Prinsip-prinsip Dan Konsep Sel Volta

SEL ELEKTROKIMIA

Elektrokimia : Hubungan Reaksi kimia dengan daya gerak listrik (aliran elektron)

• Reaksi kimia menghasil- kan daya gerak listrik (sel galvani)
• Daya gerak listrik menghasilkan reaksi kimia (sel elektrolisa)

Sel elektrokimia : sistem yang terdiri dari elektroda yang tercelup pada larutan elektrolit.

1. Sel Volta/Gavalni

 a.    Prinsip-prinsip sel volta atau sel galvani :

• Gerakan elektron dalam sirkuit eksternal akibat adanya reaksi redoks.
• Aturan sel volta :

-   Terjadi perubahan : energi kimia → energi listrik

-   Pada anoda, elektron adalah produk dari reaksi oksidasi; anoda kutub negatif

-   Pada katoda, elektron adalah reaktan dari reaksi reduksi; katoda = kutub positif

-   Elektron mengalir dari anoda ke katoda

b.   Konsep-konsep Sel Volta

Sel Volta:

1. Deret Volta/Nerst

a.   Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au

b.  Makin ke kanan, mudah direduksi dan sukar dioksidasi. Makin ke kiri, mudah dioksidasi, makin aktif, dan sukar direduksi.

Prinsip:

1. Anoda terjadi reaksi oksidasi ; katoda terjadi reaksi reduksi
2. Arus elektron : anoda → katoda ; arus listrik : katoda → anoda
3. Jembatan garam : menyetimbangkan ion-ion dalam larutan

Contoh dari sel galvani :

Notasi sel :  Zn/Zn⁺²//Cu⁺²/Cu

/  = potensial ½ sel

// = potensial sambungan Sel (cell junction potential; jembatan garam)

c.  Macam-macam sel volta

1. Sel Kering atau Sel Leclance

• Sel ini sering dipakai untuk radio, tape, senter, mainan anak-anak, dll.

• Katodanya sebagai terminal positif terdiri atas karbon (dalam bentuk grafit) yang terlindungi oleh pasta karbon, MnO₂ dan NH₄Cl₂

• Anodanya adalah lapisan luar yang terbuat dari seng dan muncul dibagian bawah baterai sebagai terminal negatif.

• Elektrolit : Campuran berupa pasta : MnO₂ + NH₄Cl + sedikit Air

• Reaksi anoda adalah oksidasi dari seng

Zn(s) → Zn₂+ (aq) + 2e^-

• Reaksi katodanya berlangsung lebih rumit dan suatu campuran hasil akan terbentuk. Salah satu reaksi yang paling penting adalah :

2MnO₂(s) + 2NH₄ + (aq) + 2e^- → Mn₂O₃(s) + 2NH₃(aq) + H₂O

• Amonia yang terjadi pada katoda akan bereaksi dengan Zn₂+ yang dihasilkan pada anoda dan  membentuk ion

Zn(NH₃)₄²⁺.

2.  Sel Aki

• Katoda: PbO₂

• Anoda : Pb

• Elektrolit: Larutan H₂SO₄

• Reaksinya adalah :

PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + SO₄^2-(aq) → PbSO₄(s) + 2H₂O (katoda) Pb (s) + SO₄^2-(aq) → PbSO₄(s) + 2e^- (anoda) PbO₂(s) + Pb (s) + 4H⁺(aq) + 2SO₄^2-(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O (total)

• Pada saat selnya berfungsi, konsentrasi asam sulfat akan berkurang karena ia terlibat dalam reaksi tersebut.

• Keuntungan dari baterai jenis ini adalah bahwa ia dapat diisi ulang (recharge) dengan memberinya tegangan dari sumber luar melalui proses elektrolisis, dengan reaksi :

2PbSO₄(s)  + 2H₂O → PbO₂(s) + Pb(s) + 4H⁺(aq) + 2SO₄^2-(aq) (total)

• Kerugian dari baterai jenis ini adalah, secara bentuk, ia terlalu berat dan lagi ia mengandung asam sulfat yang dapat saja tercecer ketika dipindah-pindahkan.

3.  Sel Bahan Bakar

• Elektroda : Ni

• Elektrolit : Larutan KOH

• Bahan Bakar : H₂ dan O₂

4.  Baterai Ni – Cd

• Disebut juga baterai ni-cad yang dapat diisi ulang muatannya dan yang umum dipakai pada alat-alat elektronik peka. Potensialnya adalah 1,4 Volt.

• Katoda : NiO₂ dengan sedikit air

• Anoda : Cd

• Reaksinya :

Cd(s) + 2OH^- (aq) → Cd(OH)₂(s) + 2e^-

2e^- + NiO₂(s) + 2H₂O → Ni(OH)₂(s) + 2OH^-(aq)

• Baterai ini lebih mahal dari baterai biasa.