Top Banner
LABORATORIUM KIMIA FISIKA Percobaan : POTENSIAL SEL Kelompok : X A Nama : 1. Davi Khoirun Najib NRP. 2313 030 009 2. Zandhika Alfi Pratama NRP. 2313 030 035 3. Rizuana Nadifatul Mukhoyada NRP. 2313 030 043 4. Thea Prastiwi Soedarmodjo NRP. 2313 030 095 Tanggal Percobaan : 18 Desember 2013 Tanggal Penyerahan : 23 Desember 2013 Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, ST., MT. PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013
30

Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

Oct 23, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

LABORATORIUM

KIMIA FISIKA

Percobaan : POTENSIAL SEL Kelompok : X A Nama :

1. Davi Khoirun Najib NRP. 2313 030 009 2. Zandhika Alfi Pratama NRP. 2313 030 035 3. Rizuana Nadifatul Mukhoyada NRP. 2313 030 043 4. Thea Prastiwi Soedarmodjo NRP. 2313 030 095

Tanggal Percobaan : 18 Desember 2013

Tanggal Penyerahan : 23 Desember 2013

Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, ST., MT.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2013

Page 2: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

i

ABSTRAK

Percobaan potensial sel ini adalah untuk mengetahui dan mengukur besar potensial sel pada

sel elektrokimia. Metode percobaan potensial sel yang pertama adalah mempersiapkan alat dan bahan yang

akan digunakan, dilanjutkan dengan membuat larutan ZnSO4 dan larutan CuSO4 dengan konsentrasi

0,20N; 0,22 N; 0,24 N; 0,28 N; 0,30 N; 0,32 N; 0,34 N; 0,36 N; dan 0,38 N dengan cara menghitung berat CuSO4 dan ZnSO4 sesuai variabel yang telah ditentukan. Setelah itu menimbang padatan CuSO4

dan ZnSO4. Kemudian melarutkan padan CuSO4 dan ZnSO4 dengan aquades ke dalam labu ukur 500

ml. Lalu mengencerkan larutan CuSO4 dan ZnSO4 sesuai dengan variabel konsentrasi yang telah

ditentukan. Mengisi beaker glass yang berisi lempengan logam tembaga dengan larutan CuSO4 dengan konsentrasi pertama 0,38 N. Mengisi beaker glass lain yang berisi lempengan logam sampel

dengan larutan garam sejenis ZnSO4 dengan konsentrasi 0,38 N. Selanjutnya menghubungkan kedua

beaker glass dengan jembatan garam. Menghubungkan kutub negatif voltmeter pada elektroda tembaga dan kutub positif pada elektroda sampel. Mengamati voltase yang terjadi hingga keadaan

konstan dan mencatatnya. Mengulangi percobaan sebanyak 2x dengan konsentrasi larutan yang

berikutnya hingga selesai. Dari percobaan potensial ini didapatkan hasil harga potensial sel dari masing-masing

konsentrasi larutan. Pada konsentrasi 0,20 N didapatkan volt rata-rata 82,6667 V. Untuk konsentrasi

0,22 N didapatkan volt rata-rata 125,3667 V. Pada konsentrasi 0,24 N didapatkan volt rata-rata

50,6333 V. Pada konsentrasi 0,26 N didapatkan volt rata-rata 16,0667 V. Pada konsentrasi 0,28 N didapatkan volt rata-rata 11,3 V. Pada konsentrasi 0,30 N didapatkan volt rata-rata 16,6 V. Pada

konsentrasi 0,32 N didapatkan volt rata-rata 25 V. Pada konsentrasi 0,34 N didapatkan volt rata-rata

50,0333 V. Pada konsentrasi 0,36 N didapatkan volt rata-rata 83,4 V. Pada konsentrasi 0,38 N didapatkan volt rata-rata 68,2333 V.

Kata kunci: potensial sel, sel elektrokimia, jembatan garam, voltmeter, beda potensial

Page 3: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

ii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ..................................................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................................. ii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... iv

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ................................................................................................... I-1

I.2 Perumusan Masalah ........................................................................................... I-2

I.3 Tujuan Percobaan ............................................................................................... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori ........................................................................................................ II-1

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan........................................................................................... III-1

III.2 Bahan yang Digunakan ..................................................................................... III-1

III.3 Alat yang Digunakan ........................................................................................ III-1

III.4 Prosedur Percobaan .......................................................................................... III-1

III.5 Diagram Alir Percobaan ................................................................................... III-3

III.6 Gambar Alat Percobaan .................................................................................... III-5

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

IV.1 Hasil Percobaan ............................................................................................... IV-1

IV.2 Hasil Perhitungan ............................................................................................. IV-1

IV.3 Pembahasan ..................................................................................................... IV-2

BAB V KESIMPULAN .................................................................................................. V-1

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... v

DAFTAR NOTASI ......................................................................................................... vi

APPENDIKS .................................................................................................................. vii

LAMPIRAN :

Laporan Sementara

Fotokopi Literatur

Lembar Revisi

Page 4: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Susunan Sel Volta ..................................................................................... II-1

Gambar III.6 Gambar Alat Percobaan ........................................................................... III-5

Page 5: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

iv

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Rata-rata Voltase Larutan ZnSO4 dan CuSO4 ................... IV-1

Page 6: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Kimia Fisika merupakan salah satu mata kuliah yang dipelajari pada jurusan D3 teknik

kimia. Mata kuliah ini juga ditunjang dengan praktikum yang bertujuan untuk memudahkan

mahasiswa dalam memahami materi kimia fisika dan memadukan antara teori dan praktikum.

Disamping itu, mahasiswa D3 juga dituntut untuk lebih banyak praktikum yang sebagian

besar prospek kedepan adalah bekerja.

Praktikum potensial sel ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana proses yang terjadi

pada sel volta baik proses dalam anoda maupun katoda. Selain untuk mengetahui harga sel

volta, praktikum ini juga dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Diantaranya Sel

Bahan Bakar (Fuel Cell), aki mobil, baterai alkalin, dan proteksi besi oleh Zn terhadap korosi.

Sel volta atau sel galvani adalah suatu elektrokimia yang melibatkan reaksi redoks dan

menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda, tempat berlangsungnya reaksi

oksidasi disebut anoda (elektroda negatif), dan tempat berlangsungnya reaksi reduksi disebut

katoda (elektroda positif). Rangkaian sel volta terdiri atas electrode Fe (Logam Fe) yang

dicelupkan ke dalam larutan Fe2(SO4)3 dan elektroda Cu (Logam Cu) yang dicelupkan ke

dalam larutan CuSO4. Kedua larutan tersebut dihubungkan dengan jembatan garam yang

berbentuk huruf U.

I.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari praktikum ini adalah sebagai berikut.

1. Bagaimana cara mengukur potensial sel pada sel elektrokimia?

I.3 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan berdasarkan rumusan masalah di atas adalah sebagai berikut.

1. Untuk mengukur potensial sel pada sel elektrokimia.

Page 7: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Pengertian Sel Volta

Sel Galvani atau disebut juga dengan sel volta adalah sel elektrokimia yang dapat

menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. Reaksi redoks

spontan yang dapat mengakibatkan terjadinya energi listrik ini ditemukan oleh Luigi Galvani

dan Alessandro Guiseppe Volta (Wikipedia, 2013).

Gambar II.1 Susunan Sel Volta

Notasi sel : Cu2+

/ Cu // Zn/ Zn2+

Logam Cu mempunyai potensial reduksi yang lebih positif dibanding logam Zn , sehingga

logam Zn bertindak sebagai anoda dan logam Cu bertindak sebagai katoda (Ahmad, 2013).

Proses pembentukan energi listrik dari reaksi redoks dalam sel volta. Logam Zn akan

teroksidasi membentuk ion Zn2+

dan melepaskan 2 elektron. Kedua elektron ini akan mengalir

melewati voltmeter menuju elektrode Cu. Kelebihan elektron pada elektrode Cu akan diterima

oleh ion Cu2+

yang disediakan oleh larutan Cu(NO3)2 sehingga terjadi reduksi ion Cu2+

menjadi Cu(s). Ketika reaksi berlangsung, dalam larutan Zn(NO3)2 akan kelebihan ion Zn2+

(hasil oksidasi). Demikian juga dalam larutan CuSO4 akan kelebihan ion NO3– sebab ion

pasangannya (Cu2+

) berubah menjadi logam Cu yang terendapkan pada elektrode Cu.

Kelebihan ion Zn2+

akan dinetralkan oleh ion NO3– dari jembatan garam, demikian juga

kelebihan ion NOZ3– akan dinetralkan oleh ion Na

+ dari jembatan garam. Jadi, jembatan

garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks.

Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanya sesaat sebab

kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yang menetralkan dan akhirnya reaksi berhenti

seketika. Dalam sel elektrokimia, tempat terjadinya reaksi oksidasi (elektrode Zn) dinamakan

Page 8: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

anode, sedangkan tempat terjadinya reaksi reduksi (elektrode Cu) dinamakan katode.

Alessandro Volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun deret keaktifan logam atau

deret potensial logam yang dikenal dengan deret Volta.

Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, sifat reduktornya semakin kuat.

Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah kanannya, tetapi tidak

mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya. Logam Na, Mg, dan Al terletak di

sebelah kiri H sehingga logam tersebut dapat mereduksi ion H+ untuk menghasilkan gas H2,

sedangkan logam Cu dan Ag terletak di sebelah kanan H sehingga tidak dapat mereduksi ion

H+(tidak bereaksi dengan asam). Deret Volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan

logam lain. Misalnya, logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO4. Reaksi yang terjadi

adalah Zn mereduksi Cu2+

(berasal dari CuSO4) dan menghasilkan endapan logam Cu karena

Zn terletak di sebelah kiri Cu.

II.1.2 Elektrokimia dan Elektrolisis

Elektrokimia adalah kajian reaksi redoks yang dilaksanakan sedemikian sehingga di

dalam sistem itu dapat ditentukan potensial listrik yang dapat diukur. Di dalamsebuah sel

volta sebuah reaksi redoks spontan membangkitkan arus listrik yang mengalir lewat rangkaian

luar. Semua sel elektrokimia harus mempunyai rangkaian dalam, ion dapat mengalir dalam

bentuk ionnya berdifusi. Beberapa tipe sel tertentu menggunakan jembatan garam unuk

maksud tertentu. Dalam masing-masing sel oksidasi berlangsung pada anoda dan reduksi

berlangsung pada katoda.

Elektrolisis adalah suatu proses dimana reaksi kimia terjadi pada elektroda yang

tercelup dalam elektrolit. Ketika tegangan diberikan terhadap elektroda itu. Elektroda yang

bermuatan positif disebut anoda dan elektroda yang bermuatan negatif disebut katoda.

Elektroda seperti platina yang hanya mentransfer electron dari larutan disebut electron inert.

Li ⎯⎯K⎯⎯Ba⎯⎯Ca⎯⎯Na⎯⎯Mg⎯⎯Al⎯⎯Nu⎯⎯Zn⎯⎯Cr ⎯⎯

Fe⎯⎯Cd⎯⎯Co⎯⎯Ni⎯⎯Sn⎯⎯(H)⎯⎯Cu⎯⎯Ag⎯⎯Hg⎯⎯Pt⎯⎯Au

Zn(s)+CuSO4(aq)→ZnSO4(aq)+Cu(s)

atau

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Page 9: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Elektroda reaktif adalah elektroda yang secara kimia memasuki reaksi elektroda selama

elektrolisis, terjadilah reduksi pada katoda dan oksidsi padaanoda. Gambaran umum tipe

reaksi elektroda dapat diringkas sebagai berikut:

a. Arus listrik yang membawa ion akan diubah pada elektroda

b. Ion negatif yang sulit dibebaskan pada katoda menyebabkan pengurangan H2O dan

pembentukan H2 dan OH- dan absorpsi electron.

c. Ion negatif yang sulit dibebaskan pada anoda menyebabkan pengurangan H2O dan electron.

Sel galvani menghasilkan arus listrik bila reaksi berlangsung spontan. Sel elektrolit

menggunakan elektrolit untuk menghasilkan perubahan kimia. Proses elektrolisis meliputi

pendorongan arus listrik melalui sel untuk menghasilkan perubahan kimia dimana potensi

potensial sel adalah negatif .

Elektrolisis adalah peristiwa penguraian suatu elektrolit oleh suatu arus listrik. Jika

dalam sel volta energi kimia diubah menjadi energi listrik, maka dalam sel elektrolisis yang

terjadi adalah sebaliknya, yaitu energi listrik diubah menjadi energi kimia. Dengan

mengalirkan arus listrik ke dalam suatu larutan atau leburan elektrolit, akan diperoleh reaksi

redoks yang terjadi dalam sel elektrolisis. Faktor yang menentukan reaksi kimia elektrolisis

antara lain konsentrasi (keaktifan) elektrolit yang berbeda ada yang bersifat inert (tak aktif)

dan elektoda tak inert. Hasil elektrolisis dapat disimpulkan ; reaksi pada katoda (katoda tidak

berperan) ada K+, Ca

2+, Na

+, H

+. Dari asam dan logam lain (Cu

2+), reaksi pada anoda, untuk

anoda inert ada OH-, Cl

-, Br

-, dan I

- dan sisa asam lainnya serta anoda tidak inert (bukan Pt

dan C).

Dalam elektrolisis, sumber aliran listrik digunakan untuk mendesak electron agar

mengalir dalam arah yang berlawanan denga aliran spontan. Hubungan antara jumlah energi

listrik yang dikonsumsi dan perubahan kimia yang dihasilkan dalam elektrolisis merupakan

salah satu persoalan penting yang dicarikan jawabannya oleh Michael Faraday (1791-1867).

Hukum faraday pertama tentang tentang elektrolisis menyatakan bahwa “jumlah perubahan

kimia yang dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati suatu

elektrolisis”. Hukum kedua tentang elektrolisis menyatakan bahwa : “Sejumlah tertentu arus

listrik menghasilkan jumlah ekivalen yang sama dari benda apa saja dalam suatu

elektrolisis”.

Untuk menginduksi arus agar mengalir melewati sel elektrokimia, dan menghasilkan

reaksi sel non-spontan, selisih potensial yang diberikan harus melebihi potensial arus-nol

Page 10: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

sekurang-kurangnya sebesar potensial lebih sel, yaitu jumlah potensial ubin pada kedua

elektroda dan penurunan ohm(I x R) yang disebabkan oleh arus yang melewati elektrolit.

Potensial tambahan yang diperlukan untuk mencapai laju reaksi yang dapat terdeteksi,

mungkin harus besar, jika rapatan arus pertukaran pada elektrodanya kecil. Dengan alas an

yang sama, sel galvanu menghasilkan potensial lebih kecil ketimbang pada kondisi arus nol.

Elektrokimia adalah salah satu dari cabang ilmu kimia yang mengkaji tentang

perubahan bentuk energi listrik menjadi energi kimia dan sebaliknya. Proses

elektrokimia melibatkan reaksi redoks. Proses transfer elektron akan menghasilkan sejumlah

energi listrik. Aplikasi elektrokimia dapat diterapkan dalam dua jenis sel, yaitu sel

volta dan sel elektrolisis. Ada dua metode untuk menyetarakan persamaan redoks. Salah satu

metode disebut metode perubahan bilangan oksidasi (PBO), yang berdasarkan pada

perubahan bilangan oksidasi yang terjadi selama reaksi. Metode lain, disebut metode setengah

reaksi (metode ion-elektron). Metode ini melibatkan dua buah reaksi paruh, yang kemudian

digabungkan menjadi reaksi redoks keseluruhan (Anonim, 2009).

Sel elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu:

1. Sel kimia

a. Tidak dengan pemindahan

b. Dengan pemindahan

2. Sel konsentrasi

a. Tidak dengan pemindahan

b. Dengan pemindahan

(Lando, 1965)

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi

redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di dalam masyarakat kita. Baterai aki yang

dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan

sehari-hari. Baterai aki yang sedang diisi kembali (recharge) mengubah energi listrik yang

diberikan menjadi produk berupa bahan kimia yang diinginkan. Air (H2O), dapat diuraikan

dengan menggunakan listrik dalam sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi

unsur-unsur pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Yang membedakan sel

2 H2O(l) ——> 2 H2(g) + O2(g

Page 11: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

elektrolisis dari sel volta adalah, pada sel elektrolisis komponen voltmeter diganti

dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis,

ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupun

lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya merupakan

elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au). Ada dua tipe elektrolisis,

yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis larutan. Pada proses elektrolisis lelehan,

kation pasti tereduksi di katoda dan anion pasti teroksidasi di anoda (Esdi, 2011).

II.1.3 Reaksi Oksidasi – Reduksi

Reaksi oksidasi dan reduksi sering diistilahkan dengan “reaksi redoks”, hal ini

dikarenakan kedua peristiwa tersebut berlangsung secara simultan. Oksidasi merupakan

perubahan dari sebuah atom atau kelompok atom (gugus) melepaskan elektron, bersamaan itu

pula atom atau kelompok atom akan mengalami kenaikan bilangan oksidasi. Demikian pula

sebaliknya reduksi adalah perubahan dari sebuah atom atau kelompok atom menerima atau

menangkap elektron (Anonim, 2013).

II.1.4 Potensial Sel

Potensial sel adalah gaya yang dibutuhkan untuk mendorong elektron melalui sirkuit

eksternal. Potensial sel dihasilkan dari sel Galvani. Potensial sel tergantung pada suhu,

konsentrasi ion dan tekanan parsial gas dalam sel. Dihitung dengan menggunakan potensial-

potensial standar zat-zat yang mengalami redoks .

Oleh karena potensial oksidasi merupakan kebalikan dari potensial reduksinya maka

data potensial elektrode suatu logam tidak perlu diketahui dua-duanya, melainkan salah satu

saja. Misalnya, data potensial reduksi atau data potensial oksidasi. Menurut perjanjian

IUPAC, potensial elektrode yang dijadikan sebagai standar adalah potensial reduksi. Dengan

demikian, semua data potensial elektrode standar dinyatakan dalam bentuk potensial reduksi

standar. Potensial reduksi standar adalah potensial reduksi yang diukur pada keadaan standar,

yaitu konsentrasi larutan M (sistem larutan) atau tekanan atm (sel yang melibatkan gas) dan

suhu o . Untuk mengukur potensial reduksi standar tidak mungkin hanya setengah sel (sel

tunggal) sebab tidak terjadi reaksi redoks. Oleh sebab itu, perlu dihubungkan dengan setengah

sel oksidasi. Nilai GGL sel yang terukur dengan voltmeter merupakan selisih kedua potensial

sel yang dihubungkan (bukan nilai mutlak).

Oleh karena nilai GGL sel bukan nilai mutlak maka nilai potensial salah satu sel tidak

diketahui secara pasti. Jika salah satu elektrode dibuat tetap dan elektrode yang lain diubah-

Page 12: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

ubah, potensial sel yang dihasilkan akan berbeda. Jadi, potensial sel suatu elektrode tidak

akan diketahui secara pasti, yang dapat ditentukan hanya nilai relatif potensial sel suatu

elektrode. Oleh karena itu, untuk menentukan potensial reduksi standar diperlukan potensial

elektrode rujukan sebagai acuan. Dalam hal ini, IUPAC telah menetapkan elektrode standar

sebagai rujukan adalah elektrode hidrogen

Elektrode hidrogen pada keadaan standar, E°, ditetapkan pada konsentrasi H+ 1 M

dengan tekanan gas H2 1 atm pada 25°C. Nilai potensial elektrode standar ini ditetapkan sama

dengan nol volt atau Eo H+→ H2 = 0,00 V. Potensial elektrode standar yang lain diukur dengan

cara dirangkaikan dengan potensial elektrode hidrogen pada keadaan standar, kemudian GGL

selnya diukur. Oleh karena potensial elektrode hidrogen pada keadaan standar ditetapkan

sama dengan nol, potensial yang terukur oleh voltmeter dinyatakan sebagai potensial sel

pasangannya.

E0oks = potensial standar zat yang mengalami oksidasi

E0red = potensial standar zat yang mengalami reduksi.

(Anonim, 2013)

II.1.5 Jembatan Garam

Jembatan garam biasanya berupa tabung berbentuk ”U” yang diisi dengan agar-agar

yang dijenuhkan dengan KCl atau diisi dengan larutan NaCl. Jembatan garam berfungsi untuk

menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. Karena konsentrasi larutan elektrolit pada

jembatan garam lebih tinggi daripada konsentrasi elektrolit di kedua bagian elektroda, maka

ion negatif dari jembatan garam masuk ke salah satu setengah sel yang kelebihan muatan

positif dan ion positif dari jembatan garam berdifusi ke bagian lain yang kelebihan muatan

negatif.

Dengan adanya jembatan garam terjadi aliran elektron yang melalui kawat pada

rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi redoks yang

spontan yang terjadi pada kedua elektroda. Jika kedua elektrolit pada sel dipisahkan sama

sekali tanpa adanya jembatan garam, maka dapat dilihat bahwa aliran electron akan segera

berhenti. Hal ini terjadi karena pada kedua elektroda terjadi ketidaknetralan listrik, di satu

bagian kelebihan muatan positif dan di bagian lain kelebihan muatan negatif (Anonim, 2013).

II.1.6 Macam-macam Elektroda

E0 sel = E0 red – E0oks

Page 13: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Elektroda dalam sel elektrokimia dapat disebut sebagai anode atau katoda, kata-kata

yang juga diciptakan oleh Faraday. Anode ini didefinisikan sebagai elektroda di mana

elektron datang dari sel elektrokimia dan oksidasi terjadi, dan katoda didefinisikan sebagai

elektroda di mana elektron memasuki sel elektrokimia dan reduksi terjadi. Setiap elektroda

dapat menjadi sebuah anode atau katoda tergantung dari tegangan listrik yang diberikan ke sel

elektrokimia tersebut. Elektroda bipolar adalah elektroda yang berfungsi sebagai anode dari

sebuah sel elektrokimia dan katoda bagi sel elektrokimia lainnya (Wikipedia, 2013).

Elektroda dibagi menjadi:

a. Logam-ion logam

Elektroda ini terdiri atas logam yang setimbang dengan ion logamnya, seperti Zn, Cu,

Cd, Na dan sebagainya.

b. Amalgama

Hampir sama dengan elektroda logam-ion logam tetapi dipakai amalgama. Sifatnya

lebih aktif dan aktivitas logamnya lebih rendah sebab diencerkan Hg. Contohnya

elektroda Pb(Hg) dalam larutan Pb2+

c. Non metal-non gas

Elektroda ini disusun dengan menempatkan zat yang bersangkutan dalam tabung,

kemudian di atasnya diberi larutan ion yang bersangkutan. Hubungan dengan air dapat

dilakukan dengan logam inert seperti Pt.

d. Gas

Elektroda gas terdiri atas gas yang dimasukkan bergelembung ke dalam larutan yang

berisi ion dan setimbang dengannya. Sebagai hubungan luar biasanya dipakai Pt dilapisi

Pt hitam.

e. Logam-garam tidak larut

Dalam hal ini termasuk:

1. Elektroda kalomel

2. Elektroda perak-perak klorida

3. Elektroda timbal-timbal sulfat

4. Elektroda perak-perak bromida

Elektroda ini setimbang dengan ion-ion sisa asam dari garam yang bersangkutan.

f. Logam-oksida tidak larut

Elektroda ini setimbang dengan ion OH- dalam larutan.

Page 14: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

g. Oksidasi-oksidasi

Elektroda ini terdiri atas logam Pt yang dimasukkan dalam larutan yang terbentuk

oksidasi dan reduksinya.

(Sukardjo,1989)

II.1.7 Potensial Elektrode dan GGL Sel

Dalam sel elektrokimia, untuk mendorong elektron mengalir melalui rangkaian luar

dan menggerakkan ion-ion di dalam larutan menuju elektrode diperlukan suatu usaha. Usaha

atau kerja yang diperlukan ini dinamakan aya erak istrik, disingkat GGL.

Makna GGL Sel

Kerja yang diperlukan untuk menggerakkan muatan listrik (GGL) di dalam sel

bergantung pada perbedaan potensial di antara kedua elektrode. Beda potensial ini disebabkan

adanya perbedaan kereaktifan logam di antara kedua elektrode. Nilai GGL sel merupakan

gabungan dari potensial anode (potensial oksidasi) dan potensial katode (potensial reduksi).

Dalam bentuk persamaan ditulis sebagai berikut.

Potensial reduksi adalah ukuran kemampuan suatu oksidator (zat pengoksidasi = zat

tereduksi) untuk menangkap elektron dalam setengah reaksi reduksi. Potensial oksidasi

kebalikan dari potensial reduksi dalam reaksi sel elektrokimia yang sama.

Tinjaulah setengah reaksi sel pada elektrode Zn dalam larutan ZnSO4.

Reaksi setengah selnya sebagai berikut.

Zn(s) → Zn2+

(aq) + 2e–

Jika –EZn adalah potensial elektrode untuk setengah reaksi oksidasi,+EZn adalah

potensial untuk setengah sel reduksinya:

Potensial oksidasi:Zn(s)→Zn2+

(aq)+2e–EZn=–EZn V

Potensial reduksi: Zn2+

(aq) + 2e– →Zn(s) EZn = EZnV

Sel elektrokimia yang terdiri atas elektrode Zn dan Cu dengan reaksi setengah sel

masing-masing:

Cu2+

(aq) + 2e– → Cu(s) ECu = ECuV

Zn2+

(aq) + 2e– → Zn(s) EZn = EZnV

GGL (Esel) = potensial reduksi + potensial oksidasi

Potensial oksidasi = –Potensial reduksi

Page 15: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

II-9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Nilai GGL sel elektrokimia tersebut adalah :

Esel = ECu + (–EZn) = ECu – EZn

Dengan demikian, nilai GGL sel sama dengan perbedaan potensial kedua elektrode.

Oleh karena reaksi reduksi terjadi pada katode dan reaksi oksidasi terjadi pada anode maka

nilai GGL sel dapat dinyatakan sebagai perbedaan potensial berikut.

Nilai potensial elektrode tidak bergantung pada jumlah zat yang terlibat dalam reaksi.

Berapapun jumlah mol zat yang direaksikan, nilai potensial selnya tetap. Contoh:

Cu2+

(a ) + 2e– → Cu(s) ECu = ECu V

2Cu2+

(a ) + 4e– → 2Cu(s) ECu = ECu V

Esel = EReduksi – EOksidasi atau Esel = EKatode – EAnode

Page 16: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

– ZnSO4 : 0,20N; 0,22 N; 0,24 N; 0,28 N; 0,30 N; 0,32 N; 0,34 N; 0,36 N; 0,38 N

– CuSO4 : 0,20N; 0,22 N; 0,24 N; 0,28 N; 0,30 N; 0,32 N; 0,34 N; 0,36 N; 0,38 N

III.2 Alat yang digunakan

1. Beaker glass

2. Erlenmeyer

3. Pipet tetes

4. Labu ukur

5. Gelas ukur

6. Batang pengaduk

7. Corong

8. Kaca Arloji

9. Voltmeter

10. Selang

III.3 Bahan yang digunakan

1 Aquadest

2 Larutan CuSO4

3 Lempeng logam Cu

4 Larutan ZnSO4

5 Lempeng logam Zn

Page 17: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

III-2

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

III.4 Prosedur Percobaan

1. Membuat larutan CuSO4 dan ZnSO4 dengan konsentrasi 0,38 N sebanyak 500 ml.

2. Membuat larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,20N; 0,22 N; 0,24 N; 0,28 N; 0,30 N; 0,32 N;

0,34 N; dan 0,36 N dari pengenceran larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,38 N.

3. Menuangkan larutan sebanyak 100 ml pada beaker glass untuk masing masing

larutan.

4. Kemudian, mengikat lempeng Cu dan Zn dengan benang. Dan meletakkan pada

beaker glass yang sudah berisi larutan.

5. Menempelkan kabel voltmeter pada lempeng Cu dan lempeng Zn. Kabel merah

(negatif) pada lempeng Cu dan kabel hitam (positif) pada lempeng Zn.

6. Kemudian membaca skala pada voltmeter pada saat konstan dan mencatatnya.

7. Mengulang percobaan pada masing-masing larutan sebanyak dua kali.

Page 18: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

III-3

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

III.5 Diagram Alir Percobaan

Mulai

Membuat larutan CuSO4 dan ZnSO4 dengan konsentrasi 0,38 N sebanyak

500 ml.

Membuat larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,20N; 0,22 N; 0,24 N; 0,28 N; 0,30

N; 0,32 N; 0,34 N; dan 0,36 N dari pengenceran larutan CuSO4 dan

ZnSO4 0,38 N.

Menuangkan larutan sebanyak 100 ml pada beaker glass untuk masing

masing larutan.

Kemudian, mengikat lempeng Cu dan Zn dengan benang. Dan

meletakkan pada beaker glass yang sudah berisi larutan.

Menempelkan kabel voltmeter pada lempeng Cu dan lempeng Zn. Kabel

merah (negatif) pada lempeng Cu dan kabel hitam (positif) pada lempeng

Zn.

Kemudian membaca skala pada voltmeter pada saat konstan dan

mencatatnya.

Mengulang percobaan pada masing-masing larutan sebanyak dua kali

Selesai

Page 19: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

III-4

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

III.6 Gambar Alat Percobaan

Beaker glass Erlenmeyer

Labu ukur Gelas ukur

Corong Kaca arloji

Pipet tetes Spatula

Page 20: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

III-5

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Voltmeter Benang

Page 21: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Percobaan

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Rata-rata Voltase Larutan ZnSO4 dan CuSO4

Konsentrasi

(N)

Voltase (Volt) Rata-rata

(Volt) I II III

0,20 89 73 86 82,6667

0,22 158 120,3 197,8 125,3667

0,24 35,4 58,7 57,8 50,6333

0,26 23,1 14,9 10,2 16,0667

0,28 8,4 11,4 14,1 11,3

0,30 16,7 16,7 16,4 16,6

0,32 21 31,8 22,2 25

0,34 64 32,4 53,7 50,0333

0,36 82,1 80,7 87,4 83,4

0,38 60 62,3 82,4 68,2333

IV.2 Pembahasan

Pada percobaan potensial sel ini, yang pertama kami lakukan adalah membuat larutan

yang telah ditentukan normalitasnya, yaitu membuat larutan CuSO4 0,38 N dan ZnSO4 0,38

N. Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan massa ZnSO4 0,38 N sebesar 15,295 gram dan

CuSO4 0,38 N sebesar 15,1525 gram yang masing-masing dilarutkan dalam 500 ml air.

Kemudian, untuk CuSO4 dan ZnSO4 0,20N; 0,22 N; 0,24 N; 0,28 N; 0,30 N; 0,32 N; 0,34 N;

dan 0,36 N menggunakan metode pengenceran. Volume pengenceran CuSO4 sama dengan

ZnSO4 karena konsentrasinya sama. Setelah itu dilanjutkan dengan pembuatan jembatan

garam, yaitu garam yang tidak encer atau dalam bentuk larutan dimasukkan ke dalam selang

yang telah tersedia.

Setelah membuat larutan CuSO4 dan ZnSO4 dan membuat jembatan garam, kemudian

kami memisahkan kedua larutan tersebut kedalam dua buah beaker gelas yang berbeda. Pada

larutan CuSO4 yang telah dimasukan ke dalam gelas beaker dimasuki logam Cu dan akan

dipasang kabel bermuatan positif (+) dan pada larutan ZnSO4 yang telah dimasukkan kedalam

gelas ukur dimasuki logam Zn dan dipasang kabel bermuatan negatif (-).

Page 22: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

IV-2

BAB IV Hasil dan Pembahasan

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Reaksi redoks yang terjadi pada sel volta sebagai berikut.

(anode) : Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e

(katode) : Cu2+

(aq) + 2e Cu(s)

Reaksi sel : Zn(s) + Cu2+

(aq) Zn2+

(aq) + Cu(s)

Kemudian kami mulai mengukur potensial sel dengan menggunakan Voltmeter yang

telah disediakan. Percobaan tersebut dilakukan sebanyak tiga kali untuk mendapatkan volt

rata-rata. Larutan CuSO4 dan ZnSO4 0,20 N didapatkan volt rata-rata 82,6667 V. Untuk

konsentrasi CuSO4 dan ZnSO4 0,22 N didapatkan volt rata-rata 125,3667 V. CuSO4 dan

ZnSO4 0,24 N didapatkan volt rata-rata 50,6333 V. CuSO4 dan ZnSO4 0,26 N didapatkan volt

rata-rata 16,0667 V. CuSO4 dan ZnSO4 0,28 N didapatkan volt rata-rata 11,3 V. CuSO4 dan

ZnSO4 0,30 N didapatkan volt rata-rata 16,6 V. CuSO4 dan ZnSO4 0,32 N didapatkan volt

rata-rata 25 V. CuSO4 dan ZnSO4 0,34 N didapatkan volt rata-rata 50,0333 V. CuSO4 dan

ZnSO4 0,36 N didapatkan volt rata-rata 83,4 V. CuSO4 dan ZnSO4 0,38 N didapatkan volt

rata-rata 68,2333 V.

Perhitungan harga potensial sel dari sel volta di atas adalah sebagai berikut.

(anode) : Zn(s) Zn2+

(aq) + 2e E = + 0,76 Volt

(katode) : Cu2+

(aq) + 2e Cu(s) E = + 0,34 Volt +

Reaksi sel : Zn(s) + Cu2+

(aq) Zn2+

(aq) + Cu(s) E = + 1,10 Volt

Atau dapat ditulis dengan menggunakan rumus :

Cu bertindak sebagai katode, sedangkan Zn bertindak sebagai anode, berarti :

E sel = E reduksi - E oksidasi

E sel = (+ 0,34 V) – (- 0,76 V) = + 1,10 V

Dengan memperhatikan tanda potensial sel, dapat diketahui apakah suatu reaksi dapat

berlangsung pontan atau tidak dapat berlangsung. Jika hasil perhitungan potensial sel bertanda

positif, reaksi dapat berlangsung spontan. Adapun jika potensial sel bertanda negatif, maka

reaksi tidak dapat berlangsung.

E sel = E katode - E anode

E sel = E reduksi - E oksidasi

Page 23: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

IV-3

BAB IV Hasil dan Pembahasan

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

Grafik IV.2.1 Hasil Percobaan Rata-rata Voltase Larutan ZnSO4 dan CuSO4

Grafik di atas menunjukkan bahwa hubungan konsentrasi dengan beda potensial yang

dihasilkan, yaitu tidak berbanding lurus. Hal tersebut tidak sesuai dengan kenaikan

konsentrasi, maka beda potensial yang dihasilkan juga akan mengalami kenaikan.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38

Volt

ase

(V

olt

)

Konsentrasi (N)

I

II

III

Rata-rata

Page 24: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan distilasi uap tersebut dapat disimpulkan bahwa :

1. Dua elektoda atau dua logam yang digunakan dalam rangkaian sel volta, yaitu logam

seng (Zn) dan logam tembaga (Cu) ternyata dapat menghasilkan energi listrik, tetapi

jumlah energi listrik yang dihasilkan sangat kecil, dua elektroda atau dua logam yang

digunakan hanya menghasilkan beda potensial sebesar 1,10 V.

2. Reaksi yang berlangsung adalah reaksi spontan, ini sesuai dengan yang dikatakan

oleh Alexander Volta bahwa syarat untuk menghasilkan energi listrik adalah

reaksinya harus reaksi yang berlangsung spontan. Kespontanan reaksi dapat dilihat

dari nilai E selnya. Jika nilai E sel positif, reaksi berlangsung spontan. Sebaliknya,

nilai E sel negatif, berarti reaksi tidak spontan.

3. Hubungan konsentrasi dengan beda potensial yang dihasilkan, yaitu tidak berbanding

lurus.

4. Nilai energi listrik rata-rata maksimal bernilai 125,3667 volt pada 0,22 N dan nilai

energi listrik rata-rata minimum bernilai 11,3 volt pada 0,28 N.

Page 25: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

v

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, Imam. 2013. http://www.imamahmadi.wordpress.com/sel-volta/

Anonim. 2009. http://belajar-sob.blogspot.com/2009/09/reaksi-redoks-dan-elektrokimia.html

Anonim. 2013. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/reaksi-kimia-kimia-

kesehatan-materi_kimia/reaksi-oksidasi-dan-reduksi/

Anonim. 2013. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/potensial-sel-

reaksi-sel-dan-penentuan-potensial-reduksi/

Anonim. 2013. http://www.ut.ac.id/html/suplemen/peki4310/sel_jembatan_garam.htm

Esdi. 2011. http://esdikimia.wordpress.com/2011/09/28/sel-elektrolisis/

Maron, Samuel H. dan Lando, Jerome B. 1965. Fundamentals Of Physical Chemistry.

Macmillan Publishing Co., Inc. : New York.

Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Bina Aksara : Jakarta.

Wikipedia. 2013. http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_galvani

Page 26: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

vi

DAFTAR NOTASI

Notasi Satuan Keterangan

Mr gram/mol Massa molekul relatif

m gram Massa

M mol/liter larutan Molaritas

n mol Mol

N gram ekuivalen/liter larutan Normalitas

V ml Volume

E V Volt

Page 27: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

vii

APPENDIKS

Perhitungan berat ZnSO4

N = M x e

0,38 = M x 2

M = 0,19 M

M =

0,19 =

gr = 15,295 gram

Perhitungan berat CuSO4

N = M x e

0,38 = M x 2

M = 0,19 M

M =

0,19 =

gr = 15,1525 gram

Perhitungan konsentasi larutan ZnSO4

1. V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 0,38 = 100 . 0,20

V1 =

V1 = 52,63 ml ZnSO4

2. V1 . N1 = V3. N3

V1 . 0,38 = 100 . 0,22

V1 =

V1 = 57,89 ml ZnSO4

3. V1 . N1 = V4 . N4

V1 . 0,38 = 150 . 0,24

V1 =

V1 = 63,157 ml ZnSO4

Page 28: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

viii

4. V1 . N1 = V5 . N5

V1 . 0,38 = 100 . 0,26

V1 =

V1 = 68,42 ml ZnSO4

5. V1 . N1 = V6 . N6

V1 . 0,38 = 100 . 0,28

V1 =

V1 = 73,68 ml ZnSO4

6. V1 . N1 = V7 . N7

V1 . 0,38 = 100 . 0,30

V1 =

V1 = 78,94 ml ZnSO4

7. V1 . N1 = V8 . N8

V1 . 0,38 = 100 . 0,32

V1 =

V1 = 84,21 ml ZnSO4

8. V1 . N1 = V9 . N9

V1 . 0,38 = 100 . 0,34

V1 =

V1 = 89,47 ml ZnSO4

9. V1 . N1 = V9 . N9

V1 . 0,38 = 100 . 0,34

V1 =

V1 = 89,47 ml ZnSO4

Perhitungan konsentrasi larutan CuSO4

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 0,38 = 100 . 0,20

V1 =

V1 = 52,63 ml CuSO4

Page 29: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

ix

V1 . N1 = V3. N3

V1 . 0,38 = 100 . 0,22

V1 =

V1 = 57,89 ml CuSO4

V1 . N1 = V4 . N4

V1 . 0,38 = 150 . 0,24

V1 =

V1 = 63,157 ml CuSO4

V1 . N1 = V5 . N5

V1 . 0,38 = 100 . 0,26

V1 =

V1 = 68,42 ml CuSO4

V1 . N1 = V6 . N6

V1 . 0,38 = 100 . 0,28

V1 =

V1 = 73,68 ml CuSO4

V1 . N1 = V7 . N7

V1 . 0,38 = 100 . 0,30

V1 =

V1 = 78,94 ml CuSO4

V1 . N1 = V8 . N8

V1 . 0,38 = 100 . 0,32

V1 =

V1 = 84,21 ml CuSO4

V1 . N1 = V9 . N9

V1 . 0,38 = 100 . 0,34

V1 =

V1 = 89,47 ml CuSO4

Page 30: Laporan Resmi Potensial Sel Kelompok XA

x

V1 . N1 = V9 . N9

V1 . 0,38 = 100 . 0,34

V1 =

V1 = 89,47 ml ZnSO4