SELVOLTA

Dalam elektrokimia dipelajari reaksi-reaksi yang disertai perpindahan elektron (reaksi redoks). Pada proses ini, energi kimia diubah menjadi energi listrik atau sebaliknya. Reaksi reduksi oksidasi tertentu dapat menghasilkan arus listrik. Adapun pada kondisi lainnya, arus listrik dialirkan ke dalam larutan atau cairan zat kemudian akan terjadi perpindahan elektron yang menghasilkan reaksi kimia. 

Sel elektrokimia dibedakan atas: 
a. Sel Volta/Sel Galvani 
b. Sel elektrolisis 
Persamaannya: 
1. Pada sel elektrokimia, baik sel Volta maupun sel elektrolisis digunakan elektrode, yaitu katode, anode, dan larutan elektrolit. 
2. Reaksi yang terjadi pada sel elektrokimia adalah reaksi redoks, pada katode terjadi reduksi, sedangkan pada anode terjadi oksidasi. Perbedaannya dapat Anda lihat pada tabel berikut. 
Perbedaan Sel Volta dengan Sel Elektrolisis

Selidiki Kasus Berikut

Telah dipelajari sebelumnya bahwa logam-logam pada umumnya memiliki sifat energi ionisasi yang relatif rendah dan afinitas elektron yang relatif kecil. Oleh karena itu, unsur-unsur logam cenderung mengalami oksidasi (melepaskan elektron) dan bersifat reduktor.

Pada reaksi logam dengan asam, atom logam mengalami oksidasi dan ion hidrogen mengalami reduksi. Namun, tidak semua logam mampu bereaksi dengan asam, contohnya perak dan tembaga tidak mampu mereduksi ion hidrogen. 

Reaksi redoks antara logam dan asam berlangsung spontan bergantung pada mudah atau sukarnya logam itu mengalami oksidasi (kuat atau lemahnya sifat reduktor). Alessandro Volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun deret keaktifan logam atau deret potensial logam yang dikenal dengan deret Volta.

Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, sifat reduktornya semakin kuat. Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah kanannya, tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya. 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. 

Contoh 1.
Manakah logam-logam berikut ini yang dapat bereaksi dengan larutan HCl untuk menghasilkan gas H₂? 
K, Ba, Zn, Su, Ag, Hg, Pt, Cr, Pb 
Jawab:
Logam-logam yang tepat bereaksi dengan asam adalah logam yang terletak di sebelah kiri H dalam deret Volta yaitu K, Ba, Zn, Sn, Cr, dan Pb. Adapun logam-logam Ag, Hg, dan Pt terletak di sebelah kanan H sehingga tidak bereaksi dengan asam. Jadi, logam yang dapat bereaksi dengan HCl adalah K, Ba, Zn, Sn, Cr, dan Pb.

Contoh 2.

Sel Volta/Sel Galvani 

Penemu sel ini ialah ahli kimia Italia  Alessandro Volta dan Luigi Galvani. Sel ini  merupakan salah satu sel elektrokimia pertama yang dikembangkan. 
Untuk lebih memahami sel Volta tontonlah video berikut!

Bandingkanlah kesimpulan yang Anda peroleh dengan penjelasan berikut. Pada sel Volta digunakan elektrode negatif (anode) dari batang zink (seng) yang dicelupkan dalam larutan ZnSO₄ dan elektrode positif (katode) dari batang cuprum (tembaga) yang dicelupkan dalam larutan CuSO₄. Kedua larutan dihubungkan dengan jembatan garam atau dipisahkan oleh dinding berpori. Jembatan garam terdiri atas pipa berbentuk U yang berisi agaragar yang mengandung garam kalium klorida. Fungsi jembatan garam adalah untuk mempertahankan kenetralan medium elektrolit tempat batang elektrode berada. 

Diagram sel:

Anoda                       ││      Katoda

Reaksi Oksidasi       ││      Reaksi Oksidasi

A         │A^m+             ││      Bⁿ⁺ │B

Contoh 3.

Contoh 4.

Tugas

Soal 1.

Soal 2.

Catatan:

1. Tugas Dikerjakan berkelompok

2. Tiap kelompok terdiri dari 3 orang siswa

3. Formulir hanya dikerjakan sekali

Silahkan kirimkan jawaban Anda di Link Berikut!

https://forms.gle/ked2KAqcsdkpG35SA

POTENSIAL ELEKTRODA

   Banyaknya arus listrik yang dihasilkan dari kedua elektrode di atas dapat ditentukan besarnya dengan menetapkan potensial elektrode dari Zn dan Cu. Hanya saja potensial elektrode suatu zat tidak mungkin berdiri sendiri, harus ada patokan yang menjadi standar. Sebagai elektrode standar digunakan elektrode hidrogen. Elektrode ini terdiri atas gas hidrogen murni dengan tekanan 1 atm pada suhu 25 ºC yang dialirkan melalui sepotong platina yang tercelup dalam suatu larutan yang mengandung ion H+ sebesar 1 mol/ liter.

Potensial elektrode hidrogen standar diberi harga = 0 volt (Eº = 0 volt).

 

  Menurut perjanjian internasional, jika ada suatu zat ternyata lebih mudah melakukan reduksi dibanding hidrogen, maka harga potensial elektrodenya adalah positif. Potensial reduksinya positif.

 

   Tetapi jika zat ternyata lebih mudah melakukan reaksi oksidasi dibanding hidrogen, maka harga potensial elektrodenya adalah negatif. Dalam hal ini potensial oksidasinya positif, tetapi karena potensial elektrode harus ditulis reduksi berarti potensial reduksinya adalah negatif.

Jadi, potensial elektrode digambarkan dengan setengah reaksi reduksi.

PERHITUNGAN POTENSIAL SEL (E°)

   Besarnya potensial sel dari suatu reaksi redoks dalam sel volta merupakan total dari potensial elektrode unsur-unsur sesuai dengan reaksinya. Dalam hal ini, hasil perhitungan potensial sel bisa positif atau bisa negatif. Jika potensial sel bertanda positif berarti reaksi dapat berlangsung, sedangkan jika potensial sel bertanda negatif berarti reaksi tidak dapat berlangsung.

CONTOH:

x

PERKIRAAN BERLANGSUNGNYA REAKSI

  Memperkirakan berlangsungnya suatu reaksi sudah dijelaskan, yaitu dengan menentukan tanda potensial sel. Jika tanda potensial sel positif, maka reaksi berlangsung dan tanda potensial sel negatif, reaksi tidak berlangsung. Dalam perkiraan berikut ini tidak menggunakan perhitungan, tetapi hanya memperkirakan dari unsur-unsur yang terdapat dalam deret volta.

  Reaksi ini berlangsung dengan syarat logam L terletak di sebelah kiri dari logam M. Reaksi ini disebut juga reaksi pendesakan dalam deret volta dengan pengertian logam L yang bebas (atomik) di sebelah kiri mendesak logam M yang terikat (bentuk ion/garam) di sebelah kanan. Logam L yang mendesak lebih aktif dibanding logam M yang didesak.

Contoh Penerapan:

Perhatikan contoh soal nomor 1 dan 2 di atas. Hasil  perhitungan berharga E^o positif. Artinya reaksi dapat berlangsung. 

Berikut ini penjelasan untuk Contoh soal Nomor 1.

Perhatikan bahwa potensial elektroda (E^o) yang nilainya positif cenderung mengalami reaksi reduksi, sedangkan potensial elektroda (E^o) yang nilainya negative cenderung mengalami reaksi reduksi. E^oCu > E^o Zn, maka Cu mengalami reaksi reduksi, Zn mengalami reaksi oksidasi

Perhitungan E^o_sel  dengan persamaan

E^o_sel  = E^o_reduksi  − _­E^o_oksidasi

E^o_sel  = 0,34V  − _­(−0,76V)

E^o_sel  = 0,34V  + 0,76V = +1,10 V

Berikut ini contoh soal untuk nomor 2

Perhatikan bahwa potensial elektroda (E^o) yang nilainya positif cenderung mengalami reaksi reduksi, sedangkan potensial elektroda (E^o) yang nilainya negative cenderung mengalami reaksi reduksi. Cu dan Ag memiliki harga potensial elektroda (E^o) yang sama-sama bernilai positif, namun E^oAg > E^oCu, sehingga Ag mengalami reaksi reduksi, Cu mengalami reaksi oksidasi

Perhitungan E^o_sel  dengan persamaan

E^o_sel  = E^o_reduksi  − _­E^o_oksidasi

E^o_sel  = 0,80V  − _­0,34V) = + 0,46 V (reaksi berlangsung)

  

Perhatikan logam bebas (atomik) mendesak logam terikat (bentuk ion/ garam). Dalam deret volta semua logam bebas berada di sebelah kiri logam terikat. Jika kelima contoh reaksi di atas dihitung potensial selnya, maka akan bertanda positif. 

Perhatikan logam bebas (atomik) berada di sebelah kanan logam terikat (bentuk ion/garam) dalam deret volta. Berarti kelima reaksi di atas tidak berlangsung (tidak terjadi reaksi). Jika dihitung potensial sel, maka akan berharga negatif.

Contoh penerapannya. 

Perhatikan harga E^o berikut

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, maka dapat dicari harga E^o sel, Dari arah reaksi Ni mengalami reaksi oksidasi, dan Zn mengalami reduksi. Mari kita terapkan ke rumus.

E^o_sel  = E^o_reduksi  − _­E^o_oksidasi

E^o_sel  = E^o_Zn − _­E^o_Ni

E^o_sel  = −0,76V  − (− _­0,25V) (reaksi berlangsung)

E^o_sel  = −0,76V  + _­0,25V = −0,51 V (reaksi tidak berlangsung)

Tugas 

Perhatikan persamaan reaksi dan harga E^o dari reaksi pada nomor a, b, dan c.

Tentukanlah harga sel dari reaksi a, b, dan c, kemudian jelaskan apakah reaksi dapat berlangsung.

Catatan:
1. Tugas Dikerjakan berkelompok
2. Tiap kelompok terdiri dari 3 orang siswa
3. Formulir hanya dikerjakan sekali
SILAHKAN KIRIMKAN JAWABAN ANDA KE LINK DI BAWAH INI!

https://forms.gle/cu54oZisX6YfP4a66

PENYETARAAN REAKSI REDOKS

PENYETARAAN REAKSI REDOKS

Masih ingatkah Anda bagaimana cara menyetarakan reaksi? Pada dasarnya menyetarakan reaksi adalah menyetimbangkan atau menyamakan jumlah atom dan muatannya. Untuk reaksi redoks yang sederhana, dapat menebak koefisien masing-masing secara langsung, sedangkan reaksi redoks yang rumit dapat disetarakan dengan metode setengah reaksi dan metode bilangan oksidasi.

A. Metode Setengah Reaksi

   Untuk menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi, perlu ditempuh langkah-langkah sebagai berikut. 

1. Tulislah setengah reaksi oksidasi dan reduksi. 

2. Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi. 

3. Setarakan jumlah atom O dengan memperhitungkan lingkungannya. Dalam suasana asam : kurang O ditambah H₂O, kurang H ditambah H⁺. Dalam suasana basa : kurang dari O ditambah OH⁻, kurang ditambah H₂O.

4. Setarakan muatannya dengan menambahkan elektron pada ruas yang kelebihan muatan positif. e. Samakan jumlah elektron yang dilepas dan diterima dengan mengalikan. 

5. Jumlahkan kedua reaksi tersebut. 

B. Metode Perubahan Bilangan Oksidasi

Untuk menyetarakan rekasi redoks dengan metode perubahan bilangan oksidasi, perlu ditempuh langkah-langkah sebagai berikut. 

1. Tentukan bilangan oksidasi atom-atom yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dan tuliskan perubahannya. 

2. Samakan jumlah elektron yang dilepas dan yang diterima dengan mengisikan koefisien. 

3. Samakan jumlah muatan. 

   - Bila muatan ruas kiri lebih kecil, tambahkan H⁺ .

   - Bila muatan ruas kiri lebih besar, tambahkan OH⁻. 

4. Samakan jumlah atom H, dengan menambahkan H₂O di ruas kanan 

Perhatikan beberapa contoh lagi dalam penyetaraan reaksi redoks

Untuk Lebih Memahami Tentang Cara Penyetaraan Reaksi Redoks silahkan Anda tonton video berikut.

Tugas:

Kerjakan soal berikut secara berkelompok!

Kemudian kumpulkan di link berikut 

https://forms.gle/YGL5gNsEq9UQbG9q9

SOAL PENILAIAN HARIAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

PENERAPAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

PENERAPAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Sifat koligatif adalah sifat-sifat fisis larutan yang hanya bergantung pada konsentrasi partikel zat terlarut, tetapi tidak pada jenisnya. Sifat koligatif larutan meliputi tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan tekanan osmotik. Berikut ini penjelasan mengenai penerapan sifat koligatif larutan dalam kehidupan sehari-hari.

1. Penurunan Tekanan Uap
    Contoh penerapan tekanan uap adalah
a. Laut mati
    Taukah kamu laut mati memiliki kadar garam yang cukup tinggi, sehingga saat berada di dalam airnya kita tidak akan tenggelam tetapi mengapung

  Molekul–molekul zat cair yang meninggalkan permukaan menyebabkan adanya tekanan uap zat cair. Semakin mudah molekul – molekul zat cair berubah menjadi uap, makin tinggi pula tekanan uap zat cair. Apabila tekanan zat cair tersebut dilarutkan oleh zat terlarut yang tidak menguap, maka partikel–partikel zat terlarut ini akan mengurangi penguapan molekul–molekul zat cair. Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat terlarutnya semakin tinggi.

b. Pembuatan kolam renang apung

    Pada saat berenang di laut mati, kita tidak akan tenggelam karena konsentrasi zat terlarutnya yang sangat tinggi. Hal ini tentu saja, dapat dimanfaatkan sebagai sarana hiburan atau rekreasi bagi manusia. Penerapan prinsip yang sama dengan laut mati dapat kita temui di beberapa tempat wisata di Indonesia yang berupa kolam apung.

c. Mendapatkan benzena murni

2. Kenaikan Titik Didih
Penerapan sifat koligatif larutan kenaikan titik didih:
a. Penyulingan minyak bumi (Destilasi)
b, Penyulingan gula (Destilasi)
c. Menambahkan bumbu setelah air mendidih saat memasak
d. Menambahkan garam saat memasak
e. Pengukuran massa molar

3. Penurunan Titik Beku
     Penerapan sifat koligatif larutan penurunan titik beku:
a. Pemanfaatan etilen glikol pada radiator kendaraan bermotor

Dengan penambahan etilen glikol ke dalam air radiator diharapkan titik beku air dalam radiator menurun, dengan kata lain air tidak mudah membeku.
b. Pemanfaatan garam dapur untuk cairan pendingin untuk membuat es putar

  Cairan pendingin adalah larutan berair yang memiliki titik beku jauh di bawah 0oC. Cairan pendingin digunakan pada pabrik es, juga digunakan untuk membuat es putar. Cairan pendingin dibuat dengan melarutkan berbagai jenis garam ke dalam air. Pada pembuatan es putar cairan pendingin dibuat dengan mencampurkan garam dapur dengan kepingan es batu dalam sebuah bejana berlapis kayu. Pada pencampuran itu, es batu akan mencair sedangkan suhu campuran turun. Sementara itu, campuran bahan pembuat es putar dimasukkan dalam bejana lain yang terbuat dari bahan stainless steel. Bejana ini kemudian dimasukkan ke dalam cairan pendingin, sambil terus-menerus diaduk sehingga campuran membeku.

c. Antibeku pada tubuh tumbuhan

  Hewan-hewan yang tinggal di daerah beriklim dingin, seperti beruang kutub, memanfaatkan prinsip sifat koligatif larutan penurunan titik beku untuk bertahan hidup. Darah ikan-ikan laut mengandung zat-zat antibeku yang mempu menurunkan titik beku air hingga 0,8oC. Dengan demikian, ikan laut dapat bertahan di musim dingin yang suhunya mencapai 1,9oC karena zat antibeku yang dikandungnya dapat mencegah pembentukan kristal es dalam jaringan dan selnya. Hewan-hewan lain yang tubuhnya mengandung zat antibeku antara lain serangga , ampibi, dan nematoda. Tubuh serangga mengandung gliserol dan dimetil sulfoksida, ampibi mengandung glukosa dan gliserol darah sedangkan nematoda mengandung gliserol dan trihalose.

d. Penggunaan garam dapur untuk mencairkan salju

    Di daerah yang mempunyai musim salju, setiap hujan salju terjadi, jalanan dipenuhi es salju. Hal ini tentu saja membuat kendaraan sulit untuk melaju. Untuk mengatasinya, jalanan bersalju tersebut ditaburi campuran garam NaCL dan CaCl2. Penaburan garam tersebut dapat mencairkan salju. Semakin banyak garam yang ditaburkan, akan semakin banyak pula salju yang mencair.

e. Mengawetkan ikan menggunakan es

    Pemanfaatan sifat ini untuk menjaga ikan agar tetap segar dengan menurunkan suhu es balok menggunakan garam dapur.

4. Tekanan Osmosis
Penerapan tekanan osmosis
a. Penggunaan garam dapur untuk membunuh lintah
    Hewan yang terbutuh lunak seperti lintah, siput, dan cacing akan mati jika terkena garam. 

b. Proses yang terjadi pada mesin cuci darah

  Pasien penderita gagal ginjal harus menjalani terapi cuci darah. Terapi menggunakan metode dialisis, yaitu proses perpindahan molekul kecil-kecil seperti urea melalui membran semipermeabel dan masuk ke cairan lain, kemudian dibuang. Membran tak dapat ditembus oleh molekul besar seperti protein sehingga akan tetap berada di dalam darah.

c. Pembuatan ikan asin

    Salah satu cara pengawetan makanan menggunakan garam. Menjaga keadaan ikan akan bertahan lama. Garam dapat membunuh mikroba penyebab makanan busuk yang berada di permukaan makanan.

d. Pembuatan telur asin
    

e. Penggunaan cairan tetes mata

f. Naiknya air tanah melalui akar ke seluruh bagian makanan

 Tanaman membutuhkan air dari dalam tanah. Air tersebut diserap oleh tanaman melalui akar. Tanaman mengandung zat-zat terlarut sehingga konsentrasinya lebih tinggi daripada air di sekitar tanaman sehingga air dalam tanah dapat diserap oleh tanaman.

g. Pemanfaatan cairan infus 

   Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang sama disebut isotonik. Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah daripada larutan lain disebut hipotonik. Sementara itu, larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih tinggi daripada larutan lain disebut hipertonik.Contoh larutan isotonik adalah cairan infus yang dimasukkan ke dalam darah. Cairan infus harus isotonik dengan cairan intrasel agar tidak terjadi osmosis, baik ke dalam ataupun ke luar sel darah. Dengan demikian, sel-sel darah tidak mengalami kerusakan

h. Desalinasi air laut melalui osmosis balik (RO)
    Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Osmosis balik terjadi jika kepada larutan diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotiknya. Osmosis balik digunakan untuk membuat air murni dari air laut. Dengan memberi tekanan pada permukaan air laut yang lebih besar daripada tekanan osmotiknya, air dipaksa untuk merembes dari air asin ke dalam air murni melalui selaput yang permeabel untuk air tetapi tidak untuk ion-ion dalam air laut. Tanpa tekanan yang cukup besar, air secara spontan akan merembes dari air murni ke dalam air asin.
i. Pemisahan zat beracun dalam air limbah.