Embedded Files
potensial sel:
Ini dia nilai yang memberi tahu kita seberapa kuat sebuah sel elektrokimia, baik itu yang menghasilkan listrik (sel volta) maupun yang membutuhkan listrik (sel elektrolisis).
Video: Potensial Sel Volta
(Sumber: Youtube mia rusmiyati)
Potensial sel adalah perbedaan potensial listrik antara dua elektroda (anoda dan katoda) dalam sebuah sel elektrokimia. Gampangnya, ini adalah ukuran kemampuan sel untuk melakukan kerja listrik. Semakin besar potensial selnya, semakin besar kemampuan sel itu untuk "mendorong" elektron dan menghasilkan atau menggunakan energi listrik.
Pada sel volta, potensial sel menunjukkan seberapa kuat sel itu bisa "mendorong" elektron melalui rangkaian luar, sehingga menghasilkan arus listrik. Kalau nilai potensial selnya positif, itu artinya reaksi selnya spontan (bisa terjadi dengan sendirinya) dan selnya bisa menghasilkan energi listrik. Ini yang kita cari dari baterai!
Sedangkan pada sel elektrolisis, potensial sel (yang kita berikan dari luar) harus lebih besar dari nol dan cukup kuat untuk memaksa reaksi non-spontan itu terjadi. Ini menunjukkan seberapa besar "tenaga" yang kita butuhkan untuk membuat reaksi berjalan.
Cara Menghitung Potensial Sel: Ada Beberapa Cara!
Cara Menghitung Potensial Sel: Ada Beberapa Cara!
Bagaimana kita bisa tahu berapa sih potensial selnya? Ada beberapa cara, tergantung kondisi sel dan data yang kita punya:
Menggunakan Potensial Elektroda Standar (E∘): Untuk Kondisi "Ideal"!
Kalau sel kamu beroperasi pada kondisi standar (25∘C, 1atm, 1M), kita bisa pakai rumus sederhana ini untuk mencari potensial sel standar (Esel∘):
Esel∘ = Ekatoda∘ − Eanoda∘
Perlu diingat, nilai E∘ yang biasanya tercantum di tabel itu adalah potensial reduksi standar. Jadi, saat kamu mengidentifikasi anoda (tempat oksidasi), kamu tetap pakai nilai Ered∘ nya, tidak perlu diubah jadi Eoks∘ dengan membalik tanda. Rumus di atas sudah memperhitungkan hal itu.
Contoh:
Untuk sel volta Zn/Cu:
ECu2+/Cu∘ = +0.34V (Ini potensial reduksi standar untuk katoda, karena Cu direduksi)
EZn2+/Zn∘ = −0.76V (Ini potensial reduksi standar untuk anoda, karena Zn dioksidasi)
Maka, potensial sel standarnya adalah: Esel∘ = (+0.34V) − (−0.76V) = +1.10V
Pada suatu reaksi (dalam keadaan standar):
2Al(s) + 3Fe2+(aq) → 2Al3+(aq) + 3Fe(s)
Al3+(aq) + 3e- → Al(s) E∘ = −1.66 V (teroksidasi) → Anoda
Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) E∘ = −0.44 V (tereduksi) → Katoda
Esel∘ = Ekatoda∘ − Eanoda∘ = EFe2+/Fe∘ − EAl3+/Al∘ = −0.44 V −(−1.66 V) = 1.22 V
Sebuah sel volta erdiri dari elektroda Mg dalam larutan Mg(NO3)2 1.0 M dan elektroda Ag dalam larutan AgNO3 1.0 M. Apabila terjadi pada suhu 25∘C, maka penentuan potensial sel nya sebagai berikut:
Menentukan anoda dan katoda dengan menuliskan nilai potensial elektroda standarnya
Ag+(aq) + e- → Ag(s) E∘ = +0.80 V
Mg2+(aq) + 2e- → Mg(s) E∘ = −2.37 V
Dengan melihat urutan nilai potensial elektroda standar (bisa dilihat pada materi "Potensial Elektroda Standar"), maka logam Ag akan mengoksidasi logam Mg (logam Ag tereduksi, logam Mg teroksidasi).
Menuliskan persamaan reaksi keseluruhan
Anoda (oksidasi) : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e-
Katoda (reduksi) : 2Ag+(aq) + 2e- → 2Ag(s)
Reaksi Total : 2Ag+(aq) + Mg(s) → 2Ag(s) + Mg2+(aq)
Menghitung Potensial Sel Standar
Esel∘ = Ekatoda∘ − Eanoda∘
Esel∘ = EAg+/Ag∘ − EMg2+/Mg∘
= 0.80 V −(−2.37 V)
Esel∘ = 3.17 V
Menggunakan Persamaan Nernst: Untuk Kondisi "Nyata"!
Dunia nyata jarang ideal, kan? Nah, kalau sel kamu beroperasi pada kondisi non-standar (misalnya konsentrasi larutan nggak 1M, atau suhunya beda dari 25∘C), kamu perlu pakai Persamaan Nernst:
Atau, kalau suhunya 298K (25∘C), rumusnya bisa lebih sederhana:
Di mana:
Esel : Potensial sel pada kondisi non-standar.
Esel∘ : Potensial sel standar (yang tadi kita hitung).
R : Konstanta gas ideal (8.314 J/(mol.K)).
T : Suhu dalam Kelvin.
n : Jumlah mol elektron yang ditransfer dalam reaksi setara.
F : Konstanta Faraday (96500 C/mol).
Q : Koefisien reaksi (rasio aktivitas produk terhadap reaktan, dipangkatkan koefisien stoikiometrinya). Untuk larutan encer, aktivitas bisa didekati dengan konsentrasi molar.
Contoh: Potensial Sel Zn/Cu dengan Konsentrasi Berbeda:
Kita pakai sel Zn/Cu pada 298K dengan konsentrasi Zn2+ adalah 0.01M dan Cu2+ adalah 1.0M:
Esel∘ = +1.10V
n = 2 (karena 2 elektron ditransfer dalam reaksi Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s))
Q = [Zn2+]/[Cu2+] = 0.01/1 = 0.01
Maka, Esel adalah:
Esel = 1.10V − 20.0592Vlog(0.01)
Esel = 1.10V − (0.0296V)(−2)
Esel = 1.10V + 0.0592V = 1.1592V
Tuh kan, beda konsentrasi, beda juga potensial selnya! Ini menunjukkan pentingnya persamaan Nernst untuk kondisi dunia nyata.
Contoh Lain:
Ion Al3+, Sn2+, dan Sn4+ memiliki konsentrasi berturut-turut yaitu 0,1 M; 0,01 M; dan 0,5 M. Ketiga ion itu dirangkai pada susunan sel volta (diagram volta) dengan jembatan garam berisi garam halit. Jika diketahui EºAl|Al3+ = -1,66 V dan EºSn4+|Sn2+ = +0,154 V, berapa nilai potensial sel volta? (log 8 = 0,9)
Diketahui, Eº-nya si Al lebih negatif, sehingga lebih mudah untuk teroksidasi. Sementara Eº-nya si Sn lebih positif, sehingga berpotensi mengalami reaksi reduksi
Anoda : 2Al(s) → 2Al3+(aq) + 6e-
Katoda : 3Sn4+(aq) + 6e- → 3Sn2+(aq)
Reaksi Total : 2Al(s) + 3Sn4+(aq) → 2Al3+(aq) + 3Sn2+(aq)
Terlihat elektron (n) yang dibutuhkan sebanyak 6 elektron
Selanjutnya adalah mencari nilai dari Eºsel-nya
Eºsel = Eºkatoda - Eºanoda
= +0,154 - (-1,66)
= +1,814 V
Terakhir, mencari nilai E sel menggunakan rumus persamaan nernst dengan cara sebagai berikut:
E sel = Eºsel - 0,0592/n log Q
= Eºsel - 0,0592/6 log ([Al3+]2[Sn2+]3/[Sn4+]3)
= 1,814 - 0,0592/6 log ([0,1]2[0,01]3/[0,5]3)
= 1,814 - 9,87 x 10-3 log 8 x 10-8
= 1,814 - 9,87 x 10-3 (-8) log 8
= 1,814 - 9,87 x 10-3 (-8) 0,9
= 1,814 + 0,071
= 1,885 V
Pengukuran Langsung: Pakai Voltmeter!
Cara paling sederhana dan langsung adalah dengan mengukur potensial sel secara langsung menggunakan voltmeter yang dihubungkan ke kedua elektroda sel. Voltmeter dengan impedansi tinggi sangat penting di sini, agar arusnya tidak banyak mengalir dan pembacaan potensialnya akurat.
Pentingnya Memahami Potensial Sel: Lebih dari Sekadar Angka!
Pentingnya Memahami Potensial Sel: Lebih dari Sekadar Angka!
Memahami potensial sel itu krusial banget dalam belajar elektrokimia. Kenapa?
Merancang Sel Elektrokimia: Para ilmuwan dan insinyur pakai perhitungan potensial sel ini untuk merancang sel volta (baterai, sel bahan bakar) dan sel elektrolisis sesuai kebutuhan.
Memprediksi Arah Reaksi: Nilai Esel yang positif menunjukkan reaksi spontan, sedangkan negatif menunjukkan reaksi non-spontan yang butuh "dipaksa" pakai listrik.
Jadi, potensial sel adalah "jendela" kita untuk melihat seberapa kuat sebuah sel elektrokimia bisa beraksi!
Page updated
Google Sites
Report abuse