POTENSIAL ELEKTRODAPotensial electrode merupakan ukuran besarnya kecenderungan suatu unsur untuk melepas atau menyerap electron. Untuk membandingkan kecenderungan oksidasi atau reduksi dari suatu electrode pembanding yaitu electrode hydrogen. Electrode hydrogen terdiri atas gas hydrogen yang dialirkan kedalam larutan asam (H+) melalui inert (Pt). Potensial yang dihasilkan oleh suatu electrode yang dihubungkan dengan electrode hydrogen disebutpotensial electrode (skoog et al.,2004).Ada dua kemungkinan:1. jika potensial electrode bertanda (+) maka electrode lebih mudah mengalami reduksi.2. Jika potensial electrode bertanda (-) maka electrode lebih mudah mengalami oksidasi.

Potensial Elektroda StandarPotensial elektroda standar suatu elektroda adalah DGL (Daya Geral Listrik) suatu sel yang terdiri dari elektroda yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ionnya dengan keaktifan satu dan elektroda hydrogen standar (Hervey,2000).

Sistem elektroda harus reversible secara termodinamika

Mn+ + ne M

IUPAC menetapkan untuk menggunakan potensial reduksi atau potensial elektroda.

EMn+|M = E0 Mn+|M (RT/nF). Ln (1/ aMn+)

EMn+|M = E0 Mn+|M (RT/nF). Ln (1/ {Mn+})

Untuk sel:

a) Pt, H2 | HCl (1M) || CuSO4 (1M) | Cu

E0sel = E0Cu - E0 H20,34 = E0Cu 0E0Cu = 0,34 V

Elektroda hidrogen digunakan sebagai standar dengan setengah-reaksi

H2 (1 atm) (g) H+ (aq) + e

dan ditetapkan potensial elektroda 0,000 V pada 25 0C. Dengan elektroda pembanding ini dapat diperoleh potensial elektroda lainnya yang sebagian tercantum dalam table potensial elektroda standar. Potensial elektroda standar suatu logam adalah beda potensial antara elektroda hydrogen standar dengan setengah-sel yang terdapat logam tercelup dalam larutannya dengan konsentrasi 1 molar pada 25 0C atau dengan kata lain DGL sel (Jeffery,1978).

Table standar elektroda potensialIn aqueous solutions at 25 C

2e+ Hg2+(aq)Hg(l)E=0.86 V

2e+ I2(s)2 I(aq)E=0.54 V

2e+ 2 H+(aq)H2(g)E=0 V

4e+ Zr4+(aq)Zr(s)E=1.53 V

1e+ Rb+(aq)Rb(s)E=2.93 V

Cara menentukan DGL sel Nilai DGL sel elektrokimia dapat ditentukan berdasarkan tabel potensial elektrode standar. Syarat bahwa sel elektrokimia akan berlangsung spontan jika oksidator yang lebih kuat berperan sebagai pereaksi atau DGL sel berharga positif. Esel= (Ekatode Eanode) > 0 Penggabungan kedua setengah reaksi tersebut menghasilkan persamaan reaksi redoks dengan nilai DGL sel positif

Zn(s) Zn2+(aq)+ 2eE = +0,76 V

Cu2+(aq) + 2e Cu(s)E = +0,34 V

Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)Esel= +1,10 V

Nilai DGL sel sama dengan potensial standar katode (reduksi) dikurangi potensial standar anode (oksidasi). Metod ini merupakan cara alternatif untuk menghitung GGL sel.

Esel= Ekatode EanodeEsel= ECu EZn= 0,34 V (0,76 V) = 1,10 V

SEL GALVANISel volta merupakan alat untuk menghasilkan arus listrik dengan bantuan reaksi kimia. Dalam sel volta, oksidasi terjadi di salah satu elektroda, dan reduksi berlangsung di elektroda lainnya. Elektron akan bermigrasi dari satu elektroda ke elektroda lainnya akibatnya akan dihasilkan listrik yang berlawanan dengan aliran electron (Rosenberg, 1980).

3

2

41

5

Keterangan:1. Jembatan garam: untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan2. . Kawat : Sebuah kawat dapat menghubungkan dua elektroda yang kokoh bagi elektron untuk bergerak 3. Voltmeter: untuk menentukan besarnya potensial sel4. Anoda: elektroda negatif tempat terjadinya reaksi oksidasi5. Katoda: elektroda positif tempat terjadinya reaksi reduksi

Prinsip Kerja:Pada gambar tersebut terlihat bahwa elektroda tembaga (sebagai kutub positif) dicelupkan kedalam larutan tembaga sulfat pada bejana disebelah kanan dan elektroda seng (sebagai kutub negative) dicelupkan kedalam larutan seng sulfat pada bejana disebelah kiri. Kedua larutan dalam bejana yang berbeda tersebut dihubungkan dengan jembatan garam.Reaksi yang terjadi pada bejana di sebelah atas merupakan reaksi reduksi dari ion tembaga menjadi logam tembaga. Hal ini menyebabkan massa elektroda tembaga bertambah. Kekurangan muatan positif terhadap muatan negatif akibat reduksi segera di setimbangkan oleh muatan positif jembatan garam. Dengan demikian elektrolit tetap netral. Sebaliknya elektrolit dalam bejana kiri akan terjadi penambahan kation sebagai oksidasi dari logam zink. Reaksi sel yang terjadi adalah:Zn(s) + Cu2+ Zn2+ + Cu(s)

ION SELEKTIF ELEKTRODAElektroda Selektif Ion (ESI) adalah membran elektroda yang merespon selektif ion.Ini termasuk probe yang mengukur ion tertentu dan gas dalam larutan. ISE yang paling umum digunakan adalah pemeriksaan pH. IonISE lain yang dapat diukur meliputi fluoride, bromida, kadmium, dan gas dalam larutan seperti amonia, karbon dioksida, dan nitrogen oksida (William, 2009).

Penggunaan Elektroda Selektif Ion dalam analisis lingkungan menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan metode lain dari analisis.Pertama, biaya setup awal untuk membuat analisis yang relatif rendah. Setup ISE dasar meliputi meter (mampu membaca milivolt), probe (selektif untuk setiap analit kepentingan), dan bahan habis pakai yang digunakan untuk berbagai pH atau penyesuaian kekuatan ion (William, 2009).

Prinsip Kerja:1. Sebuah Elektroda Selektif Ion mengukur potensi ion tertentu dalam larutan2. Potensi ini diukur terhadap elektroda referensi yang stabil pada potensi konstan3. berkaitan dengan konsentrasi ion yang spesifik, sehingga memungkinkan pengguna akhir untuk membuat pengukuran analisis ion tertentu.JENIS-JENIS ELEKTRODA REFERENSI POSITIF1. Elektroda Hidrogen Standar (SHE)

Ini merupakan elektroda referensi dengan sistem logam mulia / gas hidrogen. Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:

H2 (1 atm) (g) H+ (aq) + e

Elektrolit yang digunakan dalam elektroda ini adalah asam klorida. Fasa-fasa yang ada dapat dinyatakan sebagai berikut:Pt (s) | H2 (g) | H+ (aq)Garis tegak menyatakan batas fasa. Potensial elektrodanya dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dimana [H+] adalah konsentrasi ion hidrogen di dalam larutan, [H2] adalah tekanan parsial gas hidrogen. Untuk kondisi standar, bahan mumi pada temperatur 25C, tekanan hidrogen parsial pada 1 atm, aktifitas ion hidrogen 1 unit (equivalent dengan 1,18 M asam klorida), maka suku ke dua dari persamaan menjadi nol (Jerome,1980). Sehingga:

E H+/ H2 = EO H+/ H2

2. Elektroda Perak /Perak Klorida

Ini merupakan elektroda referensi dengan sistem logam / garam. Elektroda ini banyak digunakan karena mudah dan handal. Elektroda ini dapat dioperasikan pada temperatur lebih dari 100C. Reaksi keseimbangan yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:AgCl + e- = Ag + Cl-Fasa-fasa yang ada dapat dinyatakan sebagai berikut:

Ag (s) I AgCl (s) I Cl- (aq)Potensial elektrodanya dapat dinyatakan sebagai berikut:

EAg/AgCl = EOAg/AgCl (RT/F) In ([AgCl]/([Ag][Cl-])Persamaan memperlihatkan bahwa potensial elektroda ini tergantung pada aktifitas ion klorida didalam elektroda. Untuk itu penting sekali untuk mengetahui komposisi elektrolit yang menjadi larutan pengisi serta konsentrasinya. Untuk larutan pengisi yang mengandung 3,5 M kalium klorida, maka potensial elektrodanya mencapai 0.199 V vs SHE pada temperature 25 DC. Gambar 2 memperlihatkan elektroda referensi Ag/AgCI. Kelemahan dari elektroda ini adalah sensitif terhadap cahaya. Cahaya menyebabkan AgCl berubah menjadi Ag. Selain itu elektroda ini tidak cocok untuk larutan yang mengandung ion komplek seperti ion ammonium dan ionsianida (Jerome,1980).

3. Elektroda Merkuri IMerkuro Klorida (Calomel) SCE

Ini merupakan elektroda referensi dengan sistem logam / garam tak larutt. Elektroda ini digemari karena kemudahan dan kehandalannya. Elektroda ini lebih dikenal dengan sebutan kalomel. Gambar 3 memperlihatkan elektroda kalomel. Reaksi keseimbangan yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:HgCl + e- = Hg + Cl-

Fasa-fasa yang ada dapat dinyatakan sebagai berikut:

Hg (l) | HgCl (s) | Cl- (aq)Potensial elektrodanya dapat dinyatakan sebagai berikut

EHglHgCl = E0Hg/HgCl (RT/F) In ([HgCl]/([Hg][Cl-])

Dimana EOHg/HgCl = 0,268 V vs SHE pada 25C dengan koefisien temperatur 0,29 mV/0C. karena merkuri dalam bentuk cair dan merkuro klorida dalam bentuk padat maka [HgCl]=[Hg]=1. Dengan ini maka persamaan berubah menjadi:

E Hg/Hg2Cl2= EO Hg/Hg2CI2 - (RT/F) In [Cl-]

Persamaan ini menunjukkan bahwa potensial elektroda tergantung pada aktifitas ion klorida didalam larutan pengisi. Konsentrasi ion klorida dapat divariasi. Untuk 0.1 M, 1.0 M dan 3.8 M Genuh), potensial elektroda pada temperatur 25C adalah 0.336 V, 0.283 V dan 0.245 V vs SHE. Umumnya elektroda ini mempunyai larutan pengisi yang mengandung garam kalium klorida jenuh. Konsentrasi kalium klorida yang jenuh dapat dilihat pada bagian bawah elektroda yang umumnya didapatkan kalium klorida padat (tidak larut). Elektroda ini mempunyai 2 kendala, pertama, temperatur maksimum dimana elektroda ini bekerja stabil adalah 70C, kedua, pembuatan elektroda ini lebih sulit dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCI. Selain elektroda kalomel, ada 2 elektroda referensi lain yang menggunakan merkuri (Jerome,1980)..

4. Elektroda Merkuri / Merkuro Sulfat

Ini merupakan elektroda referensi dengan sistem logam / garam tak larut. Reaksi keseimbangan yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:

Hg2SO4 + e- = Hg + SO42-

Fasa-fasa yang ada dapat dinyatakan sebagai berikut:

Hg (l) | Hg2SO4 (s) | SO42- (aq)

Potensial elektrodanya dapat dinyatakan sebagai berikut:

E Hg/Hg2SO4 = EO Hg/Hg2SO4 - (RT/F) In [SO42-]

Persamaan ini menunjukkan bahwa potensial elektroda tergantung pada aktifitas ion sulfat didalam larutan pengisi. Jika elektroda diisi dengan kalium sulfat jenuh, maka potensialnya sebesar 0,644 V vs SHE pada temperatur 27C. Elektroda ini juga dapat diisi dengan natrium sulfat dengan karakteristik yang hampir sama (Jerome,1980).

DAFTAR PUSTAKA

William L. Masterton. 2009.Chemistry Princpiles and Reactions. California : Brooks/ Cole Cengange Learning

Jerome L. Rosenberg. 1980.Seri Buku Scaum Dasar. Jakarta: Erlangga

Harvey, D. 2000.Modern Analytical Chemistry. NY: Mc Grawhill.

Skoog, West, Holler & Crouch. 2004.Fundamentals of analytical chemistry 8ed 2004. California : Brooks/ Cole Cengange Learning

Jeffery. G.H, 1978.Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis. United States: longman

.