A. SEL VOLTA

1. POTENSIAL REDUKSI

 

Nilai Eº yang dijadikan acuan adalah unsur hidrogen, yang memiliki nilai Eº = 0. Unsur-unsur lain yang lebih mudah mengalami reduksi dibandingan hidrogen memiliki nilai Eº > 0 (positif), sebaliknya unsur-unsur yang lebih sulit mengalami reduksi dibandingkan hidrogen memiliki nilai Eº < 0 (negatif).

Nilai Eº memiliki satuan Volt,

 

Gambar di bawah ini menunjukkan deretan unsur-unsur yang disusun dari nilai Eº terkecil hingga Eº terbesar.

 

 

Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai Eº, unsur semakin mudah mengalami reduksi (oksidator). Sebaliknya, semakin kecil nilai Eº, unsur semakin mudah mengalami oksidasi (reduktor).

 

 

2. Reaksi Spontan dan Tidak Spontan

Apabila dua unsur dihubungkan, reaksi akan terjadi secara spontan dimana unsur dengan nilai Eº lebih besar mengalami reduksi dan unsur dengan nilai Eº lebih kecil mengalami oksidasi.

Contoh:

Apabila logam Au (Eº = +1,69 V) dan  Li (Eº = −3,04 V) dihubungkan, akan terjadi reaksi spontan dimana Au (Eº lebih besar) mengalami reduksi dan Li (Eº lebih kecil) mengalami oksidasi.

 

Reaksi yang tidak spontan terjadi sebaliknya. Unsur dengan nilai Eº lebih besar mengalami oksidasi dan unsur dengan nilai Eº lebih kecil mengalami reduksi. Reaksi tidak spontan membutuhkan energi dari luar agar bisa bereaksi.

 

Reaksi spontan akan dipelajari lebih lanjut pada Sel Elektrokimia dan reaksi tidak spontan pada Sel Elektrolisis.

 

Dapat disimpulkan berikut perbedaan antara reaksi spontan dan reaksi tidak spontan:

Reaksi Spontan	Reaksi Tidak Spontan
Eº besar: reduksi Eº kecil: oksidasi	Eº besar: oksidasi Eº kecil: reduksi
Potensial sel yang dihasilkan bernilai positif Reaksi menghasilkan energi	Potensial sel yang dihasilkan bernilai negatif Reaksi menyerap energi

 

 

3. SEL VOLTA

Sel Volta merupakan rangkaian dari dua unsur yang bereaksi secara spontan dan menghasilkan energi listrik. Energi listrik dihasilkan karena perbedaan nilai potensial reduksi (Eº) dari masing-masing unsur yang bereaksi.

 

Contoh:

Sel Volta yang tersusun dari \(\ce{Ag}\) (Eº = +0,80 V) dan \(\ce{Zn}\) (Eº = −0,76 V)

Saat logam \(\ce{Ag}\) dihubungan dengan logam \(\ce{Zn}\), akan terjadi reaksi spontan dimana logam \(\ce{Ag}\) akan mengalami reduksi (Eº lebih besar) dan logam \(\ce{Zn}\) akan mengalami oksidasi (Eº lebih kecil). Reaksi tersebut akan membentuk sel volta, dimana potensial sel yang dihasilkan adalah selisih antara potensial reduksi \(\ce{Ag}\) dan \(\ce{Zn}\), yaitu 1,56 V (0,8 − (−0,76)).

 

Potensial Sel

\(\bbox[5px, border: 2px solid red] {\text{E}_{\text{sel}} = \text{E}^\text{o}_{\text{reduksi}} - \text{E}^\text{o}_{\text{oksidasi}}}\)

 

 

Reaksi Pada Sel Volta

Reaksi pada Anode (Oksidasi)

\(\ce {Zn (s) -> Zn^{2+} (aq) + 2e \quad E^{\text{o}} = + 0,76 V}\)

 

Reaksi pada Katode (Reduksi)

\(\ce {Ag^+ (aq) + e -> Ag (s) \quad \:\: E^{\text{o}} = + 0,8 V}\)

 

Reaksi lengkap

\begin{align*} \begin{array} {lll} \ce {Zn (s) & -> Zn^{2+} (aq) + 2e \quad & E^{\text{o}} = + 0,76 V}  \\\\ \ce {Ag^+ (aq) + e & -> Ag (s) \quad & E^{\text{o}} = + 0,8 V} \quad {\color {blue} \times \: 2} \\\\ \hline \\ \ce {Zn (s) + 2 Ag^+ (aq) & -> Zn^{2+} (aq) + 2 Ag (s) & E^{\text{o}} = +1,56 V} \end{array} \end{align*}

Notasi sel: \(\ce{Zn | Zn^{2+} || Ag+ | Ag \quad E^{\text{o}} = +1,56 V } \)

(Saat reaksi kedua dikali 2, nilai potensial sel Eº tidak ikut dikali 2.)

 

 

Rangkaian Sel Volta

 

 

 

Proses Reaksi dan Hasil Akhir

Reaksi pada Anode

\(\ce{Zn}\) mengalami oksidasi dengan melepaskan elektron dan membentuk ion \(\ce{Zn^{2+}}\).

Elektron yang dilepaskan akan mengalir melalui kawat penghantar menuju keping katode (\(\ce{Ag}\)).

Ion \(\ce{Zn^{2+}}\) akan larut dalam larutan \(\ce{Zn(NO3)2}\).

Hasil akhir: keping \(\ce{Zn}\) akan berkurang dan ion \(\ce{Zn^{2+}}\) akan bertambah banyak.

Karena ion positif \(\ce{Zn^{2+}}\) bertambah banyak, larutan akan dinetralkan oleh ion \(\ce{NO3-}\) yang berasal dari jembatan garam.

 

Reaksi pada Katode

\(\ce{Ag}\) mengalami reduksi dengan menerima elektron melalui kawat penghantar.

Elektron tersebut akan ditangkap oleh ion \(\ce{Ag+}\) yang berasal dari larutan \(\ce{AgNO3}\) akan membentuk \(\ce{Ag}\) solid.

Hasil akhir: keping \(\ce{Ag}\) akan bertambah berat dan ion \(\ce{Ag^{+}}\) akan berkurang.

Karena ion positif \(\ce{Ag+}\) berkurang, larutan akan dinetralkan oleh ion \(\ce{K+}\) yang berasal dari jembatan garam.

B. SEL ELEKTROLISIS

Reaksi elektrolisis merupakan reaksi redoks yang tidak spontan karena membutuhkan energi dari luar agar reaksi dapat terjadi.

Reaksi elektrolisis terjadi menurut ketentuan sebagai berikut:

 

REAKSI PADA ANODE
Anode merupakan zat inert (C, Pt, Au) (A)   Sisa asam oksi Air akan mengalami oksidasi. \(\ce {2 H2O(l) -> 4 H+(aq) + O2(g) + 4e-}\)   (B)   Sisa asam lain atau \(\ce {OH-}\) Sisa asam lain atau \(\ce {OH-}\) akan mengalami oksidasi. \(\ce {2 Cl-(aq) -> Cl2(g) + 2e-}\) \(\ce {4 OH-(aq) -> 2 H2O(l) + O2(g) + 4e-}\)	Anode bukan merupakan zat inert Anode akan mengalami oksidasi. \(\ce {L(s) -> L^{2+} + 2 \: e-}\)
REAKSI PADA KATODE
Kation logam aktif (golongan IA, IIA, Al atau Mn) Air akan mengalami reduksi. \(\ce {2 H2O(l)  + 2e- -> 2 OH-(aq) + H2(g) }\)	Kation bukan logam aktif Kation akan mengalami reduksi. \(\ce {L^{2+}(aq) + 2 \: e- -> L(s)}\)