ELEKTROKIMIA DAN APLIKASINYA

Safirah Nidhar Salsabila

15630039

 
ELEKTROKIMIA DAN APLIKASINYA

            Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang berkenaan dengan interkonversi energy listrik dan energy kimia. Proses elektokimia adalah reaksi redoks (oksidasi-reduksi) dimana dalam reaksi ini energy yang dilepas oleh reaksi spontan diubah menjadi energy listrik atau dimana energy listrik digunakan agar reaksi yang nonspontan bisa terjadi. Dalam reaksi redoks, elektron-elektron ditransfer dari satu zat ke zat lain. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya disebut sel galvani. Sel elektrokimia dimana reaksi tak spontan di dalamnya digerakkan oleh sumber arus luar disebut sel elektrolisis.

            Prinsip-prinsip dasar elektrokimia didasarkan pada rasio tegangan antara dua zat dan memiliki kemampuan untuk bereaksi satu sama lain. Semakin lama logam (elektroda) dalam suat larutan sel galvani yang terpisah, maka semakin kuat listrik akan terbentuk akibat perpindahan elektron dari satu sel ke sel yang satunya. Alat yang digunakan untuk mempelajari elektrokimia disebut sel elektrokimia. Sel elektrokimia dalaha system yang terdiri dari elektroda yang tercelup pada larutan elektrolit. Sel elektrokimia yang sangat banyak penerapannya dalan kehidupan sehari-hari adalah sel volta.

A.  Sel Galvani (Sel Volta)

Peralatan percobaan untuk mengasilkan listrik dengan memanfaatkan reaksi redoks spontan disebut sel galvani atau sel volta, diambil dari nama ilmuan Italia Luigi Galvani dan Alessandro Volta, yang membuat versi awal dari alat ini.

Sebatang seng dicelupkan ke dalam larutan ZnSO₄ dan sebatang tembaga dicelupkan kedalam larutan CuSO₄. Sel bekerja berdasarkan asas bahwa oksidasi Zn menjadi Zn²⁺ dan reduksi Cu²⁺ menjadi Cu dapat dibuat berlangsung serentak dalam lokasi-lokasi yang terpisah dimana transfer elektron antara lokasi-lokasi tersebut terjadi melalui sebuah kawat eksternal. Batang seng dan tembaga dinamakan elektroda. Susunan elektroda (Zn dan Cu) dan larutan (ZnSO₄ dan CuSO₄) ini disebut Daniell. Berdasarkan definisi, anoda  dalam sel galvani ialah elektroda tempat terjadinya oksidasi dan katoda ialah elektroda tempat terjadinya reduksi.

Untuk sel Daniell, reaksi-reaksi setengah sel, yaitu, reaksi oksidasi dan reduksi pada masing-masing elektroda, ialah :

          

Arus listrik mengalir dar anoda ke katoda karena ada selisish energy potensial listrik diantara kedua elektroda. Aliran arus listrik ini analog dengan air yang jatuh dari air terjun karena ada selisih energy potensial gravitasi, atau aliran gas dari wilayah bertekanan tinggi ke wilayah bertekanan rendah.

B.      Aplikasi Sel Volta dalam kehidupan Sehari-hari:

1.      Aki

      Aki atau accumulator merupakan sel volta yang tersusun atas elektroda Pb dan PbO, dlaam larutan asam sulfat yang berfungsi sebagai elektrolit. Pada aki, sel disusun dalam beberapa pasang dan setap pasang mengahsilkan 2 volt. Aki umumnya kita temui memiliki potensial sebesar 6 Volt (kecil) sebagai sumber arus sepeda motor dan 12 V (besar) untuk mobil. Aki merupakan sel yang dapat diisi kembali, sehingga aki dapat dipergunakan secara terus menerus. Sehingga ada dua mekanisme reaksi yang terjadi. Reaksi penggunaan aki merupakan sel volta, dan reaksi pengisian menggunakan arus listrik dari luar seperti peristiwa elektrolisa.

2.      Baterai

Baterai atau sel kering merupakan salah satu sel volta, yaitu sel yang menghasilkan arus listrik, berbeda dengan aki, baterai tidak dapat diisi kembali.
Sehingga baterai juga disebut dengan sel primer dan aki dikenal dengan sel sekunder. Baterai disusun oleh Seng sebagai anoda, dan grafit dalam elektrolit MnO2, NH4Cl dan air bertindak sebagai katoda.

3.      Baterai Nikel-Kadmium

Baterai Nikel-Kadmium merupakan baterai kering yang dapat di isi ulang.Reaksi sel yang terjadi sebagai berikut:

Anode : Cd + 2OH- Cd(OH)2 + 2e
Katode :NiO2 + 2H2 O + 2e Ni(OH)2 + Ni(OH)2 + Cd + NiO2 + 2H2O Cd(OH)2 + Ni(OH)2

Hasil-hasil reaksi pada baterai nikel-kadmium merupakan zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya.Pengisian dilakukan dengan membalik arah aliran electron pada kedua electrode.

4.      Baterai Perak Oksida

Susunan baterai perak oksida yaitu Zn (sebagai anode), Ag2O (sebagai katode), dan pasta KOH sebagai elektrolit. reaksinya sebagai berikut:
Anode :Zn + 2OH- Zn(OH)2 + 2e
Katode :Ag2O + H2O + 2e 2Ag + 2OH-

Reaksi Sel : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l) " Zn(OH)2(s) + 2Ag(s)

Baterai perak oksida memiliki potensial sel sebesar 1,5 volt dan bertahan dalam waktu yang lama.Kegunaan baterai jenis ini adalah untuk arloji,kalkulator dan berbagai jenis peralatan elektrolit lainnya

5.      Sel Bahan Bakar

Sel bahan bakar merupakan sel yang menggunakan bahan bakar campuran hydrogen dengan oksigen atau campuran gas alam dengan oksigen. Bahan bakar (pereaksi) dialirkan terus menerus. Gas oksigen dialirkan ke katode melalui suatu bahan berpori yang mengkatalis reaksi dan gas hydrogen dialirkan ke anode.

Anode :2H2 + 4OH- 4H2O + 4e
Katode :O2 + 2H2O + 4e 4OH- + 2H2 + O2 2H2O

Sel seperti ini biasa di gunakan untuk sumber listrik pada pesawat luar angkasa.

6.      Proses dalam penyepuhan

Elektroplating atau penyepuhan merupakan proses pelapisan permukaan logam dengan logam lain. Misalnya tembaga dilapisi dengan emas dengan menggunakan elektrolit larutan emas (AuCl3).

Emas (anoda) : Au(s) → Au3+(aq) + 3e (oksidasi)
Tembaga (katoda) : Au3+(aq) + 3e → Au(s) (reduksi)

Dari persamaan reaksi tampak pada permukaan tembaga akan terjadi reaksi reduksi Au3+(aq) + 3e → Au(s). Dengan kata lain emas Au terbentuk pada permukaan tembaga dalam bentuk lapisan tipis. Ketebalan lapisan juga dapat diatur sesuai dangan lama proses reduksi. Semakin lama maka lapisan yang terbentuk semakin tebal.

7.      Proses Sintesa

Sintesa atau pembuatan senyawa basa, cara elektrolisa merupakan teknik yang handal. Misalnya pada pembuatan logam dari garam yaitu K, Na dan Ba dari senyawa KOH, NaOH, Ba(OH)2, hasil samping dari proses ini adalah terbentuknya serta pada pembuatan gas H2, O2, dan Cl2. Seperti reaksi yang telah kita bahas.

8.      Proses pemurnian logam

Proses pemurnian tembaga merupakan contoh yang menarik dan mudah dilaksanakan. Pemurnian ini menggunakan elektrolit yaitu CuSO4. Pada proses ini tembaga yang kotor dipergunakan sebagai anoda, dimana zat tersebut akan mengalami oksidasi, Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e
Reaksi oksidasi ini akan melarutkan tembaga menjadi Cu2+. Dilain pihak pada katoda terjadi reaksi reduksi Cu2+ menjadi tembaga murni. Mula-mula Cu2+berasal dari CuSO4, dan secara terus menerus digantikan oleh Cu2+ yang berasal dari pelarutan tembaga kotor.

Sumber :

Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Atkins, P.W. 1993. Kimia Fisika. Jakarta: Penerbit Erlangga.