Elektrokimia
1. Apa itu oksidasi, reduksi, katoda, anoda, elektrolisis, sel volta, potensial reduksi
standar, korosi logam, pelindung katodik
2. () + 4() → 2() + 25()
Identifikasi atom manakah yang mengalami oksidasi dan reduksi, atom manakah yang
bertindak sebagai oksidator dan reduktor
3. Setarakan reaksi berikut
2−() + 23 2−() ()
b. () + 3() → 2+() + () + () ()
c. 2() → 3 −() + () ()
d. 4 2−() + −() → 2() + 2() ()
e. 23 2−() → () + 3
−() ()
f. 3 −() + −() → 3() ()
4. Larutan 0,1 M kalsium klorida di elektrolisis dengan elektroda inert kuat arus 1,5 A
selama 50 jam
b. Massa dikatoda
d. Volume gas pada STP
5. Ag dicelupkan dalam larutan Ag+ 1 M elektroda Zn dicelupkan kedalam larutan Zn2+ 1M
potensial reduksi standar Ag adalah +0,8 volt dan potensial reduksi standar Zn adalah
-0,76 volt
d. Tulis reaksi sel
22+ + 2 → 2 2+ ° = −0,905
3+ + 3 → ° = +1,42 Jika 1 Liter larutan (3)3 1 M ditambahkan ke dalam 1 liter larutan 2(3)2 1
M, tentukanlah:
62+() + 2() → 32 2+() + 2 3+()
CREATED BY DANGBOY
PEMBAHASAN:
1. Oksidasi adalah reaksi yang lebih dahulu terjadi dibandingkan dengan reduksi,
berikut adalah teori-teori yang mendefinisikan reaksi oksidasi
Reaksi dengan oksigen
bilangan oksidasi adalah adalah penyebab perbedaan kelektronegatifan suatu
atom dalam suatu molekul karena konsep bilangan oksidasi juga didapatkan dari
besar kecilnya gaya tarik electron (momen dipol) dari suatu atom terhadap atom
lain yang berikatan dalam suatu molekul. Selain itu bilangan oksidasi juga
diartikan sebagai besarnya muatan, simak contoh berikut supaya memperjelas
tentang konsep bilangan oksidasi
Besar bilangan oksidasi pada molekul unsur (H2;O2;N2 dsb)
Pada molekul unsur H2 dan O2 terbentuk ikatan kovalen dimana pada
ikatan tersebut electron tidak lebih tertarik kepada salah satu atom,
hal ini dikarenakan gaya Tarik electron (momen dipol) anatara atom
yang sejenis itu adalah sama, dengan kata lain resultan gaya yang
bekerja pada pasangan electron ikatan adalah nol bagi setiap atom
sejenis yang membentuk molekul unsur sehingga besar bilangan
oksidasi untuk atom yang membentuk suatu molekul unsur besarnya
adalah nol.
Rumus struktur air murni:
electron ikat lebih cenderung tertarik ke atom O dibandingkan atom
H ( O lebih cenderung lebih negative), hal tersebut dikarenakan
momen dipol atom O lebih besar daripada atom H pada setiap ikatan
yang terbentuk. Perhatikan kembali atom O pada senyawa air murni,
atom O berikatan dengan dua atom H yang berbeda. Dari setiap
ikatan, atom O menarik pasangan electron yang membuat resultan
gaya tarik electron yang dilakukan oleh atom O bernilai negative dua
(-2) (tanda negative menunjukan cenderung menarik electron)
dikarenakan ada dua ikatan yang terbentuk. Karena besar resultan
gaya tarik electron yang bekerja pada atom O yang membentuk
senyawa air murni sebesar -2 maka bilangan oksidasinya juga adalah
-2. Begitupun yang terjadi pada atom H yang mempunyai bilangan
oksidasi +1 tentunya dari besarnya resultan gaya tarik electron yang
dilakukan atom H terhadap atom O. Dari sini kita simpulkan semakin
biloks berharga positif maka gaya tarik electron oleh atom terhadap
atom lain dalam suatu molekul semakin kecil, maka atom tersebut
cenderung positif dan keelektronegatifan semakin kecil dan
sebaliknya.
Menentukan bilangan oksidasi oksigen pada senyawa hydrogen peroksida
Karena resultan momen dipol pada oksigen pada masing-masing adalah -1 maka biloks
oksigen pada hydrogen peroksida adalah -1, (ingat, gaya tarik electron yang bekerja diantara
atom yang sama adalah nol)
Berapakah bilangan oksidasi atom c pada senyawa asam asetat?
Apakah nol?
CREATED BY DANGBOY
Terdapat dua atom c dalam senyawa asam asetat, pada atom c
sebelah kiri resultan gaya tarik elektronnya adalah -3 dan atom c
sebelah kanan resultan gaya tarik elektronnya adalah +3 jadi
biloks atom c adalah -3 dan +3 bukan nol. Anggapan nol adalah
biloks yaitu cara yang digunakan adalah cara mendapatkan
rerata dari bilangan oksidasi. Yang seringkali dianggap cara
untuk menentukan biloks, tapi sayangnya cara tesebut tidak
dapat diaplikasikan pada setiap senyawa.
Kembali kepembahasan peningkatan biloks sebagai ciri reaksi oksidasi, kita yakin bahwa
reaksi dengan oksigen adalah reaksi oksidasi seperti:
2 + 2 → 2
Hidrogen bereaksi dengan oksigen maka dengan kata lain hydrogen mengalami reaksi
oksidasi, apakah peningkatan biloks terjadi? Mari kita buktikan..
Menjadi
Atom hydrogen awalnya membentuk molekul unsur yang sama-sama kita tahu bahwa biloks
atom pada molekul unsur adalah nol menjadi molekul senyawa yang harga biloksnya +1 untuk
setiap satu hidrogennya. Jadi terbuktilah peningkatan bilangan oksidasi juga merupakan ciri
dari reaksi oksidasi.
CREATED BY DANGBOY
Pelepasan electron dan pembentukan ion positif adalah reaksi oksidasi, apakah terjadi
peningkatan biloks? Tentunya ada jika suatu atom yang awalnya netral berubah menjadi atom
yang bermuatan positif (ion positif/kation) jadi bukan lagi cenderung positif, tapi sudah yakin
menjadi kation akibat dari pelepasan electron.
Reduksi adalah reaksi kebalikan dari reaksi oksidasi, dengan ciri-ciri sebagai berikut
Reaksi penguraian oksigen
reaksi pengikatan elektron
Elektrolisis adalah sel elektrokimia dimana energy listrik diubah menjadi energy kimia
(energy listrik dikonversikan menjadi suatu reaksi kimia)
Sel volta adalah sel elktrokimia dimana energy kimia (suatu reaksi kimia) dikonservasi
menjadi energy listrik
elektrolisis Sel volta
Energy listrik menjadi energy kimia Energy kimia menjadi energy listerik
Biasanya dilakukan dalam 1 wadah tapi bisa juga dilakukan dalam dua wadah
Biasa dilakukan dalam dua wadah
Tidak ada jembatan garam (1 wadah) Ada jembatan garam
Katoda kutub negative Katoda kutub positif
Anoda kutub positif Anoda kutub negative
Reaksi oksidasinya: − → + Reaksi oksidasinya : → + +
Reaksi totalnya: − + + → + Reaksi totalnya : + + → + +
Potensial reduksi standar adalah besar tegangan listerik yang akan dihasilkan atau
diserap supaya terjadi reaksi reduksi pada electrode tertentu saat keadaan standar
elektrokimia (suhu 25,tekanan 1 atm, konsenterasi 1M) dan merupakan hasil
perbandingan antara elektroda tertentu (yang diharapkan tereduksi) dengan
elektroda pembanding (elektroda hydrogen)
Korosi logam adalah salah satu contoh peristiwa elektrokimia dimana sebuah logam
berada dalam keadaan memungkinkan untuk mengalami reaksi oksidasi keadaan
tersebut meliputi kadar oksigen yang melimpah sekitar logam, bersentuhannya dua
CREATED BY DANGBOY
permukaan logam yang berbeda dan kadar garam yang tinggi sekitar logam. Contoh
paling lumrah dari peristiwakorosi logam adalah karatan pada tiang listerik dsb
Pelindung katodik logam yang bertujuan untuk melindungi logam lain dari keruksakan
akibat korosi. Dengan prinsip kerja, logam ini harus memiliki potensial reduksi standar
lebih kecil dibandingkan dengan logam yang akan dilindungi sehingga logam pelindung
akan mengalami oksidasi dan logam yang dilindungi mengalami reduksi. Contohnya
adalah pelapisan pipa besi penyalur gas bomi yang berada di dasar laut dengan
kromium.
2. Cara paling simple adalah dilihat dari pelepasan dan pengikatan oksigen
dibandingkan dengan biloks rerata, namun dengan cara biloks rerata pun tidak
masalah. Diambil cara yang lebih efisien saja.
Ikat/lepas oksigen
Atom N yang awalnya mengikat oksigen menjadi gas nitrogen (tanpa O) berarti
reduksi (oksidator)
Atom P yang awalnya padatan bebas tanpa O mengikat oksigen menjadi
dipospor penta oksida berarti oksidasi (reduktor)
Biloks rerata
+ = 0
N + (−2) = 0
N = +2
BILOKS rerata N pada N2 adalah nol, dari +2 menjadi nol maka biloksnya
reratanya turun N mengalami reduksi (oksidator)
P4 MENJADI P2O5
Biloks rerata P pada P2O5
2 + 5 = 0 2 + 5(−2) = 0
2 = +10
= +5
CREATED BY DANGBOY
3. Menyetarakan reaksi
Setarakan jumlah atom
-4
+4
Setarakan jumlah electron, namun karena sudah setara kita berlanjut ke langkah berikutnya
Setarakan jumlah muaatan sesuai dengan suasana, basa ditambah OH- dan asam ditambah
H3O+ atau H+, dan lagi muatan sudah setara. Maka reaksi balansnya adalah
23 −2 + 2 → 23
b.
+ 3 → 2+ + + () +2 -2 +6 +2 0 +2
+2.2
-4
Setarakan muatan Diikuti penambahan H2O sebagai konsekuensi penambahan atom H
1. Versi H+
2. VERSI H3O+
→ 2+() + () + () + ()
*Kita diperbolehkan memakai salahsatu dari kedua versi berikut, hanya saja versi kedua
adalah berdasarkan perjanjian yang baru.
Membalanskan reaksi disporposionasi
c. 2() → 3 −() + () ()
Sesuaikan jumlah atom, lihat ternyata sudah sesuai jumlah atom N pada
ruas kiri adalah satu (tedapat pada senyewa asam nitrit) sedangkan pada
CREATED BY DANGBOY
ruas kanan masing masing senyawa juga mempunyai atom N dengan jumlah
Satu.
Dalam menyetarakan electron ruas yang dikali adalah ruas dengan jumlah
atom N terbanyak yaitu di ruas kiri (senyawa nitrogen oksida) dikalika dua
supaya electron yang ditransferkan sama, kemudian diruas dengan jumlah
atom sedikit diruas kiri (senyawa asam nitrit) dikalikan tiga supaya
membalanskan jumlah N diruas kanan.
Setarakan muatan, tergantung suasana
Dan persamaan reaski sudah balans
d. (latihan mandiri)
e. (latihan mandiri)
f. (latihan mandiri)
4.
a. () 42() + 2 → 2−() + 2() () 2−() → 2 + 2()
b. Tidak ada logam yang terbentukpada selang waktu 180000 detik
c. Berapa pH yang terjadi dikatoda
− =
− = ×
− = 2,8
Ternyata mol OH- adalah 2,8 mol, maka kosenterasinya dapat kita cari:
[−] = −
= 13,45
d. Gas yang terbentuk adalah gas H2 dan Cl2 , maka kita harus mengetahui berapa mol H2
dan Cl2.
2
2 = 1,4
karena mol gas Cl2 dan H2 sama, maka volume gas Cl2 dan H2 PUN SAMA, yaitu
= × 22,4
= 2 + 2
°
Maka electrode Ag yang akan bertindak sebagai katode (tempat reduksi) sedangkan
elktrode Zn akan bertindak sebagai anode (tempat oksidasi)
a. Ag
b. Zn
= +1,56
CREATED BY DANGBOY
() → 2+() + 2 ° = +0,76
+() + () → () + 2+ = +1,56
6. Diketahui
3+ + 3 → ° = +1,42 (cenderung reduksi)
Jika 1 Liter larutan (3)3 1 M ditambahkan ke dalam 1 liter larutan 2(3)2 1
M, tentukanlah:
reduksi 6 elektron
oksidasi 6 elektron
Dari persamaan reaksi dapat disimpulkan bahwa reaksi tersebut adalah reaksi yang
non spontan karena yang seharusnya mengalami reduksi malah mengalami oksidasi
(Au) dan yang seharusnya mengalami oksidasi malah mengalami reduksi (Hg2+)
akibatnya ESEL akan bernilai negative.
= − = −0,905 − (+1,42)
= −2,325