REDOKS DAN REDOKS DAN SEL ELEKTROKIMIASEL ELEKTROKIMIA
Oleh: M. Nurissalam, S.SiOleh: M. Nurissalam, S.SiSMA Muhammadiyah I MEtroSMA Muhammadiyah I MEtro
PENYETARAN REAKSI PENYETARAN REAKSI REDOKSREDOKS
Dalam menyetarakan reaksi redoks Dalam menyetarakan reaksi redoks
JUMLAH ATOMJUMLAH ATOM dan dan MUATANMUATAN
harus samaharus sama
Metode ½ ReaksiLangkah-langkah:
1. Tuliskan ½ reaksi reduksi / ½ reaksi oksidasi
2. Samakan jumlah atom-atom yang berubah biloksnya.
3. Samakan Jumlah O dan H dengan cara:
a. Suasana Asam
* Samakan O dengan menambahkan H2O
* Samakan jumlah H dengan Menambah H+
b. Suasana Basa
* Samakan O dengan menambah OH- sebanyak 2 x kekurangannya.
* Samakan H dengan menambahkan H2O
4. Samakan muatnnya dengan menambahkan elektron ( e- )
Setarakan reaksi :
MnO4- + Fe2+ Mn2+
+ Fe3+
+7 +2 +3+2
½ Red, MnO4- Mn2+
½ Oks, Fe2+ Fe+3
MnO4- + 5 Fe2+ Mn2+
+ 5 Fe3+
½ Red, MnO4- + 8 H+ + 5 e - Mn2+ + 4 H2O
½ Oks, 5 Fe2+ 5 Fe+3 + 5 e -
x1
x5
+ 4 H2O
+ 8 H++ 5 e -
+ e
+ 8 H+ + 4 H2O
Setarakan reaksi :
MnO4- + Fe2+ MnO2 + Fe3+
+7 +4 +3+2
½ Red, MnO4- MnO2
½ Oks, Fe2+ Fe+3
MnO4- + 3 Fe2+ + 2 H2O MnO2 + 3 Fe3+ + 4
OH-
½ Red, MnO4- + 2 H2O + 3 e - MnO2
+ + 4 OH-
½ Oks, 3 Fe2+ 3 Fe+3 + 3 e -
x1
x3
+ 4 OH-+ 2 H2O
+ 3 e -
+ e
Metode Bilangan Oksidasi
1.Tentukan reaksi ½ Reaksi redusi dan ½ Reaksi oksidasi’
2.Samakan atom-atom yang berubah biloksnya.
3.Tentukan perubahan biloksnya.(dikalikan dengan jumlah atomnya)
4.Gunakan perubahan biloksnya sebagai koefisien dengan cara menyilangkan.
5.Setarakan muatanya, dalam suasana basa dengan OH-, dalam asam dengan H+ (sekaligus menyamakan H dan O )
Setarakan reaksi :
MnO4- + Fe2+ Mn2+
+ Fe3+
+7 +2 +3+2
Biloks naik 1
Biloks turun 5
MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ Mn2+
+ 5 Fe3++ 4 H2O
SEL ELEKTROKIMIASEL ELEKTROKIMIA
SEL VOLTA / GALVANI SEL ELEKTROLISA
MENGHASILKAN LISTRIK MEMERLUKAN LISTRIK
PENULISAN PREAKSI PADA SEL VOLTA
Ada 3 cara penulisan
1. Reaksi elektroda : menggambarkan reaksi pada masing-masing elektroda
Katoda : Cu2+ + 2 e Cu
Anoda : Zn Zn2+ + 2 e
2. Reaksi Sel: Merupakan penjumlahan dari reaksi elektroda.
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
3. Notasi Sel: Menggambarkan perubahan pada ion-ionnya.
Zn / Zn2+ // Cu2+/ Cu
Standard Reduction Potentials
Standard reduction potential (E0) adalah potensial yang berkaitan dengan reaksi reduksi pada elektroda bila semua zat terlarut berkonsentrasi 1 M dan semua gas pada 1 atm.
E0 = 0 V
Standard hydrogen electrode (SHE)
2e- + 2H+ (1 M) H2 (1 atm)
Reduction Reaction
Potensial Reduksi Standar logam Zn
19.3
Zn (s) | Zn2+ (1 M) || H+ (1 M) | H2 (1 atm) | Pt (s)
2e- + 2H+ (1 M) H2 (1 atm)
Zn (s) Zn2+ (1 M) + 2e-Anode (oxidation):
Cathode (reduction):
Zn (s) + 2H+ (1 M) Zn2+ + H2 (1 atm)
19.3
E0 = 0.76 Vcell
Standard emf (E0 )cell
0.76 V = 0 - EZn /Zn 0
2+
EZn /Zn = -0.76 V02+
Zn2+ (1 M) + 2e- Zn E0 = -0.76 V
E0 = EH /H - EZn /Zn cell0 0
+ 2+2
Standard Reduction Potentials
E0 = Ecathode - Eanodecell0 0
Zn (s) | Zn2+ (1 M) || H+ (1 M) | H2 (1 atm) | Pt (s)
Standard Reduction Potentials Cu
Pt (s) | H2 (1 atm) | H+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu (s)
2e- + Cu2+ (1 M) Cu (s)
H2 (1 atm) 2H+ (1 M) + 2e-Anode (oxidation):
Cathode (reduction):
H2 (1 atm) + Cu2+ (1 M) Cu (s) + 2H+ (1 M)
Eo = Ecathode - Eanodecell0 0
E0 = 0.34 Vcell
Ecell = ECu /Cu – EH /H 2+ +2
0 0 0
0.34 = ECu /Cu - 00 2+
ECu /Cu = + 0.34 V2+o
Sel Galvani
19.2
Perbedaan potensial listrik antara katoda dan anoda disebut:
• cell voltage (potensial sel)
• electromotive force (emf) (gaya gerak listrik
• cell potential (potensial sel) Notasi Sel
Zn (s) + Cu2+ (aq) Cu (s) + Zn2+ (aq)
[Cu2+] = 1 M & [Zn2+] = 1 M
Zn (s) | Zn2+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu (s)
anoda katoda
Berapa E sel yang tersusun atas elektroda Cd dalam 1,0 M Cd(NO3)2 dan elektroda Cr dalam 1,0 M Cr(NO3)3 ?(Data Eo lihat tabel Hal. 57.)
Cd2+ (aq) + 2e- Cd (s) E0 = -0.40 V
Cr3+ (aq) + 3e- Cr (s) E0 = -0.74 V
Cd is the stronger oxidizer
Cd will oxidize Cr
2e- + Cd2+ (1 M) Cd (s)
Cr (s) Cr3+ (1 M) + 3e-Anode (oxidation):
Cathode (reduction):
2Cr (s) + 3Cd2+ (1 M) 3Cd (s) + 2Cr3+ (1 M)
x 2
x 3
E0 = Ecathode - Eanodecell0 0
E0 = -0.40 – (-0.74) cell
E0 = 0.34 V cell
19.3
PERSMAAN NERNSTPERSMAAN NERNST
Untuk kondisi larutan yang tidak standar (konsentrasi tidak 1 M ) maka Potensial sel ditentukan dengan persamaan Nernst.
Esel = Eosel - log K 0,0592
n
EOsel pada keadaan standar (dicari dulu)
n = Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi
K = Tetapan kesetimbangan
Soal No. 29 hal 60Soal No. 29 hal 60
Esel = Eosel - log K
Jawab:
0,0592
n
Eosel= Eo
Cu - EoZn
= +0,34 – (-0,76) = + 1,10 Volt
Zn Zn2+ + 2e
Cu2+ + 2e Cu
n=2
Esel = + 1,10 - log 0,0592
2
1 M
2 M
= +1,109 volt
Soal No. 30 hal 60Soal No. 30 hal 60
Esel = Eosel - log
Jawab:
0,0592
n
Eosel= Eo
Ag -
EoMg = +0,8 – (-2,37)
= + 3,17 Volt
Mg Mg2+ + 2e
n=2
Esel = + 3,17 - log 0,0592
2
0,01
1
= + 3,2292 volt
Mg+2
Ag+
2Ag+ + 2e 2Ag
REAKSI AKAN BERLANGSUNG REAKSI AKAN BERLANGSUNG SPONTAN JIKA MEMILIKI SPONTAN JIKA MEMILIKI
HARGA EHARGA EOOSELSEL ( + ) ( + )
REAKSI TIDAK AKAN REAKSI TIDAK AKAN BERLANGSUNG JIKA MEMILIKI BERLANGSUNG JIKA MEMILIKI
HARGA EHARGA EOOSELSEL ( - ) ( - )
Kespontanan reaksi Redoks
G = -nFEcell
G0 = -nFEcell0
n = jumlah elektron yang diserah terimakan
F = 96,500J
V • mol = 96,500 C/mol
G0 = -RT ln K = -nFEcell0
Ecell0 =
RTnF
ln K(8.314 J/K•mol)(298 K)
n (96,500 J/V•mol)ln K=
=0.0257 V
nln KEcell
0
=0.0592 V
nlog KEcell
0
SEL KOMERSIALSEL KOMERSIAL
Batteries
Leclanché cell
Dry cell
Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-Anode:
Cathode: 2NH4 (aq) + 2MnO2 (s) + 2e- Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)+
Zn (s) + 2NH4 (aq) + 2MnO2 (s) Zn2+ (aq) + 2NH3 (aq) + H2O (l) + Mn2O3 (s)
Batteries
Zn(Hg) + 2OH- (aq) ZnO (s) + H2O (l) + 2e-Anode:
Cathode: HgO (s) + H2O (l) + 2e- Hg (l) + 2OH- (aq)
Zn(Hg) + HgO (s) ZnO (s) + Hg (l)
Mercury Battery
Batteries
Anode:
Cathode:
Lead storagebattery
PbO2 (s) + 4H+ (aq) + SO2- (aq) + 2e- PbSO4 (s) + 2H2O (l)4
Pb (s) + SO2- (aq) PbSO4 (s) + 2e-4
Pb (s) + PbO2 (s) + 4H+ (aq) + 2SO2- (aq) 2PbSO4 (s) + 2H2O (l)4
Batteries
A fuel cell is an electrochemical cell that requires a continuous supply of reactants to keep functioning
Anode:
Cathode: O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- 4OH- (aq)
2H2 (g) + 4OH- (aq) 4H2O (l) + 4e-
2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l)
SEL ELEKTROLISISSEL ELEKTROLISIS
Kutub + Kutub -
Larutan H2SO4
SO42-
SO42-
H+
H+
H+
H2OH2O H2O
H2O
Terjadi persaingan untuk mengalami
Oksidasi. Siapa yang menang ?
Terjadi persaingan untuk mengalami
Reduksi. Siapa yang menang ?
REAKSI PADA ELEKTRODAREAKSI PADA ELEKTRODA
Reaksi Pada Katoda ( - ) tergantung pada jenis kationnya (ion positif)
* ion logam aktif (Gol I A, II A, Al dan Mn ) tidak direduksi yang direduksi air.
2H2O + 2 e H2 (g) + 2 OH-
* Kation lain akan direduksi.
Mx+ + x e M
REAKSI PADA ANODA
Dipengaruhi oleh jenis anoda yang digunakan dan jenis anionnya.
Anoda
Inert, C, Pt, Au
Anion
Sisa asam Oksi tidak dioksidasi yang dioksidasi air (SO4
2- NO3- )
2H2O 4H+ + 2 O2 + 4e
Sisa asam lain dan OH-
dioksidasi
2 X- X2 (g) +2e
Anoda tidak inert akan teroksidasi
M Mx+ + x e
Tuliskan reaksi yang terjadi di katoda dan anoda pada lektrolisis:
a. Larutan KCl elektroda grafit.
b. Larutan K2SO4 elektroda grafit.
c. Larutan Cu(NO3)2 elektroda Cu
d. Lelehan MgCl2 eletroda platina
e. Larutan NaOH elektroda grafit
A.Katoda (-) Reduksi 2H2O + 2 e --------- H2 + 2OH-
Anoda (+) Anoda 2 Cl- -------- Cl2 + 2 e
B. Katoda (-) Reduksi 2H2O + 2 e --------- H2 + 2OH-
Anoda (+) Anoda 2 H2O -------- O2 + 4 H+ 4 e
C. Katoda (-) Reduksi Cu2+ + 2 e ------- Cu Anoda (+) Anoda Cu ----------- Cu+2 + 2e
D. Katoda (-) Reduksi Mg2+ + 2 e ------- Mg Anoda (+) Anoda 2 Cl- -------- Cl2 + 2 e
Jawab
HUKUM FARADAYHUKUM FARADAYHukum Faraday I :
Massa zat yang dibebaskan pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik ( Q ) yang digunakan.
G ≈ Q Q = i. t
G = i. tHukum Faraday II :
Massa zat yang dibebaskan pada elektroda berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu.
G ≈ ME G = k . i. t . E
k = G = 1
96500 C
i. t . E
96500 C
Kuat ArusWaktu (detik)
ME =Ar
Biloks
Hubungan kwantitatif jumlah arus,
mol e-, pH dan volum gas
F =
i. t
96500 C
F =
Mol e- = i. t
96500 C
Mol e-
Mol H+ / OH-
C
96500 C
F = mol e-
Mol e- = C96500 C
Dengan konsep Stoikiometri kita dapat mengubah mol e-
Mol Zat
pH
Massa / Volume
Kerjakan soal-soal latihan yang ada Kerjakan soal-soal latihan yang ada pada buku ! No 45 s/d 50pada buku ! No 45 s/d 50
Soal:
Jika kuat arus sebesar 5 Amper dilewatkan kedalam 1 liter larutan CuSO4 selama 5 menit dengan menggunakan elektroda Pt. Maka tentukanlah :
a. Reaksi elektrodanya
b. Massa endapan yang terbentuk. Ar Cu 63,5
c. Volume gas yang terbentuk. Diukur pada suhu
27 oC tekanan 1 atm.
d. pH larutan setelah elektrolisis. (volume larutan dianggap idak berubah).
Menurut Hukum Faraday II.
Massa zat yang dihasilkan dalam elektrolisis berbanding lurus dengan Massa Ekivalen zat.
Untuk beberapa sel yang disusun seri berlaku :
G1 : G2 = E1 : E2
2 Cl- Cl2(g) + 2 e- 2 H2O + 2 e- H2 + 2 OH-
ELEKTROLISIS NaCl DENGAN SEL DIAFRAGMA
Pada Ruang katoda dihasilkan larutan NaOH yang tercampur dengan NaCl
Purification of Metals
Distillation
Ni (s) + 4CO (g) NiCO4 (g)70 0C
NiCO4 (g) Ni (s) + 4CO (g)200 0C
Electrolysis
Cu (s) (impure) Cu2+ (aq) + 2e-
Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s) (pure)
Zone refining
20.2
Prinsp :
logam yang akan dimurnikan harus dipasang sebagai ANODA
Sebagai katoda harus logam murni.
ELEKTROLISIS NaCl DENGAN SEL MERCURI
Hg bertindak sebagai katoda
Anoda
Sebagai hasil sampingan adalah Campuran NaOH dan NaCl. Bagaimana memisahkannya ?
PERLINDUNGAN KATODA / PENGORBANAN ANODA
Prinsip : Logam yang lebih reaktif (Eo kecil) akan lebih dahulu berkarat.
Syarat : Logam yang akan digunakan untuk melindungi harus lebih reaktif