Konsep Dasar

Sel Galvani atau sel volta adalah sel elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan

 

 

Bagan Sel Volta

 

Keterangan:

• Sel volta terdiri dari dua buah kompartemen yang masing-masing berisi larutan dan elektroda yang terhubung oleh jembatan garam
• Batang tembaga (Cu) menjadi elektroda negatif (anoda) sedangkan batang perak (Ag) menjadi elektroda positif (katoda)
• Kedua elektroda tersebut dihubungkan dengan kawat untuk mengalirkan elektron. Elektron akan mengalir dari anoda ke katoda.
• Beda potensial antara kedua elektroda diukur menggunakan voltmeter
• Reaksi oksidasi terjadi di anoda

\(\ce {Cu(s)} \longrightarrow \ce{Cu^{2+}(aq) + 2e^-}\)

• Reaksi reduksi terjadi di katoda

\(\ce {Ag^{+}(aq) + e^-} \longrightarrow \ce {Ag(s)}\)

• Penulisan notasi sel:

\(\ce {Cu(s) } \arrowvert \ce{Cu^{2+}(aq) }\rVert \ce { Ag^{+}(aq) }\arrowvert \ce { Ag(s)}\)

• Jembatan garam berisi gel yang mengandung garam yang berfungsi untuk menyeimbangkan jumlah muatan pada kedua kompartemen. Jembatan garam akan menyebabkan reaksi tidak cepat menuju kesetimbangan
• Saat reaksi sudah mencapai kesetimbangan, voltmeter akan menunjukkan angka 0 volt, artinya sudah tidak ada lagi elektron yang mengalir. Pada kondisi ini sel volta sudah tidak mampu menghasilkan energi listrik.
• Potensial standar sel dapat dihitung dengan rumus: \(\text{E}^{\circ}_{\text{ sel}} = \text{E}^{\circ}_{\text{ katoda}} – \text{ E}^{\circ}_{\text{ anoda} }\)

Contoh:

Diketahui data potensial reduksi standar:

Elektroda yang memiliki potensial reduksi standar terbesar yaitu perak akan menjadi katoda karena perak mudah mengalami reduksi.

Elektroda yang memiliki potensial reduksi standar terkecil yaitu tembaga akan menjadi anoda karena tembaga mudah mengalami oksidasi.

Deret Kereaktifan Logam

 

Deret kereaktifan logam disebut juga dengan deret volta menunjukkan urutan nilai potensial reduksi standar. Potensial reduksi standar diukur pada kondisi suhu 25°C, tekanan 100 kPa, dan konsentrasi larutan ion 1 M.

 

Contoh Soal

 

Soal 1

Sel volta disusun menggunakan larutan \(\ce {Zn(NO3)2 (aq)} \text{ 1 M}\) berada di kompartemen sebelah kiri dan larutan \(\ce{AgNO3} \text{ 1 M}\) berada di kompartemen sebelah kanan. Data potensial reduksi standar untuk seng dan perak:

\(\ce{Zn^{2+} (aq) + 2e^-} \rightleftharpoons \ce{Zn(s)}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = -0,76 \text{ V}\)

\(\ce{Ag^+ (aq) + e^-} \rightleftharpoons \ce{Ag(s)}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = +0,80 \text{ V}\)

Berdasarkan bagan sel volta di atas, tentukan:

a. Logam yang mengalami oksidasi dan logam yang mengalami reduksi

b. Anoda dan Katoda

c. Persamaan reaksi oksidasi dan reaksi reduksi

d. Arah aliran elektron pada kawat

e. Zat yang sesuai pada jembatan garam beserta fungsinya

f. Besar potensial standar sel

g. Notasi sel

 

Soal 2

UN 2017

Perhatikan potensial elektrode standar berikut!

\(\ce{Cr^{3+} (aq) + 3e} \rightarrow \ce{Cr(s)}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = -0,71 \text{Volt}\)

\(\ce{Ag^{+} (aq) + e} \rightarrow \ce{Ag(s)}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = +0,80 \text{Volt}\)

\(\ce{Al^{3+} (aq) + 3e} \rightarrow \ce{Al(s)}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = -1,66 \text{Volt}\)

\(\ce{Zn^{2+} (aq) + 2e} \rightarrow \ce{Zn(s)}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = -0,74 \text{Volt}\)

Diagram sel yang dapat berlangsung spontan adalah…

A. \(\ce {Ag(s) } \arrowvert \ce{Ag^{+}(aq) }\rVert \ce { Cr^{3+}(aq) }\arrowvert \ce { Cr(s)}\)

B. \(\ce {Ag(s) } \arrowvert \ce{Ag^{+}(aq) }\rVert \ce { Zn^{2+}(aq) }\arrowvert \ce { Zn(s)}\)

C. \(\ce {Cr(s) } \arrowvert \ce{Cr^{3+}(aq) }\rVert \ce { Al^{3+}(aq) }\arrowvert \ce { Al(s)}\)

D. \(\ce {Zn(s) } \arrowvert \ce{Zn^{2+}(aq) }\rVert \ce { Al^{3+}(aq) }\arrowvert \ce { Al(s)}\)

E. \(\ce {Zn(s) } \arrowvert \ce{Zn^{2+}(aq) }\rVert \ce { Ag^{+}(aq) }\arrowvert \ce { Ag(s)}\)

 

Soal 3

UN 2010

Suatu sel volta disusun seperti pada bagan berikut:

Diagram sel volta yang benar adalah…

A.  \(\ce {Al(s) } \arrowvert \ce{Al^{3+}(aq) }\rVert \ce { Cu^{2+}(aq) }\arrowvert \ce { Cu(s)}\)

B.  \(\ce {Al^{3+}(aq) } \arrowvert \ce{Al(s) }\rVert \ce { Cu(s) }\arrowvert \ce { Cu^{2+}(aq)}\)

C.  \(\ce {Cu^{2+}(aq) } \arrowvert \ce{Cu(s) }\rVert \ce { Al(s) }\arrowvert \ce { Al^{3+}(aq)}\)

D.  \(\ce {Cu(s) } \arrowvert \ce{Cu^{2+}(aq) }\rVert \ce { Al^{3+}(aq) }\arrowvert \ce { Al(s)}\)

E.  \(\ce {Al(s) } \arrowvert \ce{Cu^{2+}(aq) }\rVert \ce { Al^{3+}(aq) }\arrowvert \ce { Cu(s)}\)

 

Soal 4

Diketahui data potensial standar sel sebagai berikut:

\(\ce {P } \arrowvert \ce{P^+}\rVert \ce { R^{2+} }\arrowvert \ce { R}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = +3,55 \text{ Volt}\)

\(\ce {Q } \arrowvert \ce{Q^{2+}}\rVert \ce { R^{2+} }\arrowvert \ce { R}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = +0,98 \text{ Volt}\)

\(\ce {P } \arrowvert \ce{P^+}\rVert \ce { S^{2+} }\arrowvert \ce { S}\:\:\:\:\:\text{E}^{\circ} = +2,47 \text{ Volt}\)

a. Susunlah P, Q, R, dan S berdasarkan daya pereduksi dari yang paling kuat sampai paling lemah

b. Tentukan potensial standar sel untuk \(\ce {S } \arrowvert \ce{S^{2+}}\rVert \ce { Q^{2+} }\arrowvert \ce { Q}\)

 

Soal 5

Diketahui data beberapa reaksi:

a. Susunlah A, B, C, dan D berdasarkan daya pereduksi dari paling lemah sampai paling kuat

b. Tentukan potensial standar sel: \(\ce {D(s) + A^{2+}(aq)} \rightarrow \ce{D^{2+}(aq) +A(s)}\)

 

Soal 6

Tunjukkan apakah logam yang dicelupkan dalam larutan-larutan berikut dapat bereaksi atau tidak

a. \(\ce{Cu}\text{ dalam } \ce{Mg(NO3)2}\)

b. \(\ce{Pb}\text{ dalam } \ce{Cu(NO3)2}\)

c. \(\ce{Zn}\text{ dalam } \ce{FeSO4}\)

d. \(\ce{Fe}\text{ dalam } \ce{Zn(NO3)2}\)