ELEKTROKIMIA Listrik Kelistrikan dan Perubahan Kimia Reaksi reduksi

ELEKTROKIMIA Listrik (Kelistrikan) dan Perubahan Kimia Reaksi reduksi – oksidasi terjadi pada beberapa sistem kimia. Misalnya pada pengkaratan besi, pemutihan pada zat warna dan reaksi fotosintesis. Semua reaksi spontan yang menyebabkan elektron mengalir pada sebuah kawat, reaksi redoks terjadi, proses tersebut disebut Perubahan Elektrokimia. Ilmu yang mempelajarinya disebut Elektrokimia. 1

18. 2. Elektrolisis Yaitu : perubahan energi listrik menjadi kimia. Ø Sel Elektrolisis : alat-alat untuk elektrolisis Ø Elektroda : Penghantar listrik masuk ke dalam dan keluar dari zat yang bereaksi Perpindahan elektron diantara elektroda dan zat-zat dalam sel menghasilkan reaksi, terjadi pada permukaan elektroda. Zat yang dapat dielektrolisis adalah leburan Ion dan larutan yang mengandung ion terlarut. Anoda Katoda elektroda positif Oksidasi elektroda negatif Reduksi 2

Anion membawa muatan ke anoda, kation ke katoda Elektron bergerak dari anoda ke aktoda 3

Reaksi sel : Atau : 4

Elektrolisis dalam Pelarut Air Jika elektrolisis dalam larutan berair, reaksi elektroda Sukar terjadi karena redoks pada air juga dapat terjadi Contoh : Elektrolisis larutan KNO 3 5

+ KNO 3 K + NO Anoda : K+ = ke katoda NO 3 - = ke anoda 3 + 2 H 2 O O 2 + 4 H + 4 e - Katoda : 2 H 2 O + 2 e H 2 + 2 OH - - /x 2 + 2 + + + 6 H 2 O 2 H 2 4 H 4 OH 2 O (g) elektolisis 4 H 2 O 2 + 2 H 2 O 2 H 2 (g) 2 O (g) 6

Jika kation : ion logam IA, IIA, AI 13+ dan Mn 2+ maka yang tereduksi H 2 O Jika anion : NO 3 - , SO 42 -, Cl. O 4 -, Br. O 3 maka yang teroksidasi H 2 O Jika kation : Cu 2+, Cu 2+ akan tereduksi Jika anion : Br-, Br- akan teroksidasi 7

Larutan Cu(NO 3)2 mengandung ion-ion Cu 2+ dan NO 3 Cu 2+ : tereduksi di katoda, pada anoda H 2 O lebih mudah dioksidasi Reaksi : 8

Stoikiometri dalam Elektrolisis 1 mol e- = 1 Faraday = 96. 500 Coulomb 1 C = 1 Amper x 1 detik W = massa logam yang mengendap (g) e = BE atau MR/valensi i = kuat arus (ampere) t = waktu (detik) Contoh : Berapa gram Cu yang diendapkan di katoda, jika kuat arus Yang mengalir 2 A dalam 20 menit. Ar Cu = 63, 5 g/mol Jawab : T = 20 menit = 20 x 60 = 1200 detik Cu 2+ + 2 e- Cu 9

Aplikasi pada Industri dari Elektrolisis a. Elektroplating 10

b. Produksi Aluminium Reaksi 11

c. Produksi Magnesium Reaksi : d. Produksi Natrium 12

e. Penyulingan Copper / Cu f. Elektrolisis pada Air Garam/larutan garam dapur Reaksi : 13

Sel Galvani / Volta Yaitu : perubahan energi kimia menjadi listrik Terdiri dari 2 elektroda dan larutan elektrolit Katoda elektroda positif Reduksi Anoda elektroda negatif Oksidasi + 14

Notasi Sel Anoda elektroda Jembatan garam Elektrolit Anoda Elektrolit Katoda Elektroda Katoda 15

Potensial Sel dan Potensial Reduksi Volt = electro motive force (emf) = ggl = gaya gerak listrik 1 V = 1 J/C Potensial sel (Esel) pada suhu 25 C, 1 atm, 1, 00 M Disebut Potensial Standar Sel (E sel) Potensial Reduksi pada suhu 25 C, 1 atm Potensial Standar Reduksi 16

Eo = + 0, 80 V Eo = + 0, 34 V +0, 44 V 17

Katoda Anoda 18

Menggunakan Potensial Standar Reduksi • Memperkirakan reaksi redoks spontan Spontan : Jika reaksi setengah sel dengan potensial reduksi yang lebih positif selalu ditulis ada namanya, reduksi dan setengah reaksi lain oksidasi • Menentukan sebuah reaksi spontan dari perhitungan potensial sel. dalam sel Galvani perhitungan potensial sel untuk reaksi spontan selalu bernilai positif 19

Potensial sel dan Termodinamika - G = Kerja Maximum a) Menentukan perubahan Energi bebas dari potensial sel Kerja max = -n F Esel n = mol e- G = - n F Esel (STP) G = - n F E sel Contoh : Hitung G untuk reaksi dibawah ini dengan E sel = 0, 320 V Reaksi : Ni O 2 + 2 Cl- + 4 H+ Cl 2 + Ni 2+ + 2 H 2 O Jawab : 20

b) Menentukan reaksi sel dan potensial sel pada sel Galvani Contoh : 21

Menentukan Konstanta kesetimbangan G = - R T ln Kc G = - n F E sel Jika pada suhu 25 dan 1 atm Contoh : Hitung Kc untuk reaksi Ni. O 2 + 2 Cl- + 4 H+ Eo sel = 0, 320 V Cl 2 + Ni 2+ + H 2 O 22

Jawab : 23

Pengaruh Konsentrasi terhadap Potensial Sel Pada suhu 25 o. C 24

Contoh Berapa harga E sel jika [ Ag+] = 1. 10 -3 M, [Cu 2+] = 1. 10 -4 M E 0 sel = 0, 46 V Reaksi pada suhu 250 C : 2 Ag+(ag) + Cu (s) 2 Ag (s) + Cu 2+(ag) Jawab : 25

Menentukan Konsentrasi dari Percobaan Potensial Sel Contoh Seorang ahli kimia ingin mengukur konsentrasi Cu 2+ dari sampel air. Dia memasukan elektroda perak ke dalam larutan Ag. NO 3 IM. Kemudian di wadah yang lain dia masukan elektroda Cu ke dalam sampel. E 0 sel = 0, 62 V, dengan menggunakan jembatan garam Berapa konstrasi Cu 2+ dari sampel ? Diketahui : E 0 Ag+ = 0, 80 V E 0 Cu 2+ = 0, 34 V E 0 sel = E 0 Ag+ - E 0 Cu 2+ = 0, 8 – 0, 34 = 0, 46 V Reaksi Cu(s) + 2 Ag+ (ag) Cu 2+ (ag) + 2 Ag(s) 26

Jawab 27

Praktek Aplikasi dan Sel Galvani 1. Akumulator (Aki) 2+ Katoda : Pb. O 2(s) + 4 H (ag) + SO 4 (ag) + 2 e Pb. SO 4(s) + 2 H 2 O Anoda : 2+ Pb (s) SO 4 (ag) Pb. SO 4(s) + 2 e 2+ Pb. O 2(s) + Pb (s) + 4 H + 2 SO 4 2 Pb. SO 4(s) + 2 H 2 O 2. Baterei Merkuri Anoda Zn(s) + 2 OH-(aq) Zn. O(s) + H 2 O + 2 e Katoda Hg. O(s) + H 2 O + 2 e Hg(l) + 2 OH 3. Baterei Kering (Zn – C) Anoda : Zn(s)+2 OH-(ag) Katoda : 2 Mn. O 2(s + H 2 O + 2 e Zn. O(s)+H 2 O + 2 e. Mn. O 3(s) + 2 OH- (ag) 4. Baterei Tembaga Oksida 5. Baterei Lithium 28