I. Judul Percobaan: Redoks dan Sel ElektrokimiaII. Tanggal
Percobaan: Rabu, 26 Maret 2014; 07:50 WIBIII. Selesai Percobaan:
Rabu, 26 Maret 2014; 11.30 WIBIV. Tujuan: 1. Mengidentifikasi
reaksi redoks berdasarkan perubahan warna yang diamati2. Menentukan
daya gerak listrik (DGL) sel volta3. Menguji elektrolisis larutan
KIV. Tinjauan Pustaka:Reaksi RedoksReaksi redoks merupakan reaksi
kimia yang disertai perubahan bilangan oksidasi. Reaksi redoks ini
terdiri dari setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi.
Reaksi reduksi ialah reaksi yang disertai penurunan bilangan
oksidasi, sedangakan reaksi oksidasi ialah reaksi yang disertai
kenaikan bilangan oksidasi.Contoh :Reduksi : (bilangan oksidasi Cl
dari 0 menjadi -1)Oksidasi : (bilangan oksidasi Na dari 0 menjadi
+1)Perbedaan antara kedua reaksi tersebut dapat dilihat dalam tabel
berikut. NoReaksi ReduksiReaksi Oksidasi
123
4Reaksi yang melepas oksigenReaksi yang mengikat elektronReaksi
yang mengalami penurunan bilangan oksidasiBertindak sebagai
oksidatorReaksi yang mengikat oksigenReaksi yang melepas
elektronReaksi yang mengalami kenaikan bilangan oksidasiBertindak
sebagai reduktor
Zat yang mengalami oksidasi disebut reduktor sedangkan zat yang
mengalami reduksi disebut oksidator. Reaksi oksidasi dan reduksi
(redoks) berjalan bersama-sama (serentak). Jadi, bila suatu zat
teroksidasi, maka zat lainnya akan tereduksi.Reaksi autoredoks
adalah reaksi redoks yang reduktor dan oksidatornya merupakan
unsur-unsur yang sama. Jadi, sebagai zat yang mengalami reduksi dan
sebagian lagi mengalami oksidasi. Reaksi ini disebut reaksi
dispropersionasi. Dimana Oksidator (pengoksidasi) adalah zat yang
mengalami reaksi reduksi, Sedangkan reduktor (pereduksi) merupakan
zat yang mengalami reasi oksidasiSuatu reaksi redoks dikatakan
setara bilamana hal-hal di bawah ini : Jumlah atom yang sejenis di
ruas kiri sama dengan ruas kanan Jumlah muatan di ruas kiri sama
dengan ruas kanan. Dalam sel eltrokimia, reaksi redoks spontan yang
menghasilkan listrik. Pada reaksi redoks terjadi perpindahan aliran
elektron. Reduktor melepaskan elektron ke oksidator sehingga adanya
perpindahan elektron yang mengakibatkan adanya arus
listrik.Persamaan reaksi redoks biasanya sangat kompleks, sehingga
metode penyeteraan reaksi kimia biasa tidak dapat diterapkan dengan
baik. Dengan demikian, para kimiawan mengembangkan dua metode untuk
menyetarakan persamaan redoks. 1. Metode perubahan bilangan
oksidasi, yang berdasarkan pada perubahan bilangan oksidasi yang
terjadi selama reaksi. 2. Metode setengah reaksi (metode
ion-elektron). Metode ini melibatkan dua buah reaksi paruh, yang
kemudian digabungkan menjadi reaksi redoks keseluruhan.
Macam sel elektrokimia
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.
1. Sel Galvani Atau Sel VoltaSel volta ditemukan oleh ahli kimia
italia, Alessandro Giusepper Volta(1745 1827) dan Luigi Galvani
(1737 1798). Dimana pada percobaannya memperlihatkan komponen
penting dari sel galvani tersebut. Sebatang seng dicelupkan ke
dalam larutan dan sebatang tembaga dicelupkan ke dalam larutan .
Sel berkerja berdasarkan asas bahwa oksidasi Zn menjadi Zn2+ dan
reduksi Cu2+ menjadi Cu. Batang seng dan batang tembaga dinamakan
elektroda. Berdasarkan definisi, Anoda dalam sel galvani ialah
elektroda tempat terjadinya oksidasi sedangkan katoda ialah
elektroda tempat terjadinya reduksi. Sel Volta merubah energi kimia
menjadi energi listrik.Elektroda Zn(Anoda) : Eletroda Cu (Katoda) :
Untuk melengkapi rangkaian listriknya, kedua larutan harus
dihubungkan oleh jembatan garam yang berisi larutan elektrolit
inert seperti KCl atau agar kation dan anion dapat bergerang dari
anoda ke katoda.Arus listrik mengalir dari anoda ke katoda karema
ada selisih energi potensial listrik di antara kedua elektroda.
Satuan yang digunakan untuk mengukur potensial listrik adalah volt,
jadi potential sel disebut juga voltase sel. Notasi konvensional
untuk menyatakan sel galvani ialah diagram sel. Jika diasumsikan
bahwa konsentrasi ion Zn2+ dan ion Cu2+ masing-masing 1 M, maka
digram selnya ialah atau notasi sel untuk contoh diagram sel yang
telah diuraikan, sbb;Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuanoda | ion dalam
larutan || ion dalam larutan | katodatanda ( | ) menyatakan batas
antarfasetanda ( || ) menyatakan jembatan garam
Dimana gatis tunggal menyatakan batas fasa, garis tegak ganda
menyatakan jembatan garam. Berdasarkan konvensi, anoda di tulis
terlebih dahulu di sebelah kiri garis ganda dan di ikuti secara
berurut seiring dengan pergerakkannya (anoda ke katoda).Rangkaian
sel volta terdiri atas elektrode Zn (logam Zn) yang dicelupkan ke
dalam larutan ZnSO4 dan elektrode Cu (logam Cu) yang dicelupkan ke
dalam larutan CuSO4. Kedua larutan itu dihubungkan dengan jembatan
garam yang berbentuk huruf U yang diisi dengan garam NaCl atau KNO3
atau K2SO4 dalam agar-agar (gelatin). Sedangkan, kedua elektrode
dihubungkan dengan alat petunjuk arus, yaitu voltmeter melalui
kawat. Bila elektrode Zn dan Cu dihubungkan dengan sebuah kawat
maka akan terjadi energi listrik (menghasilkan energi listrik).
Untuk menjaga kenetralan listrik dari kedua larutan di atas maka
kedua larutan tersebut dihubungkan dengan jembatan garam. Jembatan
garam berfungsi melengkapi rangkaian menjadi sebuah rangkaian/sel
yang tertutup karena listrik hanya dapat mengalir pada rangkaian
tertutup. Jembatan garam menyebabkan elekton mengalir secara terus
menerus melalui kawat.
Proses yang terjadi:1. Lempeng logam Zn dicelupkan dalam larutan
ZnSO42.Lempeng logam Cu dicelupkan dalam larutan CuSO43.Logam Seng
yang dicelupkan dalam larutan melarut ZnSO4 akan melepaskan
elektron (lebih mudah teroksidasi).Reaksinya : Zn (s) Zn2+ (aq) +
2e4.Elektron mengalir melalui jembatan garam dan akan diambil oleh
ion Cu2+ sehingga logam Cu akan mengendap.Reaksinya : Cu2+ (aq) +
2e Cu (s)5. Dengan perubahan Cu2+ menjadi Cu, maka dalam larutan
CuSO4 terdapat kelebihan ion SO42-,sehingga ion-ion ini akan
mengalir ke larutan ZnSO4 melalui jembatan garam, untuk mengimbangi
Zn2+6. Reaksi berlangsung terus hingga salah satu pereaksi (Zn/Cu)
habis.
Potensial selPotensial sel (Eosel) adalah potensial listrik yang
dihasilkan oleh suatu sel volta. Besarnya potensial sel dari suatu
reaksi redoks dalam sel volta dapat ditentukan melalui: Percobaan
dengan menggunakan voltmeter atau potensiometer. Perhitungan
berdasarkan data potensial elektroda unsur-unsur sesuai dengan
reaksinya.Eosel = Eoreduksi-Eooksidasi
Potensial elektroda merupakan ukuran besarnya kecenderungan
suatu unsur untuk melepas atau menyerap elektron. Untuk
membandingkan kecenderungan oksidasi atau reduksi dari suatu
elektroda pembanding yaitu elektroda hidrogen. Potensial yang
dihasilkan oleh suatu elektroda yang dihubungkan dengan elektroda
hidrogen disebut potensial elektroda.Ada dua kemungkinan: Jika
potensial electrode bertanda (+) maka electrode lebih mudah
mengalami reduksi Jika potensial electrode bertanda (-) maka
electrode lebih mudah mengalami oksidasi.Harga potensial sel
tergantung pada jenis elektroda, suhu, konsentrasi ion dalam
larutan, dan jenis ion dalam larutan.
Unsur yang mempunyai E0 lebih kecil akan mengalami oksidasi dan
berfungsi sebagai anoda. Syarat reaksi redoks berlangsung spontan,
yaitu logam untuk anoda terletak sebelah kiri logam untuk katoda
dalam deret volta.Deret Volta merupakan urutan logam-logam(ditambah
hidrogen) berdasarkan kenaikan potensial elektroda standarnya.
Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Co Sn Pb H Cu Hg Ag Pt
Au
- Bila Eo > 0 cenderung mengalami reduksi (bersifat
oksidator)- Bila Eo < 0 cenderung mengalami oksidasi (bersifat
reduktor)
Semakin ke kiri letak suatu logam dalam deret volta, maka logam
tersebut semakin mudah teroksidasi. Sebaliknya, semakin ke kanan
suatu logam dalam deret volta, maka logam tersebut semakin mudah
tereduksi. Oleh karena itu, untuk melindungi suatu logam dari
reaksi oksidasi (perkaratan) maka logam tersebut perlu dihubungkan
dengan logam yang letaknya lebih kiri dari logam tersebut dalam
deret volta atau disebut sebagai perlindungan katodik.
2. ElektrolisisElektrolisis ialah proses yang menggunakan energi
listrik agar terjadi reaksi kimia. Elektrolisis adalah peristiwa
penguraian zat elektrolit oleh arus listrik searah. Elektroda
positif (+) yang disebut juga anoda sedangkan elektroda negative
(-) disebut katoda.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 negarif 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 oksidasi pada
anoda. (Dogra, 1998)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 energy 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 (tak aktif) dan elektroda tak
inert. (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. Hukum Faraday pertama tentang
elektrolisis, menyatakan bahwa Jumlah perubahan kimia yang
dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati
suatu elektrolisis. Huku kedua tentang elektrolisis menyatakan
bahwa, Sejumlah tertentu arus listrik menghasilkan jumlah ekivalen
yang sama dari benda apa saja dalam suatu elektrolisis. (Petrucci,
1985)Sel elektrolisis terdiri atas sepasang elektroda yang
dicelupkan dalam elektrolit (larutan atau leburan). Tujuan utama
elektrolisis adalah untuk mengendapkan logam dan mengumpulkan gas
dari larutan yang dielektrolisis. Untuk memahami reaksi kimia yang
terjadi dalam sel elktrolisis,perhatikan susunan selelektrolisis
berikut.Ilmuan Inggris, Michael Faraday, mengalirkan arus listrik
kedalam larutan elektrolit dan ternyata dalam larutan tersebut
terjadi reaksi kimia. Rangkaian alat yang menunjukkan terjadinya
reaksi kimia akibat dialirkannya arus listrik tersebut dinamakan
sel elektrolisis. pada sel elektrolisis, katode merupakan kutub
negatif dan anode merupakan kutub positif. Pada Sel Elektrolisis,
penentuan kutub positif dan negatif ini didasarkan pada potensial
yang diberikan dari luar.Sel Elektrolisisadalah 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)Rangkaiansel elektrolisishampir
menyerupaisel volta. Yang membedakansel elektrolisisdarisel
voltaadalah padasel elektrolisis, komponenvoltmeterdiganti
dengansumber 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). Reaksireduksiberlangsung di katoda, sedangkan
reaksioksidasiberlangsung dianoda.Kutub negatif sumber arus
mengarah pada katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif
sumber arus tentunya mengarah pada anoda. Akibatnya,katodabermuatan
negatif dan menarikkation-kationyang akantereduksimenjadi endapan
logam. Sebaliknya,anodabermuatan positif dan menarikanion-anionyang
akan teroksidasimenjadi gasAda 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.1. Reaksi elektrolisisa. Reaksi
yang terjadi pada katode.Reaksi yang terjadi pada katode, dapat
diketahui dengan memperhatikan jenis kation yang terdapat dalam
larutan elektrolitnya (pelarut air), yaitu sebagai berikut.1) Jika
kationnya K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Be2+, dan Mn2+, maka reaksi
yang berlangsung pada katode adalah sebagai berikut.2 H2O(l) + 2 e
2 OH(aq) + H2(g)Jika tidak terdapat air, maka semua kation
mengalami.2) Jika kationnya H+ berasal dari suatu asam, maka reaksi
yang berlangsung pada katode adalah sebagai berikut.2 H+(aq) + 2 e
H2(g)3) Jika kationnya selain a dan b, maka akan terjadi reaksi
reduksi (diendapkan pada katode) seperti berikut ini. Cu2+(s) + 2 e
Cu(s)Ag+(s) + e Ag(s)Au3+(s) + 3 e Au(s)
b. Reaksi yang terjadi pada anodeJika anode terbuat dari zat
inert, seperti Pt, Au, dan C, maka akan terjadi peristiwa-peristiwa
seperti berikut ini.1) Jika anion yang menuju anode adalah OH dari
suatu basa, maka OH akan teroksidasi. 4 OH(aq) 2 H2O(l) + O2(g) + 4
e 2) Jika anionnya Cl, Br, dan I, maka ion-ion tersebut akan
teroksidasi.
VI. Alat dan BahanAlat: Gelas kimia 100 mL, 400 mL1 buah Tabung
reaksi4 buah Rak tabung reaksi1 buah Tabung U1 buah Batang karbon
(dari baterai)2 buah Voltmeter1 buah Baterai1 buah Tissue
Bahan: H2O2 30 % FeCl3 0,1 M HNO3 pekat Larutan kanji (Amilum)
Larutan I2 FeSO4 jenuh KCNS 0,1 M H2SO4 pekat2 M KI0,25 M K2Cr2O7
0,1 M CuSO4 1 M ZnSO4 1 M KNO3/NaNO3 1 M NaCl Lempeng tembaga
Lempeng Seng Indikator Phenolptalein CHCl3
VII. VIII. Alur KerjaIX. Hasil PengamatanX. Analisis DataXI.
PembahasanXII. KesimpulanXIII. XIV. Pertanyaan dan jawaban1. Pada
percobaan redoks tidak diperlukan sumber arus, sedangkan pada
elektrolisis diperlukan arus mengapa demikian? Dan jelaskan apa
sebenarnya fungsi arus tersebut !2. Apa yang dimaksud dengan
jembatan garam, apa fungsinya dan jelaskan cara pembuatannnya
dengan kertas tissue!
Jawab:1. Karena pada percobaan redoks yaitu sel Volta terjadi
perubahan dari energi kimia menghasilkan energi listrik yang
berlangsung secara spontan. Anoda(mengalami oksidasi) melepaskan
elektron ke katoda(mengalami reduksi) sehingga adanya perpindahan
elektron yang mengakibatkan adanya arus listrik. Arus listrik
mengalir dari anoda ke katoda karema adanya selisih energi
potensial listrik di antara kedua elektroda. Sedangkan Sel
elektrolisis memerlukan baterai, karena pada elektrolisis untuk
menghasilkan arus listrik searah sehingga mendorong terjadi reaksi
kimia di dalam sel. Fungsi arus pada elektrolisis yaitu mengubah
energi listrik menjadi energi kimia. Selain itu arus juga berfungsi
untuk mendorong perpindahan elektron. Jembatan garam merupakan
jembatan yang digunakan pada sel volta. Jembatan garam berisi
larutan garam (misal: KCl) yang berfungsi untuk menetralkan muatan
positif dan negatif dalam larutan. Jembatan garam dapat menetralkan
kelebihan anion dan kation pada larutan dan untuk menutup rangkaian
sehingga reaksi dapat berlangsung terus-menerus. Dengan adanya
jembatan garam dapat terjadi aliran elektron sebagai akibat dari
reaksi redoks pada kedua elektroda. Jembatan garam digunakan
sebagai kontak listrik antara kedua larutan elektrolit dalam sel
Volta, aliran elektron dalam energi listrik hanya dapat mengalir
dalam keadaan rangkaian tertutup.2. Cara membuat jembatan garam
dengan tissue yaitu dengan cara membasahi tissue yang digulung
memanjang yang kemudian dicelupkan pada larutan garam misalnya KCl.
Lalu tissue diperas agar larutan KCl tidak menetes. Kemudian kedua
ujung tissue masing-masing dicelupkan kedalam larutan yang akan
diuji . DAFTAR PUSTAKA
Brady, James. E. 1987.Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jilid
1. Edisi 5. Binarupa Askara :JakartaChang,Raymond.2005. Kimia Dasar
Konsep-Konsep Inti. Erlangga : Jakarta.Gembez, Ndru. 2009. Study of
Chemistry. (online) .
(http://belajar-sob.blogspot.com/2009/09/reaksi-redoks-dan-elektrokimia.html)
diakses pada tanggal 30 Maret 2014 pukul 12.00 WIBPetrucci, Ralph.
H, 1992. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Terjemahan
Suminar. Jakarta: ErlanggaSugiarto, Bambang,dkk. 2014. Kimia Dasar
.Surabaya: UnipressSvehla,G.1990.Vogel:Buku Teks Analisis Anorganik
Kualitatif Makro dan Semimikro.Jakarta:PT Kalmen Media PusakaTim
Kimia Dasar. 2014. Petunjuk Praktikum Kimia Dasar lanjut . Surabaya
: UNESA