Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Salah satu yang termasuk sel galvani adalah sel galvanik. Sel ini merupakan sel yang dapat mengubah reaksi kimia dari reaksi redoks spontan.
Reaksi redoks spontan dapat dimodifikasi dan digunakan sebagai sumber energi. Dengan kata lain, sel galvanik adalah sel elektrokimia yang secara spontan dapat menghasilkan energi listrik sebagai akibat dari reaksi kimia yang berlangsung dalam suatu larutan.
Wah, pembahasan yang sangat menarik, ya. Mau tahu lebih lanjut, simak informasinya berikut ini, yuk!
BACA JUGA: Molalitas: definisi, rumus, satuan dan contoh
Pengertian sel galvani
Secara sederhana, sel galvanik adalah sel elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat timbul dari pergerakan elektron akibat reaksi redoks spontan yaitu redoks.
Sel galvani disebut juga sel galvanik. Istilah ini muncul karena pencipta sel ini adalah ilmuwan bernama Alessandro Volta (1745-1827) dan Luigi Galvani (1737-1798). Mereka berdua adalah ahli fisiologi dari Italia.
Awalnya, Galvani memiliki ide untuk membuktikan sifat kelistrikan tulang hewan melalui eksperimen pada tulang katak. Selain itu, Volta menanggapi gagasan ini, menyatakan bahwa listrik dapat muncul karena kontak antara logam yang berbeda. Berkat ide ini, sel galvanik ditemukan, yang sangat berguna hingga hari ini.
rumus sel galvanik
Sebelum membahas rumus, Sedulur perlu mengetahui bahwa reaksi dalam sel volt ditulis dalam notasi seluler, yaitu A|Ax+||Ky+|K. Huruf A adalah singkatan dari reaksi yang terjadi di anoda, dan huruf K adalah singkatan dari reaksi yang terjadi di katoda.
Nah, untuk mengetahui nilai standar potensial sel, perhatikan rumus berikut.
Sel E⁰ = katoda E⁰ – anoda E⁰
Penting untuk dicatat bahwa potensial sel standar (sel E⁰) harus positif agar reaksi terjadi secara spontan. Dengan demikian, nilai E⁰ dari anoda harus lebih kecil dari E⁰ dari katoda.
Prinsip sel galvanik
Pada prinsipnya sel galvani akan bekerja dengan memisahkan dua bagian reaksi redoks, yaitu setengah reaksi oksidasi di anoda dan setengah reaksi reduksi di katoda. Prinsip-prinsip yang perlu diperhatikan dalam rangkaian sel galvanik meliputi:
- Energi kimia akan diubah menjadi energi listrik.
- Anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi, dan katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi.
- Anoda adalah kutub negatif dan katoda adalah kutub positif.
- Prinsip operasinya adalah elektron akan mengalir dari anoda ke katoda.
BACA JUGA: Campuran heterogen: definisi dan contoh
Rangkaian
Dengan mempelajari sel ini, Sedulur juga harus memahami skema yang ada. Rangkaian sel galvani terdiri dari empat komponen, yaitu:
- Voltmeter digunakan untuk menentukan besarnya energi potensial.
- Jembatan garam berfungsi untuk menjaga keseimbangan jumlah kation dan anion dalam larutan.
- Anoda (elektroda negatif) berupa seng (Zn) merupakan tempat terjadinya reaksi oksidasi.
- Katoda (elektroda positif) berupa tembaga (Cu) merupakan tempat terjadinya reaksi reduksi.
Dari komponen di atas, rangkaian sel galvanik akan terdiri dari 2 sel (masing-masing hanya setengahnya) yang dihubungkan oleh jembatan garam. Setengah sel akan terdiri dari elektroda (logam) dan elektrolit. Dalam skema ini, jembatan garam akan bertindak sebagai penyeimbang muatan antar sel yang terbuat dari tabung berisi gel elektrolit.
Dua elektroda dipasang dan dihubungkan ke voltmeter dalam suatu rangkaian untuk mengukur beda potensial. Kenapa ini? Hal ini dikarenakan beda potensial adalah perbedaan jumlah elektron dalam suatu arus listrik, sehingga katoda dan anoda yang digunakan akan memiliki nilai yang berbeda.
Misalnya, logam Zn dan Cu biasanya digunakan dalam rangkaian sel galvanik. Ketika rangkaian selesai, kedua logam secara spontan bereaksi dan akhirnya menghasilkan arus listrik.
Logam Zn akan teroksidasi menjadi Zn2+, dan sel Cu akan tereduksi dari Cu2+ menjadi Cu. Dalam hal ini, massa logam Zn akan berkurang, dan massa logam Cu akan meningkat.
Reaksi yang terjadi menjelaskan bahwa logam Zn menghasilkan elektron yang mengalir ke Cu2+. Oleh karena itu, sel Zn adalah elektroda negatif atau anoda, dan sel Cu adalah elektroda atau katoda positif.
Di bawah ini adalah ilustrasi proses reaksi ketika elektron akan mengalir dari anoda ke katoda.
Anoda Zn(s) → Zn2 + (aq.) + 2e katoda Cu2+ (aq.) + 2e- → Cu(s) reaksi sel Zn(s) +
Cu2 + (aq.) → Zn 2+ (aq.) + Cu(s), sel E° = 1,10 Volt
Diagram sel galvanik di atas juga dapat dinyatakan sebagai notasi sel sebagai berikut:
- Zn(s) / Zn2+(aq) = Reaksi di anoda
- Cu2+(aq) / Cu(s) = Reaksi di katoda
E° adalah potensial elektroda dibandingkan dengan elektroda hidrogen (diukur pada 25°C dan tekanan 1 atm). Potensial sel ini dapat dihitung menggunakan voltmeter atau menggunakan data potensial elektroda standar (singkatan E°). Perlu diperhatikan bahwa unsur E° akan lebih besar pada reaksi reduksi di katoda dan lebih kecil pada reaksi oksidasi di anoda.
Contoh dari kehidupan sehari-hari
Secara khusus, berikut adalah beberapa contoh penggunaan sel galvanik dalam kehidupan sehari-hari. Simak ulasannya, ya!
- Baterai litium (Li)
Baterai telepon seluler yang sebagian menggunakan sel lithium-ion adalah salah satu contoh penggunaan sel galvanik. Reaksi yang terjadi dapat dinyatakan sebagai:
Li|Li+|KOH (pasta)|MnO2,Mn(OH)3,C
- Baterai (AKI)
AQI merupakan sumber arus listrik yang mengandung larutan asam sulfat (H2SO4) dan logam timbal (Pb). Dalam kondisi ini, logam timbal (Pb) bertindak sebagai anoda dan timbal oksida (PbO2) sebagai katoda. Dalam hal ini, asam sulfat (H2SO4) bertindak sebagai elektrolit.
Reaksi berikut terjadi dalam baterai:
Anoda: Pb(s) + SO42- (berair) → PbSO4(s) + 2e–
Katoda: PbSO4
- sel bahan bakar
Fuel cell merupakan sumber energi cadangan yang dinilai ramah lingkungan. Prinsip pengoperasian alat ini mirip dengan baterai, tetapi reagen habis pakai dapat diisi ulang sehingga dapat digunakan berkali-kali.
Reaksi yang terjadi pada sel bahan bakar adalah sebagai berikut.
Anoda: H2(g) + 2OH– (aq) → 2H2O(l) + 2e–
Katoda: O2 (g) + 2H2O (l) + 4e– → 4OH– (aq.)
Reaksi seluler: O2 (g) + 2H2 (g) → 2H2O (g)
- baterai alkaline
Contoh terakhir adalah baterai alkaline. Baterai ini mengandung sel alkaline dan berbeda dalam komposisi dari baterai kering. Namun, reaksi redoks yang terjadi pada kedua baterai mengikuti prinsip yang sama, yaitu oksidasi logam seng (Zn) dan reduksi mangan dioksida (MnO2).
Namun, hasil reaksi pada baterai alkaline akan berbeda, karena baterai ini melibatkan ion hidroksida dari pasta KOH dalam reaksinya. Sebagai contoh, baterai alkaline biasanya digunakan pada tape recorder dan kamera.
BACA JUGA: Zat Tunggal: Pengertian, Ciri-ciri dan Perbedaannya dengan Zat Campuran
Contoh Soal
Berikut adalah beberapa contoh pertanyaan untuk membantu Sedulur lebih memahami pembahasan sel galvanik.
- Perubahan apa yang terjadi pada sel galvanik?
- energi listrik menjadi energi kimia
- energi kinetik menjadi energi listrik
- energi listrik menjadi energi panas
- energi listrik menjadi energi kinetik
- energi kimia menjadi energi listrik
Membalas:
Unsur volta adalah unsur yang reaksinya berlangsung secara spontan dengan mengubah energi kimia (reaksi kimia) menjadi energi listrik (beda potensial listrik). Jadi jawabannya E
- Jika Anda mengetahui potensial reduksi standar dari beberapa logam, maka mereka adalah sebagai berikut.
- Mg2+ + 2e– → Mg E0 = -2,35 V
- Ag+ + e– → Ag E0 = +0,79 V
- Cu2+ + 2e– → Cu E0 = +0,32 V
- Zn2+ + 2e– → Zn E0 = -0,78 V
- Fe2+ + 2e– → Fe E0 = -0,48 V
Manakah dari sel berikut yang merupakan sel volt?
- a) Mg|Mg2+||Cu2+|Cu
- b) Fe|Fe2+||Cu2+|Cu
- c) Ag|Ag+|| Cu2+|Cu
- d) Fe|Fe2+|| Ar+|Ar
- e) Mg|Mg2+||Fe2+|Fe
- f) Zn|Zn2+|| Fe2+|Fe
Membalas:
Ketika menjawab pertanyaan ini, Sedulur harus ingat bahwa kondisi elemen volta adalah reaksi spontan, yang ditandai dengan potensi sel positif. Berdasarkan rumus berikut, sel E⁰ = E⁰ katoda – E⁰ anoda, maka potensial sel positif akan diperoleh jika E⁰ anoda < E⁰ katoda.
Simbol sel di sebelah kiri adalah anoda, dan sel di sebelah kanan adalah katoda. Misalnya, dalam Mg|Mg2+||Cu2+|Cu,
- Mg|Mg2+ – anoda, E⁰ = -2,35 V
- Cu2+|Cu – katoda E⁰ = +0,32 V
Karena anoda E⁰ (Mg) < katoda E⁰ (Cu), maka sel Mg|Mg2+||Cu2+|Cu adalah sel galvanik. Cara lain untuk melakukannya adalah dengan melihat apakah bagian kiri sel memiliki E⁰ yang lebih kecil.
Jadi, sel galvanik meliputi (a), (b), (d) dan (e).
Demikian informasi tentang sel galvani beserta rumus, prinsip, diagram dan contohnya. Semoga informasi ini dapat bermanfaat bagi saudara-saudara sekalian, ya. Selamat belajar!
Ingin punya bulan tanpa repot? aplikasi super larutan! Mulai dari kebutuhan pokok hingga kebutuhan rumah tangga ada. Selain harga yang murah, Sedulur juga bisa merasakan kenyamanan berbelanja dengan ponsel. Anda tidak perlu keluar rumah, produk Anda akan langsung dikirim.
Bagi Anda yang memiliki toko kelontong atau kios, Anda juga dapat berbelanja dalam jumlah besar atau grosir melalui aplikasi super. Harga dijamin lebih murah dan keuntungan akan lebih tinggi.