Dasar teori gibss
Sel elektrokimia merupakan proses energi kimia yang diubah menjadi energi listrik, sel elektrokimia terdiri atas dua elektroda yaitu elektroda positif dan elektroda negative. Apabila kedua elektroda dihubungkan akan terjadi beda potensial, yang menyebabkan arus elektron mengalir dari elektroda dengan potensial tinggi menuju elektroda dengan potensial rendah, sehingga terjadi aliran listrik (Endang, 2007). Sel elektrokimia dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sel volta/sel galvani dan sel elektrolisis. Pada sel volta/sel galvani terjadi perubahan energi kimia menjadi energi liatrik, sedangkan pada sel elektrolisis terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia (Dogra, 2009).
Sel elektrokimia memiliki 2 buah elektroda yaitu anoda yang merupakan kutub negative sedangkan katoda merupakan kutub positif. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi (Vogel, 1985). Reaksi reduksi adalah penerimaan elektron atau
penurunan bilangan oksidasi sedangkan reaksi oksidasi adalah pelepasan elektron atau peningkatan bilangan oksidasi. Setiap elektroda dan elektrolit dapat bereaksi membentuk setengah sel. Reaksi elektroda adalah setengah reaksi yang terjadi pada setengah sel. Yang termasuk setengah reaksi adalah reaksi yang memperlihatkan kehilangan elektron atau reaksi yang memperlihatkan perolehan electron.
Contoh : Oksidasi Zn : Zn (s) Zn2+ (aq) + 2 e Reduksi Cu 2+ : Cu 2+ (aq) + 2 e- Cu (s
Beda potensial antara dua buah elektroda dapa t dihitung dengan multimeter atau
voltmeter. Multimeter merupakan alat yang dilengkapi dengan pengukur beda potensial, pengukur arus, dan tahanan. Pengukuran beda potensial listrik dapat digunakan untuk menentukan besaran- besaran termodinamika ∆𝐸, ∆𝑆, 𝑑𝑎𝑛 ∆𝐻. Berikut merupakan data potensial standar pada suhu 25oC untuk reaksi :
Setengah reaksi E o (Volt) Zn2+ + 2e- → Zn -0,76 Fe2+ + 2e- → Fe -0,44
Cu2+ + 2e- → Cu +0,34 (Atkins, 1994).
Secara teoritis harga Esel dinyatakan sebagai : E sel = E katoda – E anoda
E 0 : Potensial reduksi elektroda standar dari suatu elektroda dengan keaktifan berharga satu ( a = 1) dan elektroda hidrogen standar sebagai pembanding pada tekanan 1 atm dan suhu 25 0C.
Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan spontanitas, yaitu bahwa setiap perubahan yang spontanitas adalah perubahan energi dengan perubahan entropi. Hukum kedua termodinamika yang berkaitan erat dengan perubahan entalpi dan perubahan entropi bersama-sama menjadi kuantitas termodinamika tunggal yang disebut energi bebas Gibbs (Sostrohamidjojo, 2010: 223).
Penurunan energi bebas Gibbs merupakan kerja maksimum selain kerja volum yang dapat dilakukan oleh sistem dalam proses yang reversible pada suhu dan tekanan tetap. Maka berlaku persamaan :
∆𝐺 = ∆𝐻 - 𝑇∆S
Spontan tidaknya suatu proses berdasarkan sifat atau variabel sistem maka dapat digunakan melalui persamaan diatas, yakni :
1. Jika ∆𝐺 < 0, proses berlangsung secara spontan.
2. Jika ∆𝐺 = 0, proses berada dalam kesetimbangan.
3. Jika ∆𝐺 > 0, proses berlangsung tidak spontan. (Rohman dan Mulyani, 2004: 118).
Hubungan antara energi bebas Gibbs (ΔG) dan Beda Potensial (E) dapat ditentukan dengan persamaan
ΔG 0 = - n F E0 sel
n : menyatakan jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi sel F : bilangan Faraday, 96485 J/ coulomb
E 0 sel : beda potensial sel elektrokimia ((Tim Penyusun Kimia Fisika, 2015)
