Dalam sel elektrokimia terdapat hubungan antara reaksi kimia dengan energi listrik. Reaksi yang terjadi dalam sel elektrokimia adalah reaksi reduksi dan reaksi oksidasi (reaksi redoks). Reaksi redoks dapat berlangsung jika dalam sel elektrokimia terdapat zat/larutan elektrolit yang dapat mernghantarkan arus listrik. Dalam sel elektrokimia, selain elektrolit juga membutuhkan tempat berlangsungnya reaksi yang dikenal sebagai elektroda. Elektroda dalam sel elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda dan elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi disebut katoda.
Berdasarkan keberlangsungan reaksi sel elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Pada sel volta yang sedang digunakan, berlangsung suatu reaksi kimia yang menghasilkan arus/energi listrik. Sedangkan penggunaan energi listrik untuk melangsungkan reaksi kimia disebut sel elektrolisis. A. Sel Volta, terjadi pada reaksi redoks yang bersifat spontan (bereaksi dengan sendirinya) dan menghasilkan arus listrik. Dalam reaksi sel, perbedaan energi potensial kimia antara reaktan yang lebih tinggi energinya dan produk yang lebih rendah energinya menghasilkan arus listrik. Dengan kata lain sistem bekerja pada lingkungan . Jadi dalam sel Volta energi kimia diubah menjadi energi listrik.
▸ Baca selengkapnya: aki merupakan sel elektrokimia yang digunakan sebagai sumber arus. elektroda pada sel aki berupa…
(2)A. Sel Volta
Sel volta merupakan sel elektrokimia yang berlangsung spontan dengan menghasilkan energi listrik. Dalam sel volta, energi listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron pada elektroda lainnya (reduksi).
Elektroda yang melepaskan elektron akan membentuk kutub negatif (-), sedangkan elektroda yang menerima elektron akan membentuk kutub positif (+). Jadi, sebuah sel volta terdiri dari dua bagian atau dua elektroda dimana setengah reaksi oksidasi berlangsung pada anoda dan setengah reaksi berlangsung pada katoda.
Misalkan logam Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit CuSO4 dan kemudian keduanya dihubungkan dengan kawat membentuk
rangkaian sel volta sederhana.
Adanya perbedaan rapat muatan logam Zn dan Cu memungkinkan timbulnya aliran elektron dari Zn ke Cu melalui rangkaian luar pada sel volta. Apabila Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit atau air, maka ion-ion positif Zn2+ dan Cu2+ akan meninggalkan lempeng menuju larutan/air. Sedangkan
elektron akan tertinggal di dalam lempeng.
Ion-ion Zn2+ yang menuju larutan/air lebih banyak dari ion-ion Cu2+ yang
Adanya perbedaan rapat muatan menimbulkan perbedaan potensial antara kedua logam tersebut. Beda potensial ini memungkinkan elektron mengalir dari Zn ke Cu melalui rangkaian luar (kawat). Beda potensial antara logam Zn dan Cu tersebut dikenal sebagai gaya gerak listrik (ggl) atau electromotive force(emf).
Namun, aliran elektron yang terjadi akan berlangsung sesaat dan kemudian berhenti. Dengan kata lain, tidak ada beda potensial lagi. Untuk mengatasi keadaan tersebut, sel dibagi menjadi dua setengah sel yang dihubungkan dengan selaput berpori atau jembatan garam.
Pada rangkaian, logam Zn dicelupkan ke dalam larutan elektrolit ZnSO4 sementara logam Cu ke dalam larutan CuSO4. kedua logam kemudian
Pada anode, Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+ kemudian pergi menuju larutan dan bereaksi dengan ion SO42-. Muatan elektron (e-) yang tinggal di anode akan mengalir melalui kawat menuju katode. Di katode, e- akan ditangkap oleh ion Cu2+ dalam larutan. Akibatnya, ion Cu2+ mengendap sebagai logam Cu pada permukaan katode.
Selama proses berlangsung, ion Zn2+ yang terbentuk akan pergi ke larutan ZnSO4. hal ini menyebabkan penumpukan ion positif Zn2+ dalam larutan. Akibatnya, larutan menjadi bermuatan positif, dan pada akhirnya ion Zn2+ tidak dapat lagi meninggalkan anode. Sementara itu, pada saat yang bersamaan di katode, perginya ion Cu2+ dari larutan CuSO4 ke katode untuk mengikat elektron dan mengendap, menyebabkan terjadinya penumpukan ion negatif SO42-. Kedua hal tersebut menyebabkan aliran elektron pada rangkaian luar akan terhenti. Untuk mengatasi hal ini, digunakan suatu rangkaian dalam, yakni jembatan garam.
B. Aplikasi Sel Volta
Rangkaian sel volta dengan jembatan garam, jarang ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini antara lain karena elektrolitnya berupa larutan yang dapat tumpah atau bocor. Sel volta yang digunakan saat ini dapat dikelompokkan menjadi tiga macam, yakni sel primer, sel sekunder, dan sel bahan bakar.
Sel primer (nonrechargeable)
a) Sel Kering: Zn – C (Seng – Karbon) / Baterai Biasa b) Baterai Alkaline
c) Baterai Merkuri- /Perak Oksida (Arloji, Kalkulator / Kamera, Alat Bantu Dengar)
Sel sekunder (rechargeable)
a) Baterai Timbal-Asam/Aki (Kendaraan Bermotor, Sumber Energi)
b) Baterai Nikel-Hidrida Logam (Nickel-Hidryde Metal, Ni-MH) (Lampu Blitz, power tool)
c) Baterai Ion-Litium ( Baterai Cellular Phone, Laptop)
Fuel cell (sel bahan bakar) menggunakan reaksi pembakaran yang menghasilkan arus listrik. Bahan bakarnya tidak terbakar, tetapi reaksi berlangsung secara terpisah dalam sistem setengah-reaksi, dan elektron ditransfer melalui rangkaian eksternal. Suatu sel bahan bakar dihasilkan dari reaksi gas hidrogen dan oksigen mengahsilkan uap air.
C. Mengasosiasi
A. Gambar rangkaian Sel Volta adalah gambar a, dan rangkaian Sel Elektrolisis adalah gambar b.
