Kimia Anorganik II

PAPER KIMIA ANORGANIK II

DERET VOLTA DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

POTENSIAL ELEKTRODA STANDAR

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Kimia Anorganik

Disusun Oleh Kelompok 9 :

                              Reza Radiyatul Jannah                                   24030110130058

                              Bani Amanullah Prasojo                                  24030110130062

                              Linda Karlina                                                  24030110110039

                              Indah Ilmiyatul Mufida                                    24030110120012

                              Restu Arie Wijayanti                                       24030110120038

                              Sri Eny Suharini                                               24030110120008

                              Zulfa Ifary Zain                                               24030110110043

                              Kartika Eka Prasetia                                       24030110120044

                              Ina Triavia                                                       24030110120024

                              Cahya Perwira Tami                                       24030110120030

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011

Kata Pengantar

Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,  atas rahmat dan karunia-Nya kepada Penulis, sehingga penyusunan  paper berjudul “Deret Volta dan faktor-faktor yang mempengaruhi elektroda standart” ini dapat terselesaikan. paper ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik II.

Dalam penyusunan paper ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin sesuai dengan kemampuan penulis. Namun sebagai manusia biasa,penulis tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan baik dari segi teknik penulisan maupun tata bahasa.

            Proses penulisan karya ilmiah ini tidak terlepas dari bimbingan, pengarahan, dan petunjuk dari berbagai pihak. Oleh karena itu Penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : Bu Dra. Taslimah M.Si sebagai dosen pengampu mata kuliah Kimia Anorganik II dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa penyusunan karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Penulis juga berharap semoga paper ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan semua pihak.

                                                                                          Semarang, 18 Desember 2011

                                                                                                            Penulis

DERET VOLTA DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI POTENSIAL ELEKTRODA STANDAR

1.     Deret volta

Deret volta disebut juga deret kereaktifan  logam atau deret potensial logam

Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam :

a.       Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, kelarutan garam dsb.

b.      Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor dan kalkulator.

Deret volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan logam lain. misalnya, logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO₄. Reaksi yang terjadi adalah Zn mereduksi Cu²⁺ (berasal dari CuSO₄) dan menghasilkan endapan logam Cu terletak di sebelah kiri Cu

Zn _(s) + CuSO_4(aq) à ZnSO_4(aq) +Cu_(s)

atau

Zn_(s) + Cu²⁺_(aq) à Zn²⁺ _(aq) + Cu_(s)

Perkiraan berlangsungnya reaksi dapat terlihat dari nilai E selnya. Apabila nilai E selnya positif berarti reaksi akan berlangsung, tetapi kalau nilai E selnya berharga negatif, reaksi tidak akan berlangsung. Selain dilihat dari nilai E sel, keberlangsungan reaksi dapat diperkirakan dari deret volta, yaitu

Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-(H)-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pt-Au

Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektrode lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan.

Makin ke kanan, logam semakin kurang reaktif (sukar melepas elektron) sehingga lebih mudah direduksi namun sukar dioksidasi. Sehingga merupakan oksidator kuat.

Makin ke kiri, logam makin reaktif (mudah melepas elektron) sehingga mudah dioksidasi namun sukar direduksi. Sehingga merupakan reduktor kuat.

1.1 Reaksi-reaksi dengan deret volta

L(s) + M⁺(aq) à L⁺(aq) + M(s)

Reaksi ini berlangsung dengan syarat logam L terletak di sebelah kiri dari logam M. Reaksi ini disebut juga reaksi pendesakan dalam deret volta dengan pengertian logam L yang bebas (atomik) di sebelah kiri mendesak logam M yang terikat (bentuk ion/garam) di sebelah kanan. Logam L yang mendesak lebih aktif dibanding logam M yang didesak.

Contoh reaksi berlangsung:

Mg_(s) + Zn²⁺ _(aq) à Mg²⁺ _(aq) + Zn_(s)

Ni_(s) + Pb(NO₃)_2(aq) à Ni(NO₃)_2(aq) + Pb_(s)

Fe_(s) + 2 Ag⁺_(aq) à Fe²⁺_(aq) + 2 Ag_(s)

NiSO_4(aq) + Zn_(s) à Ni_(s) + ZnSO_4(aq)

Cu²⁺_(aq) + Ca_(s) à Cu_(s) + Ca²⁺_(aq)

Perhatikan logam bebas (atomik) mendesak logam terikat (bentuk ion/
garam). Dalam deret volta semua logam bebas berada di sebelah kiri logam
terikat. Jika kelima contoh reaksi di atas dihitung potensial selnya, maka
akan bertanda positif.

Contoh reaksi tidak berlangsung:

Ni_(s) + Zn²⁺_(aq)                      tidak terjadi reaksi

2 Ag_(s) + FeSO_4(aq)               tidak terjadi reaksi

Pb_(s) + MnSO_4(aq)                      tidak terjadi reaksi

Ni²⁺_(aq) + Cu_(s)                      tidak terjadi reaksi

ZnSO_4(aq) + Sn_(s).                 tidak terjadi reaksi

Perhatikan logam bebas (atomik) berada di sebelah kanan logam terikat (bentuk ion/garam) dalam deret volta. Berarti kelima reaksi di atas tidak berlangsung (tidak terjadi reaksi). Jika dihitung potensial sel, maka akan berharga negatif.

2.      Notasi Sel Volta

Sel Volta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati yaitu disebut dengan diagram sel. Misalnya untuk rangkaian sebelumnya, yaitu

Anode ( reaksi oksidasi ) : Zn_(s)—>Zn²⁺_(aq)+2e^-

Katode ( reaksi reduksi ) : Cu²⁺_(aq)+2e^-—>Cu_(s)

Reaksi sel: Zn_(s) + Cu²⁺_(aq)—> Zn²⁺_(aq) + Cu_(s), Maka diagram selnya dapat dinyatakan sebagai berikut:

Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)

Anoda (setengah sel oksidasi) dituliskan di sebelah kiri dan katode (setengah sel reduksi) dituliskan di sebelah kanan. Kemudian satu garis sejajar (|) menyatakan batas fasa yaitu adanya fasa yang berbeda, namun jika fasanya sama maka digunakan tanda koma. Dua garis sejajar (||) menyatakan jembatan garam yang memisahkan anode dengan katode. Untuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis dalam notasi diujung kiri dan ujung kanan diagram sel.

3.      Macam-macam sel volta

3.1  Sel Aki

     

·         Pada aki, PbO2 sebagai katoda dan H2SO4 sebagai elektrolit. Sel jenis ini termasuk sel sekunder karena zat-zat hasil reaksi dapat diubah menjadi zat-zat semula

·         Sel aki merupakan sel galvani yang dihubungkan seri untuk menghasilkan suatu voltase yang lebih besar.

·         Suatu sel aki 6 V tersusun dari tiga sel yang dihubungkan secara seri. Masing-masing sel menghasilkan ± 2V.

3.2  Sel kering atau baterai kering (Sel Leclanche)

 

·         Baterai kering ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866.

·         Sel Leclanche terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), karbon (C), dan sedikit air.

·         Seng sebagai anoda dan katodanya berua elektroda inert yaitu grafit yang dicelupkan di tengah-tengah pasta. Pasta berfungsi sebagai oksidator.

3.3 Baterai Nikel Kadmium

Baterai Nikel Kadmium adalah baterai kering yang dapat diisi kembali. Sel jenis ini dapat menghasilkan potensial ± 1,4 V dan dapat digunakan untuk baterai alat elektronik.

3.4  Baterai Merkurium

·            Baterai merkurium merupakan baterai kecil pertama yang dikembangkan secara komersil pada awal tahun 1940-an.

·            Anoda berupa logam seng dan katoda berupa merkurium (II) oksida

·            Elektrolit yang digunakan larutan potassium hidroksida (KOH) pekat.

·            Potensial yang dihasilkan ± 1,35 V.

·             Keuntungan baterai ini adalah potensial yang dihasilkan mendekati konstan.

4.      Potensial Elektroda standar

            Potensial elektroda tidak dapat diukur. Yang dapat diukur adalah beda potensial dari kedua elektroda (dalam suatu sel).Untuk itu perlu suatu elektroda yang potensialnya diketahui dan ini tidak ada. Oleh karena itu dipilih elektroda hidrogen standar sebagai pembanding, dengan konvensi bahwa elektroda ini mempunyai potensial sama dengan nol.

            Untuk mengetahui potensial dari suatu elektroda, maka disusun suatu sel yang terdiri dari elektroda tersebut dipasangkan dengan elektroda hidrogen standar (Standard Hydrogen Electrode). Potensial suatu elektroda C didefinisikan sebagai potensial sel yang dibentuk dari elektroda tersebut dengan elektroda hidrogen standar, dengan elektroda C selalu bertindak sebagai katoda. Sebagai contoh potensial elektroda Cu²⁺/Cu adalah untuk sel :

Karena  pada   adalah nol, maka :

Jika  diperoleh E_sel untuk sel diatas adalah 0,337 V, jadi . Nilai potensial elektroda bukan nilai mutlak, melainkan relatif terhadap elektroda hidrogen. Karena potensial elektroda dari elektroda C didefinisikan dengan menggunakan sel dengan elektroda C bertindak sebagai katoda (ada di sebelah kanan pada notasi sel), maka potensial elektroda standar dari elektroda C sesuai dengan reaksi reduksi yang terjadi pada elektroda tersebut. Oleh karena itu semua potensial elektroda standar adalah potensial reduksi.

Dari definisi  ,

            Kanan dan kiri disini hanya berhubungan dengan notasi sel, tidak berhubungan dengan susunan fisik sel tersebut di laboratorium.

            Jadi yang diukur di laboratorium dengan potensiometer adalah emf dari sel sebagai volta atau sel galvani, dengan emf > 0. Sebagai contoh untuk sel yang terdiri dari elektroda seng dan elektroda hidrogen dari pengukuran diketahui bahwa elektron mengalir dari seng melalui rangkaian luar ke elektroda hidrogen dengan emf sel sebesar 0,762 V.

            Jika potensial elektroda berharga positif, artinya elektroda tersebut lebih mudah mengalami reduksi daripada H⁺, dan jika potensial elektroda berharga negatif artinya elektroda tersebut lebih sulit untuk mengalami reduksi dibandingkan denga H⁺.

            Potensial elektroda seringkali disebut sebagai potensial elektroda tunggal, sebenarnya kata ini tidak tepat karena kita tahu bahwa elektroda tunggal tidak dapat diukur.

5.     Standarisasi potensial

Bila elektroda Cu/CuSO₄ dalam sel Daniell diganti dengan elektroda Ag/AgNO₃, potensial sel adalah 1,56 V, yang lebih besar dari potensial sel Daniell. Jadi potensial sel bervariasi dengan cukup besar bergantung jenis bahan elektroda. Jadi, metoda berikut digunakan untuk membandingkan potensial berbagai jenis sel.

Standardisasi potensial

1.      Konsentrasi dan temperatur larutan elektrolit dipertahankan pada konsisi tetap, yakni 1 molar dan 25 C (S.T.P). Nilai percobaan diekstrapolasikan ke nilai standar ini.

2.      Sebuah sel disusun dengan elektroda umum yang berperan sebagai elektroda standar.

3.      Potensial sel ditentukan termasuk tandanya (yakni elektroda mana yang akan berperan sebagai elektroda positif ditentukan).

4.      Berdasarkan definisi, kontribusi elektroda standar pada potensial sel adalah nol. Maka perbedaan potensial adalah nilai khas elektroda tersebut. Nilai ini yang disebut dengan potensial elektroda normal elektroda tersebut.

5.      Potensial sel sama dengan jumlah potensial standar elektrodanya.

Dalam elektroda hidrogen normal, yang terdiri atas hidrogen dan asam khlorida, H₂ (g,1 atm)/H⁺ (HCl, 1 mol dm^-3), digunakan sebagai elektroda standar. Dalam elektroda ini, gas hidrogen berkontak dengan larutan yang mengandung proton (biasanya asam khlorida). Karena hidrogen bukan konduktor, pelat platina teraktivasi digunakan sebagai pelat elektroda. Reaaksi elektrodanya adalah

1/2 H₂ H⁺ + e^- (10.13)

Diasumsikan bahwa platina akan mengkatalisis pemecahan molekul hidrogen menjadi atom hodrogen. Kemudian sangat besar kemungkinannya atom hidrogen ini akan terlibat dalam reaksi elektroda.

6.      Potensial elektroda normal

Potensial sel yang terdiri atas pasangan elektroda hidrogen normal (H/H⁺) dan elektroda Zn/ZnSO₄ dinormalkan (Gambar 10.3) adalah -0,763 V. Catat bahwa reaksi elektroda yang terjadi adalah

1/2 H₂ + 1/2 Zn²⁺ à H⁺+ 1/2 Zn (10.14)

Bukan.

H⁺+ 1/2 Zn à 1/2 H₂ + 1/2 Zn²⁺ (10.15)

Namun, dengan memperhatikan kecenderungan ionisasi, yang bawah yang lebih mungkin terjadi. Nilai negatif potensial menunjukkan bahwa kesukaran terjadinya reaksi pertama.

Gambar 10.3 Potensial elektroda standar. Dari percobaan ini, potensial elektroda reaksi
1/2 H₂ + 1/2 Zn₂ + à H⁺ + 1/2 Zn dapat diperoleh. Potensial elektroda hidrogen didefinisikan nol.

Sel yang dibuat dengan pasangan Cu/CuSO₄ dan elektroda hidrogen normal berpotensial +0,337 V.

Reaksi total selnya adalah.

1/2 H₂ + 1/2 Cu²⁺à H⁺ + 1/2 Cu (10.16)

Dari sudut pandang kemudahan ionisasi, reaksi lebih mungkin dalam arah sebaliknya. Nilai positif potensial terukur menunjukkan hal ini. Nilai terukur potensial sel Daniell, 1,1 V, berkaitan dengan perbedaan potensial elektroda normal dua elektroda. Jadi,

+0,337 – (-0,763) = +1,100 (V) (10.17)

Berdasarkan conth di atas, diharapkan bahwa elektroda yang terbuat dari logam dengan kecenderungan ionisasi besar akan memiliki potensial elektroda normal negatif besar dan elektroda yang terbuta dari halogen dengan keelektronegativan besar akan memiliki potensial elektroda positiif. Dan faktanya memang potensial elektroda berikut

Li⁺ + e^- Li … (10.18)

F₂(g) + 2e^- 2F^- … (10.19)

Berturut-turut adalah -3,045 V dan +2,87 V. Anda dapat memahami strategi untuk membuat sel dengan potensial tinggi. Kombinasi elektroda Li dan elektroda fluorin adalah salah satu kemungkinan untuk mencapai tujuan ini. Jelas diperlukan kehati-hatian untuk memastikan sel seperti ini aman. Elektroda logam alkali/alkali tanah digunakan dalam sel alkali, yang digunakan dengan meluas.

7.     Persamaan Nernst

Kebergantungan potensial elektroda pada konsentrasi telah dibahas. Untuk persamaan sel umum,

aA +bB xX + yY (10.20)

potensial sel diberikan oleh persamaan Nernst.

E = E^θ – (RT/nF) ln([X]^x[Y]^y)/([A]^a[B]^b) (10.21)

E^θ adalah potensial elektroda normal (potensial elektroda semua zat dalam reaksi sel dalam keadaan standar), n jumlah elektro yang terlibat dalam reaksi, F adalah tetapan Faraday, [A]. dsb, adalah konsentrasi molar masing-masing ion yang terlibat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. “Deret Volta”. http://industri17imafa.blog.mercubuana.ac.id/tag/deret-volta/ 9 (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)

Fachturrizki R. “Standarisasi potensial”. http://k15tiumb.blogspot.com/2009/10/potensial-sel.html (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)

Anonim. “Potensial Elektroda Standar” http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/Potensial%20Elektroda%20standar.htm. (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)

Anonim. “Deret Elektrokimia”. http://id.wikipedia.org/wiki/Deret_elektrokimia (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)