1 / 44

ELEKTROKIMIA

ELEKTROKIMIA. Referensi : “ Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby , Gillis, Nachtrieb. Elektrokimia menghubungkan reaksi kimia oksidasi reduksi dengan fisika aliran muatan .

kohana
Download Presentation

ELEKTROKIMIA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ELEKTROKIMIA Referensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb

  2. Elektrokimiamenghubungkanreaksikimiaoksidasireduksidenganfisikaaliranmuatan.Elektrokimiamenghubungkanreaksikimiaoksidasireduksidenganfisikaaliranmuatan. • Penggunaanenergibebas yang tersediadalamreaksikimiaspontanuntukmenghasilkankerja yang bergunasertapemanfaatanenergiuntukmenghasilkanreaksi yang tidakmungkindenganjalan lain

  3. Oksidasi = donor elektron = kenaikanbiloks / valensi / muatan setengahoksidasi Cu Cu2+ + 2e • Reduksi = akseptorelektron = penurunanbiloks / valensi / muatan Setengahreduksi Ag+ + e Ag • Reaksiredoks = reaksi yang mengalihkanelektron Cu + 2 Ag+ Cu2+ + 2 Ag

  4. 1. MembalanskanPersamaanOksidasi-Reduksi

  5. Tuliskanduasetengahreaksi yang belumdibalanskan, satuuntukspesies yang dioksidasisertahasilnyadansatuspesies yang direduksisertahasilnya CuS Cu2+ + SO42- NO3- NO 2. Masukkankoefisienuntukmembuatjumlah atom semuaunsurkecualioksigendanhidrogensamadikeduasisisetiappersamaan

  6. 3. Balanskanoksigendenganmenambahkan H2O disalahsatusisidarisetiapsetengahreaksi CuS + 4 H2O Cu2+ + SO42- NO3- NO + 2 H2O • Balanskanhidrogen. Untuklarutanasam, tambahkan H3O+kesetiapsisisetengahreaksi yang kekuranganoksigendan H2O kesisi lain. Untuklarutanbasa,tambahkan H2O kesetiapsisisetengahreaksi yang kekuranganhidrogendan OH- yang samakesisi yang lain CuS + 12 H2O Cu2+ + SO42- + 8 H3O+ NO3- + 4 H3O+ NO + 6 H2O

  7. 5. Balanskanmuatandenganmemasukkan e- (elektron) sebagaireaktanatauprodukdisetiapsetengahreaksi CuS + 12 H2O Cu2+ + SO42- + 8 H3O+ + 6 e- NO3- + 4 H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O • Kalikankeduasetengahreaksidenganbilangan yang dipilihuntukmembuatjumlahelektron yang diberikanolehoksidasisamadenganjumlah yang diperlukanpadareduksi. Kemudian, tambahkankeduasetengahreaksi yang menghilangkanelektron. Jika H3O+, OH- atau H2O munculdikeduasisi, hilangkanduplikatnya 3 CuS + 36 H2O 3 Cu2+ + 3 SO42- + 24 H3O+ + 24 e- 8 NO3- + 32 H3O+ + 24 e- 8 NO + 48 H2O 3 CuS + 8 NO3- + 8 H3O+ 3 Cu2+ + 3 SO42- + 8 NO + 12 H2O

  8. Ag + HS- + CrO42- Ag2S + Cr(OH)3 • Ag + HS- Ag2S CrO42- Cr(OH)3 • 2 Ag + HS- Ag2S CrO42- Cr(OH)3 • 2 Ag + HS- Ag2S CrO42- Cr(OH)3 + H2O 4. 2 Ag + HS- + OH- Ag2S + H2O CrO42- + 4 H2O Cr(OH)3 + 5 OH- 5. 2 Ag + HS- + OH- Ag2S + H2O + 2 e- CrO42- + 4 H2O + 3 e- Cr(OH)3 + 5 OH- 6. 6 Ag + 3 HS- + 3 OH- 3 Ag2S + 3H2O + 6 e- 2 CrO42- + 8 H2O + 6 e- 2 Cr(OH)3 + 10 OH- 6 Ag + 3 HS- + 2 CrO42- + 5 H2O 3 Ag2S + 2 Cr(OH)3 + 7 OH-

  9. 2. SelElektrokimia

  10. Reaksitembagadanperakberlangsungspontandantakreversibel • ∆G < 0, tetapimagnitudonyatidakdiketahui • Karenatidakadakerja (w = 0) yang dihasilkan, makaseluruhperubahanenergi (∆E = w q) munculsebagaiperubahankalor (∆E = ∆q) • Lihatgambar 12.4 • Elektronmengalirbilarangkaiandihubungkandaritembagakeelektrodaperakmelaluikawat. Dalamlarutan anion berpindahmelaluielektrodatembagadankationbergerakmenujuelektrodaperak. Ion natriumberpindahmelaluijembatangaramuntukmencapainetralitaslistrik

  11. Anodamerupakantempatberlangsungnyaoksidasi Cu Cu2+ + 2 e- • Katodaadalahtempatberlangsungnyareduksi 2 Ag+ + 2 e- 2 Ag • Elektron-elektronmengalirpadarangkaianluardarianodakekatoda. Dalamlarutan ion positifdannegatifkeduanyabebasuntukbergerak. Dalamselelektrokimia, anion bergerakmenujuanodadankationbergerakkekatoda

  12. Konvensimenyebutkananodaditunjukkandikiridankatodadikanan. Selgalvaniditunjukkansebagai Cu|Cu2+||Ag+|Ag antarmukalogamlarutanditunjukkandengan | danjembatangaramdengan || • Pemisahankatodadananodauntukmenangkapelektrondandigunakanmenjaditenagalistrik • Selelektrokimiaakanmengubahenergikimiamenjadikalordanenergiradiasi.

  13. Sel Galvani danSelElektrolisis • Selelektrokimiamerupakanpirantidenganaruslistrik yang dilewatkanmelaluirangkaianeksternal yang dikaitkandengansetengahreaksioksidasidanreduksi yang masing-masingterjadipadaanodadankatoda • SelGalvanikatauSel Volta merupakanselelektrokimiadenganreaksioksidasi-reduksi yang terjadisecaraspontanpadaduaelektroda yang terpisah, menghasilkanaruslistriklewatrangkaianluarnya

  14. Padaselelektrokimiaakandihasilkanenergilistrikakibatselisihpotensiallistrik/ tegangansel • Padateganganalamiselreaksiberlangsungspontan • Jikateganganluarsamadenganteganganalamisel • Jikateganganluarditambahkanlebihbesardariteganganpotensialalamisel, elektronberbalikarahdanbergerakmenujuelektrodatembaga. Reaksinettomenjaditerbalik 2 Ag + Cu2+ 2 Ag+ + Cu

  15. SelElektrolisismerupakanselelektrokimia yang energilistriknyadigunakanuntukmenghasilkanreaksikimia yang tidakterjadisecaraspontan, sehinggareaksiberjalandalamarahberlawanansecaraspontan • Dalamselelektrolisis, oksidasiberlangsungdielektrodaperak, yang karenanyamenjadianoda, danelektrodatembagamenjadikatoda

  16. Hukum Faraday • Massa zattertentu yang dihasilkanataudipakaipadasuatuelektrodaberbandinglurusdenganjumlahmuatanlistrik yang melaluisel • Massa ekivalenzat yang berbedadihasilkanataudipakaipadaelektrodadenganmelewatkansejumlahtertentumuatanlistrikmelaluisel Jumlahmuatan yang ditunjukkanoleh 1 mol elektron (tetapan Faraday) adalah 96.483,31 mol-1

  17. Aruslistrikmerupakanjumlahmuatan yang mengalirmelaluisebuahrangkaian per satuanwaktu • Jika Q adalahbesarnyamuatandalam coulomb dan t adalahwaktudalamdetik yang dibutuhkanuntukmelaluisebuahtitikdalamrangkaian, makaaruslistrik (I) I = Q t darijumlah mol elektron yang lewatmelaluirangkaian, jumlah mol senyawa yang bereaksipadaelektrodajugadapatdhitung

  18. Sebagaicontoh • Anodaselgalvanik Zn Zn2+ + 2 e- • Katodaselgalvanik Ag+ + e- Ag • Setiap mol elektron yang melewatiseltimbuldarioksidasi ½ mol Zn (karenasetiap atom Zn memberikanduaelektron) danmereduksi 1 mol ion perak. 32.69 senglarutpadaanodadan 107.87 g perakmengendappadakatoda

  19. 3. EnergiBebas Gibbs danTeganganSel

  20. Dalamelektrokimia, kerja yang dilakukanadalahkerjalistrik welek = - Q ∆V kerjadihitungsebagai joule, Q = coulomb, dan ∆V = Joule/Coulomb = Volt welek = - It ∆V • ∆V adalahpositifuntukselgalvani, sehinggawelekadalahnegatifdankerjalistriknettodilakukanolehselgalvani • Hasilberlawananuntukselelektrolisis

  21. Hubungan P, T, ∆G, sertawelekberdasarkantermodinamika - welek,maks = |∆G| (pada P dan T konstan) • Kerjalistrikmaksimumbilaselgalvanidioperasikansecarareversibel • Padaoperasitekreversibel, kerjalistrik yang dihasilkanlebihkecil • Jika n mol elektronmelewatirangkaianluarselgalvani, maka ∆G = welek = -Q ∆V = -nF ∆V • Kerjalistrikdihasilkanolehsebuahselelektrokimiahanyajika ∆G < 0 (ataujika ∆V > 0, yang menghitungjumlah yang sama)

  22. KeadaanStandardanTeganganSel • Voltaseselstandar ∆V0merupakanvoltaseselgalvanik yang bekerjapadakondisistandar • Hubunganenergibebasstandardenganteganganselstandar ∆G0 = -n F ∆V0 • ∆G0dapatditentukandenganmengukurteganganselstandar ∆V0darireaksidimana n mol elektronmelewatirangkaianluar

  23. TeganganSetengahSel • Potensialreduksi V0 Zn2+|Zn dan V0 Cu2+|Cu dihubungkandenganduasetengahsel, magnitudodantandasetiappotensialinidihubungkandengankecendrunganspontan. Makin positifpotensialreaksi, makinbesarkecendrunganterjadinyareduksi • Reaksidenganpotensialreduksi yang lebihpositifberlangsungsebagaisetengahreaksireduksidanpotensialreduksikurangpositifsebagaisetengahreaksioksidasi

  24. Hubunganpotensialselsetengahselreduksidenganoksidasi ∆V0 = ∆V0 (katoda) - ∆V0 (anoda) • Konvensimenetapkan V0 H2(g)dan H3O+(aq) = 0 padasemuasuhu, padakondisistandar (1 atm, 1 M) 2 H3O+(aq) + 2 e- H2(g) + 2 H2O… V0 = 0 V • Semuapotensialsetengahsel yang lain ditentukandaripotensialselstandarmerekadengansetengahsel H3O+|H2standardalamselgalvanidanmengukurpotensialsel

  25. Senyawapengoksidasikuatadalahsenyawakimia yang denganmudahtereduksisendiri, memilikipotensialreduksisangatpositif. ContohFluorin, H2O2, KMnO4 • Senyawapereduksikuatadalahsenyawa yang sangatmudahteroksidasi, sehinggapotensialreduksinyaamatbesardannegatif. Contoh alkali tanahdan alkali

  26. PenambahandanPenguranganReaksiSetengahSel • Duasetengahseldapatdikombinasikanuntukmendapatkansetengahsel yang lain. • Reaksi 3 = reaksi 1 – reaksi 2 • ∆G03 = ∆G01 - ∆G02 • -nF V03 = -n1F V01 + n2F V02 • V03 = n1V01 – n2V02 n

  27. Diagram PotensialReduksidanDisproporsional • Ringkasansetengahreaksireduksi Cu2+0.158 V Cu+0.522 V Cu 0.240 V • Garis yang menghubungkansetiappasangansenyawamelambangkansetengahreaksipenuh. Angkadiatasgarisadalahpotensialreduksi

  28. DisproporsionasiadalahprosesdimanasuatuzattunggaldioksidasidandireduksiDisproporsionasiadalahprosesdimanasuatuzattunggaldioksidasidandireduksi • Senyawaterdisproporsionasimemilikipotensialreduksidikanan > dikiri • Diagram potensialreduksimemungkinkanuntukmenentukansenyawamana yang stabilterhadapdisproporsionasi. • Jikaselisihduapotensialreduksinya (gayapendorong) positif, makareaksiberlangsungspontan

  29. 4. PengaruhkonsentrasidanPersamaanNErst

  30. Hubunganenergibebasdengankuosienreaksi ∆G = ∆G0 + RT lnQ -nF ∆V = -nF ∆V0 + RT lnQ ∆V = ∆V0 – RT lnQ nF • DikenaldenganpersamaanNerst ∆V = ∆V0 – 0.0592 V logQ n • Persamaannerstpadasuhu 25oC, R 8.315

  31. PengukuranTetapanKesetimbangan • Elektrokimiamemberikancara yang menguntungkandanakuratuntukmengukurtetapankesetimbanganuntukberbagaireaksidalamfasalarutan. • Hubungan K dengan V ∆G0 = -nF∆V0 ∆G0 = -RT ln K RT ln K = nF ∆V0 ln K = nF∆V0 RT log K = n ∆V0 pada 25oC 0.0592 V

  32. pH meter • Teganganselgalvanisensitifterhadap pH jikasatudarielektrodanya Pt|H2 yang dimasukkankedalamlarutandengan pH bervariasi. • Pt|H2 (1atm)|H3O+(variabel)||H3O+ (1 M)|H2 (1atm)|Pt • Reaksisetengahsel H2(1 atm) + 2 H2O(l) 2 H3O+ (var) + 2 e- anoda 2 H3O+ (1 M) + 2 e- H2 (1atm) + 2 H2O(l)katoda • Maka n = 2 dan Q = [H3O+]2dantekanan gas = 1

  33. Dari persamaanNerst ∆V = ∆V0 – 0.0592 V logQ n dankarena ∆V0 = 0 ∆V = – 0.0592 V logH3O+ 2 = - 0.0592 V log pH • Teganganselberbandinglurusdengan pH

  34. Elektrodakacamerupakanbentukpraktisdarielektroda, biasanyaterdiridarielektrodaperak yang dilapisiAgCl yang kontakdengansebuahbohlamkaca yang berdindingtipis. Sebuahpotensial yang tergantung pH timbuldiantaramembrankacatipisinijikaelektrodakacadimasukkankedalamlarutan [H3O+] yang berbedadantidakdiketahui • Setengahselkeduaseringmerupakanelektrodajenuhakankalomel, yang terdiridarikawatplatina yang terhubungdengan pasta merkuricair, kalomel (H2Cl2(s)) danlarutanjenuhKCl

  35. Keseluruhanselnya Ag|AgCl|Cl- + H3O+(1 M)|kaca|H3O+(variabel)||Cl-(sat)|Hg2Cl2(s) |Hg|Pt • Setengahreaksi 2 Ag(s) + 2 Cl- (1 M) 2 AgCl + 2 e- anoda H3O+ (1 M) H3O+(var) H2Cl2(s) + 2 e- 2 Hg(l) + 2 Cl-(sat)katoda • PersamaanNerst ∆V = ∆V(ref) – 0.0592 V logpH 1 ∆V = ∆V(ref) + 0.0592 pH pH = ∆V - ∆V(ref) 0.0592 V

  36. Keuntunganelektrodakaca • Elektrodakacahanyabereaksiterhadapperubahan [H3O+] danbekerjadengan interval pH yang besar • Elektrodatidakdipengaruhiolehsenyawapengoksidasikuat yang membuatelektrodahidrogentidakdapatdiandalkan • Larutandenganwarna yang sangatkuat yang akanmembuatindikatorasambasatidakberguna, tidakmenggangguelektrodakaca • Elektrodakacadapatdiperkecilsehinggadapatdimasukkankedalamselhidupsehinggabanyakdigunakandalambiologi

  37. 5. Aki danSelBahanBAkar

  38. AKI • Aki digunakanuntukmenyimpanenergi • Aki / selterbagiduayaitusel primer dansekunder • Primer jikaseldibuangjikaenergilistriknyatelahhabis • Sekunderjikaseldapatdiisiulangjikalistriknyatelahhabis

  39. Sel primer yang paling terkenaladalahselLeclanche. Lihatgambar 12.8 Zn(s) Zn2+(aq) + 2 e- anoda 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) + 2 e- Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l)katoda Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l) • Selkeringalkalin, teganganlebihstabilkarenakonsentrasitidakberubahakibatmunculnyasenyawa yang larut Zn(s) + 2 OH-(aq) Zn(OH)2(s) + 2 e- anoda 2 MnO2(s) + H2O(l) + 2 e- Mn2O3(s) + 2 OH- (aq)katoda Zn(s) + 2 MnO2(s) + H2O(aq) Zn(OH)2(aq) + Mn2O3(s)

  40. Selsengmerkurioksida Zn(s) + 2 OH-(aq) Zn(OH)2(aq) + 2 e- anoda HgO(s) + H2O(l) + 2 e- Hg(l) + 2 OH- (aq)katoda Zn(s) + HgO(s) + H2O(l) Zn(OH)2(aq) + Hg(l) • Selinimempunyaikeluaranstabilsebesar 1.34 V

  41. Aki yang dapatdiisiulang • Aki sekunderdapatdiisiulangdenganmemberikanpotensialluar yang berlawananarahdenganarus yang mengalirdalamsel • Untukmengisiakisekunder, dibutuhkansumberluartegangannyaharuslebihbesardariteganganakipadakondisiawal

  42. Selnikelkadmium (baterainicad) memberikantegangan 1.4 V anoda = kadmium, katoda = nikeloksida • Aki penyimpantimbalasamsebesar 12 V terdiriatas 6 sel 2 V yang terhubungsecaraseri anodaterdiridarilogamtimbaldankatodamerupakantimbaloksida

  43. SelBahanBakar • Selbahanbakarmengubahenergikimiamenjadienergilistrik • Selbahanbakardirancangkontinu, denganreaktan (bahanbakar) yang disuplaidanprodukdiambilsecarakontinu • Selbahanbakardidasarkanpadareaksi 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l) • Elektrodadapatberupakonduktornonreaktifmanapun (grafit) yang berfungsimenghantarkanelektronantara gas dan ion dalamlarutan.

  44. Thanks. • TugasElektrokimia • Hal 405 – 408 • Nomor 1, 3, 5, 6, 15, 16, 23, 29, 35, 37, 39, 41, 47, 48, 49

More Related