ELEKTROKIMIA

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Elektrokimia secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvanik dan sel elektrolisa.

Konsep Reduksi – Oksidasi (Redoks)

Pada mulanya, pembahasan reaksi redoks hanya meliputi zat – zat yang mengandung oksigen saja. Reaksi oksidasi dianggap sebagai reaksi penambahan oksigen, dan reaksi reduksi adalah reaksi pengurangan oksigen. Tetapi, saat ini pengertian redoks diperluas menjadi reaksi perpindahan elektron. Reaksi oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron, dimana suatu zat memberikan elektron kepada lainnya.

Contoh : Cu à  Cu²⁺  +  2e^-

Sedangkan reaksi reduksi adalah peristiwa penangkapan elektron, dimana suatu zat menerima elektron dari zat lain.

Contoh : Cu²⁺  +  2e^- à Cu

Senyawa yang mengalami oksidasi disebut sebagai reduktor, dan senyawa yang mengalami reduksi disebut sebagai oksidator.

Sel – sel Elektrokimia

Suatu sel elektrokimia terdiri dari dua elektroda, yang disebut katoda dan anoda, dalam larutan elektrolit. Pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. Sedangkan reaksi oksidasi terjadi pada anoda. Sel elektrokimia dapat dibagi menjadi

            1. Sel Volta / Sel Galvani à  merubah energi kimia menjadi energi listrik

                Contoh : batere (sel kering), accu

            2. Sel Elektrolisis à merubah energi listrik menjadi energi kimia

                Contoh : penyepuhan, pemurnian logam

                                 

Sel Volta / Galvani                Sel Elektrolisis

Gambar . Sel volta dan sel elektrolisis

Potensial Elektroda Standar (E^o)

Potensial elektroda standar suatu elektroda adalah daya gerak listrik yang timbul karena pelepasan elektron dari reaksi reduksi. Karena itu, potensial elektroda standar sering juga disebut potensial reduksi standar. Potensial ini relatif karena dibandingkan dengan elektroda hidrogen sebagai standar. Nilai potensial elektroda standar dinyatakan dalam satuan Volt (V). Untuk elektroda hidrogen, E^o nya adalah 0,00V.

- Bila E^o > 0  à  cenderung mengalami reduksi (bersifat oksidator)

- Bila E^o < 0  à  cenderung mengalami oksidasi (bersifat reduktor)

Nilai – nilai E^o untuk berbagai spesi dapat dilihat pada gambar 8.2.

Gambar 8.2. Potensial reduksi standar berbagai ion

Potensial Standar Sel (E^o_sel)

Potensial standar sel adalah nilai daya gerak listrik sel yang besarnya sama dengan selisih potensial reduksi standar elektroda yang mengalami reduksi dengan potensial reduksi standar elektroda yang mengalami oksidasi.

E^o_sel  =  E^o_reduksi  -  E^o_oksidasi

     Contoh :

      Hitung E^o_sel untuk reaksi berikut :

1.      Zn  +  Cu²⁺  à  Zn²⁺  + Cu

Jawab :

Zn²⁺  +  2e^‑  =  Zn                         E^o = -0,76 V

Cu²⁺  +  2e^‑  = Cu                          E^o = 0,34 V

Karena E^o Cu > E^o Zn, maka

Cu à mengalami reduksi

Zn à mengalami oksidasi

E^o_sel  =  E^o_reduksi  -  E^o_oksidasi

         =  {0,34  -  (-0,76)} V

E^o_sel  =  1,1 V

Persamaan Nernst

            E_sel = E^o_sel - ln

Contoh :

Hitung nilai E_sel untuk reaksi pada 25^oC

Zn  +  Cu²⁺  à  Zn²⁺  + Cu

Bila diketahui konsentrasi Zn²⁺ = 0,4 M dan konsentrasi Cu²⁺ = 0,2 M !

Jawab :

E_sel = E^o_sel - ln

Dari contoh soal E^osel, diketahui E^osel untuk reaksi di atas adalah 1,1 V.

E_sel = E^o_sel - ln

E_sel = 1,1 V – 8,9.10^-3 V

E_sel = 1,09 V

Elektrolisis

Ketika arus listrik dialirkan melalui senyawa ionik dan senyawa tersebut mengalami reaksi kimia, maka terjadilah peristiwa elektrolisis. Zat yang mengalami elektrolisis disebut elektrolit. Elektrolisis adalah proses yang sangat penting dalam industri. Proses ini digunakan dalam industri – industri estraksi atau pemurnian logam.

Untuk menentukan berat zat yang dihasilkan pada proses elektrolisis, digunakan hukum Faraday, yaitu

                                    w = E x F

            w = berat zat hasil elektrolisis

            E = massa ekivalen zat elektrolisis

            F = jumlah arus listrik

                        E =   atau   E =

            Ar = massa atom relatif

            Mr = massa molekul relatif

            n  = jumlah elektron yang terlibat

                        F =

            i = arus (ampere)

            t = waktu (detik)

                        w =  x