lapres potensial sel
Post on 31-Dec-2015
78 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LABORATORIUM
KIMIA FISIKA
Percobaan : POTENSIAL SEL Kelompok : VII A
Nama : 1. May Saktianie Novitasari NRP. 2313 030 029 2. Evi Maya Odelia NRP. 2313 030 039 3. Dicky Dwi Randika NRP. 2313 030 045 4. Bun Yan Marshush Al Wathon NRP. 2313 030 077 5. Brima Dewantoro NRP. 2313 030 085
Tanggal Percobaan : 30 Nopember 2013
Tanggal Penyerahan : 7 Desember 2013
Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah S.T., M.T.
Asisten Laboratorium : Dhaniar Rulandri W.
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2013
i
ABSTRAK
Tujuan praktikum potensial sel ini adalah untuk mengetahui dan mengukur besar potensial sel pada sel elektrokimia.
Metode percobaan potensial sel yang pertama adalah mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan, dilanjutkan dengan membuat larutan ZnSO4 dan larutan CuSO4 dengan konsentrasi 0,69 N; 0,61 N; 0,51 N; 0,48 N; 0,42 N; 0,38 N; 0,32 N; 0,26 N; 0,22 N; 0,15 N; dan 0,11 N. Setelah itu menuangkan larutan yang telah dibuat ke dalam beaker glass, lalu lempeng Cu (Tembaga) dan Zn (Seng) yang telah disiapkan sebelumnya diikat dengan benang. Kemudian lempeng-lempeng tersebut diletakkan pada beaker glass yang sudah berisi larutan ZnSO4 dan larutan CuSO4
sebesar 250 ml. Menyiapkan jembatan garam dan meletakkan pada kedua larutan. Membasahi semua permukaan jembatan garam dengan larutan tersebut. Lalu kabel dari voltmeter ditempelkan pada lempeng Cu dan Zn tersebut. Setelah kabel voltmeter tersebut ditempelkan, maka akan muncul angka/skala voltage dari lempeng tersebut pada keadaan konstan. Setelah angkanya muncul lalu dicatat dan dimasukkan ke dalam tabel percobaan. Lalu ulangi percobaan pada masing-masing larutan sebanyak dua kali. Setelah itu hitung rata-ratanya dan masukkan ke dalam tabel perhitungan.
Dari percobaan potensial ini didapatkan hasil harga potensial sel dari masing-masing konsentrasi larutan. Pada konsentrasi 0,69 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,105 V. Pada konsentrasi 0,61 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,09 V. Pada konsentrasi 0,51 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,065 V. Pada konsentrasi 0,48 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,045 V. Pada konsentrasi 0,42 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,025 V. Pada konsentrasi 0,38 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,065 V. Pada konsentrasi 0,32 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,045 V. Pada konsentrasi 0,26 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 1,03 V. Pada konsentrasi 0,22 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 0,96 V. Pada konsentrasi 0,15 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 0,35 V.Sedangkan untuk konsentrasi 0,11 N; rata-rata harga potensial sel sebesar 0,145 V. Dari hasil percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi mempengaruhi besarnya harga potensial sel. Besarnya konsentrasi
sebanding dengan harga potensial sel, artinya semakin besar konsentrasi harga potensial juga semakin besar. Karena konsentrasi mempengaruhi nilai potensial sel. Potensial sel hasil perhitungan dan percobaan disetiap konsentrasi diperoleh hasil yang berbeda. Persen kesalahan terbesar ada pada percobaan ke-11 dengan konsentrasi sebesar 0,11 N dengan persen kesalahan sebesar 86 %. Kata Kunci : potensial sel, sel elektrokimia, jembatan garam, voltmeter,
beda potensial
ii
DAFTAR ISI ABSTRAK .......................................................................................... i
DAFTAR ISI ........................................................................................ ii DAFTAR GAMBAR ............................................................................. iii DAFTAR GRAFIK ............................................................................... iv
DAFTAR TABEL .................................................................................. v BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ....................................................................... I-1
I.2 Rumusan Masalah ................................................................. I-1 I.3 Tujuan Percobaan .................................................................. I-1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori ........................................................................... II-1
II.1.1 Pengertian Sel Volta ....................................................... II-1
II.1.2 Potensial Sel ................................................................... II-2 II.1.3 Macam-macam Elektroda ............................................... II-2
II.1.4 Reaksi dan Persamaan Elektrokimia dan Elektrolisis ...... II-4 II.1.5 Hukum-Hukum yang Mendasari .................................... II-6
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 Variabel Percobaan .............................................................. III-1 III.2 Alat yang digunakan ............................................................ III-1 III.3 Bahan yang digunakan ........................................................ III-2
III.4 Prosedur Percobaan ............................................................. III-2 III.5 Diagram Alir Percobaan ....................................................... III-3
III.6 Gambar Alat Percobaan ....................................................... III-4 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Tabel Hasil Percobaan .......................................................... IV-1
IV.2 Grafik dan Pembahasan ....................................................... IV-1 BAB V KESIMPULAN .......................................................................... V-1 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. vi
DAFTAR NOTASI ................................................................................ vii APPENDIKS ........................................................................................ viii
LAMPIRAN : 1. LAPORAN SEMENTARA 2. FOTOKOPI LITERATUR
3. LEMBAR REVISI
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Susunan Sel Volta ........................................................ II-1
Gambar III.6 Alat Percobaan ............................................................. III-4
v
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Harga Potensial Sel .......................................................... II-1
Tabel IV.1 Hasil Percobaan ............................................................... IV-1
iv
DAFTAR GRAFIK
Grafik IV.1 Hubungan Konsentrasi dengan Beda Potensial ................ IV-2
Grafik IV.2 Deviasi Nilai Potensial Sel ............................................... IV-6
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar belakang
Pada pembelajaran mata kuliah kimia fisika diberikan dalam dua cara yaitu secara
teoritis dan praktek. Pada pembelajaran teoritis, diberikan dasar-dasar umum teori.
Sedangkan dalam praktikum, dilakukan beberapa prosedur untuk membuktikan kebenaran
dari teori-teori yang sudah ada, sehingga diperoleh kesimpulan dari pembelajaran yang
sesuai dengan teori dan fakta. Salah satunya yaitu praktikum kimia fisika. Praktikum kimia
fisika sangat diperlukan, agar teori yang sudah ada dapat dikembangkan lebih jauh dengan
praktikum.
Praktikum potensial sel ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana proses yang
terjadi pada sel volta baik proses dalam anoda maupun katoda. Selain untuk mengetahui
harga sel volta, praktikum ini juga dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.
Diantaranya Sel Bahan Bakar (Fuel Cell), aki mobil, baterai alkalin, dan proteksi besi oleh
seng (Zn) terhadap korosi.
Sel volta atau sel galvani adalah suatu elektrokimia yang melibatkan reaksi redoks
dan menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda, tempat berlangsungnya
reaksi oksidasi disebut anoda (elektroda negatif), dan tempat berlangsungnya reaksi
reduksi disebut katoda (elektroda positif). Rangkaian sel volta terdiri atas elektroda Fe
(Logam Fe) yang dicelupkan ke dalam larutan Fe2(SO4)3 dan elektroda Cu (Logam Cu)
yang dicelupkan ke dalam larutan CuSO4. Kedua larutan tersebut dihubungkan dengan
jembatan garam yang berbentuk huruf “U”.
I.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari percobaan ini adalah:
1. Bagaimana cara mengukur potensial sel pada sel elektrokimia ?
I.3 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah:
1. Untuk mengukur potensial sel pada sel elektrokimia.
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori
II.1.1 Pengertian Sel Volta
Sel Galvani atau disebut juga dengan sel volta adalah sel elektrokimia yang
dapat menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan.
Dalam sel volta, energi listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu
elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron pada elektroda lainnya (reduksi).
Elektroda yang melepaskan elektron akan membentuk kutub negatif (-) dinamakan
anoda, sedangkan elektroda yang menerima elektron akan membentuk kutub positif
(+) dinamakan katoda. Jadi, sebuah sel volta terdiri dari dua bagian atau dua
elektroda dimana setengah reaksi oksidasi berlangsung pada anoda dan setengah
reaksi berlangsung pada katoda. Reaksi redoks spontan yang dapat mengakibatkan
terjadinya energi listrik ini ditemukan oleh Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe
Volta.
(http://renideswantikimia.wordpress.com/kimia-kelas-xii-3/semester-i/2-reaksi-redoks-dan-
elektrokimia/3-potensial-sel/)
Gambar II.1 Susunan Sel Volta
Notasi sel : Zn/ Zn2+
// Cu2+
/ Cu
Logam Cu mempunyai potensial reduksi yang lebih positif dibanding logam Zn ,
sehingga logam Zn bertindak sebagai anoda dan logam Cu bertindak sebagai
katoda.
(www.imamahmadi.wordpress.com/sel-volta/)
Persamaan reaksi ionnya:
Zn(s) + Cu2+
(aq) → Zn2+
(aq) + Cu(s)
II-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Persamaan reaksi setengah selnya:
Penulisan reaksi redoks tersebut dapat juga dinyatakan dengan diagram sel berikut:
Zn(s) | Zn2+
(aq) || Cu2+
(aq) | Cu(s)
Pada proses pembentukan energi listrik dari reaksi redoks dalam sel volta. Logam
Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn2+
dan melepaskan 2 elektron. Kedua
elektron ini akan mengalir melewati voltmeter menuju elektroda Cu. Kelebihan
elektron pada elektroda Cu akan diterima oleh ion Cu2+
yang disediakan oleh larutan
Cu(NO3)2 sehingga terjadi reduksi ion Cu2+
menjadi Cu(s). Ketika reaksi
berlangsung, dalam larutan Zn(NO3)2 akan kelebihan ion Zn2+
(hasil oksidasi).
Demikian juga dalam larutan CuSO4 akan kelebihan ion NO3– sebab ion
pasangannya (Cu2+
) berubah menjadi logam Cu yang terendapkan pada elektroda
Cu. Kelebihan ion Zn2+
akan dinetralkan oleh ion NO3– dari jembatan garam,
demikian juga kelebihan ion NO3– akan dinetralkan oleh ion Na
+ dari jembatan
garam. Jadi, jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-ion hasil reaksi
redoks.
Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanya sesaat
sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yang menetralkan dan
akhirnya reaksi berhenti seketika. Dalam sel elektrokimia, tempat terjadinya reaksi
oksidasi (elektroda Zn) dinamakan anoda, sedangkan tempat terjadinya reaksi
reduksi (elektroda Cu) dinamakan katoda. Alessandro Volta melakukan eksperimen
dan berhasil menyusun deret keaktifan logam atau deret potensial logam yang
dikenal dengan deret Volta.
(http://budisma.web.id/materi/sma/kimia-kelas-xii/sel-elektrokimia/)
Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, sifat reduktornya semakin
kuat. Karena suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah
kanannya, tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya.
Li⎯K⎯Ba⎯Ca⎯Na⎯Mg⎯Al⎯Nu⎯Zn⎯Cr⎯Fe⎯Cd⎯Co⎯Ni⎯Sn⎯H⎯Cu⎯Ag⎯Hg⎯Pt⎯Au
Pada elektroda Zn : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–
Pada elektroda Cu : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)
Reaksi redoks : Cu2+
(aq) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+
(aq)
II-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Logam Na, Mg, dan Al terletak di sebelah kiri H sehingga logam tersebut dapat
mereduksi ion H+ untuk menghasilkan gas H2, sedangkan logam Cu dan Ag terletak
di sebelah kanan H sehingga tidak dapat mereduksi ion H+
(tidak bereaksi dengan
asam). Deret Volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan logam lain.
Misalnya, logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO4. Reaksi yang terjadi
adalah Zn mereduksi Cu2+
(berasal dari CuSO4) dan menghasilkan endapan logam
Cu karena Zn terletak di sebelah kiri Cu.
II.1.2 Potensial Sel
Potensial sel adalah Gaya yang dibutuhkan untuk mendorong elektron
melalui sirkuit eksternal. Potensial sel dihasilkan dari sel Galvani atau sel volta.
Besarnya potensial sel dari suatu reaksi redoks dalam sel volta merupakan total dari
potensial elektroda unsur-unsur sesuai dengan reaksinya. Hasil perhitungan
potensial sel dapat bernilai positif atau negatif. Jika potensial sel bertanda positif
berarti reaksi dapat berlangsung, sedangkan jika potensial sel bertanda negatif
berarti reaksi tidak dapat berlangsung.
Potensial sel tergantung pada suhu, konsentrasi ion dan tekanan parsial gas
dalam sel. Potensial sel standar E0 sel : potensial pada 25
0C, konsentrasi ion 1 M
dan tekanan parsial 1 atm. Potensial sel standar dihitung dengan menggunakan
potensial-potensial standar zat-zat yang mengalami redoks.
E0oks = potensial standar zat yang mengalami oksidasi
E0red = potensial standar zat yang mengalami reduksi
(http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/potensial-sel-reaksi-sel-dan-
penentuan-potensial-reduksi/)
Zn(s)+CuSO4(aq)→ZnSO4(aq)+Cu(s)
atau
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+
(aq) + Cu(s)
E0 sel = E0 red – E0 oks
II-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Tabel II.1 Harga Potensial Sel
II.1.3 Macam-macam Elektroda
Dalam sel elektrokimia suatu elektroda dapat disebut sebagai anoda atau
katoda. Anoda ini didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron datang dari sel
elektrokimia dan oksidasi terjadi, dan katoda didefinisikan sebagai elektroda dimana
elektron memasuki sel elektrokimia dan reduksi terjadi. Setiap elektroda dapat
menjadi sebuah anoda atau katoda tergantung dari tegangan listrik yang diberikan
ke sel elektrokimia tersebut. Elektroda bipolar adalah elektroda yang berfungsi
sebagai anoda dari sebuah sel elektrokimia dan katoda bagi sel elektrokimia lainnya.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Elektroda)
Elektroda dibagi menjadi:
a. Logam-ion logam
Elektroda ini terdiri atas logam yang setimbang dengan ion logamnya, seperti
Zn, Cu, Cd, Na dan sebagainya.
II-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
b. Amalgama
Hampir sama dengan elektroda logam-ion logam tetapi dipakai amalgama.
Sifatnya lebih aktif dan aktivitas logamnya lebih rendah sebab diencerkan Hg.
Contohnya elektroda Pb(Hg) dalam larutan Pb2+
c. Non metal-non gas
Elektroda ini disusun dengan menempatkan zat yang bersangkutan dalam
tabung, kemudian di atasnya diberi larutan ion yang bersangkutan. Hubungan
dengan air dapat dilakukan dengan logam inert seperti Pt.
d. Gas
Elektroda gas terdiri atas gas yang dimasukkan bergelembung ke dalam larutan
yang berisi ion dan setimbang dengannya. Sebagai hubungan luar biasanya
dipakai Pt dilapisi Pt hitam.
e. Logam-garam tidak larut, dalam hal ini termasuk:
1. Elektroda kalomel
2. Elektroda perak-perak klorida
3. Elektroda timbal-timbal sulfat
4. Elektroda perak-perak bromida
Elektroda ini setimbang dengan ion-ion sisa asam dari garam yang
bersangkutan.
f. Logam-oksida tidak larut
Elektroda ini setimbang dengan ion OH- dalam larutan.
g. Oksidasi-oksidasi
Elektroda ini terdiri atas logam Pt yang dimasukkan dalam larutan yang
terbentuk oksidasi dan reduksinya.
(Sukardjo,2002)
II.1.4 Reaksi dan Persamaan Elektrokimia dan Elektrolisis
Elektrokimia adalah salah satu dari cabang ilmu kimia yang mengkaji
tentang perubahan bentuk energi listrik menjadi energi kimia dan sebaliknya. Proses
elektrokimia melibatkan reaksi redoks. Proses transfer elektron akan menghasilkan
sejumlah energi listrik. Aplikasi elektrokimia dapat diterapkan dalam dua jenis sel,
yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Ada dua metode untuk menyetarakan persamaan
redoks. Salah satu metode disebut metode perubahan bilangan oksidasi (PBO), yang
berdasarkan pada perubahan bilangan oksidasi yang terjadi selama reaksi. Metode
II-6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
lain, disebut metode setengah reaksi (metode ion-elektron). Metode ini melibatkan
dua buah reaksi paruh, yang kemudian digabungkan menjadi reaksi redoks
keseluruhan.
(http://belajar-sob.blogspot.com)
Reaksi oksidasi dan reduksi sering diistilahkan dengan “reaksi redoks”, hal
ini dikarenakan kedua peristiwa tersebut berlangsung secara simultan. Oksidasi
merupakan perubahan dari sebuah atom atau kelompok atom (gugus) melepaskan
elektron, bersamaan itu pula atom atau kelompok atom akan mengalami kenaikan
bilangan oksidasi. Demikian pula sebaliknya reduksi adalah perubahan dari sebuah
atom atau kelompok atom menerima atau menangkap elektron. Sel elektrokimia
dibagi menjadi dua yaitu:
1. Sel kimia
a. Tidak dengan pemindahan
b. Dengan pemindahan
2. Sel konsentrasi
a. Tidak dengan pemindahan
b. Dengan pemindahan
(Maron Lando, 1974).
Elektrolisis adalah suatu proses dimana reaksi kimia terjadi pada elektroda
yang tercelup dalam elektrolit. Ketika tegangan diberikan terhadap elektroda itu.
Elektroda yang bermuatan positif disebut anoda dan elektroda yang bermuatan
negatif disebut katoda. Elektroda seperti platina yang hanya mentransfer elektron
dari larutan disebut elektron inert. Elektroda reaktif adalah elektroda yang secara
kimia memasuki reaksi elektroda selama elektrolisis, terjadilah reduksi pada katoda
dan oksidsi pada anoda. Gambaran umum tipe reaksi elektroda dapat diringkas
sebagai berikut:
a. Arus listrik yang membawa ion akan diubah pada elektroda
b. Ion negatif yang sulit dibebaskan pada katoda menyebabkan pengurangan H2O
dan pembentukan H2 dan OH- dan absorpsi elektron.
c. Ion negatif yang sulit dibebaskan pada anoda menyebabkan pengurangan H2O dan
elektron.
(Dogra, 1998)
II-7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Sel galvani menghasilkan arus listrik bila reaksi berlangsung spontan. Sel
elektrolit menggunakan elektrolit untuk menghasilkan perubahan kimia. Proses
elektrolisis meliputi pendorongan arus listrik melalui sel untuk menghasilkan
perubahan kimia dimana potensi potensial sel adalah negatif .
(Strjer, 1994).
Elektrolisis adalah peristiwa penguraian suatu elektrolit oleh suatu arus
listrik. Jika dalam sel volta energi kimia diubah menjadi energi listrik, maka dalam
sel elektrolisis yang terjadi adalah sebaliknya, yaitu energi listrik diubah menjadi
energi kimia. Dengan mengalirkan arus listrik ke dalam suatu larutan atau leburan
elektrolit, akan diperoleh reaksi redoks yang terjadi dalam sel elektrolisis. Faktor
yang menentukan reaksi kimia elektrolisis antara lain konsentrasi (keaktifan)
elektrolit yang berbeda ada yang bersifat inert dan elektoda tidak inert. Hasil
elektrolisis dapat disimpulkan; reaksi pada katoda (katoda tidak berperan) ada K+,
Ca2+
, Na+, H
+. Dari asam dan logam lain (Cu
2+), reaksi pada anoda, untuk anoda
inert ada OH-, Cl
-, Br
-, dan I
- dan sisa asam lainnya serta anoda tidak inert (bukan Pt
dan C) (Anshory, 1984).
Dalam elektrolisis, sumber aliran listrik digunakan untuk mendesak elektron
agar mengalir dalam arah yang berlawanan dengan aliran spontan. Hubungan antara
jumlah energi listrik yang dikonsumsi dan perubahan kimia yang dihasilkan dalam
elektrolisis merupakan salah satu persoalan penting yang dicarikan jawabannya oleh
Michael Faraday (1791-1867). Hukum faraday pertama tentang tentang elektrolisis
menyatakan bahwa “jumlah perubahan kimia yang dihasilkan sebanding dengan
besarnya muatan listrik yang melewati suatu elektrolisis”. Hukum kedua tentang
elektrolisis menyatakan bahwa : “Sejumlah tertentu arus listrik menghasilkan
jumlah ekivalen yang sama dari benda apa saja dalam suatu elektrolisis”.
(Petrucci, 1985)
Untuk menginduksi arus agar mengalir melewati sel elektrokimia, dan
menghasilkan reaksi sel non-spontan, selisih potensial yang diberikan harus
melebihi potensial arus-nol sekurang-kurangnya sebesar potensial lebih sel, yaitu
jumlah potensial ubin pada kedua elektroda dan penurunan ohm (I x R) yang
disebabkan oleh arus yang melewati elektrolit. Potensial tambahan yang diperlukan
untuk mencapai laju reaksi yang dapat terdeteksi, mungkin harus besar, jika rapatan
II-8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
arus pertukaran pada elektrodanya kecil. Dengan alasan yang sama, sel galvani
menghasilkan potensial lebih kecil ketimbang pada kondisi arus nol.
(Atkins, 1990)
Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan
reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita.
Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel
elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari. Baterai aki yang sedang diisi kembali
(recharge) mengubah energi listrik yang diberikan menjadi produk berupa bahan
kimia yang diinginkan. Air (H2O), dapat diuraikan dengan menggunakan listrik
dalam sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur
pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g)
Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang
membedakan sel elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis
komponen voltmeter diganti dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau
lelehan yang ingin dielektrolisis, ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya,
elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin
dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya merupakan elektroda inert,
seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au). Ada dua tipe elektrolisis,
yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis larutan. Pada proses elektrolisis
lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti teroksidasi di anoda.
(http://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-elektrolisis/).
Berikut ini adalah contoh reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl. Dikenal
dengan istilah sel Downs :
Katoda (-) : 2 Na+
(l) + 2 e-
——> 2 Na(s)
Anoda (+) : 2 Cl-(l) ——> Cl2(g) + 2 e
-
Reaksi sel : 2 Na+
(l) + 2 Cl-(l) ——> 2 Na(s) + Cl2(g)
Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam
natrium di katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda.
(http://andykimia03.wordpress.com/2009/09/10/elektrokimia-ii-sel-elektrolisis/)
II.1.5 Hukum-Hukum yang Mendasari
Kebergantungan potensial elektroda pada konsentrasi telah dibahas. Untuk
persamaan sel umum,
II-9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
aA +bB xX + yY
potensial sel diberikan oleh persamaan Nernst.
E = Eθ – (RT/nF) ln([X]
x[Y]
y)/([A]
a[B]
b)
Eθ adalah potensial elektroda normal (potensial elektroda semua zat dalam
reaksi sel dalam keadaan standar), n adalah jumlah elektron yang terlibat dalam
reaksi, F adalah tetapan Faraday.
(http://k15tiumb.blogspot.com/2009/10/potensial-sel.html)
Potensial sel non standar dapat dihitung dengan persamaan Nernst sebagai
berikut :
)(
)(log
0592,00
reduksimassa
oksidasimassa
nEselE sel
Eo adalah potensial elektroda normal (potensial elektroda semua zat dalam
reaksi sel dalam keadaan standar), n jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi,
sedangkan oksidasi dan reduksi masing-masing menyatakan konsentrasi partikel
hasil oksidasi dan konsentrasi partikel hasil reduksi.
(http://chemsin.blogspot.com/2009/06/persamaan-nernst-dan-sel-konsentrasi_16.html)
III-1
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 Variabel Percobaan
1.Variabel Bebas
- Konsentrasi CuSO dan ZnSO4 : 0,69 N; 0,61 N; 0,51 N; 0,48 N; 0,42N; 0,38
N; 0,32 N; 0,26 N; 0,22 N; 0,15 N; dan 0,11 N
2. Variabel Terikat
- Besarnya voltase
3. Variabel Kontrol
- Volume masing-masing larutan 250 ml
III.2 Alat Percobaan
1. Erlenmeyer
2. Pipet tetes
3. Labu ukur
4. Gelas ukur
5. Timbangan elektrik
6. Kaca Arloji
7. Beaker glass
8. Voltmeter
9. Benang
10. Spatula
11. Selang
III.3 BahanPercobaan
1. Aquades
2. Larutan CuSO4
3. Lempeng logam Cu
4. Larutan ZnSO4
5. Lempeng logam Zn
III.4 Prosedur Percobaan
1. Menghitung berat CuSO4 dan ZnSO4 sesuai variabel yang telah ditentukan.
2. Menimbang padatan CuSO4 dan ZnSO4
III-2
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi DIII Teknik Kimia
FTI-ITS
3. Melarutkan padatan CuSO4 dan ZnSO4 dengan aquades kedalam labu ukur 500
ml.
4. Mengencerkan larutan CuSO4 dan ZnSO4 sesuai dengan variabel konsentrasi
yang telah ditentukanya itu, : 0,69 N; 0,61 N; 0,51 N; 0,48 N; 0,42N; 0,38 N;
0,32 N; 0,26 N; 0,22 N; 0,15 N; dan 0,11 N
5. Mengisi beaker glass yang berisi lempengan logam tembaga dengan larutan
CuSO4 dengan konsentrasi pertama 0,69 N .
6. Mengisi beaker glass lain yang berisi lempengan logam sampel dengan larutan
garam sejenis ZnSO4 dengan konsentrasi pertama 0,69 N.
7. Menghubungkan kedua beaker glass dengan jembatan garam.
8. Menghubungkan kutub negatif voltmeter pada elektroda tembaga dan kutub
positif pada elektroda sampel.
9. Mengamati voltase yang terjadi hingga keadaan konstan dan mencatatnya.
10. Mengulangi percobaan sebanyak 2x dengan konsentrasi larutan yang berikutnya
hingga selesai.
III-3
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi DIII Teknik Kimia
FTI-ITS
III.5 Diagram Alir Percobaan
Menghitung berat CuSO4 dan ZnSO4 sesuai variabel yang
telah ditentukan.
Melarutkan padatan CuSO4 dan ZnSO4 dengan aquades
kedalam labu ukur 500 ml.
Mengisi beaker glass yang berisi lempengan logam
tembaga dengan larutan CuSO4 dengan konsentrasi
pertama 0,69 N .
Mulai
Menimbang padatan CuSO4 dan ZnSO4
Mengencerkan larutan CuSO4 dan ZnSO4 sesuai dengan
variabel konsentrasi yang telah ditentukan yaitu; 0,69 N;
0,61 N; 0,51 N; 0,48 N; 0,42N; 0,38 N; 0,32 N; 0,26 N; 0,22
N; 0,15 N; dan 0,11 N
Mengisi beaker glass lain yang berisi lempengan logam
sampel dengan larutan garam sejenis ZnSO4 dengan
konsentrasi pertama 0,69 N.
A
A
III-4
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi DIII Teknik Kimia
FTI-ITS
III.6 Gambar Alat Percobaan
Menghubungkan kutub negatif voltmeter pada elektroda
tembaga dan kutub positif pada elektroda sampel.
Menghubungkan kedua beaker glass dengan jembatan
garam
Selesai
Mengamati voltase yang terjadi hingga keadaan konstan
dan mencatatnya.
Mengulangi percobaan sebanyak 2x dengan konsentrasi
larutan yang berikutnya hingga selesai.
III-5
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi DIII Teknik Kimia
FTI-ITS
Beaker Glass Erlenmeyer
Labu Ukur Gelas Ukur
Spatula Kaca Arloji
Pipet Tetes Selang
III-6
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi DIII Teknik Kimia
FTI-ITS
Voltmeter
Benang
Piringan (plate) Tombol Pengatur
Timbangan Elektrik
Batas ukur
Test pin positif
dan negatif
Selektor Batas ukur
IV-1
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Tabel Hasil Percobaan
Berdasarkan prosedur percobaan yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil
sebagai berikut:
Tabel IV.1 Hasil Percobaan Potensial Sel
KONSENTRASI
CuSO4 dan
ZnSO4
TEGANGAN
I II Rata-rata
0,4 N 0,98 V 0,98 V 0,98 V
0,5 N 0,90 V 0,92 V 0,91 V
0,6 N 0,49 V 0,48 V 0,485 V
0,7 N 0,45 V 0,47 V 0,46 V
0,8 N 0,40 V 0,41 V 0,405 V
IV.2 Grafik dan Pembahasan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur potensial sel pada sel
elektrokimia pada larutan CuSO4 dan ZnSO4 dengan kosentrasi larutan yang berbeda-
beda.
Potensial sel adalah gaya yang dibutuhkan untuk mendorong elektron melalui
sirkuit eksternal. Potensial sel dihasilkan dari sel Galvani. Potensial sel tergantung
pada suhu, konsentrasi ion dan tekanan parsial gas dalam sel. Potensial sel standar
dihitung dengan menggunakan potensial-potensial standar zat-zat yang mengalami
redoks. Besarnya potensial sel dari suatu reaksi redoks dalam sel volta merupakan
total dari potensial elektroda unsur-unsur sesuai dengan reaksinya. Selainitu,
percobaan ini didasari pada hukum Nernst, yaitu sebuah hukum yang menyatakan
hubungan antara potensial sel dari sebuah elektron ion-ion metal dan konsentrasi dari
ion dalam sebuah larutan.
IV-2
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
0
20
40
60
80
100
120
0,11 0,15 0,22 0,26 0,32 0,38 0,42 0,48 0,51 0,61 0,69
Beda P
ote
nsia
l ( V
)
Konsentrasi ( N )
Beda …
Grafik IV.1 Hubungan antara Konsentrasi dengan Beda Potensial
Dari hasil pengamatan CuSO4 dan larutan ZnSO4 ini dihubungkan dengan
menggunakan jembatan garam. Logam yang dimasukkan pada kedua larutan itu
disebut elektrode. Elektrode pada sel ini terbuat dari tembaga (Cu) dan Seng (Zn).
Tembaga berfungsi sebagai katoda, sedangkan Seng berfungsi sebagai anoda.
Reaksi oksidasi dan reduksi sering diistilahkan dengan “reaksi redoks”, hal
ini dikarenakan kedua peristiwa tersebut berlangsung secara simultan. Pada katoda
terjadi reaksi reduksi :
Cu2+
+ 2e-→Cu
sedangkan pada anoda terjadi reaksi oksidasi,
Zn→Zn2+
+ 2e-
Dari grafik IV.1 dapat diketahui bahwa konsentrasi sebanding dengan harga
beda potensial. Artinya, semakin besar konsentrasi harga beda potensial juga semakin
besar. Dikarenakan, reaksi yang mempunyai beda potensial positif adalah yang
mengalami reaksi redoks secara spontan. Reaksi redoks spontan terjadi apabila sel
anoda lebih mudah teroksidasi dan sel katoda lebih mudah tereduksi. Unsur yang
lebih mudah teroksidasi terletak di sebelah kanan unsur yang tereduksi pada deret
volta. Sehingga, reaksi yang mempunyai beda potensial positif adalah reaksi yang sel
anodanya terletak di sebelah kanan unsur katoda pada deret volta.
Rumus untuk mencari potensial sel dengan nilai kemolaran kurang dari 1 :
IV-3
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Reaksi redoks yang terjadi pada CuSO4 dan ZnSO4 adalah sebagai berikut :
(katode) : Cu2+
+ 2e- → Cu E
0 = + 0,34 V
(anode) : Zn → Zn2+
+ 2e- E
0 = - 0,76 V
Reaksi sel : Cu2+
+ Zn → Zn2+
+ Cu Esel= +1,10 V
Dan dapat dirumuskan :
1.
25
%100105,1
0974,1105,1%
Kesalahan
%68,0% Kesalahan
2.
E0sel = E0katoda – E0anoda
atau
E0sel = E0 red – E0oks
IV-4
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
68,9
5,631525,0
91,9
651525,0
3.
4.
IV-5
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
5.
6.
IV-6
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
7.
8.
9.
IV-7
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
10.
11.
IV-8
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium Kimia Fisika Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0.11 0.15 0.22 0.26 0.32 0.38 0.42 0.48 0.51 0.61 0.69
Beda P
ote
nsia
l (V
)
Konsentrasi (N)
Potensial sel dengan reaksi
Potensial sel dengan percobaan
Grafik IV.2 Deviasi Nilai Potensial Sel
Dari grafik IV.2 dapat diketahui gambaran mengenai perbandingan
potensial sel hasil perhitungan dengan potensial sel hasil percobaan. Potensial sel
hasil perhitungan disetiap konsentrasi hasilnya selalu berbeda. Sama halnya dengan
potensial sel hasil percobaan yang besarnya berbeda-beda setiap konsentrasinya.
Persen kesalahan terbesar ada pada percobaan ke-11 dengan konsentrasi
sebesar 0,11 N dengan persen kesalahan sebesar 86 %. Dikarenakan faktor ketilitian
dan faktor skala yang digunakan pada voltmeter.
V-1
BAB V
KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah kami lakukan, kami dapat menyimpulkan
bahwa:
1. Semakin besar konsentrasi, semakin besar juga harga potensial sel. Yang
artinya, nilai konsentrasi sebanding dengan nilai harga beda potensial.
2. Konsentrasi mempengaruhi nilai potensial sel. Potensial sel hasil
perhitungan disetiap konsentrasi hasilnya sama. Sedangkan potensial sel
hasil percobaan besarnya berbeda-beda setiap konsentrasinya.
3. Persen kesalahan terbesar ada pada percobaan ke-11 dengan konsentrasi
sebesar 0,11 N dengan persen kesalahan sebesar 86 %.
vi
DAFTAR PUSTAKA
H.Maron, Samuel. dkk. 1974. Fundamentals of Physical Chemistry. London
: Collier Macmillan Publishers
Sukardjo.1997.Kimia Fisika.Jakarta:Rineka Cipta
Reni Kimia.2011.Potensial Sel. http://renideswantikimia.wordpress.com
/kimia-kelas-xii-3/semester-i/2-reaksi-redoks-dan-elektrokimia/3-
potensial-sel/, 6 Desember 2012
Anonim.2012.Sel Galvani.http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_galvani, 4
Desember 2012
Budisma.2012.Pengertian Sel Elektrokimia.http:// budisma.web.id/ materi
/sma/kimia-kelas-xii/sel-elektrokimia/, 6 Desember 2012
Muhammad arief.2011.Kimiaku.
http://elechtrochem.blogspot.com/p/notasi-sel-dan-potensial-sel.html, 7
Desember 2012
ImaFauziah.2009.PotensialSel.
http://k15tiumb.blogspot.com/2009/10/potensial-sel.html, 6 Desember
2012
Maria Sundus.2011. Perhitungan Potensial Sel. http://kimia-
asyik.blogspot.com/2011/08/perhitungan-potensial-sel.html, 6
Desember 2012
Anonim.2011. Elektrokomia.http://elechtrochem.blogspot.com/, 6
Desember 2012
Anonim.2011.Reaksi Redoks.
http://elechtrochem.blogspot.com/p/reaksi-redoks.html, 6
Desember 2012
vii
DAFTAR NOTASI
Notasi Satuan Keterangan
Mr gram/mol Massa molekulrelatif
m gram massa
M mol/liter larutan Molaritas
n mol mol
N gram ekuivalen/liter larutan Normalitas
v ml Volume
Eo V Volt
viii
APPENDIKS
Membuat larutan ZnSO4 0,8 N dengan 500 ml aquades.
Diketahui : Larutan ZnSO4 dengan Mr : 161 dan e : 2
Setelah didapatkan larutan ZnSO4 0,8 N 500 ml, kemudian diambil 250 ml untuk
percobaan. Selanjutnya larutan ZnSO4 0,7 N diencerkan untuk variabel konsentrasi
berikutnya menggunakan rumus pengenceran :
V1 x N1 = V2 x N2
V1 x 0,8 = 250 x 0,7
V1 = 219 ml ZnSO4 + 31 ml H2O
Untuk percobaan selanjutnya, pembuatan larutan ZnSO4 0,6 N; 0,5 N; dan 0,4 N,
tetap menggunakan rumus pengenceran seperti diatas.
Cara membuat larutan:
1. Menimbang ZnSO4 sebanyak 32,2 gram
2. Mengisi labu ukur dengan air sebanyak sepertiga bagian
3. Memasukkan ZnSO4 sebanyak 32,2 gram ke dalam labu ukur
4. Mengocok campuran yang ada di labu ukur
5. Menambah air sedikit demi sedikit hingga mencapai 250 ml
6. Mengocok campuran hingga larut
Membuat larutan CuSO4 0,8 N dengan 500 ml aquades.
Diketahui : Larutan CuSO4 dengan Mr :159 dan e : 2
219
8,0
7,0250
1
1
V
V
ix
Setelah didapatkan larutan CuSO4 0,8 N 500 ml, kemudian diambil 250 ml untuk
percobaan. Selanjutnya larutan CuSO4 0,8 N diencerkan untuk variabel konsentrasi
berikutnya menggunakan rumus pengenceran :
V1 x N1 = V2 x N2
V1 x 0,8 = 250 x 0,7
V1 = 219 ml ZnSO4 + 31 ml H2O
Untuk percobaan selanjutnya, pembuatan larutan ZnSO4 0,6N; 0,5 N dan 0,4 N, tetap
menggunakan rumus pengenceran seperti diatas.
Cara membuat larutan:
1. Menimbang CuSO4 sebanyak 31,8 gram
2. Mengisi labu ukur dengan air sebanyak sepertiga bagian
3. Memasukkan CuSO4 sebanyak 31,8 gram ke dalam labu ukur
4. Mengocok campuran yang ada di labu ukur
5. Menambah air sedikit demi sedikit hingga mencapai 250 ml
6. Mengocok campuran hingga larut
219
8,0
7,0250
1
1
V
V
top related