Sel Volta atau Sel Galvani dan Notasi Sel – Belajar Kimia

Sel volta atau biasa disebut sel galvani merupakah sel elektrokimia di mana energi kimia (reaksi redoks) diubah menjadi energi listrik.

Bagian sel tempat berlangsungnya reaksi redoks disebut dengan elektrode-elektrode. Elektrode tempat terjadi oksidasi disebut anode, sedangkan elektrode tempat terjadi reduksi disebut katode.

oksidasi = anode
reduksi = katode

Untuk mempermudah hafalan, maka gunakanlah kode.

an ox ; red cat

Pada sel volta, katode merupakan elektrode positif, sedangkan anode merupakan elektrode negatif.

katode = elektrode positif
anode = elektrode negatif

Bagaimana kegunaan sel volta dalam kehidupan sehari-hari? Dalam kehidupan sehari-hari, sel volta digunakan sebagai sumber energi searah untuk peralatan elektronika, seperti jam tangan, kalkulator, kamera, dan sebagainya.

Ketentuan pada Sel Volta

  1. Logam yang memiliki E0lebih kecil merupakan anode (mengalami oksidasi) sedangkan Elebih besar merupakan katode (mengalami reduksi).
    Ekecil = anode
    Ebesar = katode
  1. Diagram atau notasi sel volta sebagai berikut:
    anode | ion anode || ion katode | katode
  1. Reaksi sel digambarkan sebagai berikut:
    anode + ion katode → ion anode + katode
  2. Elektron mengalir dari anode (E0kecil) menuju katode (Ebesar).
  3. Potensial listrik pada sel volta dirumuskan sebagai berikut:
    Esel = E0 reduksi – Eoksidasi
    atau
    Esel = Ebesar – Ekecil
    atau
    E0 sel = E0 katode – E0 anode
  4. Reaksi spontan terjadi jika Epositif
    E0 sel > 0 (reaksi berlangsung spontan)
    Eo sel < 0 (reaksi tidak berlangsung spontan)

Contoh Soal

Soal 1

Suatu sel volta tersusun dari elektrode-elektrode:

Sn2+ + 2e → Sn ; E0 = -0,12 volt
Al3+ + 3e → Al ; E0 = -2,66 volt

  • Tentukan anode dan katode.
  • Tuliskan notasi sel.
  • Tuliskan arah aliran elektron.
  • Tuliskan reaksi sel.
  • Hitung potensial listrik yang dihasilkan.

Penyelesaian:

  • Untuk menentukan anode dan katode, perhatikan ketentuan, “Ekecil = anode sedangkan Ebesar = katode.” Ekecil pada elektrode di atas adalah Al sedangkan E0besar Sn.
    Anode: Al; Katode: Sn
  • Menulis notasi sel yakni: “anode | ion anode || ion katode | katode”, jadi:
    Al | Al3+|| Sn2+ | Sn
  • Ketentuan menentukan arah aliran elektron yakni, “anode (E0kecil) menuju katode (Ebesar).” Maka:
    Elektron dari Al menuju Sn
  • Ketentuan untuk menulis reaksi sel yakni, “anode + ion katode → ion anode + katode” namun dengan catatan setiap elektrode dikalikan elektron, agar elektron (e) tersebut hilang. Bahasa sederhananya, dikali silang terlebih dahulu dan elektron dihilangkan.
    Sn2++ 2e → Sn x 3 —> 3Sn2+ → 3Sn (katode)
    Al3+ + 3e → Al x 2 —> 2Al3+ → 2Al (anode)
    Jadi:
    2Al + 3Sn3+ → 2Al3+ + 3Sn
  • Rumus untuk menentukan E0sel = Ebesar – Ekecil
    E0 sel = (-0,14) – (-1,66) = 1,52 volt (reaksi spontan)

Soal 2

Perhatikan elektrode di bawah ini:

Cr3+ + 3e → Cr ; E0 = -0,50 volt
Ni2+ + 2e → Ni ; E0 = -0,15 volt

  • Tentukan anode dan katode.
  • Tuliskan notasi sel.
  • Tuliskan arah aliran elektron.
  • Tuliskan reaksi sel.
  • Hitung potensial listrik yang dihasilkan.

Penyelesaian:

  • Untuk menentukan anode dan katode, perhatikan ketentuan, “Ekecil = anode sedangkan Ebesar = katode.” Ekecil pada elektrode di atas adalah Cr sedangkan E0besar Ni.
    Anode: Cr; Katode: Ni
  • Menulis notasi sel yakni: “anode | ion anode || ion katode | katode”, jadi:
    Cr | Cr3+|| Ni2+ | Ni
  • Ketentuan menentukan arah aliran elektron yakni, “anode (E0kecil) menuju katode (Ebesar).” Maka:
    Elektron dari Cr menuju Ni
  • Ketentuan untuk menulis reaksi sel yakni, “anode + ion katode → ion anode + katode” namun dengan catatan setiap elektrode dikalikan elektron, agar elektron (e) tersebut hilang. Bahasa sederhananya, dikali silang terlebih dahulu dan elektron dihilangkan.
    Cr3++ 3e → Cr x 2 —> 2Cr3+ → 2Cr (anode)
    Ni2+ + 2e → Ni x 3 —> 3Ni2+ → 3Ni (katode)
    Jadi:
    2Cr + 3Ni2+ → 2Cr2+ + 3Ni
  • Rumus untuk menentukan :
    E0sel = Ebesar – Ekecil
    E0 sel = (-0,15) – (-0,50) = 0,35 volt (reaksi spontan)

Soal 3

Perhatikan potensial elektrode standar berikut:

Au3+ + 3e → Au ; E0 = +1,42 V
2Cl + 2e → Cl2 ; E0 = +1,36 V
Sn2+ + 2e → Sn ; E0 = -0,14 V
Na+ + e → Na ; E0 = -2,71 V

Notasi sel berikut yang tidak berlangsung spontan adalah ….

  • Na | Na+|| Au3+ | Au
  • Na | Na+|| Sn2+ | Sn
  • Cl| Cl– || Sn2+| Sn
  • Cl| Cl– || Au3+| Au
  • Sn | Sn2+|| Au3+ | Au

Penyelesaian:

Untuk melihat reaksi berlangsung spontan, perhatikan ketentuan berikut, “Reaksi tidak berlangsung spontan terjadi jika E< 0).” Iya sih, mau tidak mau harus dihitung satu per satu E0 dari potensial elektrode di atas.

  • Na | Na+|| Au3+ | Au ; anode Na dan katode Au.
    E0 sel = E0 katode – E0 anode
    E0 sel = +1,42 – (-2,71) = +4,13 (spontan)
  • Na | Na+|| Sn2+ | Sn ; anode Na dan katode Sn
    E0 sel = E0 katode – E0 anode
    E0 sel = -0,14 – (-2,71) = +2,31 (spontan)
  • Cl| Cl– || Sn2+| Sn ; anode Cl dan katode Sn
    E0 sel = E0 katode – E0 anode
    E0 sel = -0,14 – (+1,36) = -1,5 (tidak spontan)
  • Cl| Cl– || Au3+| Au ; anode Cl dan katode Au
    E0 sel = E0 katode – E0 anode
    E0 sel = +1,42 – (+1,36) = 0,06 (spontan)
  • Sn | Sn2+|| Au3+ | Au ; anode Sn dan katode Au
    E0 sel = E0 katode – E0 anode
    E0 sel = +1,42 – (-0,14) = 1,56 (spontan)
  • Berarti jawabannya adalah: Cl| Cl– || Sn2+| Sn

Soal 4

Suatu sel volta tersusun dari elektrode-elektrode logam zirkonium (E0 Zr2+ | Zr = -1,50 volt) dan logam paladium (E0 Pd2+ | Pd = +1,00 volt) yang masing-masing tercelup dalam larutan garamnya. Pernyataan di bawah ini yang semunya benar, kecuali.

  • Zirkonium mengalami oksidasi.
  • Potensial sel +2,50 volt.
  • Zirkonium adalah elektrode positif.
  • Paladium merupakan katode.
  • Elektron mengalir dari zirkonium ke paladium.

Penyelesaian:

Perhatikan kata “kecuali”, jangan sampai tidak diperhatikan. Berarti harus memilih pilihan jawaban yang salah.

  • Zirkonium mengalami oksidasi.
    Baiklah marilah perhatikan E0Zr2+ | Zr = -1,50 volt sedangkan E0 Pd2+ | Pd = +1,00 volt. Berarti Zr anode dan Pd katode.
    Perhatikan ketentuan, “oksidasi = anode dan reduksi = katode.” Zr adalah anode maka otomatis Zr mengalami oksidasi.
    Zirkonium mengalami oksidasi (benar)
  • Potensial sel +2,50 volt
    E0sel = E0 katode – E0 anode
    E0 sel = +1,00 – (-1,50) = +2,50 volt
    Potensial sel +2,50 volt (benar)
  • Zirkonium adalah elektrode positif
    Perhatikan ketentuan, “katode = elektrode positif sedangkan anode = elektrode negatif.” Zr sebagai anode maka otomatis Zr adalah elektrode negatif.
    Zirkonium adalah elektrode positif (salah)
  • Paladium merupakan katode
    Baiklah marilah perhatikan E0Zr2+ | Zr = -1,50 volt sedangkan E0 Pd2+ | Pd = +1,00 volt. Berarti : Zr anode dan Pd katode.
    Paladium merupakan katode (benar)
  • Elektron mengalir dari zirkonium ke paladium
    Untuk mengetahui aliran elektron maka perhatikan ketentuan, “anode (E0kecil) menuju katode (E0besar),” dimana Zr anode dan Pd katode. Maka aliran elektron mengalir dari zirkonium menuju paladium.
    Elektron mengalir dari zirkonium ke paladium (benar)

Maka jawaban yang salah adalah zirkonium adalah elektrode positif.

Soal 5

Jika diketahui reaksi:

Cd + Ni2+ → Cd2+ + Ni ; E0 = +0,18 volt
Cu2+ + Cd → Cu + Cd2+ ; E0 = +0,77 volt

Apakah reaksi tersebut berlangsung spontan?

Penyelesaian:

Untuk melihat reaksi tersebut spontan atau tidak, maka perhatikan ketentuan, “E0 sel > 0 (reaksi berlangsung spontan) sedangkan Eo sel < 0 (reaksi tidak berlangsung spontan).” Maka sebaiknya marilah menghitung nilai potensial sel (E0)

E0 sel = E0 besar – E0 kecil
E0 sel = +0,77 – (+0,18) = +0,59 (reaksi berlangsung spontan).

Nah … bagaimana? Apakah materi sel volta dan notasi sel sudah mengerti? Mudah bukan?