Masih ingatkah Anda bagaimana cara menyetarakan reaksi? Pada dasarnya menyetarakan reaksi adalah menyetimbangkan atau menyamakan jumlah atom dan muatannya. Untuk reaksi redoks yang sederhana, dapat menebak koefisien masing-masing secara langsung, sedangkan reaksi redoks yang rumit dapat disetarakan dengan metode setengah reaksi dan metode bilangan oksidasi.
1. Metode Setengah Reaksi
Untuk menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi, perlu ditempuh langkah-langkah sebagai berikut.
a. Tulislah setengah reaksi oksidasi dan reduksi.
b. Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi.
c. Setarakan jumlah atom O dengan memperhitungkan lingkungannya.
- Lingkungan asam : kurang O ditambah H2O, kurang H ditambah H+ .
- Lingkungan basa : kurang dari O ditambah OH-, kurang ditambah H2O.
d. Setarakan muatannya dengan menambahkan elektron pada ruas yang kelebihan muatan positif.
e. Samakan jumlah elektron yang dilepas dan diterima dengan mengalikan.
f. Jumlahkan kedua reaksi tersebut.
Untuk menyetarakan rekasi redoks dengan metode perubahan bilangan oksidasi, perlu ditempuh langkah-langkah sebagai berikut.
a. Tentukan bilangan oksidasi atom-atom yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dan tuliskan perubahannya.
b. Samakan jumlah elektron yang dilepas dan yang diterima dengan mengisikan koefisien.
c. Samakan jumlah muatan.
- Bila muatan ruas kiri lebih kecil, tambahkan H+ .
- Bila muatan ruas kiri lebih besar, tambahkan OH-.
d. Samakan jumlah atom H, dengan menambahkan H2O di ruas kanan
Sel Elektrokimia Reaksi redoks ada yang berlangsung spontan dan ada yang tidak berlangsung spontan. Berdasarkan hal tersebut sel elektrokimia dibedakan menjadi dua, yaitu sel volta dan sel elektrolisis.
1. Sel Volta
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan batu baterai dan aki sebagai sumber arus listrik searah. Mengapa batu baterai dan aki dapat menghasilkan arus listrik? Perlu kita ingat bahwa pada reaksi redoks terjadi perpindahan elektron, sedangkan arus listrik tidak lain adalah aliran elektron dalan rangkaian tertutup. Batu baterai dan aki merupakan rangkaian tertutup dan di dalamnya dapat terjadi reaksi redoks yang spontan sehingga terjadi perpindahan atau aliran elektron (arus listrik).
a. Notasi Sel Volta
Rangkaian sel volta dapat ditulis dalam bentuk notasi atau diagram sel. Dalam menuliskan diagram sel, anoda dituliskan di sebelah kiri dan katoda di sebelah kanan yang dipisahkan oleh jembatan garam. Jembatan garam dilambangkan dengan dua garis sejajar ( ).
Secara umum, notasi sel dituliskan sebagai berikut: anoda katoda sehingga pada sel volta di atas dituliskan dalam bentuk notasi sel : Zn | Zn2+ Cu2+ | Cu
b. Potensial Elektroda
Standar Pada sel volta yang tersusun dari elektroda Zn dan Cu, ternyata elektroda Zn mengalami oksidasi. Hal ini menunjukkan bahwa logam Zn lebih cenderung mengalami oksidasi dibandingkan logam Cu.
Untuk membandingkan kecenderungan logam-logam mengalami oksidasi digunakan elektroda hidrogen sebagai pembanding yang potensial elektrodanya adalah 0 volt. Potensial sel yang dihasilkan oleh elektroda logam dengan elektroda hidrogen pada kondisi standar, yaitu pada suhu 25°C, tekanan gas 1 atmosfer dan konsentrasi ion-ion 1M disebut potensial elektroda standar logam tersebut dan diberi lambang E°.
Elektroda yang lebih mudah mengalami reduksi dibanding hidrogen mempunyai potensial elektroda > 0 (positif) sedangkan elektroda yang lebih sukar mengalami reduksi dibanding hidrogen mempunyai potensial elektroda < 0 (negatif). Jadi, potensial elektroda standar menunjukkan urutan kecenderungan untuk mengalami reduksi, sehingga dikenal sebagai potensial reduksi standar.
c. Potensial Sel
Perbedaan potensial dari kedua elektroda (katoda dan anoda) disebut beda potensial atau potensial sel standar yang diberi lambar Esel. Esel = E° katoda – E°anoda
2. Sel Elektrolisis
Pada sel volta yang baru saja kita pelajari, reaksi redoks spontan menimbulkan arus listrik.
Terjadinya arus listrik ini dapat diamati dari voltmeter. Tidak demikian halnya dengan sel elektrolisis, reaksi redoks yang tidak spontan dapat berlangsung bila kedalamnya dialiri listrik. Arus listrik dari sumber arus searah mengalir ke dalam larutan melalui katoda atau elektroda negatif.
Pada katoda ini terjadi reaksi reduksi dari spesi tertentu yang ada dalam larutan. Spesi tertentu yang lain mengalami oksidasi di anoda/elektroda positif.
Dalam hal tempat reaksi berlangsung sama seperti sel volta yaitu katoda tempat terjadi reaksi reduksi sedangkan anoda tempat terjadi oksidasi, tetapi muatan elektroda dalam sel elektrolisis berlawanan dengan muatan elektroda dalam sel volta.
Pada sel elektrolisis katoda merupakan elektroda negatif, sedangkan anoda merupakan elektroda positif. Spesi yang mengalami reduksi di katoda dan spesi yang mengalami oksidasi di anoda, tergantung pada potensialnya masing-masing.
Spesi yang mengalami reduksi adalah yang mempunyai potensial elektroda lebih positif. Sedangkan spesi yang mengalami oksidasi adalah yang mempunyai potensial elektroda lebih negatif. Dengan demikian, tidak selalu kation yang mengalami reduksi dan tidak selalu anion yang mengalami oksidasi, mungkin saja pelarutnya (air) yang mengalami reduksi dan atau oksidasi. Bila elektroda bukan elektroda inert (sukar bereaksi) maka elektroda akan mengalami oksidasi.
Hukum-Hukum Faraday
Pada tahun 1834 Michael Faraday menemukan fakta bahwa banyaknya perubahan kimia yang dihasilkan oleh arus listrik berbanding lurus dengan jumlah listrik yang dilewatkan. Fakta ini ditemukan sebelum sifat dasar elektron diketahui.
Pada tahun 1834 Michael Faraday menemukan fakta bahwa banyaknya perubahan kimia yang dihasilkan oleh arus listrik berbanding lurus dengan jumlah listrik yang dilewatkan. Fakta ini ditemukan sebelum sifat dasar elektron diketahui.
Fakta tersebut kemudian oleh Faraday disimpulkan sebagai Hukum Faraday. “Massa zat yang terjadi atau melarut selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang melalui sel elektrolisis”
