SEL VOLTA

A. Pengertian Sel Volta

      Sel Volta ( sel galvani) adalah sel elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi kimia spontan. Sel ini bekerja berdasarkan prinsip reaksi redoks (reaksi oksidasi dan reduksi), di mana terjadi perpindahan elektron antara dua elektroda yang terhubung melalui kawat eksternal.

 
 1. Deret Volta (Deret Kereaktifan Logam) 

        adalah urutan logam berdasarkan kemampuannya untuk mengalami reaksi oksidasi. Logam yang terletak di sebelah kiri dalam deret logam memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk teroksidasi dan melepaskan elektron (bersifat reduktor kuat), sedangkan logam yang terletak disebelah kanan cenderung lebih sulit teroksidasi dan lebih mudah mengalami reduksi.

        Berikut adalah urutan deret volta dari logam yang paling mudah teroksidasi (paling reaktif) hingga yang paling sulit teroksidasi (kurang reaktif):

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn H2O Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au

Penjelasan

• Logam-logam yang berada  paling kiri  memiliki sifat sebagai reduktor yang sangat kuat. Artinya, mereka dengan mudah melepaskan elektron dan mengalami Oksidasi.
• Logam-logam yang berada  paling kanan  memiliki sifat sebagai oksidator yang sangat kuat. Artinya, mereka dengan mudah menangkap elektron dan mengalami Reduksi

Komponen Sel Volta
Sel Volta terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu:

1. Anoda

• Elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi (kehilangan elektron). Pada sel volta, anoda merupakan elektroda yang bermuatan negatif, karena di sinilah elektron dihasilkan.
• Pada reaksi redoks di anoda, zat yang mengalami oksidasi akan melepaskan elektron.
• Contoh:   Zn _(s) → Zn²⁺_(aq) + 2e⁻

2. Katoda

• Elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi (penerimaan elektron). Pada sel volta, katoda merupakan elektroda yang bermuatan positif, karena menarik elektron yang dilepaskan oleh anoda.
• Reaksi yang terjadi di katoda adalah reaksi reduksi, di mana zat menerima elektron.
• Contoh:  Cu²⁺  +  2e⁻→ Cu 

b. Potensial sel

       adalah perbedaan potensial listrik yang terjadi antara dua elektroda dalam sebuah sel elektrokimia. Potensial sel ini menunjukkan kemampuan suatu sel elektrokimia untuk melakukan reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) dan menghasilkan arus listrik.

    Pada dasarnya, potensial sel dihitung dari selisih antara potensial reduksi katoda (tempat berlangsungnya reduksi) dan potensial reduksi anoda (tempat berlangsungnya oksidasi). 
Secara matematis, potensial sel dapat dituliskan sebagai berikut:

E⁰sel​  =  E⁰katoda​−E⁰anoda

      =   E⁰Reduksi​−E⁰Oksidaso

    =  E⁰besar​−E⁰kecil​

C. Notasi sel 

   adalah cara penulisan reaksi redoks dalam sel elektrokimia yang menggambarkan komponen-komponen sel secara singkat. Notasi ini menunjukkan bagaimana reaksi berlangsung di sel galvanik atau sel volta.

       Notasi sel memiliki aturan khusus yang mencerminkan proses di anoda dan katoda, serta arah aliran elektron dari anoda ke katoda. Berikut adalah cara penulisannya:    

 Anoda ∣ Ion Anoda ∣∣ Ion Katoda ∣ Katoda

C.  Prinsip Kerja Sel Volta

Sel volta, atau sel galvanik, bekerja berdasarkan reaksi kimia redoks spontan yang menghasilkan aliran elektron (arus listrik). Prinsip dasarnya adalah konversi energi kimia menjadi energi listrik melalui dua elektroda yang terpisah dalam larutan elektrolit dan dihubungkan oleh rangkaian eksternal serta jembatan garam. Berikut penjelasan lengkap dari prinsip kerjanya:

1. Reaksi Redoks Spontan

Pada inti dari sel volta, terjadi reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Reaksi redoks melibatkan dua proses:

• Oksidasi, yaitu pelepasan elektron oleh suatu zat.

• Reduksi, yaitu penerimaan elektron oleh zat lain.

• Anoda: Tempat terjadinya oksidasi. Zat di anoda melepaskan elektron dan berubah menjadi ion.

• Katoda: Tempat terjadinya reduksi. Ion di katoda menerima elektron dan berubah menjadi zat padat.

Dalam sel volta, kedua reaksi ini terjadi pada dua elektroda yang berbeda:

Reaksi redoks ini terjadi secara spontan, yang artinya tidak memerlukan tambahan energi eksternal untuk berlangsung.

2.  Aliran Elektron dalam Rangkaian Eksternal

Aliran elektron adalah prinsip utama yang memungkinkan sel volta menghasilkan arus listrik. Berikut penjelasannya.

Anoda (elektroda negatif): Di sini, logam melepaskan elektron melalui proses oksidasi. Misalnya, dalam sel Zn-Cu (seng-tembaga), atom seng di anoda akan melepaskan elektron dan membentuk ion seng Zn²⁺. Reaksi yang terjadi di anoda:

Zn (s) → Zn²⁺(aq) + 2^e−

Elektron yang dihasilkan dari reaksi ini kemudian mengalir ke katoda melalui rangkaian eksternal.

Katoda (elektroda positif): Di katoda, elektron dari anoda digunakan untuk mereduksi ion-ion yang ada dalam larutan elektrolit. Misalnya, dalam sel Zn-Cu, ion ${\text{<span>Cu</span>}}^{\mathrm{^{<span>2<mo>+</mo></span>}}}$ di larutan tembaga sulfat menerima elektron dan tereduksi menjadi tembaga padat. Reaksi yang terjadi di katoda:

Cu²⁺⁽aq)+2^e− → Cu (s)

Rangkaian Eksternal: Elektron mengalir dari anoda ke katoda melalui kawat penghantar yang menghubungkan kedua elektroda. Aliran elektron ini menghasilkan arus listrik, yang bisa dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi.

3. Larutan Elektrolit dan Peran Jembatan Garam

Sel volta terdiri dari dua kompartemen yang masing-masing berisi larutan elektrolit:

• Anoda: Dicelupkan ke dalam larutan elektrolit yang mengandung ion logam yang sesuai. Contohnya, seng (anoda) dicelupkan ke dalam larutan seng sulfat (${\text{ZnSO}}_4$​).

• Katoda: Dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ion yang dapat mengalami reduksi. Contohnya, tembaga (katoda) dicelupkan ke dalam larutan tembaga sulfat (${\text{CuSO}}_4$​).

Jembatan Garam atau membran pori menghubungkan kedua larutan elektrolit tersebut. Fungsi utamanya adalah:

• Menjaga keseimbangan muatan dalam kedua larutan.

• Memungkinkan ion-ion bermigrasi untuk mempertahankan netralitas muatan.

4. Potensial Sel (Tegangan Listrik)

      Sel volta menghasilkan listrik karena terdapat beda potensial (tegangan) antara anoda dan katoda. Setiap elektroda memiliki nilai potensial reduksi yang berbeda, yang dapat dilihat dalam tabel potensial standar elektrode (E°). Potensial sel (E^osel​) adalah perbedaan antara potensial reduksi katoda dan potensial reduksi anoda:

E^osel​ = E^o katoda ​− E^o anoda​

Sebagai contoh, dalam sel Zn  -Cu:

• Potensial reduksi katoda Cu²⁺ / Cu = +0,34 V

• Potensial reduksi anoda Zn²⁺ / Zn = -0,76 V

Maka, potensial selnya adalah :

E^osel​ = 0,34V − ( −0,76 V ) = 1,10 V

 

5. Reaksi yang Terjadi di Setiap Elektroda

Berikut adalah reaksi kimia di kedua elektroda pada contoh sel Zn-Cu:

• Anoda (Seng, Zn): Seng teroksidasi menjadi ion seng (${\text{Zn}}^{\mathrm{^2<mo>+</mo>}}$) dan melepaskan elektron

Zn _(s) → Zn²⁺_(aq) + 2^e−

• Katoda (Tembaga, Cu): Ion tembaga (${\text{Cu}}^{\mathrm{^2<mo>+</mo>}}$) menerima elektron dan tereduksi menjadi tembaga padat.

Cu²⁺ (aq) + 2e⁻  →  Cu (s)

 

6. Keseimbangan dan Lanjutan Reaksi

Selama reaksi berlangsung:

${<span\; class="mord"><math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msup><mtext><span\; class="mord"><math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msup><mtext><span\; style="font-family:\; Changa;">\; </span></mtext></msup></mrow></semantics></math></span></mtext></msup></mrow></semantics></math></span>}_{}^{}$

• Anoda: Ion seng yang terbentuk larut ke dalam larutan, sementara seng padat berkurang.
• Katoda: Ion tembaga yang tereduksi membentuk lapisan tembaga padat pada elektroda, dan larutan ion tembaga berkurang.

Subscribe to receive free email updates: