Sel Elektrokimia

Elektrokimia

Sel elektrokimia didefinisikan sebagai suatu sistem yang terdiri dari dua

elektroda yang terpisah minimal oleh satu macam fasa elektrolit, elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu sel galvani atau sel volta dan sel elektolisis. Sel galvani adalah sel yang menghasilkan energi listrik akibat reaksi kimia dalam sel tersebut,sedangkan sel elektrolisis adalah sel yang menghasilkan reaksi kimia akibat energi listrik

            Penulisan notasi struktur suatu sel elektrokimia mengikuti beberapa kaidah berikut :

│ : menunjukkan adanya perbedaan fasa

║ : dipisahkan oleh suatu jembatan garam

, : dua komponen yang berada dalam fasa yang sama

Fasa teroksidasi dituliskan terlebih dulu, baru diikuti fasa tereduksi dengan notasi :

elektrode│larutan │larutan │elektrode

Contoh penulisan suatu sel elektrokimia : Zn (s)│Zn2+(aq), Cl- (aq)│AgCl (s)│Ag (s)

Sel elektrokimia dengan elektroda logam Zn dalam larutan elektrolit

ZnSO4 dan elektroda logam Cu dalam larutan CuSO4 yang dihubungkan dengan jembatan garam.

Notasinya dapat dituliskan sebagai : Zn(s)│Zn2+ (aq) ║Cu2+ (aq) │ Cu (s)

Artinya Zn dan Zn2+ berada dalam fasa yang berbeda yaitu Zn (s) dan Zn 2+ (aq) demikian pula untuk Cu (s) dan Cu2+ (aq). Sedangkan tanda ║ memperlihatkan bahwa kedua elektroda

dipisahkan oleh jembatan garam.

            Sel Galvani terdiri dari dua buah elektroda dan elektrolit. Elektroda ini dihubungkan

oleh penghantar yang dapat mengangkut elektron ke dalam sel maupun ke luar sel. Elektroda

ada yang terlibat langsung dalam reaksi sel Reaksi kimia berlangsung di permukaan elektroda. Anoda adalah elektroda di mana terjadi reaksi oksidasi, sedangkan elektroda di mana terjadi reaksi reduksi adalah Katoda.

Contoh :

Oksidasi Zn : Zn (s)  Zn2+ (aq) + 2 e-

Reduksi Cu 2+ : Cu 2+ (aq) + 2 e-  Cu (s)

Kedua setengah sel bila dihubungkan akan membentuk sel elektrokimia lengkap. Reaksi kimia yang terjadi pada sel Galvani atau sel volta berlangsung secara spontan.

Potensial elektroda standar (EӨ) dari suatu elektroda didefinisikan sebagai DGL (daya gerak listrik) suatu sel yang terdiri dari elektroda yang dicelupkan ke dalam suatu larutan yang mengandung ionnya dengan keaktifan berharga satu ( a = 1) dan elektroda hidrogen standar sebagai pembanding, pada tekanan hidrogen 1 atm dan suhu kamar. Sistem elektroda dalam sel tersebut harus reversibel secara termodinamika yaitu :

Mn+ (a=1) + n e ‹══› M

Sebenarnya yang diukur bukanlah potensial elektroda, tetapi lebih tepat bila dikatakan sebagai beda potensial (terhadap hidrogen = 0 v). Yang umum dikenal adalah potensial reduksi standar.

            Hubungan antara energi bebas Gibbs dan Potensial sel arus nol (E) dapat diturunkan

dengan memeperhatikan perubahan G pada saat reaksi sel bertambah dengan kuantitas yang

sangat kecil dξ pada beberapa komposisi. Maka G pada P,T tetap dan komposisi tertentu akanberubah sebesar 

Karena kerja maksimum yang dapat dilakukan reaksi itu ketikareaksi berlangsung sebesar d ζ pada temperatur dan tekanan tetap adalah

d we = ΔGӨ . d ζ ...................................................................................(4)

yang harganya sangat kecil dan komposisi sistem sebenarnya adalah tetap ketika reaksi ini

berlangsung. Sehingga kerja yang dilakukan untuk muatan yang sangat kecil –zF.dζ  yang

bergerak dari anoda ke katoda dengan beda potensial tertentu akan berharga

dwe = - n F dζ .E .....................................................................................(5)

jika kita samakan persamaan (5 ) dan (6 ), maka didapatkan

- nF EӨ = ΔGӨ .....................................................................................(6)

n adalah jumlah elektron yang terlibat dalam setengah reaksi. Berdasarkan harga energi bebas gibbs ΔG, dapat diramalkan berlangsung tidaknya suatu sel elektrokimia. Suatu reaksi sel akan berlangsung spontan bila ΔG < 0 atau harga E >0.

Persamaan Nerst Hubungan antara potensial arus dengan aktivitas zat yang ikut serta dalam reaksi sel. Kaitan energi bebas gibbs dengan komposisi dapat dinyatakan sebagai :

Δ G = Δ Go + RT ln Q ...........................................................................(7)

bila semua suku dalam persamaan (7) dibagi dengan n F, maka sebagai persamaan

Nerst:

Eo adalah potensial reduksi standar, R tetapan gas ideal, n jumlah elektron yang terlibat, F

adalah bilangan Faraday dan Q adalah kuosien reaksi.

Oleh: Nur Imroatus Solihah (15630055)