LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Percobaan : POTENSIAL SEL
Kelompok : III A
Nama :
1. M. Bayu Prasetyo NRP. 2313 030 049 2. Vonindya Khoirun N.M. NRP. 2313 030 021 3. Maulana Adi W. NRP. 2313 030 025
Tanggal Percobaan : 2 Desember 2013 Tanggal Penyerahan : 9 Desember 2013
Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, S.T., M.T.
Asisten Laboratorium : Dhaniar Rulandri W.
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
ABSTRAK
Percobaan potensial sel ini bertujuan untuk mengukur potensial sel pada elektrokimia pada larutan CuSO4 dengan ZnSO4 dengan kosentrasi larutan yang berbeda-beda.
Prosedur yang digunakan pada percobaan ini adalah yang pertama Isi beaker glass yang berisi lempengan logam tembaga dengan larutan CuSO4 konsentrasi pertama 0,12N. Kemudian mengisi beaker glass lain yang berisi lempengan logam sampel dengan larutan garam sejenis Zn(SO4) konsentrasi pertama 0,12N. Lalu, hubungkan kedua beaker glass dengan jembatan garam. Kemudian, hubungkan kutub negatif voltmeter pada elektroda tembaga da nkutub positif pada elektroda sampel.
Selanjutnya, amati voltase yang terjadi. Yang terakhir, ulangi percobaan dengan konsentrasi larutan yang berikutnya menggunakan variabel konsentrasi 0,15N; 0,18N; 0,21N; 0,23N; 0,25N; 0,30N;
0,60N; 0,90N
Dari percobaan potensial sel ini didapatkan potensial sel dari masing-masing konsentrasi larutan. Pada konsentrasi 0,12N rata-rata harga potensial sel sebesar 29,1 volt. Pada konsentrasi 0,15N rata-rata harga potensial sel sebesar 38,1 volt. Pada konsentrasi 0,18N rata-rata harga potensial sel sebesar 61,27 volt. Pada konsentrasi 0,21N rata-rata harga potensial sel sebesar 44,47 volt. Pada konsentrasi 0,23N rata-rata harga potensial sel sebesar 23,47 volt. Pada konsentrasi 0,25N rata-rata harga potensial sel sebesar 49 volt. Pada konsentrasi 0,30N rata-rata harga potensial sel sebesar 31 volt. Pada konsentrasi 0,60N rata-rata harga potensial sel sebesar 54,2 volt. Pada konsentrasi 0,90N rata-rata harga potensial sel sebesar 71,27 volt. Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan literatur yang ada dimana seharusnya besarnya harga potensial sel sebanding dengan besarnya konsentrasi larutan.
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... . i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GRAFIK ... v
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... I-1 I.2 Rumusan Masalah ... I-1 I.3 Tujuan Percobaan ... I-1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Dasar Teori... II-1 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN III.1Variabel Percobaan ... III-1 III.2 Bahan yang Digunakan ... III-1 III.3Alat yang Digunakan ... III-1 III.4 Prosedur Percobaan ... III-1 III.5 Diagram Alir Percobaan ... III-2 III.6 Gambar Alat Percobaan ... III-4 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Percobaan ... IV-1 IV.2 Pembahasan ... IV-1 BAB V KESIMPULAN ... V-1 DAFTAR PUSTAKA ... vi
DAFTAR NOTASI ... vii
APPENDIKS ... viii LAMPIRAN
- Laporan Sementara - Fotokopi Literatur - Lembar Revisi
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1.1 Susunan Sel Volta ... II-1 Gambar III.6 Alat Percobaan ... III-4
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Harga Potensial Sel ... II-6 Tabel II.2 Data Keselamatan Tembaga (II) Sulfat ... II-15 Tabel II.3 Data Keselamatan Seng Sulfat ... II-19 Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Potensial Sel ... IV-1
DAFTAR GRAFIK
Grafik IV.2.1 Hubungan antara Voltase Rata-rata dengan Konsentrasi Larutan CuSO4 dan ZnSO4 ... IV-2
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari dapat dengan mudah ditemui pemanfaatan elektrokimia. Melalui elektrokimia dapat dipelajari bagaimana reaksi kimia dapat menghasilkan listrik dan bagaimana listrik dapat membuat reaksi kimia berlangsung.
Aplikasi praktis dari elektrokimia sangat bervariasi dari mulai pembuatan baterai, pemurnian logam, pembuatan senyawa kimia dan pencegahan korosi. Melalui elektrokimia dapat juga memahami lebih dalam reaksi yang melibatkan transfer electron, yaitu oksidasi dan reduksi. Sel elektrokimia merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua elektrode, yaitu katode dan anode, serta elektrolit sebagai penghantar elektron. Pada katode terjadi reaksi reduksi dan pada anode terjadi reaksi oksidasi.
Dalam sel elektrokimia berlangsung proses elektrokimia, yaitu suatu proses elektrokimia menghasilkan arus listrik, atau sebaliknya, arus listrik menyebabkan terjadinya suatu reaksi kimia. Berdasarkan uraian tersebut, dapat diketahui bahwa sel elektrokimia dibagi dua berdasarkan reaksinya, yaitu Sel Volta dan Sel Elektrolisis.
Oleh karena itu mengingat pentingnya sel elektrokimia dalam kehidupan sehari- hari, terutama yang berkaitan dengan pengubahan energi kimia menjadi energi listrik, yaitu sel volta, maka dilakukan penelitian yang bertujuan untuk mengukur potensial sel pada sel elektrokimia. bertujuan Sehingga manfaat yang dapat diambil oleh praktikan adalah praktikan dapat membuat rangkaian sel volta dengan kemampuan masing-masing.
Praktikan dapat menghitung besar beda potensial yang dihasilkan oleh elektroda pada sel volta. Praktikan dapat mengetahui bagaimana jumlah energy listrik yang dihasilkan oleh elektroda pada rangkaian sel volta.
I.2. Rumusan Masalah
Bagaimanakah cara mengukur potensial sel pada elektrokimia pada larutan CuSO4
dengan ZnSO4 dengan kosentrasi larutan yang berbeda-beda ?
I.3. Tujuan Percobaan
Untuk mengukur potensial sel pada elektrokimia pada larutan CuSO4 dengan ZnSO4
dengan kosentrasi larutan yang berbeda-beda.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori Pengertian Sel Volta
Sel Galvani atau disebut juga dengan sel volta adalah sel elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. 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 (-) dinamakan anoda, sedangkan elektroda yang menerima elektron akan membentuk kutub positif (+) dinamakan katoda.
Jadi, sebuah sel volta terdiri dari dua bagian atau dua elektroda dimana setengah reaksi oksidasi berlangsung pada anoda dan setengah reaksi berlangsung pada katoda. Reaksi redoks spontan yang dapat mengakibatkan terjadinya energi listrik ini ditemukan oleh Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe Volta (Anonym, 2013).
Sel Volta (sel galvani) memanfaatkan reaksi spontan (∆G < 0) untuk membangkitkan energi listrik, selisih energi reaktan (tinggi) dengan produk (rendah) diubah menjadi energi listrik. Sistem reaksi melakukan kerja terhadap lingkungan. Sel Elektrolisa memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi non spontan (∆G > 0) lingkungan melakukan kerja terhadap sistem. Kedua tipe sel menggunakan elektroda, yaitu zat yang menghantarkan listrik antara sel dan lingkungan dan dicelupkan dalam elektrolit (campuran ion) yang terlibat dalam reaksi atau yang membawa muatan (Lindra, 2011).
Gambar II.1.1 Susunan Sel Volta
II-2
Bab II Tinjauan Pustaka Sel volta menjadikan perubahan energi bebas reaksi spontan menjadi energi listrik Energi listrik ini berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua elektroda (voltase) atau disebut juga potensial sel (Esel) atau gaya electromotive (emf) (Lindra, 2011).
Untuk proses spontan Esel > 0, semakin positif Esel semakin banyak kerja yang bisa dilakukan oleh sel. Satuan yang dgunakan 1 V = 1 J/C. Potensial sel sangat dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi, oleh karena itu potensial sel standar diukur pada keadaan standar (298 K, 1 atm untuk gas, 1 M untuk larutan dan padatan murni untuk solid) (Lindra, 2011).
Potensial elektroda standar adalah potensial yang terkait dengan setengah reaksi yang ada (wadah elektroda). Menurut kesepakatan potensial elektroda standar selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi. Bentuk teroksidasi + ne à bentuk tereduksi E 1/2 sel.
Potensial elektroda standar seperti halnya besaran termodinamika dapat dibalik dengan mengubah tandanya,
E sel = E katoda – E anoda
Ilmuwan telah menyepakati untuk memilih setengah reaksi rujukan dengan nilai 0 untuk reaksi:
2H+(aq, 1 M) + 2e à H2(g, 1 atm) Eorujukan = 0 H2(g, 1 atm) à 2H+(aq, 1 M) + 2e –Eorujukan = 0
Dengan nilai rujukan ini kita bisa menyusun sel volta yang menggunakan elektroda hidrogen standar sebagai salah satu elektrodanya dan mengukur potensial sel dengan alat ukur, kemudian kita dapat menentukan potensial elektroda standar banyak zat secara luas.
Semua nilai adalah relatif terhadap elektroda hidrogen standar (referensi) 2H+ (aq, 1 M) + 2e Û H2 (g, 1 atm)
(Lindra, 2011).
Menurut konvensi semua setengah reaksi ditulis sebagai reaksi reduksi artinya semua reaktan pengoksidasi dan semua produk pereduksi. Nilai Eo yang diberikan adalah setengah reaksi tertulis, semakin positif nilainya semakin besar kecenderungan reaksi tersebut terjadi. Nilai Eo memiliki nilai yang sama tetapi berbeda tanda jika reaksinya kita balik. Berdasarkan tabel semakin keatas semakin oksidator dan semakin kebawah semakin reduktor (Lindra, 2011).
Reaksi Redoks spontan
Setiap reaksi redoks adalah jumlah dari kedua setengah reaksi, sehingga akan ada reduktor dan oksidator ditiap-tiap sisi reaksi. Berdasarkan tabel maka reaksi spontan
II-3
Bab II Tinjauan Pustaka (Eosel> 0) akan terjadi antara oksidator (sisi reaktan) dan reduktor (sisi produk) yang terletak dibawahnya, Misal Cu2+ (kiri) dan Zn (kanan) bereaksi spontan dan Zn terletak dibawah Cu2+, Logam yang dapat menggantikan H2 dari asam. Ambil salah satu logam, tuliskan reaksi oksidasinya lalu jumlah untuk memperoleh Eosel jika positif maka H2 akan terlepas (Anonym, 2010).
Logam yang tidak dapat menggantikan H2, dengan langkah yang sama, namun jika hasilnya Eosel < 0, maka reaksi tidak spontan. Logam yang dapat menggantikan H2 dari air, logam yang terletak dibawah reduksi air. Logam yang dapat menggantikan logam lain dari larutannya, yaitu logam yang terletak dibagian bawah tabel dapat mereduksi logam yang terletak dibagian atas tabel (Anonym, 2010).
Pengaruh Konsentrasi terhadap Potensial Sel
Sejauh ini potensial sel standar diukur dari potensial setengah sel juga pada keadaan standar sementara kebanyakan sel volta tidak beroperasi pada keadaan standarnya Berdasarkan persamaan yang telah diketahui:
∆G = ∆Go + RT ln Q sedangkan
∆G = -nFEsel juga ∆Go = -nFEosel sehingga -nFEsel = -nFEosel + RT ln Q
Esel = Eosel – (RT/nF) ln Q Notasi sel : Zn/ Zn2+// Cu2+ / Cu
Potensial elektroda standar suatu elektroda adalah DGL(Daya Geral Listrik) suatu s el yang terdiri dari elektroda yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandungionnya d engan keaktifan satu dan elektroda Hidrogen standar.
Sistem elektroda harus reversible secara termodinamika Mn+ + ne M
IUPAC menetapkan untuk menggunakan potensial reduksi atau potensial elektroda EMn+|M = E0Mn+|M– (RT/nF). Ln (1/ aMn+)
EMn+|M = E0Mn+|M– (RT/nF). Ln (1/ {Mn+})
Logam Cu mempunyai potensial reduksi yang lebih positif dibanding logam Zn , sehingga logam Zn bertindak sebagai anoda dan logam Cu bertindak sebagai katoda.
Persamaan reaksi ionnya:
Zn(s) + Cu2+(aq)→ Zn2+(aq) + Cu(s) Persamaan reaksi setengah selnya:
