View
24
Download
9
Category
Preview:
DESCRIPTION
elektrokimia
Citation preview
Bilangan Oksidasi
• Menyatakan banyaknya elektron yang dilepasataupun ditangkap oleh suatu spesi.
• Hitunglah bilangan oksidasi atom Cl pada ionClO–!
• Menyatakan banyaknya elektron yang dilepasataupun ditangkap oleh suatu spesi.
• Hitunglah bilangan oksidasi atom Cl pada ionClO–!
Monday, May 25, 2015 2Hanhan Dianhar, Mei 2015
Reduksi–Oksidasi
• Reduksi-oksidasi adalah proses serah terimaelektron.
• Spesi yang menerima elektron mengalamireduksi bersifat oksidator
• Spesi yang memberikan elektron mengalamioksidasi bersifat reduktor
• Reduksi-oksidasi adalah proses serah terimaelektron.
• Spesi yang menerima elektron mengalamireduksi bersifat oksidator
• Spesi yang memberikan elektron mengalamioksidasi bersifat reduktor
Monday, May 25, 2015 3Hanhan Dianhar, Mei 2015
Reduksi–Oksidasi
• Oksidasi :– Peningkatan bilangan oksidasi– Pelepasan elektron
• Reduksi :– Pengurangan bilangan oksidasi– Penangkapan elektron
• Oksidasi :– Peningkatan bilangan oksidasi– Pelepasan elektron
• Reduksi :– Pengurangan bilangan oksidasi– Penangkapan elektron
Monday, May 25, 2015 4Hanhan Dianhar, Mei 2015
Reaksi Redoks
Setarakan reaksi redoks berikut!
1. 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 10 CO2 +2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
2. As2O3 + 2NO3– + H2O + 2H+ 2 H2AsO4 + 2NO
3. SO42– + 2Br– + 4H+ SO2 + Br2 + 2H2O
4. MnO2 (s) + 4HCl (aq)MnCl2 (aq) + Cl2 (g) +2H2O (l)
Setarakan reaksi redoks berikut!
1. 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 10 CO2 +2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
2. As2O3 + 2NO3– + H2O + 2H+ 2 H2AsO4 + 2NO
3. SO42– + 2Br– + 4H+ SO2 + Br2 + 2H2O
4. MnO2 (s) + 4HCl (aq)MnCl2 (aq) + Cl2 (g) +2H2O (l)
Monday, May 25, 2015 5Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrokimia
• Pasangan elektroda yang dicelupkan ke dalamlarutan elektrolit
• Dikenal 2 sel elektrokimia:– Sel volta: menghasilkan arus listrik dari reaksi
redoks yang berlangsung dalam sel– Sel elektrolisis: memanfaatkan arus listrik untuk
melangsungkan reaksi redoks dalam sel
• Pasangan elektroda yang dicelupkan ke dalamlarutan elektrolit
• Dikenal 2 sel elektrokimia:– Sel volta: menghasilkan arus listrik dari reaksi
redoks yang berlangsung dalam sel– Sel elektrolisis: memanfaatkan arus listrik untuk
melangsungkan reaksi redoks dalam sel
Monday, May 25, 2015 6Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Volta
Reaksi sel : Zn (s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu (s)Monday, May 25, 2015 7Hanhan Dianhar, Mei 2015
• Zn(s)|Zn2+(aq)|| Cu2+(aq)|Cu (s)
• Pt(s)| OH–(aq)|O2(g)|| I2(s) |I–(aq)|Pt(s)
• Cu (s)|Cu2+(aq) ||Cr2O72–(aq),Cr3+ (aq)|Pt(s)
• Zn(s)|Zn2+(aq)|| Cu2+(aq)|Cu (s)
• Pt(s)| OH–(aq)|O2(g)|| I2(s) |I–(aq)|Pt(s)
• Cu (s)|Cu2+(aq) ||Cr2O72–(aq),Cr3+ (aq)|Pt(s)
Monday, May 25, 2015 10Hanhan Dianhar, Mei 2015
Elektroda Standar Hidrogen (H+|H2)
2 H+ (aq, 1M) + 2 e− H2 (g, 1 atm)
Monday, May 25, 2015 11Hanhan Dianhar, Mei 2015
Potensial Redoks (Eosel)
• Beda potensial (Eo) antara katoda dan anodadalam suatu sel.
Esel = Ered (katoda) − Ered (anoda) Esel = Ered (katoda) − Ered (anoda)
Monday, May 25, 2015 12Hanhan Dianhar, Mei 2015
Notasi Sel
• Salah satu metode penulisan persamaanreaksi sel.Pada pasangan setengah sel Cu (s)|Cu2+ (aq)dan Zn (s)|Zn2+ (aq) sel yang terbentuk darikedua pasangan tersebut dapat dituliskansebagai:
Zn (s)|Zn2+ (aq)||Cu2+ (aq)|Cu (s) Eo = +1,10 V
• Salah satu metode penulisan persamaanreaksi sel.Pada pasangan setengah sel Cu (s)|Cu2+ (aq)dan Zn (s)|Zn2+ (aq) sel yang terbentuk darikedua pasangan tersebut dapat dituliskansebagai:
Zn (s)|Zn2+ (aq)||Cu2+ (aq)|Cu (s) Eo = +1,10 V
Monday, May 25, 2015 13Hanhan Dianhar, Mei 2015
Notasi Sel
• Tuliskan notasi sel yang sesuai untuk pasanganredoks berikut!
– Larutan Cu2+ (Cu) dan larutan Zn2+ (Zn)– Larutan Cr2O7
2-,Cr3+ (C) dan larutan Co3+,Co2+ (Pt)– Larutan Fe3+,Fe2+ (Pt) dan larutan Fe3+(Fe)– Larutan I2/I- (Pt) dan larutan MnO4
-, Mn2+ (Pt)
• Tuliskan notasi sel yang sesuai untuk pasanganredoks berikut!
– Larutan Cu2+ (Cu) dan larutan Zn2+ (Zn)– Larutan Cr2O7
2-,Cr3+ (C) dan larutan Co3+,Co2+ (Pt)– Larutan Fe3+,Fe2+ (Pt) dan larutan Fe3+(Fe)– Larutan I2/I- (Pt) dan larutan MnO4
-, Mn2+ (Pt)
Monday, May 25, 2015 14Hanhan Dianhar, Mei 2015
Energetika Sel Volta
• Energi Bebas Gibbs pada keadaan standar:G = −nFE
• Untuk suatu sistem kesetimbangan berlaku:G = G + RT ln Q
−nFE = −nFE+ RT ln Q
• Energi Bebas Gibbs pada keadaan standar:G = −nFE
• Untuk suatu sistem kesetimbangan berlaku:G = G + RT ln Q
−nFE = −nFE+ RT ln QE = E −
RTnF ln QPersamaan Nernst :
Monday, May 25, 2015 15Hanhan Dianhar, Mei 2015
Persamaan Nernst
1. Hitunglah potensial sel (E) untuk pasangansetengah sel berikut pada 27 oC:
Zn (s)|Zn2+ (0,5 M; aq)||Cu2+ (0,01 M, aq)|Cu (s)
1. Hitunglah potensial sel (E) untuk pasangansetengah sel berikut pada 27 oC:
Zn (s)|Zn2+ (0,5 M; aq)||Cu2+ (0,01 M, aq)|Cu (s)
Monday, May 25, 2015 16Hanhan Dianhar, Mei 2015
Persamaan Nernst
2. Diketahui setengah reaksi permanganat denganmangan(II) sebagai berikut :
MnO4– (aq) + 8H+ (aq) + 5e-Mn2+ (aq) + 4H2O (l)Eo = +1,51 V
Hitung potensial setengah sel tersebut jika digunakanperbandingan [MnO4
-] : [Mn2+] = 100 : 1 pada pH 1(T = 25 oC)!
2. Diketahui setengah reaksi permanganat denganmangan(II) sebagai berikut :
MnO4– (aq) + 8H+ (aq) + 5e-Mn2+ (aq) + 4H2O (l)Eo = +1,51 V
Hitung potensial setengah sel tersebut jika digunakanperbandingan [MnO4
-] : [Mn2+] = 100 : 1 pada pH 1(T = 25 oC)!
Monday, May 25, 2015 17Hanhan Dianhar, Mei 2015
Persamaan Nernst :Sel Konsentrasi
Ni2+(aq) + 2e– Ni (s) Eo = –0,28 V
Monday, May 25, 2015 18Hanhan Dianhar, Mei 2015
Persamaan Nernst:Penentuan pH Larutan
3. Untuk mengukur pH suatu larutan digunakan elektrodakalomel (Hg | Hg2Cl2 jenuh) sebagai elektrodapembanding menurut notasi sel berikut :
Pt | H2 (g, 1 atm) | H+ (aq, xM) || Cl- (aq, 0,1 M) | Hg2Cl2(s) | Hg (l)E = 0,33 VJika pengukuran dilakukan pada suhu 25 oC, tentukan pHlarutan tersebut!(Diketahui potensial standar Hg2Cl2 (s) + 2e- 2HgCl (s) +2Cl- (aq) Eo = +0,27 V)
3. Untuk mengukur pH suatu larutan digunakan elektrodakalomel (Hg | Hg2Cl2 jenuh) sebagai elektrodapembanding menurut notasi sel berikut :
Pt | H2 (g, 1 atm) | H+ (aq, xM) || Cl- (aq, 0,1 M) | Hg2Cl2(s) | Hg (l)E = 0,33 VJika pengukuran dilakukan pada suhu 25 oC, tentukan pHlarutan tersebut!(Diketahui potensial standar Hg2Cl2 (s) + 2e- 2HgCl (s) +2Cl- (aq) Eo = +0,27 V)
Monday, May 25, 2015 19Hanhan Dianhar, Mei 2015
Persamaan Nerst:Penentuan Ksp
4. Hitung nilai Ksp dari AgI (s) berdasarkan data potensialstandar berikut!
AgI (s) + e- Ag (s) + I- (aq) Eo = - 0,15 VAg+ (aq) + e- Ag (s) Eo = +0,80 V
4. Hitung nilai Ksp dari AgI (s) berdasarkan data potensialstandar berikut!
AgI (s) + e- Ag (s) + I- (aq) Eo = - 0,15 VAg+ (aq) + e- Ag (s) Eo = +0,80 V
Monday, May 25, 2015 20Hanhan Dianhar, Mei 2015
Diagram Latimer
Penentuan nilai Eored dari suatu spesi dengan
pada tingkat oksidasi berbeda dapatditentukan dengan diagram Latimer.
Misal :ClO4
–|ClO3– Eo = 1,19 V
ClO3–| ClO2 Eo = 1,15 V
ClO4–| ClO2 Eo = ?
Penentuan nilai Eored dari suatu spesi dengan
pada tingkat oksidasi berbeda dapatditentukan dengan diagram Latimer.
Misal :ClO4
–|ClO3– Eo = 1,19 V
ClO3–| ClO2 Eo = 1,15 V
ClO4–| ClO2 Eo = ?
Monday, May 25, 2015 21Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrolisis
• Memanfaatkan energi listrik untukmelangsungkan reaksi kimia yang tidakspontan.
Monday, May 25, 2015 24Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrolisis: Reaksi elektrodauntuk Elektrolisis Lelehan Garam
atau Oksida Logam• Reaksi pada katoda :
Kation (ion logam) mengalami reduksiMn+ (aq) + n e– M (s)
• Reaksi pada anoda :Anion (misal: ion halida) mengalami oksidasi
2 X– (aq) X2 + 2 e–
• Reaksi pada katoda :Kation (ion logam) mengalami reduksi
Mn+ (aq) + n e– M (s)• Reaksi pada anoda :
Anion (misal: ion halida) mengalami oksidasi2 X– (aq) X2 + 2 e–
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 26
Sel Elektrolisis
• Tuliskan reaksi katoda dan anoda padaelektrolisis lelehan KI dan bauksit (Al2O3)!
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 28
Sel Elektrolisis: Reaksi elektrodauntuk Elektrolisis Larutan Elektrolit
Na+Cl- Na+Cl-
Na+Cl-Na+ Cl-
Na+Cl- Na+Cl-
Na+ Cl-
Na+ Cl-Cl-
Cl-
SOLID IN AQUEOUS SOLUTION
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 29
Na+Cl- Na+Cl-
WHEN SOLID, THE IONSARE NOT FREE TO MOVE
NO CONDUCTIONOF ELECTRICITY
Na+ Na+Cl-
WHEN DISSOLVED INWATER, THE IONS ARE
FREE TO MOVE
ELECTRICITY ISCONDUCTED
Sel Elektrolisis: Reaksi elektrodauntuk Elektrolisis Larutan Elektrolit
• Pada elektrolisis larutan, terjadi kompetisi disekitar elektroda.
• Perhatikan deret Volta!Li Na Al Mn (H2O) … (H+) Cu …
• Pada elektrolisis larutan, terjadi kompetisi disekitar elektroda.
• Perhatikan deret Volta!Li Na Al Mn (H2O) … (H+) Cu …
Monday, May 25, 2015 30Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrolisis: Reaksi elektrodauntuk Elektrolisis Larutan Elektrolit
• Pada katoda :– Jika terdapat ion yang memiliki Eo < Eo H2O
2 H2O (l) + 2 e– H2 (g) + 2OH– (aq)
– Jika terdapat ion yang memiliki Eo > Eo H2OMn+ (aq) + n e– M (s)
• Pada katoda :– Jika terdapat ion yang memiliki Eo < Eo H2O
2 H2O (l) + 2 e– H2 (g) + 2OH– (aq)
– Jika terdapat ion yang memiliki Eo > Eo H2OMn+ (aq) + n e– M (s)
Monday, May 25, 2015 31Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrolisis: Reaksi elektrodauntuk Elektrolisis Larutan Elektrolit
• Pada anoda :– Jika terdapat ion oksi (SO4
2–, NO3–, PO4
3–)2 H2O (l) O2 (g) + 4H+ (aq) + 4 e–
– Jika terdapat ion halidaX– (aq) X2 (s) + 2 e–
– Jika digunakan logam tak-inert pada anodaM (s) Mn+ (aq) + n e–
• Pada anoda :– Jika terdapat ion oksi (SO4
2–, NO3–, PO4
3–)2 H2O (l) O2 (g) + 4H+ (aq) + 4 e–
– Jika terdapat ion halidaX– (aq) X2 (s) + 2 e–
– Jika digunakan logam tak-inert pada anodaM (s) Mn+ (aq) + n e–
Monday, May 25, 2015 32Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrolisis
Tuliskan reaksi elektroda yang sesuai bagi elektrolisislarutan berikut!
a. Larutan CuCl2 (elektroda platina)b. Lelehan MgCO3 (elektroda karbon)c. Larutan Na2SO4 (elektroda karbon)d. Larutan KI (elektroda tembaga)e. Larutan Cr(NO3)3 (elektroda krom)
Tuliskan reaksi elektroda yang sesuai bagi elektrolisislarutan berikut!
a. Larutan CuCl2 (elektroda platina)b. Lelehan MgCO3 (elektroda karbon)c. Larutan Na2SO4 (elektroda karbon)d. Larutan KI (elektroda tembaga)e. Larutan Cr(NO3)3 (elektroda krom)
Monday, May 25, 2015 33Hanhan Dianhar, Mei 2015
Sel Elektrolisis
Jika lelehan dari campuran MgCl2 dan KBrdielektrolisis dengan elektroda platina, tuliskan reaksiyang terjadi di katoda dan anoda!
Monday, May 25, 2015 34Hanhan Dianhar, Mei 2015
Stoikiometri dalam Elektrolisis:Hukum Faraday
• Hukum I Faraday: Massa logam (m) yangterdeposisi pada salah satu elektrodasebanding dengan muatan yang digunakandalam elektrolisis (Q)
m ≈ QHukum II Faraday: Pada sejumlah tertentumuatan listrik, massa logam yang terdeposisiberbanding lurus dengan massa ekuivalennya.
• Hukum I Faraday: Massa logam (m) yangterdeposisi pada salah satu elektrodasebanding dengan muatan yang digunakandalam elektrolisis (Q)
m ≈ QHukum II Faraday: Pada sejumlah tertentumuatan listrik, massa logam yang terdeposisiberbanding lurus dengan massa ekuivalennya.
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 35
Stoikiometri dalam Elektrolisis:Hukum Faraday
• Jika dituliskan secara matematis:
Jika kita bagi dengan massa atom relatifnya :z
M
F
ti
eQm
• Jika dituliskan secara matematis:
Jika kita bagi dengan massa atom relatifnya :
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 36
z
M
F
ti
eQm
zF
tin
1
Stoikiometri dalam Elektrolisis:Hukum Faraday
• Konstanta Faraday (F) menyatakan banyaknyamuatan yang setara dengan 1 mol elektron.
• Mol elektron dinyatakan dalam Faraday:
emolCemolCoulombF /500.96/485.961
• Konstanta Faraday (F) menyatakan banyaknyamuatan yang setara dengan 1 mol elektron.
• Mol elektron dinyatakan dalam Faraday:
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 37
F
Qen
Stoikiometri dalam Elektrolisis
• Hitung banyaknya perak yang dapat direduksidari larutan AgNO3 dengan arus 5 mA selama12 jam!
• Berapa lama waktu yang diperlukan untukmembuat 29 gram kaleng aluminium dariproses Hall-Heroult jika digunakan arus listriksebesar 15 ampere?(Proses Hall-Heroult: elektrolisis lelehanAl2O3/NaAlF6)
• Hitung banyaknya perak yang dapat direduksidari larutan AgNO3 dengan arus 5 mA selama12 jam!
• Berapa lama waktu yang diperlukan untukmembuat 29 gram kaleng aluminium dariproses Hall-Heroult jika digunakan arus listriksebesar 15 ampere?(Proses Hall-Heroult: elektrolisis lelehanAl2O3/NaAlF6)
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 38
Stoikiometri dalam Elektrolisis
• Hitung banyaknya perak yang dapat direduksidari larutan AgNO3 dengan arus 5 mA selama12 jam!
• Berapa lama waktu yang diperlukan untukmembuat 29 gram kaleng aluminium dariproses Hall-Heroult jika digunakan arus listriksebesar 15 ampere?(Proses Hall-Heroult: elektrolisis lelehanAl2O3/NaAlF6)
• Hitung banyaknya perak yang dapat direduksidari larutan AgNO3 dengan arus 5 mA selama12 jam!
• Berapa lama waktu yang diperlukan untukmembuat 29 gram kaleng aluminium dariproses Hall-Heroult jika digunakan arus listriksebesar 15 ampere?(Proses Hall-Heroult: elektrolisis lelehanAl2O3/NaAlF6)
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 39
Sel Elektrolisis di Industri:Penyepuhan Logam (Electroplating)
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 40
Sel Elektrolisis di Industri:Ekstraksi dan Pemurnian Logam
• Proses Hall-Heroult: ekstraksi aluminium daribauksit.
Monday, May 25, 2015 Hanhan Dianhar, Mei 2015 42
Recommended