06 kesetimbangan redoks

KESETIMBANGAN OKSIDASI REDUKSI

Sel Galvanik Sel Galvanik adalah sel tempat

berlangsung reaksi kimia secara spontan yang melepaskan energi listrik.

Ukuran energi listrik yang terlibat dinyatakan sebagai gaya gerak listrik (ggl) yang diukur dalam satuan volt

Satu volt adalah ggl yang diperlukan untuk memberikan satu Joule energi pada sebuah muatan listrik sebesar satu Coulomb

1 Volt = 1 Joule/Coulomb

Zn 2+ –Zn 2+ – Zn 2+ – Zn 2+ – Zn 2+ –

Logam Zn

larutan berisi Zn2+

Kesetimbangan yang terjadi

Zn2+ + 2e ZnPotensial yang dihasilkan karena adanya kontak logam dengan larutan adalah kecenderungan pasangan logam-larutan (Zn–Zn2+) tersebut untuk kehilangan elektron.

Potensial Elektroda Tunggal

Sel Galvanik dapat dinyatakan sebagai berikut:

ZnZn2+ (1 M) Cu2+ (1M) Cu EL EJ1 EJ2 ER

Sel Galvanik

Zn

–

Anoda

Cu

+

K+ + Cl–

Jembatan garam

K+ Cl–

e

Katoda

e

Cu2+ + 2e CuZn Zn2+ + 2e

Zn2+ (1 M) Cu2+ (1 M)

ZnZn2+ (1 M) Cu2+ (1M) Cu EL EJ1 EJ2 ER

Sel Galvanik

Esel = ER – EL

Potensial pada keadaan standaroL

oR

osel EEE

Potensial satu sel

Reaksi spontan yang berlangsung

Zn + Cu2+ Zn2+

+ Cu

Elektroda Hidrogen Standar

Zn Zn2+ + 2e Eo = 0,76 V2 H+ + 2e H2 Eo = 0,00 V

Zn + 2 H+ Zn2+ + H2 Eo = 0,76 V

Bagaimana reaksi: Zn + 2 H+ Zn2+ + H2 spontan?

Zn2+ + 2e Zn Eo = -0,76 V2 H+ + 2e H2 Eo = 0,00 VCu2+ + 2e Cu Eo = +0,34 VReaksi yang spontan

berlangsung jika potensial elektroda sel bernilai positif

+

Stontan !

SETENGAH REAKSI Sistem Redoks Eo Volt

H2O2 + 2H+ + 2e- 2 H2O 1,77

MnO4- + 4H+ + 3e- MnO2 + 2H2O 1,695

Ce4+ + e- Ce3+ 1,6 1

MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O 1,51

Cr2O72- + 14 H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 1,33

MnO2 + 4H+ 2e- Mn2+ + 2H2O 1,23

2IO3- + 12H+ + 10e- I2 + 6H2O 1,20

H2O2 + 2e- 2OH- 0,88

Cu2+ + I- + e- CuI 0,86

Fe3+ + e- Fe2+ 0,771

O2 + 2H+ + 2e- H2O2 0,682

I2(aq) + e- 2I- 0,6197

H3AsO4 + 2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2O

0,559

Contoh Potensial Standar

SETENGAH REAKSI Sistem Redoks Eo Volt

I3- + 2e- 3I- 0,5355

Sn4+ + 2e- Sn2+ 0,154

S4O62- + 2e- S2O3

2- 0,08

2H+ + 2e- H2 0,0000 *

Zn2+ + 2e- Zn -0,763

2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0,828• Normal Hidrogen Electrode (NHE) atau Standard Hydrogen Electrode (SHE)• Reagen yang berperan sebagai Reduktor sekaligus sebagai Oksidator Reagen mengalami autoredoks.

Persamaan Nernst

Go : Energi bebas Gibbs standarn : jumlah mol elektron yang terlibat reaksi

Perubahan energi bebas Gibbs:

A + B C + D

βα

δγ

ΔΔBA

DCo

aaaa

log RT 3,2GG

Go = -n F Eo

βα

δγ

]B[]A[

]C[[C] log RT 3,2nFEnFE o

βα

δγ

]B[]A[]D[[C]

log nFRT 3,2

E E o

Persamaan Nernst

Pada kesetimbangan, G = 0 E = 0, K log RT 3,2Go Δ

βα

δγ

]B[]A[]D[[C]

log n059,0

EE o

Pada 298 K

K log n059,0

Eo

Contoh Penerapan Persamaan Nernst

a. Tuliskan reaksi selb. Hitung voltase selc. Hitung konstanta

kesetimbangan

Sebuah sel disusun sebagai berikut

FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd


a. reaksi sel


FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd

Cd2+ + 2e Cd Eo = -0,40 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V

Fe + Cd2+ Fe2+ + Cd Eosel= +0,04 V

-


b. voltase sel


FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd

V 49,0001,01

log 2059,0

EE oRR

V 47,01,0

1 log

2059,0

EE oLL

V 02,0EEE LRsel

V 02,0001,01,0

log 2059,0

04,0Esel


c. konstanta kesetimbangan


FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd

K log n059,0

Eo

K log 2059,0

04,0

K = 23

Diketahui potensial sel standar sebagai berikut: Ni2+ + 2e Ni Eo = -0,25 V Co2+ + 2e Co Eo = -0,28 V


Hitung potensial sel berikut:

Ni Ni2+ (0,04 M) Co2+ (0,02 M) Co

potensial sel standar : Co2+ + 2e Co Eo = -0,28 V Ni2+ + 2e Ni Eo = -0,25 V Ni2+ + Co Ni + Co2+ Eo = -0,03 V V 038,0

02,004,0

log 2059,0

03,0Esel


–


Ni Ni2+ (0,04 M) Co2+ (0,02 M) Co



Ni Ni2+ (0,04 M) Co2+ (0,02 M) Co



Cr Cr3+ (0,03 M) Zn2+ (0,001 M) Znpotensial sel standar : Cr2+ + 3e Cr Eo = -0,74 V Zn2+ + 2e Zn Eo = -0,28 V

Kurva Titrasi Fe2+ dengan Ion Ce4+

Selama titrasi, konsentrasi analit Fe2+ dapat ditentukan dengan cara memplot potensial Fe2+ terhadap volume titran.

Ketika titrasi dilakukan, ion-ion Fe dan Ce berada pada satu sistem dan terjadi kesetimbangan.

Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+

selama titrasi berlangsung, sistem redoks Fe2+ – Fe3+ dan Ce3+ – Ce4+ memiliki potensial yang sama]Fe[

]Fe[logEE 3

2

1059,0o

Fe

]Ce[]Ce[

logEE 4

3

1059,0o

Ce

atau

Contoh 10.7

5,0 mmol garam besi (II) dilarutkan dalam 100 mL larutan asam sulfat dan dititrasi dengan Cerium (IV) sulfat 0,1 M. Gunakan 0,68 V untuk potensial formal Fe2+ – Fe3+ dan 1,44 untuk Ce3+ – Ce4+ .Pada awal titrasi, potensial ditentukan oleh rasio [Fe2+]/[Fe3+] yang sulit ditentukan.

Setelah penambahan 10 mL Ce4+ 0,1 M

mmol Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+

awal 5,0 1,0 -- --perubahan -1,0 -1,0 1,0 1,0 +kesetimbangan 4,0 0 1,0 1,0

Contoh 10.7

Setelah penambahan 10 mL Ce4+ 0,1 M

mmol Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+


]Fe[]Fe[

log68,0E 3

2

1059,0

]Ce[]Ce[

log44,1E 4

3

1059,0

V 64,0)110/0,1()110/0,4(

log68,0E 1059,0

0 10 20 30 40 50 60 700.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Vol Ce4+ (mL)

Pote

nsia

l, E

(Vol

t)

Kurva Titrasi Fe2+ dengan Ion Ce4+

1,06 V

Tetapan kesetimbangan

Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi sel berikut:

AlAl3+ (0,010 M) ॥ Sn2+ (0,010) M SnDiketahui potensial reduksi:

Al3+ + 3 e Al Eo = -1,66 VSn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VAl – 3 e Al3+ Eo =

1,66 VSn2+ + 2 e Sn Eo = -

0,14 V +

2 Al + 3 Sn2+ 2 Al3+ + 3Sn Eo = 1,52 V

K log n059,0

Eo K log 3059,0

52,1 K = 8,2 x 10294

Perubahan energi bebas

a. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi:

Hg2+ + 2 Ag Hg + 2 Ag+ b. Hitung Go c. Hitung G untuk konsentrasi [Hg2+] =

1 x 10-6 M dan [Ag+] = 0,10 MHg2+ + 2 e Hg Eo = 0,85 VAg+ + e Ag Eo = 0,80 V

a. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi:

Hg2+ + 2 e Hg Eo = 0,85 V

Ag+ + e Ag Eo = -0,80 V +

Hg2+ + 2 Ag Hg + 2 Ag+ Eo = 0,05 V

K log 2059,0

05,0 K = 101,695 = 49,5

.b Go = - 2,3 RT log K = - 2,3 (8,314)(298) log

49,5 = -9658 J

]Hg[]Ag[

log 059,0GG 2

2o

ΔΔ

6

2

101,0

log 059,09658GΔ

Hitung potensial larutan dari a. 60 mL M Fe2+ 0,050 dan 20 mL

KMnO4 0,030 Mb. 50 mL Sn2+ 0,050 M dan 30 mL Fe3+

0,030 M

Sn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V


Setelah penambahan 30 mL Fe3+ 0,03 M

mmol Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+




Setelah penambahan 30 mL Fe3+ 0,03 M

mmol Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+


06 kesetimbangan redoks

Documents