12penyerataan reaksi redoks

REDOKS DAN

SEL ELEKTROKIMIA

▸ Baca selengkapnya: reaksi yang terjadi di anode pada aki adalah

PENYETARAN REAKSI

REDOKS

Dalam menyetarakan reaksi redoks

JUMLAH ATOM

dan

MUATAN

Metode ½ Reaksi

Langkah-langkah:

1. Tuliskan ½ reaksi reduksi / ½ reaksi oksidasi

2. Samakan jumlah atom-atom yang berubah biloksnya.

3. Samakan Jumlah O dan H dengan cara:

a. Suasana Asam

* Samakan O dengan menambahkan H2O

* Samakan jumlah H dengan Menambah H+

b. Suasana Basa

* Samakan O dengan menambah OH- sebanyak 2 x kekurangannya.

* Samakan H dengan menambahkan H₂O

Setarakan reaksi :

MnO₄- _{+ Fe}2+ _Mn2+ _{+ Fe}3+

+7 +2 +2 +3

½ Red, MnO₄- _Mn2+

½ Oks, Fe2+ _Fe+3

MnO₄- _{+ 5 Fe}2+ _Mn2+ _{+ 5 Fe}3+

½ Red, MnO₄- _{+ 8 H}+ _{+ 5 e}- _Mn2+ _{+ 4 H} 2O

½ Oks, 5 Fe2+ _{5 Fe}+3 _{+ 5 e}

-x1

x5

+ 4 H₂O + 8 H+_{+ 5 e}

-+ e

Setarakan reaksi :

MnO₄- _{+ Fe}2+ _MnO

2 + Fe3+

+7 +2 +4 +3

½ Red, MnO₄- _MnO 2

½ Oks, Fe2+ _Fe+3

MnO₄- _{+ 3 Fe}2+ _{+ 2 H}

2O MnO2 + 3 Fe3+ + 4 OH

-½ Red, MnO₄- _{+ 2 H}

2O + 3 e- MnO2+ + 4 OH

-½ Oks, 3 Fe2+ _{3 Fe}+3 _{+ 3 e}

-x1

x3

+ 4 OH

-+ 2 H₂O + 3 e

Metode Bilangan Oksidasi

1. Tentukan reaksi ½ Reaksi redusi dan ½ Reaksi

oksidasi’

2. Samakan atom-atom yang berubah biloksnya.

3. Tentukan perubahan biloksnya.(dikalikan

dengan jumlah atomnya)

4. Gunakan perubahan biloksnya sebagai

koefisien dengan cara menyilangkan.

5. Setarakan muatanya, dalam suasana basa

dengan OH

-

, dalam asam dengan H

+

Setarakan reaksi :

MnO₄- _{+ Fe}2+ _Mn2+ _{+ Fe}3+

+7 +2 +2 +3

Biloks naik 1 Biloks turun 5

SEL ELEKTROKIMIA

SEL VOLTA / GALVANI _{SEL ELEKTROLISA}

Sel Galvani

19.2

Reaksi redoks spontan

anoda oksidasi

PENULISAN PREAKSI PADA SEL VOLTA

Ada 3 cara penulisan

1. Reaksi elektroda : menggambarkan reaksi pada masing-masing elektroda

Katoda : Cu2+ _{+ 2 e Cu}

Anoda : Zn Zn2+ _{+ 2 e}

2. Reaksi Sel: Merupakan penjumlahan dari reaksi elektroda.

Zn + Cu2+ _Zn2+ _{+ Cu}

3. Notasi Sel: Menggambarkan perubahan pada ion-ionnya.

Standard Reduction Potentials

Standard reduction potential (E0_{) adalah potensial yang}

berkaitan dengan reaksi reduksi pada elektroda bila semua zat terlarut berkonsentrasi 1 M dan semua gas pada 1 atm.

E0 _{= 0 V}

Standard hydrogen electrode (SHE)

2e- _{+ 2H}+ _{(1 M) H}

2 (1 atm)

Potensial Reduksi Standar logam Zn

19.3

Zn (s) | Zn2+ _{(1 M) || H}+ _{(1 M) | H}

2 (1 atm) | Pt (s)

2e- _{+ 2H}+ _{(1 M) H}

2 (1 atm)

Zn (s) Zn2+ _{(1 M) + 2e}

-Anode (oxidation):

Cathode (reduction):

Zn (s) + 2H+ _{(1 M) Zn}2+ _{+ H}

19.3 E0 _{= 0.76 V}

cell

Standard emf (E0 )

cell

0.76 V = 0 - E_{Zn /Zn} 0 ₂₊

E_{Zn /Zn}0 2+ = -0.76 V

Zn2+ _{(1 M) + 2e}- _{Zn E}0 _{= -0.76 V}

E0 _{= E}

H /H - EZn /Zn cell 0+ 0 2+

2

Standard Reduction Potentials

E0 _{= E}

cathode - Eanode

cell 0 0

Zn (s) | Zn2+ _{(1 M) || H}+ _{(1 M) | H}

Standard Reduction Potentials Cu

Pt (s) | H₂ (1 atm) | H+ _{(1 M) || Cu}2+ _{(1 M) | Cu (s)}

2e- _{+ Cu}2+ _{(1 M) Cu (s)}

H₂ (1 atm) 2H+ _{(1 M) + 2e}

-Anode (oxidation):

Cathode (reduction):

H₂ (1 atm) + Cu2+ _{(1 M) Cu (s) + 2H}+ _{(1 M)}

Eo _{= E}

cathode - Eanode cell

0 0

E0 _{= 0.34 V} cell

E_cell = E_{Cu /Cu}2+ – E_{H /H} + 2

0 _{0 0}

0.34 = E_{Cu /Cu}0 2+ - 0

Sel Galvani

19.2

Perbedaan potensial listrik antara katoda dan anoda disebut:

• cell voltage (potensial sel)

• electromotive force (emf)

(gaya gerak listrik

• cell potential (potensial sel)

Notasi Sel

Zn (s) + Cu2+ (aq) Cu (s) + Zn2+ (aq)

[Cu2+_{] = 1 M & [Zn}2+_{] = 1 M}

Zn (s) | Zn2+ _{(1 M) || Cu}2+ _{(1 M) | Cu (s)}

Berapa E sel yang tersusun atas elektroda Cd dalam 1,0 M Cd(NO₃)₂ dan elektroda Cr dalam 1,0 M Cr(NO₃)₃ ? (Data Eo _{lihat tabel Hal. 57.)}

Cd2+ _{(aq) + 2e}- _{Cd (s) E}0 _{= -0.40 V}

Cr3+ _{(aq) + 3e}- _{Cr (s) E}0 _{= -0.74 V}

Cd is the stronger oxidizer

Cd will oxidize Cr

2e- _{+ Cd}2+ _{(1 M) Cd (s)}

Cr (s) Cr3+ _{(1 M) + 3e}

-Anode (oxidation):

Cathode (reduction):

2Cr (s) + 3Cd2+ _{(1 M) 3Cd (s) + 2Cr}3+ _{(1 M)}

x 2

x 3

E0 _{= E}

cathode - Eanode

cell 0 0

E0 _{= -0.40} – _(-0.74) cell

E0 _{= 0.34 V} cell

PERSMAAN NERNST

Untuk kondisi larutan yang tidak standar (konsentrasi tidak 1 M ) maka Potensial sel ditentukan dengan

persamaan Nernst.

E_sel = Eo

sel - 0,0592 log K

n

EO

sel pada keadaan standar (dicari dulu)

REAKSI AKAN BERLANGSUNG

SPONTAN JIKA MEMILIKI HARGA

E

O_SEL

( + )

REAKSI TIDAK AKAN

BERLANGSUNG JIKA MEMILIKI

HARGA E

O

Kespontanan reaksi Redoks

DG = -nFE_cell

DG0 _{= -nFE} cell0

n = jumlah elektron yang diserah terimakan

F = 96,500 J

V • mol = 96,500 C/mol

DG0 _{= -RT ln K = -nFE} cell0

E_cell0 = RT

nF ln K

(8.314 J/K•mol)(298 K)

n (96,500 J/V•mol) ln K =

= 0.0257 V

n ln K E_cell0

= 0.0592 V

SEL KOMERSIAL

Batteries

Leclanché cell

Dry cell

Zn (s) Zn2+ _{(aq) + 2e} -Anode:

Cathode: 2NH₄ (aq) + 2MnO₂ (s) + 2e- _Mn

2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l) +

Zn (s) + 2NH₄ (aq) + 2MnO₂ (s) Zn2+ _{(aq) + 2NH}

Batteries

Zn(Hg) + 2OH- _{(aq) ZnO (s) + H}

2O (l) + 2e -Anode:

Cathode: _HgO (s) + H₂O (l) + 2e- _{Hg (l) + 2OH}- _(aq) Zn(Hg) + HgO (s) ZnO (s) + Hg (l)

Batteries

Batteries

Anode:

Cathode:

Lead storage battery

PbO₂ (s) + 4H+ (aq) + SO2-₄ (aq) + 2e- PbSO₄ (s) + 2H₂O (l)

Pb (s) + SO2- _{(aq) PbSO}

4 (s) + 2e -4

Pb (s) + PbO₂ (s) + 4H+ _{(aq) + 2SO}2- _{(aq) 2PbSO}

Batteries

A fuel cell is an

electrochemical cell that requires a

continuous supply of reactants to keep

functioning

Anode:

Cathode: _O2 (g) + 2H₂O (l) + 4e- _4OH- _(aq) 2H₂ (g) + 4OH- _{(aq) 4H}

2O (l) + 4e

SEL ELEKTROLISIS

Kutub + Kutub

-Larutan H₂SO₄

SO₄

2-SO₄

2-H+

H+

H+

H₂O

H₂O H2O

H₂O

Terjadi persaingan untuk mengalami Oksidasi. Siapa

yang menang ?

Terjadi persaingan untuk mengalami Reduksi. Siapa

REAKSI PADA ELEKTRODA

Reaksi Pada Katoda ( - ) tergantung pada jenis kationnya (ion positif)

* ion logam aktif (Gol I A, II A, Al dan Mn ) tidak direduksi yang direduksi air.

2H₂O + 2 e H_{2 (g)} + 2 OH

-* Kation lain akan direduksi.

REAKSI PADA ANODA

Dipengaruhi oleh jenis anoda yang digunakan dan jenis

anionnya.

Anoda

Inert, C, Pt, Au Anion

Sisa asam Oksi tidak dioksidasi yang dioksidasi air (SO₄2- _NO

3- )

2H₂O 4H+ _{+ 2 O}

2 + 4e

Sisa asam lain dan OH

-dioksidasi

2 X- _X

2 (g) +2e

Anoda tidak inert akan teroksidasi

Tuliskan reaksi yang terjadi di katoda dan

anoda pada lektrolisis:

a. Larutan KCl elektroda grafit.

b. Larutan K

₂

SO

₄

elektroda grafit.

c. Larutan Cu(NO

₃

)

₂

elektroda Cu

d.

Lelehan

MgCl

₂

eletroda platina

A. Katoda (-) Reduksi 2H2O + 2 e --- H2 + 2OH

-Anoda (+) -Anoda 2 Cl- _--- _Cl

2 + 2 e

B. Katoda (-) Reduksi 2H₂O + 2 e --- H₂ + 2OH-Anoda (+) 2OH-Anoda 2 H₂O --- O₂ + 4 H+ _{4 e}

C. Katoda (-) Reduksi Cu2+ _{+ 2 e ---} _Cu

Anoda (+) Anoda Cu --- Cu+2 _{+ 2e}

D. Katoda (-) Reduksi Mg2+ _{+ 2 e ---} _Mg

HUKUM FARADAY

Hukum Faraday I :

Massa zat yang dibebaskan pada elektroda berbanding

lurus dengan jumlah listrik ( Q ) yang digunakan.

G _≈ Q Q = i. t

G = i. t

Hukum Faraday II :

Massa zat yang dibebaskan pada elektroda berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu.

G ≈ ME G = k . i. t . E

k = G =

1

96500 C

i. t . E 96500 C

Kuat Arus Waktu (detik)

ME =

Hubungan kwantitatif jumlah arus,

mol e

-

, pH dan volum gas

F = i. t

96500 C

F =

Mol e- = i. t

96500 C

Mol e

-Mol H+ _{/ OH}

-C

96500 C

F = mol e

-Mol e- = C

96500 C

Dengan konsep Stoikiometri kita dapat mengubah mol e

-Mol Zat

pH

Kerjakan soal-soal latihan yang ada

pada buku ! No 45 s/d 50

Soal:

Jika kuat arus sebesar 5 Amper dilewatkan kedalam 1

liter larutan CuSO₄ selama 5 menit dengan

menggunakan elektroda Pt. Maka tentukanlah :

a. Reaksi elektrodanya

b. Massa endapan yang terbentuk. Ar Cu 63,5

c. Volume gas yang terbentuk. Diukur pada suhu

27 o_{C tekanan 1 atm.}

Menurut Hukum Faraday II.

Massa zat yang dihasilkan dalam

elektrolisis berbanding lurus dengan

Massa Ekivalen zat.

Untuk beberapa sel yang disusun seri berlaku :

2 Cl- _Cl

2(g) + 2 e- 2 H₂O + 2 e- H₂ + 2 OH

-ELEKTROLISIS NaCl DENGAN SEL DIAFRAGMA

Purification of Metals

Distillation

Ni (s) + 4CO (g) 70 NiCO₄ (g)

0_C

NiCO₄ (g) 200 Ni (s) + 4CO (g)

0_C

Electrolysis

Cu (s) (impure) Cu2+ (aq) + 2e

-Cu2+ _{(aq) + 2e}- _{Cu (s) (pure)}

Zone refining

20.2

Prinsp :

logam yang akan dimurnikan harus dipasang sebagai ANODA

ELEKTROLISIS NaCl DENGAN SEL MERCURI

Hg bertindak sebagai katoda Anoda

Sebagai hasil sampingan adalah Campuran NaOH

Industrial

Corrosion

PERLINDUNGAN KATODA / PENGORBANAN ANODA

Prinsip : Logam yang lebih reaktif (Eo _{kecil) akan lebih dahulu}

berkarat.