ELEKTROKIMIA

Beberapa alat elektronik dapat bekerja karena adanya baterai, cara kerjanya menggunakan prinsip elektrokimia. Salah satu contohnya yaitu aki pada mobil.

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dan reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Dengan kata lain, elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara perubahan (reaksi) kimia dengan kerja listrik, yang biasa melibatkan sel elektrokimia yang menerapkan prinsip reaksi redoks dalam aplikasinya.

Berikut ini adalah peta konsep dari materi elektrokimia.

Reaksi redoks merupakan gabungan dari reaksi reduksi dan reaksi oksidasi yang berlangsung secara bersamaan. Peristiwa pelepasan elektron disebut reaksi oksidasi, sedangkan peristiwa penangkapan elektron disebut reaksi reduksi. Zat yang mengalami oksidasi dinamakan reduktor karena zat tersebut menyebabkan zat lain mengalami reduksi. Sedangkan zat yang mengalami reduksi dinamakan oksidator karena zat tersebut menyebabkan zat lain mengalami oksidasi.

Kespontanan suatu reaksi dapat ditentukan dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan deret volta atau dengan menghitung potensial selnya.

Urutan logam – logam pada deret volta :

Li – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Zn – Cr – Fe – Ni – Si – Pb – (H) – Cu – Hg – Ag – Pt – Au

Logam disebelah kanan atom H	Logam disebelah kiri atom H
Mudah mengalami reduksi	Mudah mengalami oksidasi
Logam aktif (mudah melepas elektron)	Sangat sulit melepaskan elektron
Semakin ke kanan, sifat reduktor semakin lemah (sulit teroksidasi)	Semakin ke kiri, sifat reduktor semakin lemah (mudah teroksidasi)

Logam deret volta dapat mereduksi unsur si kananya, tapi tidak mampu mereduksi unsur di kirinya. Jika suatu logam dapat mereduksi unsur disebelah kanannya, maka reaksi tersebut berlangsung spontan, dan sebaliknya.

Reaksi reduksi dapat menimbulkan potensial listrik tertentu yang disebut potensial reduksi atau ptensial elektroda dengan simbol E. Nilai E disebut juga harga E^º yang merupakan potensial reduksi standart atau potensial elektroda standart.

	Eº oksidasi = - Eº reduksi

 

Penentuan potensial sel dilakukan dalam suatu sel yang disebut sel elektrokimia. Reaksi oksidasi berlangsung di sel anode sedangkan reaksi reduksi berlangsung di sel katode.

Gambar disamping menujukkan pengukuran potensial sel menggunakan sel elektrokimia.

eaksi sel merupakan penjumlahan dari dua setengah reaksi, yaitu reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Maka dari itu, elektron yang dilepas dan yang diterima harus setara.

Misalnya : 

E⁰sel = E⁰sel katoda - E⁰sel anoda

            Reaksi di katode : Zn²⁺ + 2e^-                                      Zn        E⁰sel = -0,76 volt

            Reaksi di anode : Ca²⁺ + 2e^-                           Ca        E⁰sel = -2,84 volt

Maka nilai potensial sel dapat dihitung dengan cara :

            Zn²⁺ + 2e^-                                Zn        E⁰sel = -0,76 volt

            Ca                                Ca²⁺ + 2e^-        E⁰sel = +2,84 volt

            Ca + Zn²⁺                    Ca²⁺ + Zn        E⁰sel = +2,08 volt

Reaksi redoks dikatakan spontan jika potensial selnya bernilai positif.

            Jenis sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi listrik yaitu sel volta. Pada gambar disamping, peristiwa oksidasi terjadi pada anode karena elektron dilepas dari atom – atom Zn dan masuk ke dalam larutan. Sedangkan peristiwa reduksi, elektron dari Zn mengalir melewati kabel menuju ke elektrode Cu. Cara menuliskan reaksi kimia dalam sel volta yaitu :

 

Jenis dan kegunaan dari sel volta

Sel volta dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu sel volta primer, sel volta sekunder, dan sel volta bahan bakar.

1.      Sel volta primer merupakan sel volta yang tidak dapat diperbarui (sekali pakai).

Misalnya :

·         Sel kering (baterai biasa)

·         Baterai alkaline

·         Baterai merkuri oksida

·         Baterai perak oksida

·         Baterai lithium.  

2.      Sel volta sekunder merupakan sel volta yang dapat diperbarui (dapat digunakan kembali dengan cara dicharge).

Misalnya :

·         Akumulator (aki)

·         Baterai Ni-Cd

·         Baterai Ni-Logam hidrida

·         Baterai ion lithium

3.      Sel volta bahan bakar (fuel cell) merupakan sel volta yang tidak dapat diperbarui tetapi juga tidak habis, elektrodanya berupa gas – gas yang ditambahkan terus – menerus salama sel itu bekerja.

Misalnya : sel campuran hidrogen dan oksigen yang digunakan sebagai bahan bakar pesawat luar angkasa.

Cara Kerja Sel kering dan Baterai Alkaline  

Seng berfungsi sebagai anode, grafit yang merupakan elektroda inert digunakan sebagai katode, grafit dicelupkan ditengah – tengah pasta yang berfungsi sebagai oksidator.  

Gambar bagian – bagian sel kering

Baterai alkaline lebih tahan lama daripada sel kering, cara kerjanya hampir sama. Hanya saja baterai alkaline menggunakan KOH yang bersifat basa sebagai pengganti NH₄Cl dalam pasta.

Gambar baterai alkaline

Cara Kerja Baterai Oksida dan Baterai Merkuri Oksida

Zn berfungsi seagai anode, Ag₂O sebagai katode. Sedangkan pasta KOH sebagai elektrolit.  

Baterai perak oksida                                       Baterai merkuri oksida

Cara Kerja Baterai Aki (Accu)

Sel akitersusun atas pasangan – pasangan keping Pb sebagai anoda, dan keping PbO₂ (timbal oksida)sebagai katode dngan voltase sebesar 2volt. Keping – keping tersebut disusun secara seri berpasangan biasanya 3 hingga 6 pasang.

 

Cara Kerja Baterai Ion Lithium

Baterai Ion Lithium tersusun atas logam Li dalam grafif (Li_xC₆) sebagai anode, logam lithium oksida sebagi katode dan larutan elektrolit LiPF₆ dalam pelarut organik.

Cara Kerja Sel Bahan Bakar

Sel bahan bakar tersusun atas campuran hidrogen dan oksigen. 2 elektrode berbahan karbon berpori (membran) yang mengandung katalis logam, dan larutan basa KOH yang berada diantara dua katode.

Oleh : Laila Nihayatul Khusna (15630004)