redoks dan elektrokimia

1. BAB 2
REAKSI REDOKS
DAN
ELEKTROKIMIA
2.1 Penyetaraan Reaksi Redoks
2.2 Sel Volta
2.3 Elektrolisis
2.4 Korosi

2. PENYETARAAN REAKSI REDOKS
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.
1. Tuliskan kerangka dasar reaksi, yaitu reduktor dan
hasil oksidasinya serta oksidator dan hasil reduksinya.
2. Setarakan unsur yang mengalami perubahan bilangan
oksidasi dengan memberi koefisien yang sesuai
(biasanya ialah unsur selain hidrogen dan oksigen).
Metode Bilangan Oksidasi

3. 3. Tentukan jumlah penurunan bilangan oksidasi dari
oksidator dan jumlah pertambahan bilangan
oksidasi dari reduktor. Dalam hal ini yang dimaksud
dengan ”jumlah penurunan bilangan oksidasi” atau
”jumlah pertambahan bilangan oksidasi” adalah
hasil kali antara jumlah atom yang terlibat dengan
perubahan bilangan oksidasinya.
4. Samakan jumlah perubahan bilangan oksidasi
tersebut dengan memberi koefisien yang sesuai.
5. Setarakan muatan dengan menambah ion H
(dalam suasana asam) atau ion OH (dalam
suasana basa).
6. Setarakan atom H dengan menambahkan H2O.
–
+

4. Metode Setengah Reaksi (Ion-Elektron)
Suasana Larutan Asam
Tulislah kerangka dasar dari setengah reaksi
reduksi dan setengah reaksi oksidasi secara
terpisah dalam bentuk reaksi ion.
Langkah 1

5. Masing-masing setengah reaksi disetarakan dengan
urutan sebagai berikut.
a. Setarakan atom unsur yang mengalami perubahan
bilangan oksidasi (biasanya ialah unsur selain
oksigen dan hidrogen).
b. Setarakan oksigen dengan menambahkan molekul
air (H2O).
c. Setarakan atom hidrogen dengan menambahkan ion
H .
d. Setarakan muatan dengan menambahkan elektron.
Langkah 2
+

6. Samakan jumlah elektron yang diserap pada
setengah reaksi reduksi dengan jumlah elektron
yang dibebaskan pada setengah reaksi oksidasi
dengan cara memberi koefisien yang sesuai,
kemudian jumlahkanlah kedua setengah reaksi
tersebut.
Langkah 3

7. Penyetaraan reaksi redoks dalam suasana basa dapat
dilakukan dengan cara yang sama seperti dalam
suasana asam, tetapi ion H+ kemudian harus
dihilangkan.
Cara menghilangkan ion H+ tersebut dengan
menambahkan ion OH– pada kedua ruas, masing-
masing sejumlah ion H+ yang ada.
Suasana Larutan Basa

8. Reaksi Redoks Spontan
Contohnya adalah reaksi antara logam zink dengan
larutan tembaga(II) sulfat.
Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang
berlangsung serta-merta.
Sementara itu, reaksi kebalikannya tidak terjadi.
Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kebalikan dari
reaksi spontan adalah tidak spontan.

9. Susunan Sel Volta
Logam zink dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Zn
sementara sepotong logam tembaga dicelupkan dalam larutan ion Cu .
Logam zink akan larut sambil melepas dua elektron.
2+
2+
Elektron yang dibebaskan tidak
memasuki larutan tetapi tertinggal
pada logam zink itu.
Elektron tersebut selanjutnya akan
mengalir ke logam tembaga melalui
kawat penghantar.
2+
Ion Cu akan mengambil elektron
dari logam tembaga kemudian
mengendap.

10. Sel Volta
Anode
→ terjadi oksidasi
→ bermuatan (–)
Katode
→ terjadi reduksi
→ bermuatan (+)

11. Notasi Sel Volta
Susunan suatu sel volta dinyatakan dengan suatu notasi
singkat yang disebut diagram sel.
a. Anode biasanya digambarkan di sebelah kiri, sedangkan
katode di sebelah kananpada anode terjadi oksidasi Zn
menjadi Zn .
2+
2+
b. Di katode terjadi reduksi ion Cu menjadi Cu.
c. Dua garis sejajar (||) yang memisahkan anode dan katode
menyatakan jembatan garam, sedangkan garis tunggal
menyatakan batas antarfase

12. Potensial Elektrode Standar (E⁰)
Potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode
(M) dengan elektrode hidrogen disebut potensial
elektrode itu dan dinyatakan dengan lambang E.
Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar,
yaitu pada suhu 25°C dengan konsentrasi ion-ion 1
M dan tekanan gas 1 atm, disebut potensial
elektrode standar dan diberi lambang E°.

13.  Elektrode yang lebih mudah mengalami reduksi
dibandingkan terhadap elektrode hidrogen
mempunyai potensial elektrode bertanda positif
(diberi tanda positif), sedangkan elektrode yang lebih
sukar mengalami reduksi diberi tanda negatif.
 Potensial elektrode sama dengan potensial
reduksi.
 Adapun potensial oksidasi sama nilainya dengan
potensial reduksi, tetapi tandanya berlawanan.

14. Potensial Sel
Katode adalah elektrode yang mempunyai
harga E° lebih besar (lebih positif), sedangkan
anode adalah yang mempunyai E° lebih kecil
(lebih negatif).

15. Contoh
Tentukanlah E°sel yang disusun dari kedua elektrode
itu.
Jawab:
Potensial sel adalah selisih potensial katode dengan
anode.
Katode merupakan elektrode yang potensial reduksinya
lebih positif, dalam hal ini yaitu perak.
E°sel = E°(katode) – E°(anode)
E°sel = +0,80 V – (–2,37 V)
= +3,17 volt

16. Potensial Reaksi Redoks

17. Deret Keaktifan Logam (Deret Volta)
Semakin kiri kedudukan suatu logam dalam deret volta,
 logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron),
 logam merupakan reduktor yang semakin kuat.
Susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektrode
standarnya disebut deret elektrokimia atau deret volta.
Sebaliknya, semakin kanan kedudukan logam dalam deret volta,
 logam semakin kurang reaktif (semakin sukar melepas elektron),
 kationnya merupakan oksidator yang semakin kuat.

18. Tugas Murid...
• Buat ringkasan di buku catatan Anda tentang
Penerapan Sel Volta dalam Kehidupan,
meliputi :
– Reaksi yang terjadi di katoda dan anoda
– Contoh dalam kehidupan sehari-hari
– Manfaatnya
– Gambarnya

19. Aki
Sel aki terdiri atas anode Pb
(timbel = timah hitam) dan
katode PbO2 (timbel(IV) oksida).
Keduanya merupakan zat padat,
yang dicelupkan dalam larutan
asam sulfat.

21. Baterai Kering (Sel Leclanche)

22. Baterai Alkalin

23. Susunan Sel Elektrolisis
Sel elektrolisis terdiri dari
sebuah wadah, elektrode,
elektrolit, dan sumber arus
searah dengan susunan
seperti gambar berikut.

24. Reaksi-reaksi Elektrolisis
Reaksi elektrolisis terdiri dari reaksi katode,
yaitu reduksi, dan reaksi anode, yaitu oksidasi.
a. Spesi yang mengalami reduksi di katode
adalah spesi yang potensial reduksinya
paling besar.
b. Spesi yang mengalami oksidasi di anode
adalah spesi yang potensial oksidasinya
paling besar.

25. Reaksi di katode bergantung pada jenis kation dalam
larutan. Jika kation berasal dari logam-logam aktif
(logam golongan IA, IIA, Al atau Mn), yaitu logam-
logam yang potensial standar reduksinya lebih kecil
(lebih negatif daripada air), maka air yang tereduksi.
Sebaliknya, kation selain yang disebutkan di atas akan
tereduksi.
Reaksi-reaksi di Katode
(Reduksi)

26. Reaksi-reaksi di Anode (Oksidasi)
Jika anode tidak terbuat dari Pt, Au atau grafit, maka anode
itu akan teroksidasi.
Elektrode Pt, Au, dan grafit (C) digolongkan sebagai elektrode inert
(sukar bereaksi).
Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode
bergantung pada jenis anion dalam larutan.
Anion sisa asam oksi seperti SO4 , NO , PO4 , dan F , mempunyai
potensial oksidasi lebih negatif daripada air. Anion-anion seperti itu sukar
dioksidasi sehingga air yang teroksidasi.
2– 2– 2– –
Jika anion lebih mudah dioksidasi daripada air, seperti Br , dan I , maka
anion itu yang teroksidasi.
– –

27. Hukum-hukum Faraday
“Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G)
berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)”.
G ≈ Q
Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i)
dengan waktu (t).
Q = i × t (coulomb)
Jadi, G ≈ i t
Hukum Faraday 1

28. "Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G)
berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME)".
G ≈ ME
Penggabungan hukum Faraday I dan II menghasilkan persamaan
sebagai berikut.
G = k × i × t × ME .......... (2.5)
(k = tetapan/pembanding)
Hukum Faraday 2

29. Faraday menemukan harga k = 1
96.500
dengan, G = massa zat yang dibebaskan (dalam gram)
i = kuat arus (dalam ampere)
t = waktu (dalam detik)
ME = massa ekivalen
Massa ekivalen dari unsur-unsur logam sama dengan massa
atom relatif (Ar) dibagi dengan bilangan oksidasinya (biloks).
Jadi, G = k × i × t × ME dapat dinyatakan sebagai berikut.

30. Stoikiometri Reaksi Elektrolisis
Stoikiometri reaksi elektrolisis didasarkan pada anggapan
bahwa arus listrik adalah aliran elektron. Muatan listrik dari
1 mol elektron adalah 96.500 coulomb. Jumlah muatan dari
1 mol elektron ini sama dengan tetapan Faraday (1 F).
1 F ≡ 1 mol elektron ≡ 96.500 coulomb
Hubungan kuat arus dan waktu dengan jumlah mol
elektron:

31. Penggunaan Elektrolisis dalam Industri
Dapat disebutkan tiga bidang industri yang menggunakan
elektrolisis, yaitu produksi zat, pemurnian logam, dan
penyepuhan.
a. Produksi Zat
Banyak zat kimia dibuat melalui elektrolisis, misalnya logam-logam
alkali, magnesium, aluminium, fluorin, klorin, natrium hidroksida,
natrium hipoklorit, dan hidrogen peroksida.
b. Pemurnian Logam
Contoh terpenting dalam bidang ini adalah pemurnian tembaga.
c. Penyepuhan
Penyepuhan (electroplating) dimaksudkan untuk melindungi
logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan.

32. Korosi
Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai
zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang
tak dikehendaki.
a. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan
oksigen (udara) mengalami reduksi.
b. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi,
bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana
besi mengalami oksidasi.
c. Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari
besi itu yang berlaku sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.
atau

33. Cara-cara Mencegah Korosi Besi
1) Mengecat
Jembatan, pagar dan railing biasanya dicat. Cat
menghindarkan kontak besi dengan udara dan air.
2) Melumuri dengan oli atau gemuk
Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin.
Oli dan gemuk mencegah kontak besi dengan air.
3) Dibalut dengan plastik
Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan
keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik
mencegah kontak besi dengan udara dan air.

34. 4) Tin plating (pelapisan dengan timah)
Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi
dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis,
yang disebut electroplating.
5) Galvanisasi (pelapisan dengan zink)
Pipa besi, tiang telpon, badan mobil, dan berbagai
barang lain dilapisi dengan zink.
6) Cromium plating (pelapisan dengan
kromium)
7) Sacrificial protection (pengorbanan anode)