Potensial Elektroda

Arus listrik yang terjadi pada sel volta disebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif ke elektroda positif. Hal ini disebabkan karena perbedaan potensial antara kedua elektroda. Andaikan kita mengukur perbedaan potensial (∆V) antara dua elektroda dengan menggunakan potensiometer ketika arus listrik yang dihasilkan mengalir sampai habis. Maka akan diperoleh nilai limit atau perbedaan potensial saat arus listriknya nol  yang disebut sebagai potensial sel (E°sel).

Perbedaan potensial yang diamati bervariasi dengan jenis bahan elektroda dan konsentrasi serta temperatur larutan elektrolit. Sebagai contoh untuk sel Daniell, bila diukur dengan potensiometer beda potensial pada  suhu 25°C saat konsentrasi ion Zn2+ dan Cu2+ sama adalah 1,10 V. Bila elektroda Cu/Cu2+ dalam sel Daniell diganti dengan elektroda Ag/Ag+ , potensial sel adalah 1,56 V. Jadi dengan berbagai kombinasi elektroda dapat menghasilkan nilai potensial sel yang sangat bervariasi. Jadi alat potensiometer digunakan untuk mengukur perbedaan potensial antara dua elektroda sedangkan untuk mengukur nilai potensial mutlak untuk suatu elektroda tidak bisa dilakukan.

Oleh karena itu, diperlukan suatu elektroda yang dipakai sebagai standar atau pembanding dengan elektroda-elektroda yang lainnya. Dan telah ditentukan yang digunakan sebagai elektroda standar adalah elektroda Hidrogen. Elektroda Hidrogen terdiri dari gas H2 dengan tekanan 1 atm yang dialirkan melalui sekeping logam platina (Pt) yang dilapisi serbuk Pt halus pada suhu 25°C dalam larutan asam (H+) 1 M. Berdasarkan perjanjian elektroda Hidrogen diberi nilai potensial 0,00 Volt.

Potensial sel yang terdiri atas pasangan elektroda hidrogen/standar (H/H+) dan elektroda Zn/Zn2+ adalah -0,76 V. Bila elektroda Zn/Zn2+ diganti dengan elektroda Cu/Cu2+ maka besar potensial selnya menjadi +0,34 V.

H2 + Zn2+ → 2H+ + Zn       E° = -0,76 V

H2 + Cu2+ → 2H+ + Cu       E° = +0,34 V

karena besarnya potensial elektroda hidrogen = 0,00 V maka potensial reduksi (E°red) Zn dan Cu dapat ditentukan :

Zn2+ + 2e → Zn       E° = -0,76 V  disingkat E°red Zn = -0,76 V

Cu2+ + 2e → Cu      E° = +0,34 V disingkat E°red Cu = +0,34 V

potensial reduksi (E°red) menunjukkan kecenderungan untuk menerima elektron. jadi berdasarkan nilai potensial elektroda di atas, potensial elektroda Zn bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa  Zn/Zn2+ lebih sukar untuk menerima elektron/direduksi dibanding dengan H/H+ dan Cu bernilai positif (+) menunjukkan bahwa  Cu/Cu2+ lebih mudah untuk menerima elektron/direduksi dibanding dengan H/H+.

Semakin sukar untuk direduksi berarti semakin mudah untuk dioksidasi dan sebaliknya semakin mudah direduksi berarti semakin sukar dioksidasi. karena besar potensial oksidasi (E°oks) berlawanan dengan potensial reduksi (E°red).

Zn  → Zn2+ + 2e     E° = +0,76 V  disingkat E°oks Zn = +0,76 V

Cu → Cu2+ + 2e     E° = -0,34 V disingkat E°oks Cu = -0,34 V


Potensial Sel  Volta
potensial sel volta dapat ditentukan dengan percobaan dengan menggunakan potemsiometer/voltmeter dan secara teoritis potensial sel dapat dihitung berdasarkan perbedaan potensial reduksi (E°red) kedua elektroda atau penjumlahan potensial oksidasi pada anoda dengan potensial reduksi pada katoda.

 sebagai contoh pada sel daniel :

Zn2+ + 2e → Zn       E° = -0,76 V 

Cu2+ + 2e → Cu      E° = +0,34 V

yang mempunyai harga potensial reduksi (E°red) lebih kecil akan di oksidasi dan yang potensial reduksi (E°red) lebih besar akan direduksi.

Anoda (oksidasi)       :   Zn            → Zn2+ + 2e     E° = +0,76 V
Katoda (reduksi)       :  Cu2+ + 2e  → Cu               E° = +0,34 V
Reaksi total (redoks) :   Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu    E° = +1,10 V

secara singkat dapat dihitung :

nilai E°red yang lebih kecil akan dioksidasi dan yang lebih besar akan direduksi. maka Zn akan dioksidasi dan Cu akan direduksi.

oks Zn = +0,76 V
red Cu = +0,34 V

sel  = E°oks + red = 0,76 + 0,34 = 1,10 V

nilai potensial sel (E°sel) yang positif menunjukkan bahwa reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan.

maka sebaliknya reaksi :

Cu + Zn2+ → Cu2+ + Zn     E° = -1,10 V

nilai potensial sel (E°sel) nya negatif menunjukkan bahwa dalam keadaan normal tidak akan terjadi reaksi. Reaksi dapat terjadi bila ada suplai elektron dari luar/dialiri listrik yang akan dibahas pada bab sendiri yakni pada bab elektrolisis.

Tabel Potensial Elektroda Standar



Setengah Reaksi Reduksi ( pada Katoda )E°red (volts)
Li+(aq) + e- → Li(s)

-3.04
K+(aq) + e- → K(s)

-2.92
Ca2+(aq) + 2e- → Ca(s)

-2.76
Na+(aq) + e- → Na(s)

-2.71
Mg2+(aq) + 2e- → Mg(s)

-2.38
Al3+(aq) + 3e- → Al(s)

-1.66
2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

-0.83
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)

-0.76
Cr3+(aq) + 3e- → Cr(s)

-0.74
Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s)

-0.41
Cd2+(aq) + 2e- → Cd(s)

-0.40
Ni2+(aq) + 2e- → Ni(s)

-0.23
Sn2+(aq) + 2e- → Sn(s)

-0.14
Pb2+(aq) + 2e- → Pb(s)

-0.13
Fe3+(aq) + 3e- → Fe(s)

-0.04
2H+(aq) + 2e- → H2(g)

0.00
Sn4+(aq) + 2e- → Sn2+(aq)

0.15
Cu2+(aq) + e- → Cu+(aq)

0.16
ClO4-(aq) + H2O(l) + 2e- → ClO3-(aq) + 2OH-(aq)

0.17
AgCl(s) + e- → Ag(s) + Cl-(aq)

0.22
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

0.34
ClO3-(aq) + H2O(l) + 2e- → ClO2-(aq) + 2OH-(aq)

0.35
IO-(aq) + H2O(l) + 2e- → I-(aq) + 2OH-(aq)

0.49
Cu+(aq) + e- → Cu(s)

0.52
I2(s) + 2e- → 2I-(aq)

0.54
ClO2-(aq) + H2O(l) + 2e- → ClO-(aq) + 2OH-(aq)

0.59
Fe3+(aq) + e- → Fe2+(aq)

0.77
Hg22+(aq) + 2e- → 2Hg(l)

0.80
Ag+(aq) + e- → Ag(s)

0.80
Hg2+(aq) + 2e- → Hg(l)

0.85
ClO-(aq) + H2O(l) + 2e- → Cl-(aq) + 2OH-(aq)

0.90
2Hg2+(aq) + 2e- → Hg22+(aq)

0.90
NO3-(aq) + 4H+(aq) + 3e- → NO(g) + 2H2O(l)

0.96
Br2(l) + 2e- → 2Br-(aq)

1.07
O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l)

1.23
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

1.33
Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq)

1.36
Ce4+(aq) + e- → Ce3+(aq)

1.44
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- → Mn2+(aq) + 4H2O(l)

1.49
H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2e- → 2H2O(l)

1.78
Co3+(aq) + e- → Co2+(aq)

1.82
S2O82-(aq) + 2e- → 2SO42-(aq)

2.01
O3(g) + 2H+(aq) + 2e- → O2(g) + H2O(l)

2.07
F2(g) + 2e- → 2F-(aq)

2.87
tabel di atas lebih dikenal sebagai deret volt, adapun deret volta yang sering keluar dalam materi SMA disusun dalam baris sebagai berikut :

K-Ba-Sr-Ca-Na-Mg-Al-Zn-Cr-Fe-Ni-Sn-Pb-H-Cu-Hg-Ag-Pt-Au

Semakin ke kanan semakin mudah direduksi yang berarti semakin mudah menerima elektron dan merupakan oksidator (penyebab zat lain mengalami oksidasi).
Semakin ke kiri semakin mudah dioksidasi yang berarti semakin mudah melepas elektron dan merupakan reduktor (penyebab zat lain mengalami reduksi).

Logam di sebelah kiri dapat bereaksi dengan ion logam di sebelah kanannya :

Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Logam di sebelah kanan tidak dapat bereaksi dengan ion logam di sebelah kirinya :

Cu + Zn2+ → tidak bereaksi

Tidak ada komentar:

Posting Komentar