elektrokimia

ELEKTROKIMIA

Mochamad Zakki FahmiLecturer of Chemistry Dept. Airlangga University

ELEKTROKIMIA

VOLTA/GALVANI ELEKTROLISIS

E Kimia → E Listrik E Listrik → E Kimia

Katoda (+) Katoda (-)Anoda (-) Anoda (+)

Karena potensial kimia ion logam pada elektroda lebih tinggi dari pada potensial

kimia ion logam dalam larutan

Karena potensial kimia ion logam pada elektroda

dipaksa lebih rendah dari pada potensial kimia ion

logam dalam larutan

M

--

-

--

M+

M+

M+

Potensial Sel (Esel)

• Energi listrik ini berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua elektroda (voltase) atau disebut juga potensial sel (Esel) atau gaya electromotive (emf)

• Untuk proses spontan Esel > 0, semakin positif Esel semakin banyak kerja yang bisa dilakukan oleh sel

• Satuan yang digunakan 1 V = 1 J/C• Potensial sel sangat dipengaruhi oleh suhu

dan konsentrasi, oleh karena itu potensial sel standar diukur pada keadaan standar (298 K, 1 atm untuk gas, 1 M untuk larutan dan padatan murni untuk solid)

Sel Volta

E°red= - 0.76 V

E°red= 0.34 V

Sel Volta

KONVESI (Notasi Sel)Zn(S)

| Zn2+ (aq) | | Cu2+

(aq)| Cu(S)

oksidasi reduksi

E°sel = E°reduksi – E°oksidasi

= 0.34 – (- 0.76)

= 1.1 V

Ecell = E°cell - (0.0591/n)log([Zn2+ (aq]/[Cu2+

(aq])

2)(

2)(

aq

aq

Cu

Zn

2)(

2)(

aq

aq

Cu

Znjhvgkdhsv

Standart

Potensial Sel Standar dan Konstanta Kesetimbangan

Pertanyaan

• Diketahui :2Al + 3Zn2+ 3Zn + 2 Al3+

E°Zn2+/Zn = -0.76 V E°Al3+/Al = -1.36 VTernyata memberikann harga Esel = 0.836V dan [Al3+] =

0.01M.Tentukan perbandingan [Zn2+]/[Al3+] !

Elektroda Hidrogen Standar

• Ilmuwan telah menyepakati untuk memilih setengah reaksi rujukan dengan nilai 0 untuk reaksi:

2H+(aq, 1 M) + 2e H2(g, 1 atm) Eorujukan = 0

H2(g, 1 atm) 2H+(aq, 1 M) + 2e –Eorujukan = 0

• Dengan nilai rujukan ini kita bisa menyusun sel volta yang menggunakan elektroda hidrogen standar sebagai salah satu elektrodanya dan mengukur potensial sel dengan alat ukur, kemudian kita dapat menentukan potensial elektroda standar banyak zat secara luas

Pt(s) | H2(g) | H+(a) || Ag+(a) | Ag(s) |_______________|

SHEH+(aq) + e- H2(g)E0=0V

- +e-

AgSalt bridge

AAg+=1

V=+0.799V

AH+=1

AH2=1

Elektroda Hidrogen Standar

Ag+(aq) + e- Ag(s)

Kita dapat menguklur Ecell relatif terhadap SHE (cathode):

E cell = E+(cathode) - E-(anode)

0.799 V = E+(cathode) - 0

• Karena itu, Ered(cathode) = 0.799 V.

• Potensial standar harus ditulis dalam bentuk reaksi oksidasi:

Ag+(aq) + e- Ag(s), Ered = 0.799 V

• Karena Ered = 0.799 V kita dapat menyimpulkan bahwa reduksi Ag+ dengan SHE adalah reaksi spontan.

Pengukuran pH

• Merupakan salah satu aplikasi penting dalam elektrokimia

• Potensial elektroda tergantung pada pH larutan

Anoda : ½ H2(g) → H+(aq)+ e

Katoda : H+(std) + e → ½ H2(g)

Elektroda Hidrogen

- +e-

AgSalt bridge

AAg+=1

V=+0.799V

AH+=1

AH2=1

H+

Sampel Standart

½ H2(g) + H+(std) → H+

(aq) + ½ H2(g)

Esel = 0.059 pH

Elektroda Kaca• Elektroda ini digunakan sebagai

penganti elektroda hidrogen yang kurang praktis

• Elektroda ini terdiri atas kaca yang didalamnya mengandung 0.1 M HCl dan didalamnya terdapat elektroda Ag/AgCl

• Elektroda ini akan dicelupkan pada larutan yang akan diukur pHnya. Jika dihubungkan denegan elektroda kalomel akan diperoleh notasi

Ag,AgCl | HCl (1 M) |gelas | lart. | | elektroda kalomel

E glas = (0.0591/n)pH

JENIS ELEKTRODA ACUAN

1.Elektroda Calomel

Notasi : Hg│Hg2Cl2 (jenuh), KCl (xM)║

Konsentrasi KCl jenuh lebih mudah dibuat dan lebih sering digunakan, tetapi mudah terpengaruh oleh suhu.

Nilai potensial elektroda kalomel = 0.242V Reaksi yang terjadi pada elektroda Calomel:

Hg2Cl2(s) +2e ↔ 2 Hg(l) + 2Cl-(aq)

JENIS ELEKTRODA ACUAN

2. Elektroda Ag/AgClNotasi :

Ag│AgCl (jenuh), KCl(jenuh)║Reaksi Redoks: Ag+ + e ↔ Ag

AgCl + e ↔ Ag + Cl-

Logam perak sebagai elektroda yang dicelup dalam KCl jenuh dan pasta AgCl. Potensialnya pada 25oC adalah 0,199 V.

Pertanyaan

• Suatu elektroda H2 dengan p(H2) = 1 atm dihubungkan dengan elektroda kalomel standart. Jika GGL sel 0.8V, hitung pH larutan!

Anoda : H2(g) → 2H+(aq)+ 2e E°= 0.0VKatoda : Hg2Cl2(s) + 2e → 2Hg(l) +2 Cl- E°= 0.242V

Elektrolisis

of hair removal…

Is NOT our topic today!

Elektrolisis

• Merupakan proses kimia yang memisahkan senyawa dengan arus listrik

• Merupakan proses tidak spontan• Mengunakan sumber listrik eksternal

yang berperan sebagai pompa elektron dari anoda ke katoda

AnodaKatoda

+

-

-

+

Sumber Arus

Penghalang

Aturan Hasil Elektrolisis

Elektrolisis

Katoda (-) Anoda (+)

Hasil Elektrolisis Dikatoda

• Tergantung pada jenis ion yang datang :1. Ion logam alkali (IA), Alkali Tanah(IIA) dan Al yang

direduksi adalah pelarutnya

2. Ion logam transisi (gol B), yang terreduksi adalah larutannya

3. Bila ion H+ dari asam

4. Bila bentuk leburan /lelehan semua kation direduksi

OHHeOH 222 22

)(2)( 2 saq ZneZn

222 HeH

Hasil Elektrolisis Dianoda• Tergantung pada jenis anionnya• Tergantung pada jenis

bahan/material/elektroda

eHOOH 442 22Anoda

1. Anion oksi (NO3-, SO4

2-, dll) tidak teroksidasi,tetapi air yang teroksidasi

2. Anion Non-oksi (halida) akan teroksidasi

eClCl

eBrBr

2

2

2

12

1

Elektroda pada Elektrolisis

Elektroda

Non-inert Elektroda Zn, Cu, Al, Ni dll

-Yang teroksidasi bahan elektrodanya

eAlAl

eZnZn

aqs

aqs

2

22)()(

2)()(

Inert

-Yang teroksidasi bahan elektrodanya

eAlAl

eZnZn

aqs

aqs

2

22)()(

2)()(

Elektroda C, Pt dan Au

Pertanyaan

• Bandingkan elektrolisis larutan NaCl encer :– Dengan elektroda C– Dengan elektroda Al

Hukum Farady

Hukum farady memberikan informasi tentang seberapa banyak MOL material/logam yang

teroksidasi /terreduksi oleh ARUS yang melalui elektroda

Mol Arus

Berat Materi Elektron

Aspek Kuantitatif Elektrolisis

• Analisa kuantitatif didasarkan pada besarnya arus yang digunakan utk. Mengukur material

[mol x Valensi]Logam = [mol x Valensi]elektron x Efisiensi arus

FnM

ti

val

ArM

valti

valAr

M

valQ

valAr

M

965000

965000

96500 Mendekati 100%

Hukum Farady Pertanyaaan

• Elektrolisis larutan encer ZnSO4 (100mL) dg. Arus 10A selama selama 965 s dengan efisiensi arus (η) = 80% (ar Zn = 65 dan elektrodea C), tentukan:– Jumlah atom Zn yang diendapkan– Volume gas yang diendapkan pada STP– pH larutan di daerah Anoda

Aplikasi

ELEKTROLISIS AIR

Anode :2 H2O(l) O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e–

Cathode: 4 H2O(l) + 4 e– 2 H2(g) + 4 OH–(aq)

ELEKTROLISIS AIR

Aplikasi

Model elektrolisis airdengan membran untuk menghasilkan gas yang lebih murni

Aplikasi

ELEKTROLISIS LELEHAN NaCl

Aplikasi

ELEKTROLISIS LELEHAN NaCl

20/04/23

++++

----

Larutan yang

mengandung ion Cu

Tembaga kotor

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Tembaga murni

Pada Anode:

Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-

Pada Kathode:

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

AplikasiPemurnian Logam

AplikasiElektroplating