 29: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Stoikiometri Reaksi Elektrolisis

Stoikiometri reaksi elektrolisis didasarkan pada anggapan

bahwa arus listrik adalah aliran elektron. Muatan listrik dari

1 mol elektron adalah 96.500 coulomb. Jumlah muatan dari

1 mol elektron ini sama dengan tetapan Faraday (1 F).

1 F ≡ 1 mol elektron ≡ 96.500 coulomb

Hubungan kuat arus dan waktu dengan jumlah mol

elektron:

Page 30: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Penggunaan Elektrolisis dalam Industri

Dapat disebutkan tiga bidang industri yang menggunakan

elektrolisis, yaitu produksi zat, pemurnian logam, dan

penyepuhan.

a. Produksi Zat

Banyak zat kimia dibuat melalui elektrolisis, misalnya logam-logam

alkali, magnesium, aluminium, fluorin, klorin, natrium hidroksida,

natrium hipoklorit, dan hidrogen peroksida.

b. Pemurnian Logam

Contoh terpenting dalam bidang ini adalah pemurnian tembaga.

c. Penyepuhan

Penyepuhan (electroplating) dimaksudkan untuk melindungi

logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan.

Page 31: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

KorosiKorosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai

zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang

tak dikehendaki.

a. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan

oksigen (udara) mengalami reduksi.

b. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi,

bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana

besi mengalami oksidasi.

c. Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari

besi itu yang berlaku sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.

atau

Page 32: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

Cara-cara Mencegah Korosi Besi

1) Mengecat

Jembatan, pagar dan railing biasanya dicat. Cat

menghindarkan kontak besi dengan udara dan air.

2) Melumuri dengan oli atau gemuk

Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin.

Oli dan gemuk mencegah kontak besi dengan air.

3) Dibalut dengan plastik

Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan

keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik

mencegah kontak besi dengan udara dan air.

Page 33: Bab 2 reaksi redoks dan elektrokimia

4) Tin plating (pelapisan dengan timah)Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi

dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis,

yang disebut electroplating.

5) Galvanisasi (pelapisan dengan zink)

Pipa besi, tiang telpon, badan mobil, dan berbagai

barang lain dilapisi dengan zink.

6) Cromium plating (pelapisan dengan

kromium)

7) Sacrificial protection (pengorbanan anode)


Top Related