Elektrokimia: Sel Volta

Oleh Harso Adjie Brotosukmono - 02 Desember

Elektrokimia adalah ilmu kimia yang berkaitan dengan ilmu kelistrikan, Berbagai ilmuwan telah membuktikan bahwa listrik bisa dibangkitkan melalui energi kimia seperti pada baterai dan energi listrik bisa digunakan untuk membantu terjadinya reaksi kimia seperti pada proses penyepuhan.

Sel Volta adalah perangkat yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik melalui proses reaksi kimia. Listrik yang dihasilkan pada Sel Volta adalah Listrik Arus Searah (DC).

Deret Elektrokimia

Deret Elektrokimia atau Deret Volta adalah urutan unsur-unsur yang disusun secara periodik berdasarkan kenaikan potensial reduksi standar (E⁰)-nya. Deret Elektrokimia juga bisa digunakan untuk menentukan zat mana yang akan menjadi katoda atau anoda pada Sel Volt.

Deret Volta secara umum adalah:
Li - K - Ba - Ca - Na - Mg - Al - Mn - (H₂O) - Zn - Cr - Fe - Cd - Co - Ni - Sn - Pb - (H) - Cu - Hg - Ag - Pt - Au

Sifat-sifat deret elektrokimia anatra lain:

Semakin ke kanan, semakin besar nilai E⁰, semakin mudah reduksi (oksidator kuat)
Semakin ke kiri, semakin kecil nilai E⁰, semakin sukar reduksi (reduktor kuat)
Li hingga Mn dapat mereduksi air (logam aktif)
Li hingga Pb dapat mereduksi gas hidrogen
Cu hingga Au sukar bereaksi (logam mulia)
Logam di kiri dalam keadaan bebas dapat mendesak logam di kanan dalam keadaan senyawa
co: K + AuCl → Au + KCl

Bentuk Sel Volta

Sel Volta. sumber: unknown

Sel Volta terdiri atas bagian-bagian berikut

Dua gelas kimia, yang masing-masing diisi larutan sesuai logam yang terkandung pada katoda/anodanya.
Katode (+), tempat terjadinya reduksi
Anode (-), tempat terjadinya oksidasi
Jembatan Garam, untuk menyetabilkan tinggi permukaan larutan (agar tidak tumpah)
Kawat yang menghubungkan katoda dengan anoda, dihubungkan dengan Voltmeter

Reaksi Spontan

Reaksi pada Sel Volta terjadi secara spontan, artinya reaksi terjadi secara tiba-tiba tanpa membutuhkan listrik atau katalis apapun. Pada Sel Volta, reaksi spontan ditentukan berdasarkan letak logam yang digunakan sebagai elektrode pada deret elektrokimia. Logam yang terletak lebih ke kanan akan melakukan reduksi, artinya akan bertindak sebagai Katode. Sementara logam yang terletak lebih ke kiri akan melakukan oksidasi, artinya akan bertindak sebagai Anode.

Potensial Sel

Nilai Potensial Sel (E⁰sel) adalah besarnya beda potensial (tegangan) listrik yang dihasilkan oleh Sel Volta, Nilai potensial sel dirumuskan dalam:

$E^{0}_{sel} =E^{0}_{red} - E^{0}_{oks}$

E⁰red = potensial reduksi logam yang direduksi

E⁰oks = potensial reduksi logam yang dioksidasi.

Atau bisa juga kita tentukan dengan menuliskan reaksinya.

Contoh:

Seng (E⁰= -0,763 V) dan Tembaga (E⁰= +0,337 V) digunakan dalam Sel Volta.

Karena Zn berada di kiri Cu, maka Zn sebagai anode dan Cu sebagai katode.

Reaksinya sebagai berikut:

$Katode: Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu\!\; \; \; \; \; \; \; \; E^{0} = +0,337V$

$Anode: Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}\!\; \; \; \; \; \; \; \; E^{0} = +0,763 V$

(tanda E⁰ diubah karena di anode merupakan reaksi oksidasi)

$Sel: Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu\!\; \; \; \; \; \; \; \; E^{0} = +1,100V$

jadi akan dihasilkan listrik sebesar 1,1 V (coba buktikan dengan rumus)

Notasi Sel

Reaksi sel seperti contoh diatas:

$Sel: Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu\!\; \; \; \; \; \; \; \; E^{0} = +1,100V$

dapat dituliskan dalam bentuk:
$Zn | Zn^{2+} ||Cu^{2+}|Cu$

dengan format sebagai berikut:
$Oks | Oks^{n+} ||Red^{n+}|Red$

Dengan Oks adalah logam yang teroksidasi dan Red adalah logam yang tereduksi.

Aplikasi Sel Volta

Sel Volta memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari, terutama yang berubungan tentang listrik. Energi listrik AC (yang dibangkitkan melalui mekanisme induksi elektromagnetik) seperti yang kita gunakan sehari-hari memiliki tegangan yang terlalu besar dan arus yang bolak-balik tidak memungkinkan untuk diaplikasikan ke barang-barang elektronik modern serta pembangkitannya yang sangat sulit. Karena itu energi kimia bisa menjadi alternatif.