SEL
VOLTA
Sel
volta adalah sel elektrokimia yang menghasilkan arus listrik. Sel volta ini
ditemukan oleh dua orang ahli berkebangsaan Italia. Mereka berdua adalah Alessandro
Giuseppe Volta (1745-1827) dan Lugini Galvani (1737-1798). Ciri khas
dari sel volta adalah menggunakan jembatan garam. Jembatan garam berupa
pipa U yang diisi agar-agar yang mengandung garam kalium klorida. Sel volta
terdiri dari anoda yang bermuatan negatif dan katoda yang
bermuatan positif. Pada anoda terjadi proses oksidasi, oksidasi adalah
pelepasan elektron. Sedangkan pada katodanya terjadi proses reduksi, reduksi
adalah penangkapan elektron. Sel volta banyak sekali digunakan pada kehidupan
sehari-hari. Sel volta yang biasa digunakan pada kehidupan manusia seperti
jenis-jenis baterai dan aki (accu). Baterai dan aki sangatlah berbeda,
perbedaan ini dapat dilihat dari setelah pemakaian kedua benda tersebut.
Baterai apabila sudah terpakai tidak dapat digunakan lagi karena sudah tidak
ada lagi arus listrik pada baterai tersebut. Sedangkan, aki apabila arus
listriknya sudah habis dapat diisi lagi dengan mengalirkan arus listrik. Sel
volta dibagi menjadi tiga bagian, yaitu Sel
Volta Primer, Sel Volta Sekunder,
Sel Bahan Bakar. Ketiga bagian
tersebut juga memiliki contoh masing-masing lagi. Oleh karena itu marilah kita
lihat pembahasan mengenai macam-macam dari sel volta berikut ini.
Rangkaian Sel Volta
Contoh rangkaian sel volta.
sel volta terdiri dari beberapa
bagian, yaitu:
- voltmeter, untuk menentukan besarnya potensial sel.
- jembatan garam (salt bridge), untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan.
- anoda, elektroda negatif, tempat terjadinya reaksi oksidasi. pada gambar, yang bertindak sebagai anoda adalah elektroda Zn/seng (zink electrode).
- katoda, elektroda positif, tempat terjadinya reaksi reduksi. pada gambar, yang bertindak sebagai katoda adalah elektroda Cu/tembaga (copper electrode).
MACAM-MACAM SEL VOLTA
1. Sel Volta Primer.
a) Sel kering seng-karbon.
Sel kering juga dapat disebut sel Lenchanche atau baterai. Baterai kering ini mendapatkan
hak paten penemuan di tahun 1866. Sel Lanchache ini terdiri atas suatu silinder
zink berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl),
karbon (C), dan sedikit air. Dengan adanya air jadi baterai kering ini tidak
100% kering.
Sel ini biasanya digunakan sebagai sumber
tenaga atau energi pada lampu, senter, radio, jam dinding, dan masih banyak
lagi. Penggunaan logam seng adalah sebagai anoda sedangkan katoda digunakan
elektrode inert, yaitu grafit, yang dicelupkan ditengah-tengah pasta. Pasta ini
bertujuan sebagai oksidator. Seng tersebut akan dioksidasi sesuai dengan
persamaan reaksi di bawah ini:
Zn(s) → Zn2+(aq)
+ 2e- (anoda)
Sedangkan
katoda terdiri atas campuran dari MnO2 dan NH4Cl. Reaksi
yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:
2MnO2(s) + 2NH4+(aq)
2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l) (katoda)
Katoda akan menghasilkan ammonia, ammonia
ini akan bereaksi dengan Zn2+ yang dihasilkan di anode. Reaksi
tersebut akan membentuk ion yang kompleks [Zn(NH3)4]2+.
Sel kering ini tidak dapat digunakan berulang kali dan memiliki daya tahan yang
tidak lama. Dan harganya di pasaran sangatlah murah.
b) Baterai alkaline
Baterai alkaine sama dengan sel
Lanchache. Baterai alkaline ini menggunakan sebuah larutan elektrolit yang
berupa kalium hidroksida (KOH). Oleh karena itu baterai alkaline ini bersifat
basa. Baterai alkaline ini memiliki daya tahan yang relatif lama dibandingkan
dengan baterai kering atau sel Lanchache.
Sel ini menghasilkan arus yang lebih besar
dan total muatan yang lebih banyak daripada baterai kering biasa. Baterai ini
cocok digunakan pada kamera atau tape recorder, karena mempunyai tegangan
sebesar 1,5V. Reaksi yang terjadi pada baterai alkaline ini adalah sebagai
berikut:
Zn(s) + 2OH-(aq)
→ Zn(OH)2(s) + 2e-
(anoda)
2MnO2(s) + 2H2O
+ 2e- → 2MnO(OH)(s) + 2OH-(aq) (katoda)
c) Baterai merkuri
Baterai merkuri ini merupakan satu dari
baterai kecil yang dikembangkan untuk usaha perdagangan atau komersial. Anoda
seng dan katoda merkuri (II) oksida (HgO) adalah penyusun dari baterai merkuri
ini yang dihubungkan dengan larutan elektrolit kalium hidroksida (KOH). Sel ini
mempunyai beda potensial ± 1,4V. Reaksi yang terjadi pada baterai ini adalah:
Zn(s) + 2OH-(aq)
→ ZnO(s) + H2O + 2e- (anoda)
HgO(s) + H2O +
2e- → Hg(l) + 2OH-(aq) (katoda)
Reaksi
dari keseluruhan atau disebut reaksi bersih adalah:
Zn(s) + HgO(s)
→ ZnO(s) + Hg(l)
d) Baterai perak oksida
Baterai perak oksida tergolong tipis dan
harganya yang relatif lebih mahal dari baterai-baterai yang lainnya. Baterai
ini sangat populer digunakan pada jam, kamera, dan kalkulator elektronik. Perak
oksida (Ag2O) sebagai katoda dan seng sebagai anodanya. Reaksi
elektrodenya terjadi dalam elektrolit yang bersifat basa dan mempunyai beda
potensial sama seperti pada baterai alkaline sebesar 1,5V. Reaksi yang terjadi
adalah:
Zn(s) + 2OH-(aq)
→ Zn(OH)2(s) + 2e-
(anoda)
Ag2O(s) + H2O
+ 2e- → 2Ag(s) + 2OH-(aq) (katoda)
e) Baterai Litium
Terdiri atas litium sebagai anoda dan MnO2
sebagai oksidator (seperti pada baterai alkaline). Baterai Litium ini dapat
menghasilkan arus listrik yang lebih besar dan daya tahannya lebih lama
dibandingkan baterai kering yang berukuran sama. Berikut notasi dari baterai
Litium:
Li│Li+ (pelarut non-air)│KOH (pasta)│MnO2,
Mn(OH)3, C
2. Sel Volta Sekunder.
a)
Aki Timbal
Aki merupakan jenis baterai yang dapat
digunakan untuk kendaran bermotor atau automobil. Aki timbal mempunyai tegangan
6V atau 12V, tergantung jumlah sel yang digunakan dalam konstruksi aki timbal
tersebut. Aki timbal ini terdiri atas katoda PbO2 (timbel(IV)
oksida) dan anodanya Pb (timbel=timah hitam). Kedua zat sel ini merupakan zat
padat, yang dicelupkan kedalam larutan H2SO4. Reaksi yang
terjadi dalam aki adalah:
Pb(s) + SO42-(aq)
→ PbSO4(s) + 2e-
(anoda)
PbO2(s) + 4H+(aq)
+ SO42-(aq) + 2e- → PbSO4(s) + 2H2O (katoda)
Aki ini dapat diisi ulang dengan
mengalirkan lagi arus listrik ke dalamnya. Pengisian aki dilakukan dengan
membalik arah aliran elektron pada kedua elektrode. Pada pengosongan aki, anoda
(Pb) mengirim elektron ke katoda (PbO2). Sementara itu pada
pengisian aki, elektrode timbal dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus
sehingga Pb2SO4 yang
terdapat pada elektrode timbal itu direduksi. Berikut reaksi pengisian aki:
PbSO4(s) + H+(aq)
+2e- → Pb(s) + HSO4-(aq) (elektrode Pb sebagai katoda)
PbSO4(s) + 2H2O(l)
→ PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq)
+ 2e- (elektrode PbO2
sebagai anoda)
b)
Baterai nikel-kadium
Baterai nikel-kadmium merupakan baterai
kering yang dapat diisi ulang. Sel ini biasanya disebut nicad atau bateray
nickel-cadmium. Reaksi yang terjadi pada baterai nikel-kadmium adalah:
Cd(s)
+ 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e- (anoda)
NiO2(s) + 2H2O
+ 2e- → Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) (katoda)
Reaksi
keseluruhan adalah:
Cd(s) + NiO(aq) +
2H2O(l) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
Baterai nikel-kadmium merupakan zat padat
yang melekat pada kedua elektrodenya. Baterai nikel-kadmium memiliki tegangan
sekitar 1,4V. Dengan membalik arah aliran elektron, zat-zat tersebut dapat
diubah kembali seperti zat semula.
c)
Sel
perak seng
Sel ini mempunyai kuat arus (I) yang
besar dan banyak digunakan pada kendaran-kendaraan balap. Sel perak seng dibuat
lebih ringan dibandingkan dengan sel timbal seng. KOH adalah elektrolit yang
digunakan dan elektrodenya berupa logam Zn (seng) dan Ag (perak).
d)
Sel
natrium belerang
Sel natrium belerang ini dapat
menghasilkan energi listrik yang lebih besar dari sel perak seng. Elektrodenya
adalah Na (natrium) dan S (sulfur).
3.
Sel
Bahan Bakar
Sel bahan bakar adalah sel yang
menggunakan bahan bakar seperti campuran hidrogen dengan oksigen atau campuran
gas alam dengan oksigen. Sel bahan bakar ini biasanya digunakan untuk sumber
energi listrik pesawat ulang-alik, pesawat Challenger dan Columbia. Yang
berperan sebagai katode adalah gas oksigen dan anodanya gas hidrogen.
Masing-masing elektrode dimasukkan kedalam elektrode karbon yang berpori-pori
dan masing-masingnya elelktrode digunakan katalis dari serbuk platina.
Katoda:
menghasilkan ion OH-
O2(g) + 2H2O(l)
+ 4e- → 4OH-(aq)
Anoda:
dari katode bereaksi dengan gas H2
H2(g) + 2OH-(aq)
→ 2H2O(l) + 2e-
Reaksi selnya adalah:
O2(g) + 2H2(g)
→ 2H2O(l)
PERCOBAAN BATERAI JERUK
Elektroda negatif/anoda : Logam Zn
Elektroda positif/katoda : Logam Cu
Larutan elektrolit : asam jeruk (H+)
penggunaan Zn sebagai anoda karena kecenderungan ionisasi Zn lebih tinggi dari H dan Cu sebagai anoda karena kecenderungan ionisasi Cu lebih rendah dari H sehingga pada anoda logam Zn dioksidasi menghasilkan ion Zn2+ dan melepas elektron.
Zn → Zn2+ + 2 e-
Elektroda positif/katoda : Logam Cu
Larutan elektrolit : asam jeruk (H+)
penggunaan Zn sebagai anoda karena kecenderungan ionisasi Zn lebih tinggi dari H dan Cu sebagai anoda karena kecenderungan ionisasi Cu lebih rendah dari H sehingga pada anoda logam Zn dioksidasi menghasilkan ion Zn2+ dan melepas elektron.
Zn → Zn2+ + 2 e-
pada katoda ion H+ yang dihasilkan dari larutan asam jeruk direduksi menjadi molekul hidrogen.
2H+ + 2e- → H2
No comments:
Post a Comment