Sel Galvani

Pengertian Sel Galvani

Sel Galvani adalah sel elektrokimia yang menghasilkan energi listrik dari reaksi redoks spontan yang terjadi dalam sel. Sel Galvani dinamai dari penemunya, yaitu Luigi Galvani. Selain itu juga sering disebut sel Volta, dinamai dari penemunya yaitu Alessandro Volta.

Sel Galvani biasanya mengandung dua buah logam yang terhubung dengan jembatan garam, atau setengah sel yang dipisahkan dengan membran porous. Untuk lebih jelas, perhatikan gambar sel Galvani berikut ini:

Reaksi pada Sel Galvani

Reaksi kimia yang terjadi pada bejana sebelah kanan merupakan reaksi reduksi dari ion tembaga (bilangan oksidasi positif) menjadi logam tembaga. Hal ini menyebabkan massa elektroda tembaga bertambah. Kekurangan muatan positif terhadap muatan negatif akibat reduksi tembaga segera disetimbangkan oleh muatan positif jembatan garam. Dengan demikian elektrolit tetap netral. Sebaliknya elektrolit dalam bejana kiri akan terjadi penambahan kation sebagai akibat reaksi oksidasi logam zink. Hal ini dapat diketahui karena berkurangnya massa elektroda zink. Reaksi sel yang terjadi adalah :

Zn (s) + Cu²⁺ ⇌ Zn²⁺ + Cu (s)

Jembatan Garam

Jembatan garam adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan reaksi reduksi dan oksidasi setengah sel dari sel volta. Jembatan garam berbentuk seperti huruf U terbalik yang diisi dengan larutan elektrolit KCl (dalam agar-agar) yang kedua ujungnya disumbat dengan kapas agar tidak terjadi aliran mekanis. Selain KCl, bisa juga digunakan elektrolit KNO₃, NaCl dan K₂SO₄. Fungsi dari jembatan garam adalah untuk menghantarkan arus listrik antara kedua elektrolit yang berada dalam bejana. Selain itu, jembatan garam juga berguna untuk menetralkan kelebihan atau kekurangan muatan dari ion-ion yang ada dalam larutan di dalam kedua bejana selama reaksi elektrokimia berlangsung. Oleh karena itu syarat dari suatu zat yang digunakan untuk jembatan garam adalah zat tersebut tidak boleh bereaksi dengan elektrolit yang digunakan dalam pengukuran potensial sel.

Elektroda Sel Galvani

Elektroda dalam sel Galvani terbalik dengan elektroda sel elektrolisis. Dalam sel Galvani,

• Anoda adalah elektroda dimana terjadi reaksi oksidasi (kehilangan elektron). Anoda menarik anion.
• Katoda adalah elektroda dimana terjadi reaksi reduksi (menerima elektron). Katoda menarik kation.

Perhitungan Potensial Standar

Potensial listrik standar dapat ditentukan dengan menggunakan tabel potensial standar stengah sel. Langkah pertama adalah mengetahui logam apa yang bereaksi dalam sel. Kemudian mencari potensial elektroda standar (E⁰) dalam volt, dari masing-masing dua setengah reaksi.

Contoh perhitungan sel volta adalah sebagai berikut. Pada gambar di atas ada larutan ZnSO₄ dan CuSO₄ yang dihubungkan oleh jembatan garam. Elektroda yang digunakan adalah zink dan tembaga. Maka potensial standar yang dihasilkan adalah:

Cu²⁺ + 2 e^- ⇌ Cu E⁰ = +0,34 V

Zn²⁺ + 2 e^- ⇌ Zn E⁰ = -0,76 V

Potensial standar didapatkan dengan cara menghitung E yang lebih besar dikurangi E yang lebih kecil. Jadi,

E⁰ = +0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V

Publisher: Unknown - 17.00

Penggunaan Elektrolisis

Elektrolisis merupakan proses disosiasi suatu elektrolit dengan bantuan arus listrik. Karena dinilai bermanfaat, sekarang banyak dikembangkan teknik elektrolisis untuk keperluan industri. Halaman ini akan menjelaskan penerapan elektrolisis dalam kehidupan manusia. Banyak sekali manfaat elektrolisis, di antaranya adalah:

Pemurnian Logam

Pada pemurnian logam, anoda yang dipakai adalah logam tak murni (kotor). Pengotor akan terlepas selama proses elektrolisis ketika logam bergerak dari anoda ke katoda. Selama proses ini, katoda mengandung dekomposisi logam murni dari larutan yang berisi ion logam. Sebagai contoh, tembaga dimurnikan melalui elektrolisis yang membutuhkan konduktivitas listrik yang tinggi. Pada proses ini, katoda adalah tembaga murni, sedangkan anoda adalah tembaga kotor. Ion Cu²⁺ dari anoda bergerak melalui larutan tembaga(II) sulfat menuju katoda dan berubah menjadi padatan tembaga. Selama proses berlangsung, pengotor akan mengendap di dasar tangki. Hasil samping berupa pengotor disebut sebagai lumpur anoda.

Elektrosintesis

Elektrosintesis adalah metode yang menggunakan reaksi elektrolisis untuk menghasilkan produk tertentu. Sebagai contoh adalah elektrosintesis MnO₂ yang merupakan bahan baku pembuatan baterai alkalin. Larutan untuk elektrosintesis senyawa MnO₂ adalah MnSO₄ dalam H₂SO₄. Berperan sebagai anoda adalah grafit, dimana Mn²⁺ teroksidasi. Sedangkan di katoda, hidrogen tereduksi  dari H⁺ menjadi H₂. Reaksinya adalah sebagai berikut:

Mn²⁺(aq) + 2 H₂O(l) → MnO₂(s) + 2H⁺(aq) + H₂(g)

Proses Klor-alkali

Elektrolisis air laut dapat menghasilkan klorin dan basa natrium hidroksida. Ada tiga macam metode berbeda dimana dua komponen tersebut dihasilkan, yaitu sel membran, sel diafragma, dan proses sel merkuri.

Proses sel membran

Proses ini lebih efisien daripada yang lain karena tidak menggunakan merkuri dan tidak membutuhkan energi yang besar. Mengandung membran penukar kation yang biasanya terbuat dari polimer fluorokarbon.

Ilustrasi proses klor-alkali dengan sel membran

Membran ini mengijinkan kation terhidrasi untuk melewati kompartemen antara anoda dan katoda, tetapi tidak untuk anion OH^- dan Cl^-. Dengan demikian proses ini menghasilkan natrium hidroksida tanpa kontaminasi ion klorida.

Sel diafragma

Pada sel diafragma, Cl₂ dilepaskan dari anoda ketika H₂ dilepaskan dari katoda. Jika Cl₂ bergabung dengan NaOH, Cl akan berubah menjadi produk lain. Dengan demikian sel diafragma mempunyai NaCl dalam jumlah besar, dan jumlah kecil pada larutan pada katoda untuk NaCl berhubungan dengan larutan lain, menghindari laju balik NaOH.

Proses sel merkuri

Elektrolisis air laut dalam merkuri menghasilkan klorin dan larutan natrium hodroksida pada waktu yang sama. Metode ini melibatkan merkuri sebagai katoda dan grafit sebagai anoda. Merkuri menarik ion natrium dan kalium dan membentuk amalgam. Meskipun demikan ketika amalgam terkena air membentuk natrium hidroksida dan hidrogen meninggalkan merkuri dan nantinya dapat digunakan kembali. Gas klorin tersisa pada anoda.

Publisher: Unknown - 17.00

Elektrolisis

Pengertian Elektrolisis

Elektrolisis adalah disosiasi suatu elektrolit menjadi ion pada elektroda dengan adanya arus listrik. Konduksi listrik yang melewati larutan elektrolit akan menghasilkan perubahan kimia. Elektrolisis tersusun atas alat-alat yaitu voltameter atau sel elektrolisis.

Terdiri dari gelas kimia yang berisi elektrolit dan dua buah plat logam yang disebut elektroda yang terhubung dengan sumber arus DC (biasanya baterai). Elektrode yang terhubung dengan kutub positif baterai disebut anoda, sedangkan yang terhubung dengan kutub negatif disebut katoda.

Perbedaan Sel Elektrolisis dan Sel Volta

Sel elektrolisis pada dasarnya adalah sel volta yang bereaksi tidak spontan. Faktanya, aliran listrik harus dibalik dari sel volta dengan melebihkan tegangan yang dibutuhkan. Sel elektrolisis terdiri atas dua buah elektroda, dan suatu elektrolit. Tidak seperti sel volta, reaksi yang menggunakan sel elektrolisis harus terinduksi dan terbalik antara anoda dan katoda. Inilah perbedaan sel volta dan sel elektrolisis:

Sel Volta	Sel Elektrolisis
Oksidasi: X → X+ + e- (Anoda negatif)	Y → Y+ + e- (Anoda positif)
Reduksi: Y+ + e- → Y (Katoda positif)	X+ + e- → X (Katoda negatif)
Total: X + Y+ → X+ + Y (G<0 )	X+ + Y → X + Y+ (G>0)
Reaksi spontan dan menghasilkan energi	Reaksi tidak spontan dan membutuhkan energi

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Elektrolisis

Banyak sekali hal yang mempengaruhi elektrolisis, di antaranya adalah:

1. Overpotensial
   Tegangan yang dihasilkan akan lebih tinggi dari yang diharapkan. Overpotensial bisa menjadi penting untuk mengendalikan interaksi antara elektroda.
2. Tipe elektroda
   Elektroda inert berperan sebagai permukaan untuk reaksi yang terjadi. Namun elektroda tidak ikut bereaksi dimana elektroda aktif menjadi bagian dari setengah reaksi.
3. Reaksi elektroda yang bersamaan
   Jika dua pasang setengah reaksi terjadi bersamaan, maka salah satu setengah reaksi harus dihentikan untuk menentukan pasangan tunggal reaksi yang dapat dielektrolisis.
4. Keadaan pereaksi
   Jika pereaksi tak standar, maka tegangan setegah sel akan berbeda dari nilai standar. Pada kasus ini, larutan untuk anoda setengah sel mungkin akan mempunyai pH lebih tinggi atau rendah dari pH standar (yaitu 4).

Publisher: Unknown - 17.00