ELEKTROKIMIA - dosen.itats.ac.id · JENIS CELL ELEKTROKIMIA Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan –Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 4 Ada 2 jenis sel elektrokimia: (1) Sel yang melakukan

ELEKTROKIMIA

VURI AYU SETYOWATI, S.T., M.Sc

TEKNIK MESIN - ITATS

ELEKTROKIMIA

• Elektrokimia merupakan ilmu yang mempelajari

hubungan antara perubahan (reaksi) kimia dengan

kerja listrik, biasanya melibatkan sel elektrokimia

yang menerapkan prinsip reaksi redoks dalam

aplikasinya.

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 2

RUANG LINGKUP ELEKTROKIMIA


JENIS CELL ELEKTROKIMIA


Ada 2 jenis sel elektrokimia: (1) Sel yang melakukan

kerja dengan melepaskan energi dari reaksi spontan dan (sel galvanik)

(2) (2) sel yang melakukan kerja dengan menyerap energi dari sumber listrik untuk menggerakkan reaksi non spontan (sel elektrolisis)

PERBEDAAN SEL VOLTA DAN ELEKTROLISIS


Faktor Sel Volta atau Sel Galvani Elektrolisis

Arah reaksi Spontan Tidak spontan

Perubahanenergi

Energi Kimia Energi Listrik Energi Listrik Energi Kimia

Anoda Elektroda NegatifReaksi Oksidasi

Elektroda PositifReaksi Oksidasi

Katoda Elektroda PositifReaksi Reduksi

Elektroda NegatifReaksi Reduksi

Aplikasi Baterai Fuel cell

Contoh reaksi A (-) : Zn Zn2+ + 2e-

C (+): Cu2+ + 2e- CuReaksi sel : Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

A (+) : H2 2H+ + 2e-

C (-) : O2 + 4H+ + 4e- 2H2O

Reaksi sel : 2H2 + O2 2H2O

REDOKS DALAM ELEKTROKIMIA



Potensialstandart Reduksi

Potensial sel volta

Beberapa kaidah digunakan untuk menyatakan reaksidalam sebuah sel, yaitu:Elektrode (Anoda);ion-ion dalam larutan || ion-ion dlm larutan;elektrode (Katoda)

Garis vertikal sejajar menyatakan jembatan garam yangmemisahkan kedua elektrode.

Contoh Zn;Zn2+ ||Cu2+;Cu

Sebuah sel yang terbuat dari elektrode platina dimana reaksikeseluruhannya adalah H2 + Cl2 2HCl:

Pt,H2;H+ || Cl-;Cl2,Pt

Reaksi sel dan Voltase sel

• Reaksi pada suatu elektrode seringkali sebagai suatu setengahreaksi.

• Reaksi sel adalah jumlah aljabar dari reaksi-reaksi yang terjadipada elektrode

• Contoh: Zn;Zn2+ || Cu2+;Cu , setengah reaksi dan reaksi selnya adalahZn Zn2+ +2e- (oksidasi pada anode)

Cu2+ + 2e- Cu (reduksi pada katode)

Jumlah: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu (reaksi sel)

Voltage sel merupakan jumlah potensial oksidasi dan potensial reduksi

osel = o

oks + o

red

= oZn,Zn2+ + oCu

2+,Cu

= 0.76 + 0.34 V

= 1.10 V

APLIKASI SEL VOLTA



APLIKASI SEL VOLTA

• SOLAR CELL


..\..\Video\How do solar panels work - Richard Komp.mp4

APLIKASI SEL VOLTA

• FUEL CELL


APLIKASI SEL VOLTA

• BATERAI


..\..\Video\How batteries work - Adam Jacobson.mp4

APLIKASI SEL VOLTA

• SUPERCAPASITOR


Reaksi Oksidasi : W+5OOOH → W+6O3 + H+ + e-1 (discharging)

Reaksi Reduksi : W+6O3 + H+ + e-1 → W+5OOOH (charging)

APLIKASI SEL VOLTA

• ELECTROPLATING


..\..\Video\Electroplating- Copper-Plate a Key.mp4

APLIKASI SEL VOLTA

• KOROSI GALVANIK


..\..\Video\Galvanic Corrosion.mp4

APLIKASI SEL VOLTA

• ICCP


..\..\Video\Impressed Current Cathodic Protection.mp4

APLIKASI ELEKTROLISA




• EKSTRAKSI NATRIUM


..\..\Video\Making sodium via electrolysis.mp4


• EKSTRAKSI ALUMINIUM


..\..\Video\Aluminium Extraction.mp4

PENGERTIAN ELEKTROLISIS

Pada sel elektrolisis, reaksi kimia akan terjadi jika arus listrikdialirkan melalui larutan elektrolit.

Sel elektrolisis memiliki 3 ciri utama, yaitu :

1. Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas.

2. Ada 2 elektroda dalam sel elektrolisis.

3. Ada sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkanarus listrik searah (DC).

Prinsip kerja sel elektrolisis berlawanan dengan sel volta. Susunan rangkaian sel elektrolisis juga berlawanan dengan

susunan rangkaian sel volta. Pada sel elektrolisis, anode bermuatan positif (+) dan katode

bermuatan negatif (-).

SUSUNAN SEL ELEKTROLISIS

ATURAN SEL ELEKTROLISIS

1) Kation yang sukar tereduksi pada katoda selelektrolisis, yaitu logam alkali (IA), logamalkali tanah (IIA), Al dan Mn.

2) Elektroda inert adalah elektroda yang sukarbereaksi, yaitu elektroda Pt, Au dan C.

REAKSI-REAKSI SEL ELEKTROLISIS - KATODA

1. Jika kation sukar tereduksi, maka H2O tereduksi menjadi H2

2. Jika kation tidak sukar tereduksi, maka kation logam tersebutyang tereduksi menjadi logamnya

3. Ion H+ dari asam tereduksi menjadi H2

4. Jika elektrolit berupa lelehan/leburan (tidak mengandung air), maka kation apapun tetap tereduksi menjadi logamnya.

22 222 HOHeOH

MxeM x

222 HeH

MxeM x

Jika elektroda tidak inert, maka yang teroksidasi adalah anoda

Jika elektroda inert maka,

1. Ion OH- dari basa teroksidasi menjadi O2

2. Ion halida teroksidasi menjadi gas halogen

3. Jika ion sisa asam yang mengandung O atau F, maka air teroksidasi menjadi O2

REAKSI-REAKSI SEL ELEKTROLISIS - ANODA

xeMM x

eOHOOH 424 22

eXX 22 2

eHOOH 442 22

CONTOH• Tuliskan reaksi elektrolisis dari larutan CuSO4 menggunakan

elektroda grafit (karbon)!

• Berarti Cu2+ mengalami reduksi dan air mengalami oksidasi. Samakan koefisien elektron

2

4224

22

2

2

4

2

4

24222

442:)(

242:)(

222:

SOHCuOOHCuSO

eHOOHA

CueCuK

SOCuCuSOE

HUKUM-HUKUM FARADAY• Hukum-hukum Faraday menjelaskan tentang hukum kelistrikan

yang berkaitan dengan sel elektrolisis

• Hukum Faraday I : Massa zat yang dihasilkan (G) berbanding lurusdengan arus listrik yang melalui elektrolisis

• Hukum Faraday II : Massa zat yang dihasilkan (G) pada elektrolisissebanding dengan massa ekuivalen zat (ME) tersebut.

CONTOHLelehan Al2O3 dielektrolisis dengan dialiri arus sebesar 100 A.

Berapakah massa alumunium yang diperoleh jika elektrolisisterjadi selama 200 detik? (Ar Al = 27).

Nilai biloks atau valensi dihitung dalam jumlah 1 mol. Satu mol Al dihasilkan oleh katoda, dengan valensi 3 elektron.

Maka massa alumunium yang dihasilkan

eOOA

AleAlK

OAlOAlE

42:)(

3:)(

:

2

2

3

23

32

grx

xxG 865,1

500.289

000.540

3200.96

27200100

STOKIOMETRI REAKSI ELEKTROLISIS

• Stoikiometri reaksi elektrolisis didasarkan pada anggapan bahwa arus listrik adalah aliran elektron, oleh karena itu, jumlah mol elektron dapat dihitung

• Jumlah mol elektron dapat dihitung :

500.96

ixtne

CONTOH Pada elektrolisis larutan CuSO4, sel dialiri arus sebesar 772 A selama

100 detik. Hitunglah massa endapan Cu dan volume O2 yang dihasilkan pada elektrolisis pada keadaan STP! (Ar Cu = 63,5)

Massa tembaga yang dihasilkan:

Jumlah mol elektron pada anoda:

Gunakan stokiometri reaksi:

nO2 = ¼ x 0,8 = 0,2 mol

VO2 = 0,2 x 22,4 = 4,48 L

grx

xxG 4,25

2200.96

5,63100772

molx

ne 8,0500.96

100772

SOAL1. Larutan ZnSO4 dielektrolisis menggunakan arus listrik 0,1 A selama 1 jam.

a).Tuliskan reaksi yang terjadi !

b).Berapa gram Zn yang diendapkan pada katoda? (Ar Zn = 65)

2. Dalam proses eektrolisa, ZnSO4 akan dilakukan elektrolisis dengan aruslistrik 5 ampere selama 10 menit. Bila Ar Zn = 65, tentukan endapan Zn yang terbentuk di katoda

3. Tulislah reaksi elektrolisis larutan NaOH dengan elektroda Pt

4. Arus listrik sebesar i dialirkan ke dalam suatu sel ion Ag+ (Ar = 108) dan dalam waktu tertentu mengendapkan sebanyak 1,08 gram perak katoda. Jika jumlah listrik yang sama dialirkan melalui larutan yang mengandung ion X2+ (Ar = 40), maka jumlah logam X yang diendapkan pada katoda adalah

5. Jika arus 1 F dialirkan ke dalam tiga larutan, yaitu CuSO4 , AuCl3 dan AgNO3 , maka tentukan perbandingan massa Cu : Au : Ag sesuai denganperbandingan massa ekivalennya

Documents

ELEKTROKIMIA - dosen.itats.ac.id · JENIS CELL ELEKTROKIMIA Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan –Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 4 Ada 2 jenis sel elektrokimia: (1) Sel yang melakukan