Setengah-sel adalah suatu struktur (kompartemen) yang berisi elektrode konduktif dan lingkungan elektrolit konduktif yang dipisahkan oleh lapisan ganda Helmholtz yang terbentuk secara alami.[1] Reaksi kimia yang terjadi di lapisan ini secara cepat memompa muatan listrik antara elektrode dan elektrolit tersebut, menghasilkan perbedaan potensial antara elektrode dan elektrolit. Reaksi anode yang umum melibatkan atom logam dalam elektrode yang dilarutkan dan dibawa sebagai ion positif melewati lapisan ganda, membuat elektrolit tersebut mendapat muatan positif bersih sedangkan elektrode menerima muatan negatif bersih. Timbulnya perubahan potensial menciptakan medan listrik yang intens di antara lapisan ganda, dan potensial tersebut meningkat hingga medan tersebut menghentikan reaksi pemompaan muatan bersih.[2] Tindakan membatasi diri ini terjadi hampir secara instan di setengah-sel yang terisolasi; dalam aplikasinya dua setengah-sel yang berbeda terhubung dengan tepat untuk membentuk sel Galvani.[3]
Setengah-sel standar, yang digunakan dalam elektrokimia, terdiri dari elektrode logam dalam 1 molar (1 mol/L) larutan berair dari garam logam, pada suhu 298 kelvin (25 °C).[4] Deret elektrokimia, yang terdiri dari sejumlah potensial elektrode standar serta terkait erat dengan deret reaktivitas, dihasilkan dengan mengukur perbedaan potensial antara setengah-sel logam dalam suatu sirkuit dengan setengah-sel hidrogen standar, yang terhubung dengan jembatan garam.[5][6]
Reaksi dalam sel elektrokimia
suntingSel Galvani
sunting
Sel Galvani (disebut pula sel volta) terdiri dari dua kompartemen yang disebut sebagai setengah-sel. Setengah-sel tempat oksidasi berlangsung disebut anode, sementara setengah sel tempat reduksi berlangsung disebut katode. Elektron dalam sel volta mengalir dari elektrode negatif ke elektrode positif—dari anode ke katode. (Catatan: elektrode adalah lokasi berlangsungnya reaksi oksidasi dan reduksi).[7]
Agar reaksi reduksi-oksidasi terjadi, dua zat di masing-masing setengah-sel dihubungkan oleh sirkuit tertutup sehingga elektron dapat mengalir dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi. Jembatan garam juga diperlukan untuk menjaga netralitas listrik dan memungkinkan reaksi terus berlanjut.[8]
Pada anode, logam Zn melepaskan elektron dan menjadi Zn2+ yang larut.
- Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Pada katode, ion Cu2+ menangkap elektron dan mengendap menjadi logam Cu.
- Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
hal ini dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Zn setelah reaksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksi total yang terjadi pada sel Galvani adalah:
- Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Sel Daniell
suntingSel Daniell merupakan jenis sel elektrokimia yang ditemukan tahun 1836 oleh John Frederic Daniell, suatu kimiawan dan meteorolog Britania Raya, dan terdiri dari wadah tembaga yang diisi dengan larutan tembaga(II) sulfat, yang didalamnya dicelupkan wadah tanah liat yang berisi asam sulfat dan elektrode seng.[9]
Dalam sel Daniell, elektrode tembaga dan seng dicelupkan dalam larutan tembaga(II) sulfat dan seng sulfat berturut-turut. Di anode, seng teroksidasi berdasarkan reaksi setengah-sel berikut:[10]
Di katode, tembaga tereduksi berdasarkan reaksi setengah-sel:
Total reaksi dalam sel ini adalah:
Reaksi setengah-sel dalam sel Daniell:
- Persamaan orisinal
- Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
- Reaksi setengah-sel (anode) pada Zn
- Zn → Zn2+ + 2e−
- Reaksi setengah-sel (katode) pada Cu
- Cu2+ + 2e− → Cu
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ Wandelt, Klaus, ed. (2016). Surface and Interface Science, Volume 5 and 6: Volume 5 - Solid Gas Interfaces I; Volume 6 - Solid Gas Interfaces II (dalam bahasa Inggris). John Wiley & Sons. hlm. 83. ISBN 3-527-41158-5.
- ^ Castellan, G. W. (1983). Physical Chemistry (dalam bahasa Inggris) (Edisi 3). Reading, MA: Addison-Wesley Publishing Company. hlm. 432. ISBN 9-780201103854. OCLC 9281172. Diarsipkan dari asli tanggal 2019-02-12. Diakses tanggal 2019-02-11.
- ^ Ebbing, Darrell D.; Gammon, Steven D. (2010). General Chemistry (dalam bahasa Inggris) (Edisi 9). Cengage Learning. hlm. 776. ISBN 0-538-49752-1.
- ^ Andrews, Donald H.; Richard J. Kokes (1962). "Electrochemistry". Fundamental Chemistry (dalam bahasa Inggris). New York: John Wiley & Sons, Inc. hlm. 482.
- ^ Ostwald, Wilhelm (1896). Electrochemistry: History and Theory (dalam bahasa Jerman). Leipzig: Veit & Co.
- ^ Ciobanu, Madalina; Wilburn, Jeremy P.; Krim, Morgan L.; Cliffel, David E. (2007). "1 - Fundamentals". Dalam Zoski, Cynthia G. (ed.). Handbook of Electrochemistry (dalam bahasa Inggris). Elsevier Inc. hlm. 3–29. doi:10.1016/B978-044451958-0.50002-1. ISBN 978-0-44451-958-0.
- ^ Atkins, P.; de Paula (2006). Physical Chemistry (dalam bahasa Inggris). J. (Edisi 8). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-870072-2. Section 25.12 "Working Galvanic cells"
- ^ Skoog, Douglas A.; Leary, James J. (1992). Principles of Instrumental Analysis (dalam bahasa Inggris) (Edisi 4, berilustrasi). Saunders College Pub. hlm. 935. ISBN 0-030-23343-7.
- ^ Chang, Raymond (2005). Simarmata, Lemeda (ed.). Kimia Dasar. Vol. Jilid 2. Diterjemahkan oleh Achmadi, Suminar S. (Edisi 3). Jakarta: Penerbit Erlangga. hlm. 201. ISBN 9-797-81040-2.
- ^ Ebbing & Gammon (2010), hlm. 776.
- ^ Michael Clugston, Rosalind Flemming, Advanced Chemistry, hlm. 224, Oxford University Press, 2000 ISBN 0199146330.
- ^ National Bureau of Standards, Zinc and its Alloys, hlm. 40, U.S. Government Printing Office, 1931 OCLC 954241601.
Bacaan lebih lanjut
sunting- Rock, Peter A. (1975). "Electrochemical Double Cells". Journal of Chemical Education (dalam bahasa Inggris). 52 (12). American Chemical Society: 787–789. doi:10.1021/ed052p787.
