reaksi reduksi-oksidasi dan elektrokimia

69
REAKSI REDUKSI- OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA Dra. M. SETYORINI, M.Si

Upload: ama

Post on 29-Jan-2016

1.295 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA. Dra. M. SETYORINI, M.Si. Elektrokimia : cabang sains yang mempelajari kaitan antara arus listrik dan reaksi kimia Reaksi kimia yang penting : reaksi oksidasi-reduksi. Konsep Oksidasi-Reduksi. Penggabungan dan pelepasan oksigen - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Dra. M. SETYORINI, M.Si

Page 2: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Elektrokimia : cabang sains yang mempelajari kaitan antara arus listrik dan reaksi kimia

Reaksi kimia yang penting : reaksi oksidasi-reduksi

Page 3: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Konsep Oksidasi-Reduksi

Penggabungan dan pelepasan oksigenContoh : 4 Fe(s) + 3 O2(g)

Fe2O3(s)

Karat besi terjadi karena besi “bergabung” dengan oksigen. Peristiwa tersebut dinamakan oksidasi.Fe2O3(s) + 3 CO2(g) 2 Fe(s)+ 3CO2(g)

Bijih besi didapatkan melalui peristiwa “reduksi” di mana oksigen diambil/ dilepaskan dalam suatu senyawa.

Page 4: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Diskusi : Jelaskan 2 fenomena terkait reaksi:2 Mg(s) + O2(g) 2MgO(s)

Mg(s) + S(g) MgS(s)

Definisi oksidasi-reduksi berdasarkan perpindahan atom oksigen terlalu sempit, artinya dibutuhkan definisi yang lebih luas untuk menjelaskan peristiwa tersebut.

Page 5: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Transfer elektron

Contoh:2 Mg(s) 2Mg2++ 4e-(oksidasi)

O2(g)+ 4e- 2O2-

(reduksi)Total:2 Mg(s) + O2(g) 2Mg2++ 2O2-

Ion :2Mg2+ + 2O2- 2MgO

Page 6: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Mg Mg2++ 2e- (oksidasi)S + 2e- S2- (reduksi)Total :Mg + S Mg2++ S2-

Ion : Mg2+ + S2- MgS  Oksidasi : reaksi yang terkait dengan

pelepasan elektron Reduksi : reaksi yang terkait dengan

penangkapan elektron

Page 7: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Dalam pembentukan magnesium oksida : Mgmemberikan elektron pada oksigen sehinggaOksigen tereduksi.Artinya : Mg bertindak sebagai agen pereduksi(reduktor) dan mengalami oksidasi.Oksigen menangkap elektron yang dilepaskanoleh Mg sehingga Mg teroksidasi.Artinya : oksigen bertindak sebagai agenpengoksidasi (oksidator) dan mengalami reduksi.Catatan : elektron yang dilepaskan oleh reduktorSama dengan jumlah elektron yang diterima olehoksidator.

Page 8: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Jelaskan fenomena :2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s)

H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)

2S(s) + O2(g) 2 SO2(g)

HCl dan SO2 bukan senyawa ionik, tetapi kovalen (molekular) : tidak ada elektron yang benar-benar pindah, artinya : diperlukan lagi definisi yang lebih luas.

Pertambahan dan penurun bilangan oksidasi

Page 9: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Bilangan oksidasi : jumlah muatan yang dimiliki suatu atom dalam molekul (senyawa ionik) jika elektron-elektronnya berpindah seluruhnya.

2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s)

0 0 +2 -2 H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)

0 0 +1 -1 2S(s) + O2(g) 2 SO2(g)

0 0 +4 -2  Oksidasi : jika suatu unsur mengalami

pertambahan bilangan oksidasi Reduksi : jika suatu unsur mengalami penurunan

bilangan oksidasi

Page 10: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Kesimpulan :Pengertian Perubahan

elektronBilangan oksidasi

Oksidasi

Reduksi

Oksidator

Reduktor

Page 11: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Penyetaraan Persamaan Oksidasi-Reduksi

Metode ion-elektron (setengah reaksi )

Metode bilangan oksidasi (biloks)

Page 12: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Metode ion-elektron (setengah reaksi)

Konsep dasar :Jumlah elektron yang diserap oksidator =jumlah elektron yang dilepas reduktor

Proses penyetaraan berlangsung menurut

langkah-langkah :1. Identifikasi spesies yang terlibat dalam

perubahan biloks, dan tulislah rangka setengah reaksi.

Page 13: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

2. Seimbangkan jumlah atom dari setiap setengah reaksi

Dalam larutan yang bersifat asam atau netral tambahkan 1 molekul H2O untuk setiap kekurangan satu O pada ruas yang kekurangan di ruas lain tambahkan ion H+.

Dalam suasana basa, tambahkan satu H2O untuk setiap kelebihan satu atom O pada ruas tersebut, lalu tambahkan ion OH‑ 2x lebih banyak pada ruas lainnya.

Page 14: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

3. Setarakan muatan listrik pada setiap setengah reaksi dengan cara menambahkan sejumlah elektron.

Di sebelah kanan untuk reaksi oksidasi Di sebelah kiri untuk reaksi reduksi4. Samakan jumlah elektron yang diserap

pada reaksi reduksi dengan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jalan memberi koefisien yang sesuai. Jumlahkan kedua setengah reaksi tersebut agar diperoleh persamaan redoks yang setara.

Page 15: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Contoh : Setarakan reaksi oksidasi-reduksiberikut : MnO4-

(aq) + SO32-

(aq) Mn2+(aq) +

SO42-

(aq)

(asam) As2S3(s) + NO3-

(aq) H3AsO4(aq) + S(s) + NO(g)(asam)

Cr(OH)3(s) + OCl-(aq) CrO42-

(aq) + Cl-

(aq) + H2O(l)(basa) KMnO4(aq) + H2C2O4(aq) + H2SO4(aq)

K2SO4(aq) + MnSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Page 16: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Reaksi tak setara : As2S3(s) + NO3-(aq)

H3AsO4(aq) + S(s) + NO(g) + H2O(l)

Penyelesaian : Langkah 1 :

As2S3(s) + NO3-(aq) H3AsO4(aq) + S(s)

+ NO(g) + H2O(l)

Oksidasi : As2S3(s) H3AsO4(aq) + S(s)

Reduksi : NO3-(aq) NO(g)

Dan seterusnya.................................

Page 17: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Contoh 2 : Setarakan persamaan reaksi oksidasi-reduksi berikut :Cr(OH)3(s) + OCl-(aq) CrO4

2-(aq)

+ Cl-(aq) (basa) Catatan : cara menyeimbangkan H2O

dan OH- pada setengah persamaan reaksi oksidasi reduksi dalam suasana basa.

Page 18: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Cara 1

Menyeimbangkan atom O

Pada sisi kekurangan O, tambahkan 2 ion OH‑ untuk setiap kekurangan satu atom O

Pada sisi lainnya tambahkan 1 molekul

H2O

Menyeimbangkan atom H

Pada sisi kekurangan H,

tambahkan 1 molekul H2O

untuk setiap atom H yang dibutuhkan

Pada sisi yang lainnya tambahkan 1 ion OH‑

Menyeimbangkan atom O

Pada sisi kekurangan O, tambahkan 2 ion OH‑ untuk setiap kekurangan satu atom O

Pada sisi lainnya tambahkan 1 molekul

H2O

Page 19: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Jawab :

Cr(OH)3(s) + OCl-(aq) CrO42-

(aq) + Cl-(aq)

Langkah 1 :Oksidasi : Cr(OH)3(s) CrO4

2-(aq)

Reduksi : OCl-(aq) Cl-(aq)

(atom O belum setara)

Langkah 2 : dan seterusnya.................

Page 20: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Cara 2

Cr(OH)3(s) + OCl-(aq) CrO42-

(aq) + Cl-(aq)

Langkah 1 :Oksidasi : Cr(OH)3(s) CrO4

2-(aq)

Reduksi : OCl-(aq) Cl-(aq)

Dan seterusnya....................

Page 21: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Metode bilangan oksidasi (biloks)

Konsep dasar :Jumlah pertambahan biloks reduktor = jemlah pengurangan biloks oksidator

Langkah-langkah :1. Tentukan unsur yang mengalami perubahan

biloks2. Setarakan unsur yang mengalami perubahan

biloks dengan memberi koefisien yang sesuai.3. Tentukan jumlah penurunan biloks oksidator dan

jumlah pertambahan biloks dari reduktor. Jumlah perubahan biloks = jumlah atom yang terlibat dikalikan dengan perubahan biloksnya.

Page 22: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

4. Samakan jumlah perubahan biloks tersebut dengan memberi koefisien yang sesuai.

5. Setarakan muatan dengan menambahkan ion H+ (asam) atau ion OH- (dalam suasana basa)

6. Setarakan atom H dengan menambahkan molekul H2O

Page 23: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Contoh : setarakan reaksi redoks berikutdengan metode bilangan oksidasi : Cr2O7

2-(aq) + C2O4

2-(aq) Cr3+

(aq) + CO2(g)(asam)

MnO4-(aq) + C2O4

2-(aq) MnO2(s) +

CO2(g)

(basa)

Page 24: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Jawab :Cr2O7

2-(aq) + C2O4

2-(aq) Cr3+

(aq) + CO2(g)(asam)

Langkah 1 :Cr2O7

2-(aq) + C2O4

2-(aq) Cr3+

(aq) + CO2(g)

+6 +3 +3 +4

Reduksioksidasi

Langkah 2 : dan seterusnya.............

Page 25: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

MnO4-(aq) + C2O4

2-(aq) MnO2(s) +

CO2(g)(basa) Langkah 1 :

MnO4-(aq) + C2O4

2-(aq) MnO2(s) +CO2(g)

+7 +3 +4 +4Reduksi

oksidasi Langkah 2 : dan seterusnya.............

Page 26: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Latihan : CrO4

2-(aq) + Fe(OH)2(s) Cr2O3(s) +

Fe(OH)3(s)(basa)

KI(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + H2S(g) + I2(s) + H2O(l)

Page 27: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Sel Elektrokimia

Sel elektrokimiaSel Volta/Galvanimenghasilkan energi

listrik sebagai hasil reaksi kimia (redoks) yang

berlangsung spontan.contoh :

1. sel volta komersial2. aki

3. baterai

Sel elektrolisisarus listrik dari luar sel melangsungkan reaksi

yang tidak spontan.contoh :

1. proses penyepuhan2. proses pemurnian

logam

Page 28: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Dalam kedua sel tersebut terdapat : Anoda : elektroda tempat terjadinya

oksidasi Katoda : elektroda tempat terjadinya

reduksi

Page 29: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Sel Volta

Perhatikan reaksi berikut : Zn(s) + CuSO4(aq) Cu(s) + ZnSO4(aq)

biru jernih Cu(s) + ZnSO4(aq)

Reaksi Zn dalam larutan CuSO4merupakan reaksi redoks spontan : Zn(s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

Page 30: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Dalam reaksi tersebut, tidak ada arus listrik yang dapat diukur karena elektron berpindah secara langsung dari atom Zn ke ion Cu2+. Agar menghasilkan listrik, maka logam Zn dan ion Cu2+ dipisahkan sehingga menjadi rangkaian sebagai berikut :

Gambar sel Volta

Page 31: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Anoda : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

Katoda : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Reaksi bersih :Zn(s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

Peralatan percobaan untuk menghasilkan listrik dengan memanfaatkan reaksi redoks spontan dinamakan sel Volta atau sel Galvani.( diambil dari ilmuwan Italia : Luigi Galvani dan Alessandro Volta )

Page 32: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Batang Zn dicelupkan pada larutan ZnSO4 dan Cu dalam larutan CuSO4, batang Cu dan Zn dinamakan elektroda. Susunan elketroda (Zn dan Cu) dan larutan (ZnSO4 dan CuSO4) ini disebut sel Daniel ( John Daniel).

Page 33: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada sel Volta tersebut: Elektroda Zn teroksidasi dan larut menjadi

Zn2+

Elektron yang dibebaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektroda Cu.

Pada elektroda Cu, elektron-elektron diikat oleh ion Cu2+ dari larutan dan mengendap sebagai Cu(s) dan melekat pada batang Cu. Akibatnya :1. Pada anoda ion Zn2+ > ion SO4

2- (bermuatan positif)2. Pada katoda ion SO4

2- > ion Cu2+ (bermuatan negatif)

Page 34: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Karena bermuatan positif pada ruang anoda, maka akan menghambat pelarutan logam Zn selanjutnya, sebaliknya di ruang katoda bermuatan negatif akan menahan pengendapan ion Cu2+ atau aliran elektron akan berhenti.

Oleh karena itu, diperlukan jembatan garam (umumnya berupa pipa U terbalik berisi larutan garam inert (KCl, KNO3) sebagai medium penghantar agar kation (K+,Zn2+) mengalir ke katoda dan anion (SO4

2-, Cl-) bergerak ke anoda.

Page 35: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada akhir kerja sel Volta:1.Elektroda Zn akan berkurang massanya2.Elektroda Cu akan bertambah massanya3.Larutan CuSO4 semakin encer

4.Larutan ZnSO4 semakin pekat Logam Zn dan Cu pada sel tersebut

disebut elektroda (kutub-kutub listrik pada rangkaian sel elektrokimia)

Elektroda tempat terjadinya oksidasi : anoda

Elektroda tempat terjadinya reduksi : katoda

Page 36: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada sel Volta, anoda = kutub negatif dan katoda = kutub positif

Notasi sel atau diagram sel untuk sel di atas :Zn(s)│Zn2+

(aq)││Cu2+(aq)│Cu(s)

 Setengah sel setengah sel

Berdasarkan konvensi :1. Anoda digambarkan sebelah kiri dan katoda

di sebelah kanan.2. Dua garis sejajar : jembatan garam yang

memisahkan anoda dan katoda3. Garis tunggal : batas antar fase4. Zn(s)│Zn2+

(aq) : pasangan oksidasi

Cu2+(aq)│Cu(s) : pasangan reduksi

Page 37: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada gambar Sel Volta: Aliran elektron dari elektroda Zn ke elektroda Cu

dan tidak sebaliknya, artinya Zn lebih mudah teroksidasi daripada Cu, sebaliknya ion Cu2+ lebih mudah tereduksi.

Perbedaan kecenderungan teroksidasi menghasilkan perbedaan rapatan muatan antara elektroda Zn dan Cu, yang pada akhirnya menyebabkan beda potensial listrik antara Zn dan Cu. Selisih potensial = potensial sel atau Esel (ggl=emf)

Bila konsentrasi ion Zn2+ = 1M, Cu2+ = 1M, Esel = 1,10V. Potensial sel yang diukur pada 25oC dengan konsentrasi ion-ion 1M dan tekanan gas 1 atm disebut potensial sel standar ( Eo

sel).

Page 38: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Potensial elektroda Standar

Pengukuran potensial sel dapat digunakan untuk membandingkan kecenderungan logam/spesi lain untuk mengalami oksidasi atau reduksi.

Untuk membandingkan kecenderungan oksidasi atau reduksi suatu elektroda, diperlukan elektroda pembanding/standar yaitu elektroda hodrogen (SHE = Standar Hydrogen Elektrode)

Page 39: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Contoh 1:

Page 40: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Anoda : Zn(s) Zn2+(aq) (1M)

+ e-

Katoda: 2H+(aq) (1M) +2e- H2(g)

(1atm) Keseluruhan:

Zn(s) + 2H+(aq) (1M) Zn2+

(aq) (1M) + H2(g) (1atm)

Notasi sel:Zn(s) │Zn2+

(aq) (1M) ││ 2H+(aq) (1M)│ H2(g) (1atm)│Pt(s)

Page 41: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Berdasarkan konvensi :

Page 42: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Contoh 2 :

Page 43: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Anoda : H2(g) (1atm) 2H+(aq) (1M)

+2e-

Katoda : Cu2+(aq) (1M) + 2e- Cu(s)

Keseluruhan :Cu2+

(aq) (1M) + H2(g) (1atm) Cu(s) + 2H+

(aq) (1M) Notasi sel:

Pt(s) │ H2(g) (1atm) │2H+(aq) (1M)│ │Cu2+

(aq) (1M) │Cu(s)

Page 44: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Berdasarkan konvensi :

Page 45: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Atau : Zn(s) Zn2+

(aq) (1M) + 2e-Eo = -0,76 V

Cu2+(aq) (1M) + 2e- Cu(s) Eo =

+0,34 V

2H+(aq) (1M) +2e- H2(g) (1atm) Eo =

0,00 V

Page 46: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada sel Volta antara Cu dan Zn : Anoda : Zn(s) Zn2+

(aq) (1M) + 2e-

Katoda: Cu2+(aq) (1M) + 2e- Cu(s)

Keseluruhan:Zn(s) + Cu2+

(aq)(1M) Zn2+(aq)(1M) + Cu(s)

Page 47: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Kesimpulan

Menurut kesepakatan, potensial elektroda dikaitkan dengan reaksi reduksi (potensial reduksi standar = PRS).

Bila kecenderungan proses reduksi ditandai Eo, maka kecenderungan oksidasi merupakan harga negatifnya (-Eo).

Semakin positif Eo, elektroda yang lebih mudah mengalami reduksi, sedangkan elektroda yang lebih sukar mengalami reduksi diberi tanda negatif.

Page 48: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada daftar PRS :oksidator

Eo(V)F2(g) + 2e- 2 F-

(aq) +2,87

2H+(aq) + 2e- H2(g) 0,0

Li+(aq) + e- Li(s) -3,05

reduktorartinya : F2 adalah zat pengoksidasi paling kuat karena

mempunyai kecenderungan terbesar untuk tereduksi Li+ adalah zat pengoksidasi paling lemah karena

spesi ini paling sukar untuk direduksi F- = zat pereduksi paling lemah Li(s) = zat pereduksi paling kuat

Page 49: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada sel Volta: katoda adalah elektroda yang Eo >> Anoda adalah elektroda yang Eo <<

Page 50: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Kespontanan reaksi redoks

Hubungan antara Eosel, ∆Go, dan K

Untuk menjalankan proses non-spontan(∆G>0) : dibutuhkan kerja.Untuk proses spontan (∆G<0) : proses sponten melakukan kerja.

Page 51: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Dalam sel Volta : reaksi melakukan kerja, kuantitas kerjanya :

Catatan : tanda (-) = kerja listrik dilakukan oleh

sistem ke lingkungan n = mol elektron yang dipertukarkan

pada reaksi redoks F = tetapan Faraday,

1 F = 96500 J/v . mol= 96500 C/mol elektron

Page 52: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Energi bebas, yaitu energi yang tersedia untuk melakukan kerja.

Dari pers. (1) dan (2)

Dalam keadaan standar :

Jadi, reaksi redoks spontan bila : ∆G < 0 dan Eo > 0Bila Eo

sel bernilai negatif, reaksi akan berlangsung spontan pada arah sebaliknya.

Page 53: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Hubungan antara Eosel dan K

Dari pers. (3) dan (4)

Page 54: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Hubungan Eosel, ∆Go, dan K

∆Go K Eosel

Reaksi pada keadaan standar

- > 1 + Spontan

0 = 1 0 Pada saat kesetimbangan

+ < 1 -Non-spontan : reaksi spontan pada arah

berlawanan

Page 55: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Efek konsentrasi pada Esel

Bila sel Galvani : Zn(s)│Zn2+(aq)││Cu2+

(aq)│Cu(s)

Atau reaksi :Zn(s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

dilakukan pada konsentrasi Zn2+ dan Cu2+ yang bervariasi :

Page 56: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

[Zn2+],M [Cu2+],M Esel, V

1,0 1,0 x 10-3 1,0 x 10-3 3,0 1,01

1,0 1,0 x 10-2 1,0 x 10-2 2,0 1,04

1,0 1,0 x 10-1 1,0 x 10-1 1,0 1,07

1,0 1,0 1,0 0 1,10

1,0 x 10-1 1,0 1,0 x 10-1 -1,0 1,13

1,0 x 10-2 1,0 1,0 x 10-2 -2,0 1,16

1,0 x 10-3 1,0 1,0 x 10-3 -3,0 1,19

Page 57: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Dalam grafik :

Page 58: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Menghasilkan garis lurus :

Hubungan ini mula-mula dipelajari : Walther Nerst

Persamaan ini dapat diperoleh dari persamaan termodinamika

aA + bB cC + dD

Page 59: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Persamaan Nerst memungkinkan mengkitung E sebagai fungsi dari konsentrasi reaktan dan produk dalam reaksi redoks.

Page 60: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Beberapa sel Volta KomersialAki

Anoda : padatan Pb (timbal) Katoda : padatan PbO2

Elektrolit : larutan H2SO4

Tidak memerlukan jembatan garam ?? Reaksi pengosongan aki :

Anoda : Pb(s) + SO42-

(aq) PbSO4(s) + 2e-

Katoda : PbO2(s) + 4 H+(aq) + SO4

2-(aq)

PbSO4(s) + 2H2O(l)

Keseluruhan:Pb(s) + 2SO4

2-(aq) + PbO2(s) + 4 H+

(aq)

2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Page 61: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Aki, umumnya terdapat 6 sel identik. Esel setiap sel = ± 2 V, total = 12 V

Pada proses pengosongan akiKatoda (Pb) : PbSO4(s) + 2e- Pb(s) +

SO42-

(aq)

Anoda (PbO2): PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + 4 H+

(aq) + SO42-

(aq)

Keseluruhan :2PbSO4(s) + 2H2O(l) Pb(s) + 2SO4

2-(aq)

+ PbO2(s) + 4H+(aq)

Pengisian aki, dilakukan dengan membalik arah aliran elektron pada kedua elektroda

Page 62: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Sel Kering (sel Leclanche)

Anoda : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

Katoda :2 NH4+

(aq) + 2MnO2(s) + 2e-

Mn2O3(s) + 2NH3(aq)+ H2O(l)

Keseluruhan: Zn(s) +2NH4

+(aq) +2MnO2(s) Mn2O3(s) +2NH3(aq)

+H2O(l) +Zn2+(aq)

Voltase yang dihasilkan : 1,5 VPada reaksi : Zn2+

(aq) + 4NH3(aq) Zn(NH3)42+

(aq)

Sel Leclanche : tidak dapat diisi ulang = sel primerSel Aki : dapat diisi ulang = sel sekunder

Page 63: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Sel Elektrolisis Proses yang menggunakan energi listrik

agar reaksi kimia non-spontan dapat terjadi dinamakan elektrolisis.

Susunan sel elektrolisis

Anoda : positifKatoda : negatif

Page 64: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Elektrolisis lelehan NaCl

NaCl(l) Na+(l) + Cl-(l)

Katoda : 2Na+ + 2e- 2Na(s)

Anoda : 2 Cl- Cl2(g) + 2e-

Keseluruhan :2Na+ + 2 Cl- 2Na(s) +Cl2(g)

Esel =.................................?

Proses ini merupakan sumber utama logam Na dan gas klorin

Page 65: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Elektrolisis larutan NaCl, elektroda grafit (inert)

Pada anoda, terjadi kompetisi :2 Cl- Cl2(g) + 2e- Eo

oks = -1,36 V

2 H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e- Eo

oks = - 1,23 V Meskipun potensial oksidasi klorin lebih negatif,

tetapi fakta yang terjadi di anoda dihasilkan gas klorin. Karena, pembentukan gas oksigen memerlukan overpotensial tinggi.

Overpotensial : selisih antara potensial elektroda dan voltase sebenarnya yang diperlukan pada proses elektrolisis.

Page 66: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada katoda, terjadi kompetisi :2 H2O(l) + 2e- H2(g) + 2 OH-

(aq) Eo = -0,83 V

Na+(aq) + e- Na(s) Eo = -

2,71 V Pada katoda yang terjadi adalah Eo

(1) > Eo(2)

sehingga yang lebih mengalami reduksi adalah H2O.

Page 67: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Maka : Anoda : 2 Cl- Cl2(g) + 2e-

Katoda: 2 H2O(l) + 2e- H2(g) + 2 OH-(aq)

Keseluruhan:2 H2O(l) 2 Cl- H2(g) + 2 OH-

(aq) + Cl2(g)

Katoda anoda

Page 68: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

Pada proses tersebut, konsentrasi ion Cl - menurun, ion OH‑ meningkat, sehingga hasil samping : NaOH dengan cara menguapkan larutan berair pada saat elektrolisis.

Elektrolisis dengan elektroda tidak inert, contohnya larutan CuSO4 dengan elektroda Cu.

Page 69: REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA

SEKIANDAN

TERIMA KASIH