Embedded Files
Video: Potensial Elektroda
(Sumber: Youtube SmarterIndo)
Kita sudah membahas serunya sel volta dan elektrolisis. Nah, sekarang, bagaimana cara kita mengukur "kekuatan" atau "kecenderungan" suatu elektroda untuk bereaksi? Jawabannya ada pada konsep penting yang disebut Potensial Elektroda Standar!
Ini adalah ukuran kecenderungan suatu setengah sel untuk mengalami reduksi (menerima elektron) atau oksidasi (melepas elektron) pada kondisi tertentu. Kondisi Standar itu penting! Untuk bisa membandingkan secara adil, kita harus punya kondisi yang sama. Standar yang disepakati adalah:
Suhu: 298K (atau 25∘C)
Tekanan gas: 1atm (atau 100kPa sesuai standar IUPAC terbaru)
Konsentrasi larutan: 1M (untuk semua zat terlarut)
Potensial elektroda standar ini diukur dalam satuan volt (V). Tapi, ada satu hal yang unik. Kita nggak bisa mengukur potensial elektroda absolut suatu setengah sel secara langsung. Ibaratnya, kita nggak bisa tahu kecepatan lari seseorang kalau dia lari sendirian tanpa ada garis start atau finish yang jelas. Makanya, kita butuh titik acuan! Titik acuan ini adalah Elektroda Hidrogen Standar (SHE - Standard Hydrogen Electrode).
Elektroda Hidrogen Standar (SHE): Sang Acuan "Nol"
Elektroda Hidrogen Standar (SHE): Sang Acuan "Nol"
SHE adalah elektroda referensi yang ditetapkan secara internasional memiliki potensial elektroda standar nol volt (0 V) pada semua suhu. Jadi, dia adalah "garis start" kita! Reaksi Setengah Sel untuk SHE (Reduksi):
2H+(aq,1M) + 2e− ⇌ H2 (g,1atm)
Untuk mengukur potensial elektroda standar setengah sel lain, kita buat sel galvani yang terdiri dari setengah sel yang ingin diukur itu, dan SHE, semuanya dalam kondisi standar. Potensial sel yang kita ukur dari gabungan ini akan sama dengan potensial elektroda standar setengah sel yang kita cari (karena potensial SHE itu nol). Ered∘
Kalau setengah sel yang diukur jadi katoda (tereduksi):
Esel∘ = Esetengahsel∘ − ESHE∘ = Esetengahsel∘ − 0, jadi Esel∘ = Esetengahsel∘
Kalau setengah sel yang diukur jadi anoda (teroksidasi):
Esel∘ = ESHE∘ − Esetengahsel∘ = 0 − Esetengahsel∘ , jadi Esetengahsel∘ = −Esel∘
Secara umum, nilai potensial elektroda standar yang tercantum dalam tabel-tabel kimia adalah potensial reduksi standar (Ered∘). Berikut adalah serangkaian nilai potensial reduksi standar yang dimaksud:
Gambar: Tabel Potensial Reduksi Standar
(Sumber: Chang, 2010)
Nilai ini menunjukkan seberapa kuat kecenderungan suatu zat untuk direduksi:
Ered∘ positif: Semakin positif, semakin mudah direduksi dibandingkan ion H+. Artinya, setengah sel ini akan menjadi katoda jika digabungkan dengan SHE.
Ered∘ negatif: Semakin negatif, semakin sulit direduksi dibandingkan ion H+. Artinya, setengah sel ini akan menjadi anoda jika digabungkan dengan SHE (reaksi oksidasi lebih disukai).
Ered∘ nol: Seperti pada SHE, kecenderungan reduksinya sama dengan ion H+.
Ada juga potensial oksidasi standar (Eoks∘), yang merupakan kebalikan tanda dari potensial reduksi standar untuk setengah sel yang sama: Eoks∘ = −Ered∘ Potensial oksidasi standar menunjukkan kecenderungan suatu zat untuk melepaskan elektron (teroksidasi).
Deret Volta: Urutan Logam Penentu Reaksi
Deret Volta: Urutan Logam Penentu Reaksi
Logam-logam yang terlibat dalam reaksi sel volta, ternyata bisa diurutkan dengan kriteria tertentu untuk memudahkan penentuan reaksi yang akan terjadi selanjutnya lho! Urutan tersebut dinamakan Deret Volta.
Deret Volta merupakan susunan dari unsur-unsur logam yang disusun atau diurutkan berdasarkan potensial elektroda standarnya (E∘) dari yang terkecil (paling negatif) hingga yang terbesar (paling positif). Sifat dari deret volta adalah:
Apabila urutan logam semakin ke kanan, maka nilai logam yang didapatkan akan semakin mudah tereduksi. Hal ini dikarenakan nilai E∘ pada logam lebih positif.
Apabila urutan logam semakin ke kiri, maka nilai logam yang didapatkan akan semakin mudah teroksidasi. Hal ini dikarenakan nilai E∘ pada logam lebih negatif.
Secara umum, urutan dari deret volta adalah sebagai berikut:
Gambar: Deret Volta
(Sumber: Quipper.com)
Pada aplikasinya, prinsip dan kegunaan dibuatnya deret volta antara lain:
Reaksi Reduksi Oksidasi
Unsur logam yang terletak di sebelah kiri (E∘ lebih negatif), cenderung lebih mudah untuk melepaskan elektron atau mengalami oksidasi. Unsur ini juga biasa disebut sebagai reduktor kuat.
Unsur logam yang terletak di sebelah kanan (E∘ lebih positif), cenderung lebih mudah untuk menerima elektron atau mengalami reduksi. Unsur ini juga biasa disebut sebagai oksidator kuat.
Reaksi Pendesakan Logam
Urutan logam yang berada di sebelah kiri, dapat mendesak ion logam yang berada di sebelah kanannya.
Contoh: Logam Zn berada di sebelah kiri logam Cu dalam deret volta. Ketika logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO4, logam Zn akan teroksidasi menjadi Zn2+ dan mendesak ion Cu2+ untuk tereduksi menjadi logam Cu. Sehingga, reaksi yang terjadi adalah:
Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
Arah Aliran Elektron
Pada prinsip sel volta, elektron mengalir dari elektroda yang memiliki potensial lebih negatif (anoda) ke elektroda dengan potensial lebih positif (katoda). Logam yang memiliki E∘ lebih negatif akan berperan sebagai anoda, sedangkan yang memiliki E∘ lebih positif akan berperan sebagai katoda.
Korosi
Logam yang terletak lebih kiri (lebih reaktif), akan mudah teroksidasi dan berkarat.
Sebagai penentuan prinsip perlindungan katodik, yaitu sebuah proses untuk melindungi logam dari korosi dengan cara menghubungkannya dengan logam lain yang lebih reaktif. Sebagai contoh adalah perlindungan pipa besi (Fe) dengan menghubungkannya ke batang magnesium (Mg). Pada deret volta, posisi logam Mg lebih ke kiri daripada logam Fe, sehingga batang magnesium akan berkorban (teroksidasi) terlebih dahulu, sementara pipa besi akan tetap terlindungi.
Pentingnya Potensial Elektroda Standar: Kenapa Kita Perlu Tahu?
Pentingnya Potensial Elektroda Standar: Kenapa Kita Perlu Tahu?
Angka-angka E∘ ini punya banyak manfaat praktis, lho!
Memprediksi Spontanitas Reaksi: Dengan menghitung potensial sel standar (Esel∘) dari suatu reaksi redoks (Esel∘ = Ekatoda∘ − Eanoda∘), kita bisa langsung tahu apakah reaksi itu spontan (Esel∘ positif) atau tidak pada kondisi standar.
Menentukan Anoda dan Katoda: Dalam sel galvanik (sel volta), setengah sel dengan Ered∘ yang lebih tinggi pasti akan menjadi katoda (tempat reduksi), sementara yang Ered∘ lebih rendah akan menjadi anoda (tempat oksidasi).
Menyusun Deret Elektrokimia (Deret Volta): Logam-logam bisa kita urutkan berdasarkan nilai Ered∘-nya. Logam yang punya Ered∘ lebih rendah itu gampang teroksidasi, artinya dia adalah reduktor yang lebih kuat.
Perancangan Baterai dan Sel Bahan Bakar: Para insinyur pakai data E∘ ini untuk memilih material elektroda yang tepat saat merancang baterai atau sel bahan bakar, agar bisa menghasilkan tegangan yang diinginkan.
Memahami Korosi: Konsep E∘ juga membantu kita menjelaskan mengapa logam tertentu lebih mudah berkarat (teroksidasi) dibandingkan logam lainnya di lingkungan tertentu.
Potensial elektroda standar (E∘) adalah konsep yang paling krusial dalam elektrokimia. Ini adalah "skala ukur" yang memberikan kita gambaran kuantitatif tentang kecenderungan suatu reaksi redoks. Dengan memahami E∘, kita bisa memprediksi arah reaksi, mendesain baterai, hingga memahami kenapa benda-benda bisa berkarat!
Page updated
Google Sites
Report abuse