SEL ELEKTROKIMIA

Sel elekrokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari  tentang perpindahan elektron yang terjadi pada sebuah media pengantar listrik (elektrode). Elektrode terdiri dari elektrode positif dan elektrode negatif. Hal ini disebabkan karena elektroda akan dialiri oleh arus listrik sebagai sumber energi dalam pertukaran elektron. Konsep elektrokimia didasari oleh proses reduksi-oksidasi (redoks) dan larutan elektrolit. Pada reaksi reduksi terjadi peristiwa penangkapan elektron sedangkan reaksi oksidasi merupakan peristiwa pelepasan elektron yang terjadi pada media pengantar pada sel elektrokimia.

Proses elektrokimia membutuhkan media pengantar sebagai tempat terjadinya serah terima elektron dalam suatu sistem reaksi yang dinamakan larutan. Larutan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian yaitu larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit lemah dan larutan non-elektrolit. Larutan elektrolit kuat merupakan larutan yang mengandung ion-ion terlarut yang dapat mengantarkan arus listrik sangat baik sehingga proses serah terima elektron berlangsung cepat dan energi yang dihasilkan relatif besar. Sedangkan larutan elektron lemah merupakan larutan yang mengandung ion-ion terlarut yang terionisasi sebagian sehingga dalam proses serah terima elektron berlangsung lambat dan energi yang dihasilkan kecil. Larutan non-elektrolit merupakan larutan yang tidak terjadi proses serah terima elektron.

Sel elektrokimia terdiri dari sel volta dan sel elektrolisis. Sel volta atau sel galvani merupakan sel elektrokimia yang menghasilkan energi listrik dari reaksi kimia yang berlangsung sepontan. Pada sel volta anoda adalah kutub negatif dan katoda adalah kutub positif. Anoda dan katoda akan dicelupkan kedalan larutan elektrolit yang terhubung oleh jembatan garam. Jembatan garam memiliki fungsi sebagai pemberi suasana netral (grounding) dari kedua larutan yang menghasilkan listrik. Sel volta dibedakan menjadi tiga jenis yaitu sel volta primer, sel volta sekunder dan sel volta bahan bakar. Sel volta primer merupakan sel volta yang tidak dapat diperbarui dan bersifat irreversible, contohnya baterai kering. Sel volta sekunder merupakan sel volta yang dapat diperbarui dan bersifat reversible, contohnya baterai aki. Sel volta bahan bakar merupakan sel volta yang tidak dapat diperbarui tetapi tidak habis, contohnya sel campura bahan bakar pesawat luar angkasa.

Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang menggunakan sumber energi listrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Pada sel elektrolisis katoda memiliki muatan negatif sedangkan anoda memiliki muatan positif. Aplikasi dari sel elektrolisis adalah penyepuhan logam emas dengan menggunakan larutan elektrolit yang mengandung unsur emas (Au). Hal ini dilakukan untuk melapisi kembali perhiasana yang kada emasnya sudah berkurang.

Contoh reaksi redoks spontan dalam sel Volta yang menghasilkan energi listrik adalah reaksi antara seng dan tembaga.

1. Notasi sel volta

  Rangkaian sel volta dapat ditulis dalam bentuk notasi atau diagram sel. Dalam menuliskan diagram sel, anoda dituliskan di sebelah kiri dan katoda di sebelah kanan yang dipisahkan oleh jembatan garam. Jembatan garam dilambangkan dengan dua garis sejajar (||). Secara umum, notasi sel dituliskan sebagai berikut:

anoda | Larutan | | Larutan | katoda

sehingga pada sel volta di atas dituliskan dalam bentuk notasi sel :

Zn | Zn²⁺ | | Cu²⁺ | Cu

Notasi tersebut menyatakan bahwa pada anoda terjadi reaksi oksidasi Zn menjadi

Zn²⁺ , sedangkan di katoda terjadi reduksi ion Cu²⁺ menjadi Cu.

2. Potensial Elektroda Standar

Pada sel volta yang tersusun dari Pada sel volta yang tersusun dari elektroda Zn dan Cu, ternyata elektroda Zn mengalami oksidasi. Hal ini menunjukkan bahwa logam Zn lebih cenderung mengalami oksidasi dibandi kan logam Cu. Untuk membandingkan kecenderungan logam-logam mengalami oksidasi digunakan elektroda hydrogen sebagai pembanding yang potensial elektrodanya adalah 0 volt. Potensial sel yang dihasilkan oleh elektroda logam dengan elektroda hidrogen pada kondisi standar, yaitu pada suhu 25°C, tekanan gas 1 atmosfer dan konsentrasi ion-ion 1M disebut potensial elektroda standar logam tersebut dan diberi lambang E°.

Potensial elektrode berkaitan dengan reaksi redoks sehingga ada dua jenis potensial elektrode, yaitu potensial reduksi dan potensial oksidasi . potensial oksidasi merupakan nilai yang sama dengan potensial reduksi dengan tanda berlawanan.

E° oksidasi = – E° reduksi

Contoh :

Reaksi reduksi :          Zn²⁺ + 2e → Zn          E° = -0,76 volt

Reaksi oksidasi :          Zn→ Zn²⁺ + 2e           E° = +0,76 volt

3. Potensial Sel

Perbedaan potensial dari kedua elektroda (katoda dan anoda) disebut beda potensial atau   potensial sel standar yang diberi lambar Esel.

Esel = E° katoda – E°anoda

Katoda merupakan tempat terjadi reaksi reduksi sehingga mempunyai E° lebih besar, sedangkan anoda merupakan tempat terjadi reaksi oksidasi sehingga mempunyai harga E° lebih kecil.

Potensial sel dapat digunakan untuk memperkirakan spontan tidaknya suatu reaksi redoks. Reaksi redoks berlangsung spontan bila Esel > 0 (positif) dan tidak spontan bila Esel < 0 (negatif).

4. Deret Volta

Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektrode lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan.

Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka:

• Logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron)
• Logam merupakan reduktor yang semakin kuat (semakin mudah mengalami oksidasi)

Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka:

• Logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron)
• Logam merupakan oksidator yang semakin kuat (semakin mudah mengalami reduksi

MAGHFIROTUL IZZANI