kimia_volta word.docx
TRANSCRIPT
Kimia_VoltaXII IPA 1
Tugas KimiaSel Volta dalam Kehidupan Sehari – hari
Oleh :
Lilis Indriyani Rosanti
XII IPA /12
SMA Negeri 4 Sidoarjo
Tahun Ajaran 2012 – 2013
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 2
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji Syukur saya ucapkan kepada Allah SWT karena dengan rahmat serta hidayah-Nyalah saya dapat menyelesaikan tugas kimia ini dengan sebaik – baiknya. Terima kasih juga saya ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan makalah sel volta dalam kehidupan sehari – hari ini.
Makalah mengenai sel volta ini berisikan tentang pengertian sel volta, mcam – macam sel volta dan penerapannya dalam kehidupan sehari – hari. Saya berusaha meletakkan beberapa gambar sgar makalah ini bias lebih mudah untuk dipahami. Besar harapan saya makalah sel volta beserta powerpointnya ini bias bermanfaat bagi pembaca pembaca pada umumnya dan juga bagi saya secara khusus.
Mohon maaf atas kekurangan yang ada dalam makalah beserta powerpointnya ini, karena keduannya belumlah menjadi hal yang sempurna. Oleh karena itu pula, kritik dan saran masih sya harapkan demi evaluasi untuk menjadi lebih baik.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Sidoarjo, 5 Oktober 2012
Lilis Indriyani R.
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 3
I. Sel Volta
Sel volta adalah sel elektrokimia yang menghasilkan arus listrik. Sel volta ini ditemukan
oleh dua orang ahli berkebangsaan Italia. Mereka berdua adalah Alessandro Giuseppe
Volta (1745-1827) dan Lugini Galvani (1737-1798). Ciri khas dari sel volta adalah
menggunakan jembatan garam. Jembatan garam berupa pipa U yang diisi agar-agar yang
mengandung garam kalium klorida. Sel volta terdiri dari anoda yang bermuatan negatif
dan katoda yang bermuatan positif. Pada anoda terjadi proses oksidasi, oksidasi adalah
pelepasan elektron. Sedangkan pada katodanya terjadi proses reduksi, reduksi adalah
penangkapan elektron. Sel volta banyak sekali digunakan pada kehidupan sehari-hari. Sel volta
yang biasa digunakan pada kehidupan manusia seperti jenis-jenis baterai dan aki (accu). Baterai
dan aki sangatlah berbeda, perbedaan ini dapat dilihat dari setelah pemakaian kedua benda
tersebut. Baterai apabila sudah terpakai tidak dapat digunakan lagi karena sudah tidak ada lagi
arus listrik pada baterai tersebut. Sedangkan, aki apabila arus listriknya sudah habis dapat diisi
lagi dengan mengalirkan arus listrik. Sel volta dibagi menjadi tiga bagian, yaitu Sel Volta
Primer, Sel Volta Sekunder, Sel Bahan Bakar. Ketiga bagian tersebut juga memiliki contoh
masing-masing lagi. Oleh karena itu marilah kita lihat pembahasan mengenai macam-macam
dari sel volta berikut ini.
II. MACAM-MACAM SEL VOLTA1. Sel Volta Primer
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 4
Sel primer adalah sel yang dibentuk dari katode dan anode yang langsung setimbang
ketika menghasilkan arus. Elemen primer (sel volta primer) tidak dapat difungsikan lagi jika
sudah habis terpakai. Contoh elemen primer adalah Sel kering seng-karbon, elemen volta
(baterai), baterai alkaline, baterai merkuri, baterai perak oksida, baterai Litium
a. Sel kering seng-karbon.
Sel kering juga dapat disebut sel Lenchanche atau baterai. Baterai kering ini
mendapatkan hak paten penemuan di tahun 1866. Harganya di pasaran sangatlah murah. Sel
Lanchache ini terdiri atas suatu silinder zink berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2),
salmiak (NH4Cl), karbon (C), dan sedikit air. Dengan adanya air jadi baterai kering ini tidak
100% kering.
Sel ini biasanya digunakan sebagai sumber tenaga atau energi pada lampu, senter,
radio, jam dinding, dan masih banyak lagi. Penggunaan logam seng adalah sebagai anoda
sedangkan katoda digunakan elektrode inert, yaitu grafit, yang dicelupkan ditengah-
Penyusun Sel Kering
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 5
tengah pasta. Pasta ini bertujuan sebagai oksidator. Seng tersebut akan dioksidasi sesuai
dengan persamaan reaksi di bawah ini:
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- (anoda)
Sedangkan katoda terdiri atas campuran dari MnO2 dan NH4Cl. Reaksi yang terjadi dapat
ditulis sebagai berikut:
2MnO2(s) + 2NH4+
(aq) 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l) (katoda)
Reaksi yang terjadi pada sel
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–
Katode : 2 MnO2( s) + 2 NH 4+ (aq) + 2 e – → Mn 2O3(s) + 2 NH3(g) + H2O(l)
Reaksi : Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq)→Mn2O3(s) + Zn2+(aq) + 2 NH3(g) + H2O(l)
Katoda akan menghasilkan ammonia, ammonia ini akan bereaksi dengan
Zn2+yang dihasilkan di anode. Reaksi tersebut akan membentuk ion yang kompleks
[Zn(NH3)4]2+.
Cara kerja sel kering:
a. Elektrode Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+ + Zn → Zn2+ + 2 e–
b. Elektron yang dilepaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode
karbon.
c. Elektron-elektron pada elektrode karbon mereduksi MnO2 dan NH4+ menjadi Mn2O3dan
NH3.
b. Baterai alkaline
Baterai alkaine sama dengan sel Lanchache. Baterai alkaline ini menggunakan sebuah
larutan elektrolit yang berupa kalium hidroksida (KOH). Oleh karena itu baterai alkaline ini
bersifat basa. Baterai alkaline ini memiliki daya tahan yang relatif lama dibandingkan dengan
baterai kering atau sel Lanchache.
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 6
Sel ini menghasilkan arus yang lebih besar dan total muatan yang lebih banyak daripada
baterai kering biasa. Baterai ini cocok digunakan pada kamera atau tape recorder, karena
mempunyai tegangan sebesar 1,5V. Reaksi yang terjadi pada baterai alkaline ini adalah sebagai
berikut:
Anode : Zn(s) + 2 OH–(aq) → Zn(OH)2(s) + 2 e–
Katode : 2 MnO2( s) + 2 H 2O(l) + 2 e – → 2 MnO(OH)(s) + 2 OH – (aq)
Reaksi : 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + Zn(s) → 2 MnO(OH)(s) + Zn(OH)2(s)
c. Baterai merkuri
Baterai merkuri ini merupakan satu dari baterai kecil yang dikembangkan untuk usaha
perdagangan atau komersial. Anoda seng dan katoda merkuri (II) oksida (HgO) adalah penyusun
dari baterai merkuri ini yang dihubungkan dengan larutan elektrolit kalium hidroksida (KOH).
Sel ini mempunyai beda potensial ± 1,4V. Reaksi yang terjadi pada baterai ini adalah:
Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O + 2e- (anoda)
HgO(s) + H2O + 2e- → Hg(l) + 2OH-(aq) (katoda)
Reaksi dari keseluruhan atau disebut reaksi bersih adalah:
Zn(s) + HgO(s) → ZnO(s) + Hg(l)
d. Baterai perak oksida
Baterai perak oksida tergolong tipis dan harganya yang relatif lebih mahal dari baterai-
baterai yang lainnya. Baterai ini sangat populer digunakan pada jam, kamera, dan kalkulator
elektronik. Perak oksida (Ag2O) sebagai katoda dan seng sebagai anodanya. Reaksi elektrodenya
terjadi dalam elektrolit yang bersifat basa dan mempunyai beda potensial sama seperti pada
baterai alkaline sebesar 1,5V. Reaksi yang terjadi adalah:
Zn(s) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e- (anoda)
Ag2O(s) + H2O + 2e- → 2Ag(s) + 2OH-(aq) (katoda)
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 7
c. Baterai Litium
Terdiri atas litium sebagai anoda dan MnO2 sebagai oksidator (seperti pada baterai
alkaline). Baterai Litium ini dapat menghasilkan arus listrik yang lebih besar dan daya tahannya
lebih lama dibandingkan baterai kering yang berukuran sama. Berikut notasi dari baterai Litium:
Li│Li+ (pelarut non-air)│KOH (pasta)│MnO2, Mn(OH)3, C
2. Sel Volta Sekunder
Sel sekunder adalah sel yang dapat diperbarui dengan cara
mengembalikan elektrodenya ke kondisi awal. Elemen sekunder (sel
volta sekunder) adalah elemen yang dapat dipakai kembali walaupun
energinya sudah habis, dengan cara diisi kembali energinya dengan
cara di cas (charge).Jadi sewaktu sel dimuati, energi listrik diubah
menjadi energi kimia, dan sewaktu sel bekerja, energi kimia diubah
menjadi energi listtrik : Contoh:Aki timbal,Baterai nikel-kadmium,Sel
perak seng,Sel natrium belerang.
a) Aki timbale
Aki merupakan jenis baterai yang dapat digunakan untuk kendaran bermotor atau
automobil. Aki timbal mempunyai
tegangan 6V atau 12V, tergantung
jumlah sel yang digunakan dalam
konstruksi aki timbal tersebut. Aki
timbal ini terdiri atas katoda
PbO2 (timbel(IV) oksida) dan anodanya
Pb (timbel=timah hitam). Kedua zat sel
ini merupakan zat padat, yang
dicelupkan kedalam larutan H2SO4.
Reaksi yang terjadi dalam aki adalah:
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 8
Anode : Pb(s) + SO42–(aq) → PbSO4(s) + 2 e–
Katode: PbO2(s) + H2SO4(aq) + 2 H + + 2 e – → PbSO 4(s) + 2 H2O(l)
Reaksi : Pb(s) + PbO2(s) + 2 H2SO4 → 2 PbSO4(s) + 2 H2O
Pada reaksi pemakaian sel aki, molekul-molekul H2SO4 diubah menjadi PbSO4 dan H2O
sehingga konsentrasi H2SO4 dalam larutan semakin berkurang. Oleh karena itu, daya listrik dari
aki terus berkurang dan perlu diisi kembali. Aki ini dapat diisi ulang dengan mengalirkan lagi
arus listrik ke dalamnya. Pengisian aki dilakukan dengan membalik arah aliran elektron pada
kedua elektrode. Pada pengosongan aki, anoda (Pb) mengirim elektron ke katoda (PbO2).
Sementara itu pada pengisian aki, elektrode timbal dihubungkan dengan kutub negatif sumber
arus sehingga Pb2SO4 yang terdapat pada elektrode timbal itu direduksi. Berikut reaksi pengisian
aki:
PbSO4(s) + H+(aq) +2e- → Pb(s) + HSO4-(aq) (elektrode Pb sebagai katoda)
PbSO4(s) + 2H2O(l) → PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3H+
(aq) + 2e- (elektrode PbO2sebagai anoda)
b) Baterai nikel-kadmium
Baterai nikel-kadmium merupakan baterai kering yang dapat diisi ulang. Sel ini biasanya
disebut nicad atau bateray nickel-cadmium. Reaksi yang terjadi pada baterai nikel-kadmium
adalah:
Cd(s) + 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e- (anoda)
NiO2(s) + 2H2O + 2e- → Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) (katoda)
Reaksi keseluruhan adalah:
Cd(s) + NiO(aq) + 2H2O(l) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
Baterai nikel-kadmium merupakan zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya.
Baterai nikel-kadmium memiliki tegangan sekitar 1,4V. Dengan membalik arah aliran elektron,
zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat semula.
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 9
c) Sel perak seng
Sel ini mempunyai kuat arus (I) yang besar dan banyak digunakan pada kendaran-
kendaraan balap. Sel perak seng dibuat lebih ringan dibandingkan dengan sel timbal seng. KOH
adalah elektrolit yang digunakan dan elektrodenya berupa logam Zn (seng) dan Ag (perak).
d) Sel natrium belerang
Sel natrium belerang ini dapat menghasilkan energi listrik yang lebih besar dari sel perak
seng. Elektrodenya adalah Na (natrium) dan S (sulfur).
3. Sel Bahan Bakar
Sel bahan bakar adalah sebuah sel yang secara bertahap
menghabiskan pereaksi yang disuplai ke elektrode-elektrode
dan secara bertahap pula membuang produk-produknya. Sel
bahan bakar menggunakan bahan bakar seperti campuran
hidrogen dengan oksigen atau campuran gas alam dengan
oksigen. Sel hidrogen-oksigen terdiri atas anode dari
lempeng nikel berpori yang dialiri gas hidrogen dan katode
dari lempeng nikel oksida berpori yang dialiri gas oksigen.
Elektrolitnya adalah larutan KOH pekat. Sel bahan bakar ini
biasanya digunakan untuk sumber energi listrik pesawat
ulang-alik, pesawat Challenger dan Columbia. Yang
berperan sebagai katode adalah gas oksigen dan anodanya
gas hidrogen. Masing-masing elektrode dimasukkan kedalam elektrode karbon yang berpori-pori dan
masing- masingnya elektrode digunakan katalis dari serbuk platina.
Cara kerja sel ini :
a. Gas hidrogen yang dialirkan pada pelat nikel berpori teroksidasi membentuk H2O.
2 H2 + 4 OH– → 4 H2O + 4 e–
b. Elektron yang dibebaskan bergerak melalui kawat penghantar menuju elektrode nikel oksida.
S e l V o l t a d a l a m K e h i d u p a n S e h a r i - h a r i (XII IPA 4/2)| 10
c. Pada elektrode nikel oksida elektron mereduksi O2 menjadi OH–.
O2 + 2 H2O + 4 e– → 4 OH–
Katoda: menghasilkan ion OH-
O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq)
Anoda: dari katode bereaksi dengan gas H2
H2(g) + 2OH-(aq) → 2H2O(l) + 2e-
Reaksi yang terjadi pada sel ini sebagai berikut.
Anode : 2 H2(g) + 4 OH–(aq) → 4 H2O(l) + 4 e–
Katode : O2( g) + 2 H 2O(l) + 4 e – → 4 OH – (aq)
Reaksi : 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)