MAKALAH KIMIA Sel Volta Dan Elektrolisis Hadie Cakep

MAKALAH KIMIA PENERAPAN SEL VOLTA DAN

ELEKTROLISISDALAM KEHIDUPAN DAN INDUSTRI

Dosen Pembimbing :

Anik Yuni Hartini, SPd

Disusun Oleh :

1. Moh. Hadi Suharmoko (2009184202B0328)

2. Mochamad Marzuki (2009184202B0325)

3. Mistinaningsih (2009184202B0314)

4. Nurhalimah (2009184202B0354)

5. Nur Laila (2009184202B0352)

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA (MATEMATIKA 2 B)SEKOLAH TINGGI ILMU KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

STKIP PGRI SITUBONDOTahun Ajaran 2009/2010

Bab I

Pendahuluan

I. Latar Belakang

Banyak peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang merupakan proses dari reaksi kimia.

Salah satunya adalah reaksi kimia yang bisa menimbulkan energi listrik yang bisa memudahkan

manusia dalam melakukan kegiatannya. Misalnya saja kami ambil contoh dalam industri

pembuatan baterei, Aki, dan lain-lain yang bisa mengantarkan Arus Lisrik. Serta hubungan

elektrolisis terhadap Kehidupan dan Industri.

Reaksi Kimia yang bisa menghantarkan Listrik berhubungan sekali dengan sel

elektrokimia, Karena dalam sel elektrokimia terjadi reaksi antara ion anode dan ion katode yang

bisa menghantarkan arus listrik. Dalam sel elektrokimia dibagi menjadi dua jenis yaitu sel volta

dan sel elektrolisis. Sel volta merupakan hasil dari reaksi redoks spontan diubah menjadi energi

listrik. Sedangkan Sel Elektrolisis energi listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi kimia

tak spontan. Berikut ini kami akan membahas tentang penerapan sel volta dan elektrolisis

dalam kehidupan dan industri.

II. Rumusan Masalah

1. Bagaimana Penerapan Sel Volta pada Aki dan Baterai beserta Contohnya ?

2. Bagaimana Proses kimia bereaksi dan menghasilkan Energi Listrik ?

3. Reaksi Apa saja yang terjadi saat ion anode dan ion katode bertemu ?

4. Apa saja penerapan dan contoh penggunaan Elektrolisis dalam Industri ?

5. Bagaimana Aplikasi Elektrolisis pada Produksi zat, pemurnian logam dan penyepuhan?

III. Tujuan Dan Manfaat

Kita dapat mengetahui tentang proses Reaksi kimia dalam menghasilkan Energi listrik

serta penggunaannya, sehingga kita dapat mengenal lebih dekat tentang aplikasi nyata kimia

dalam kehidupan dan industri, serta dapat menambah minat kita dalam proses pembelajaran

kimia tersebut. Kita juga dapat mengetahui kegunaan bahan-bahan kimia pada Aki dan baterai,

pemurnian logam, dan penyepuhan.

Bab II

Pembahasan

A. Penerapan Sel Volta Dalam pembuatan Baterai.

Sebagaimana kita ketahui bersama,

beberapa dekade ini terakhir ini, teknologi

elektronika berkembang sangat pesat. Berbagai

peralatan seperti telepon seluler, komputer,

laptop, kamera digital, bahkan alat pacu jantung

terus mengalami perkembangan teknologi

dengan adanya inovaso-inovasi baru. Salah satu

faktor pendukung kemajuan teknologi

elektronika tersebut ialah tersedianya baterai

bekinerja tinggi. Dua diantaranya yaitu baterai

nikel-metal hidrida (Ni-MH), dan baterai Litium.

Baterai adalah contoh Sel Volta yang tidak asing bagi kita. Baterai tersebut digolongkan

kedalam baterai primer yaitu baterai yang dirancang untuk sekali pakai, dan baterai sekunder

yaitu baterai yana dapat diisi ulang. Baterai kering (Sel Leclanche) ditemukan pertama kali oleh

George Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866.

Sel Leclanche tergolong baterai sel primer. Terdiri dari suatu casing berbentuk silinder

dari logam Zink yang berfungsi sebagai anode. Sebagai katode yaitu grafit yang ditanam dalam

pasta dari campuran batu kawi (MnO2 ), salmiak (NH4 Cl), karbon (C) dan sedikit air. Reaksi-

reaksi yang terjadi dalam baterai kering sebenarnya lebih rumit, tetapi pada garis besarnya

adalah sebagai berikut.

Anode : Zn(S ) Zn2+(aq )

+ 2e

Katode : 2MnO2(S ) + 2NH4(aq )+

+ 2e Mn2 O3(S ) + 2NH3(aq ) + H2 Ol

Amonia (NH3 ) yang terbentuk di katode akan bereaksi dengan sebagian ion Zink (Zn2+

) yang

terbentuk di anode.

Zn2+(aq )

+ 4 NH3(aq ) + Zn(NH3 )4(aq )

2+

Potensial satu sel Leclanche adalah 1,5 volt. Sel Leclanche disebut juga sel kering asam

karena adanya NH4 Cl yang bersifat asam. Keuntungan dari sel Leclanche adalah harganya

relatif murah, praktis dan aman (tidak rusak/bocor). Kelemahan yaitu bahwa dayanya menurun

cepat jika digunakan untuk arus yang relatif besar. Hal ini terjadi karena ion-ion yang terbentuk

memerlukan waktu untuk berdifusi menjauhi elektrodenya. Jika penggunaannya dihentikan

sementara, maka kemampuannya akan meningkat kembali karena ion-ion sudah berdifusi.

Kelemahan sel Leclanche Lainya adalah sel ini tidak dapat diisi ulang.

Gambar Bagian Dalam Baterai :

B. Penerapan Sel Volta Dalam pembuatan Aki.

Aki adalah jenis baterai yang banyak digunakan

untuk kendaraan bermotor. Aki menjadi bahan pilihan yang

praktis karena dapat menghasilkan listrik yang cukup besar

dan dapat diisi kembali. Aki terdiri dari beberapa sel yang

dihubungkan seri, sehingga potensialnya menjadi lebih besar.

Setiap sel aki mempunyai potensial sebesar 12 Volt (6 sel),

tetapi tersedia juga ukuran 6 Volt, 24 atau bankan 32 Volt.

Sel aki terdiri atas anode Pb (timbel = timah hitam)

dan katode PbO2 (timbel (IV) oksida), keduanya merupakan

zat padat yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat

sehingga tidak perlu memisahkan anode dan katode. Dengan demikian, tidak diperlukan

jembatan garam, yang perlu dijaga adalah jangan sampai kedua elektrode tersebut saling

bersentuhan.

Reaksi pemgosongan aki ;

Anode : Pb(S ) + HSO4

−(aq ) PbSO4 (S ) + H

+(aq ) + 2e

Katode : PbO2(S ) + HSO4

−(aq ) + 3H

+(aq )+ 2e PbSO4 (S ) + 2H2 O( l) +

Pb(S ) + PbO2(S )+ 2HSO4

−(aq ) + 2H

+(aq ) 2PbSO4 (S ) + 2H2 O( l)

Selama reaksi pengosongan aki berlangsung, asam sulfat dikonsumsi dan dihasilkan air

reaksi tersebut mengakibatkan kadar asam sulfat dalam larutan berkurang. Dengan demikian,

rapatan atau masa massa jenis larutan juga berkurang. Aki bari diisi, mengandung larutan massa

jenis sekitar 1,25-1,30g/mL. Apabila massa jenis larutan turun sampai 1,20g/mL maka aki perlu

diisi kembali. Keuntungan aki adalah dapat diisi ulang sedangkat kelemahan aki adalah karena

beratnya dan bentunya yang besar.

Reaksi Pengisian Aki :

Elektrode Pb (Sebagai katode)

PbSO4 (S ) + H+(aq )

+ 2e Pb(S )+ HSO4

−(aq )

Elektrode PbO2 (sebagai anode)

PbSO4 (S )+ 2H2 O( l) PbO2(S ) + HSO4

−(aq ) + 3H

+(aq ) + 2e +

PbSO4 (S ) + 2H2 O( l) Pb(S ) + PbO2(S ) + 2HSO4

−(aq ) + 2H

+(aq )

C. Penerapan Sel Volta Dalam pembuatan Baterai Litium.

Litium merupakan logam yang sangat ringan dan mempunyai potensial reduksi yang

sangat negatif, yaitu -3.05 volt (bandingkan dengan logam Zink yang potensial reduksi yaitu -

0,76 volt ). Kedua sifat tersebut merupakan keunggulan logam litium untuk digunakan sebagai

anode dalam sel volta. Akan tetapi masalah utama penggunaan litium ialah bahwa litium sangat

reaktif, bereaksi hebat dengat air membentuk litium hidroksida dan gas hidrogen.

2Li(S ) + H2 O( l) LiOH(aq ) + H2(g )

Oleh karena itu, untuk penggunaan litium diperlukan media tak berair. Hal ini menjadi

mungkin pada tahun 1970-an yaitu dengan ditemukannya sejenis pelarut organik yang dapat

melarutkan garam litium. Sejak itu, berbagai jenis baterai litium berhasil dibuat, baik jenis sel

primer maupun sel sekunder. Salah satu baterai litium dari jenis yang tidak dapat diisi ulang

yaitu baterai litium mangan dioksida. Reaksi Elekrode dan selnya sebagai berikut :

Anode : Li Li+

+ e

Katode : MnO2 + Li+

+ e MnO2 Li +

Reaksi Sel : Li + MnO2 MnO2 Li

Baterai Li-MnO2 mempunyai tegangan

jepit 3,4 volt, tetapi turun menjadi 2,8 volt

selama digunakan. Potensial baterai Li-MnO2

sekitar dua kali lebih besar dari pada potensial

baterai kering biasa. Oleh karena massa jenisnya

yang relatif kecil, baterai litium dapat

menghasilkan energi lebih dari dua kali lipat

dibandingkan baterai kering biasa untuk massa

yang sama. Baterai litium juga dapat disimpan

untuk jangka waktu yang lama serta dapat menghasilkan arus besar, sehingga baik digunakan

untuk kamera.

D. Elektrolisis pada pembuatan Rayon.

Elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta. Dalam sel elekrolisis, listrik digunakan

untuk melangsungkan reaksi redoks tak spontan. Salah satu contoh reaksi elektrolisis pada sel

merkuri yang biasanya digunakan dalam pembuatan rayon.

Dalam pembuatan Rayon, diperlukan NaOH dengan kemurnian yang tinggi. Suatu

proses elektrolisis yang dapat menghasilkan NaOH dengan kemurnian yang lebih tinggi adalah

sel merkuri, seperti yang terlihat pada gambar 5. dalam sel merkuri digunakan merkuri (raksa)

sebagai katode, sedangkan pada anode digunakan grafit.

Reaksi yang terjadi dalam sel merkuri adalah sebagai berikut.

Katode : Na+(aq )

+ e Na (dalam Hg)

Anode : 2Cl−(aq )

Cl2(aq ) + 2e

Meskipun potensial reduksi (Eo

) natrium lebihnegatif dari pada potensial reduksi air, ternyata

yang mengalami reduksi di

katode adalah natrium.

Hal ini terjadi karena overpotensial gas hidrogen pada elektrode merkuri sangat besar

sehingga reduksi air menjadi lebih sukar. Natrium terbentuk di katode berupa larutan dalam

merkuri.Dengan menggunakan pompa sirkulasi, larutan natrium dalam merkuri ini dialirkan ke

bagian lain dan direaksikan dengan air,sehingga terbentuklah NaOH.

2Na(dalamHg ) + 2H2 O( l) 2NaOH(aq ) + H2(g ) + H( g)l

Merkuri yang sudah bebeas, dialirkan kembali keruang katode.

E. Elektrolisis pada Pemurnian Logam.

Contoh terpenting dalam pemurnian ini adalah tembaga. Sebagaimana kita ketahui,

pengguna utama tembaga adalah umtuk membuat kabel listrik. Untuk tujuan tersebut diperlukan

tembaga murni, sebab adanya pengotor dapat mengurangi konduktivitas tembaga. Akhirnya

akan timbul banyak panas dan akan membahayakan penggunaanya.

Pada pemurnian tembaga secara elektrolisis, maka tembaga kotor dijadikan sebagai

anode, sedangkan katode digunakan tembaga murni. Larutan elektrolit yang digunakan adalah

larutan CuSO4 . Selama elektrolisis, te,baga dari anode terus-menerus dilarutkan kemudian

diendapkan pada katode.

CuSO4 (aq ) Cu2+(aq )

+ SO4(aq )2−

Katode : Cu2+(aq )

+ 2e Cu(S )

Anode : Cu(S ) Cu2+(aq )

+ 2e +

Cu(S ) Cu(S )

Anode Katode

Perak, emas, platina, besi, dan Zink biasanya merupakan pengotor tembaga. Perak, emas,

dan platina, mempunyai potensial lebih positif daripada tembaga. Dengan mengatur tegangan

selama elektrolisis, ketiga logam itu tidak ikut larut. Ketiga logam tersebut akan terdapat pada

lumpur anode. Hasil ikutan ini biasanya cukup untuk menutup biaya pemurnian tembaga itu.

Besi dan Zink yang mempunyai potensial elektrode lebih negatif daripada tembaga, akan ikut

larut. Akan tetapi, ion-ionnya (Fe2

Dan Zn2+

) lebih sukar diendapkan, jadi tidak ikut

mengendap di katode.

F. Elektrolisis pada Penyepuhan.

Penyepuhan (electroplanting) dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk

memperbaiki penampilan. Pada penyepuhan, logam yang akan disepuh dijadikan katode,

sedangkan logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua electrode itu dicelupkan dalam larutan

garam dari logam penyepuh. Contoh, penyepuhan sendok yang digunakan sebagai katode,

sedangkan anode adalah perak murni. Larutan elektrilitnya adalah larutan perak nitrat. Pada

katode akan terjadi pengendapan perak, sedangkan perak pada anode terus-menerus larut.

Konsentrasi ion Ag+

dalam larutan tidak berubah.

Katode (Fe) : Ag+(aq )

+ e Ag(S )

Anode (Ag) : Ag(S ) Ag+(aq )

+ e +

Ag (Anode) Ag (Katode)

Bab III

Penutup

Kesimpulan

Elektrokimia terbagi dalam dua bagian, yaitu pemanfaatan reaksi kimia ( Reaksi

Redoks ) untuk menghasilkan listrik dan pemanfaatan arus listrik untuk melangsungkan reaksi

kimia. Pemanfaatan reksi redoks untuk menghasilkan listrik dilakukan dalam perangkat yang

disebut Sel Volta, sedangkan pemanfaatan arus listik untuk melangsungkan reaksi kimia

dilakukan dalam Sel Elektrolisis. Sel Volta tersedia dalam berbagai jenis Baterai antara lain:

Baterai Konvensional dan Baterai Modern berkinerja tinggi. Aki dan Baterai kering ( Sel

Leclanche ) termasuk dalam Baterai Konvensional, sedangkan Baterai Litium termasuk dalam

Baterai Modern berkinerja tinggi. Elektrolisis diaplikasikan dalam proses Penyepuhan,

Pemurnian Logam dan Pengolahan berbagai jenis zat kimia ( misalnya pada pembuatan Rayon ).

Saran

Pemanfaatan reaksi Redoks dapat ditemukan dalam berbagai benda dalam kehidupan

sehari-hari, oleh karena itu jika kita jeli untuk menemukan dan mempelajarinya, maka akan

dapat memberi banyak manfaat bagi Kita, selain juga untuk menambah pengetahuan.

Daftar Pustaka

www.id.wikipedia.org

Purba,Michael.2006.Kimia untuk SMA Kelas XII.Jakarta:Erlangga.

www.chem-is-try.org

www.google.com

Hadie ; [email protected]