elektrokimia
DESCRIPTION
ELEKTROKIMIA. M ochamad Z akki F ahmi Lecturer of Chemistry Dept. Airlangga University. ELEKTROKIMIA. VOLTA/GALVANI. ELEKTROLISIS. E Kimia → E Listrik. E Listrik → E Kimia. Katoda (+). Anoda (-). Anoda (+). Katoda (-). M +. M. -. -. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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