Contoh Soal Pembahasan Mengukur Potensial Elektrode
Pengukuran potensial elektrode adalah salah satu aspek penting dalam elektrokimia. Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan listrik. Keterampilan mengukur potensial elektrode sangat penting, terutama dalam berbagai aplikasi seperti baterai, korosi, dan prosedur elektrolisis. Dalam artikel ini, kita akan membahas beberapa contoh soal dan penyelesaiannya dalam konteks mengukur potensial elektrode.
Pengertian Potensial Elektrode
Potensial elektrode, atau potensial sel, adalah beda potensial listrik antara dua elektrode dalam sebuah sel elektrokimia. Ini dapat diukur menggunakan berbagai metode, salah satunya adalah dengan menggunakan potensial referensi standar seperti elektrode kalomel jenuh (SCE) atau elektrode perak/silver chloride (Ag/AgCl). Potensial standar digunakan sebagai patokan untuk mengukur dan membandingkan potensial elektrode lain.
Rumus Dasar
Potensial sel (\( E_{\text{sel}} \)) dalam kondisi standar dapat dinyatakan dengan rumus:
\[ E_{\text{sel}}^\circ = E_{\text{kathoda}}^\circ – E_{\text{anoda}}^\circ \]
atau
\[ E_{\text{sel}} = E_{\text{kathoda}} – E_{\text{anoda}} \]
Contoh Soal dan Pembahasan
Contoh Soal 1: Mengukur Potensial Sel Galvani
Soal:
Diberikan sel galvani terdiri dari elektrode seng (Zn) dan elektrode tembaga (Cu) yang masing-masing dicelupkan ke dalam larutan ZnSO₄ dan CuSO₄. Potensial standar elektrode (E°) seng adalah -0.76 V dan tembaga adalah +0.34 V. Hitunglah potensial sel dan tentukan arah aliran elektron.
Jawaban:
Langkah pertama adalah mengidentifikasi anoda dan katoda. Dalam elektrokimia, anoda adalah tempat terjadinya oksidasi (melepaskan elektron) dan katoda adalah tempat terjadinya reduksi (menerima elektron).
– Elektrode seng (Zn) cenderung mengalami oksidasi:
\[
\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{e}^- \quad (E^\circ = -0.76 \text{ V})
\]
– Elektrode tembaga (Cu) cenderung mengalami reduksi:
\[
\text{Cu}^{2+} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu} \quad (E^\circ = +0.34 \text{ V})
\]
Menggunakan rumus potensial sel:
\[
E_{\text{sel}}^\circ = E_{\text{kathoda}}^\circ – E_{\text{anoda}}^\circ
= 0.34 \text{ V} – (-0.76 \text{ V})
= 0.34 \text{ V} + 0.76 \text{ V}
= 1.10 \text{ V}
\]
Arah aliran elektron adalah dari elektrode seng (anoda) ke elektrode tembaga (katoda).
Contoh Soal 2: Potensial Sel Non-Standar
Soal:
Sel elektrokimia dibuat dengan elektrode perak (Ag) dalam larutan AgNO₃ 0.1 M dan elektrode zinc (Zn) dalam larutan ZnSO₄ 0.01 M. Potensial standar perak adalah +0.80 V dan seng adalah -0.76 V. Hitung potensial sel pada kondisi non-standar menggunakan Persamaan Nernst.
Jawaban:
Persamaan Nernst diberikan oleh:
\[
E = E^\circ – \frac{RT}{nF} \ln Q
\]
Di mana :
– \( E^\circ \) adalah potensial sel standar,
– \( R \) adalah konstanta gas universal (8.314 J/mol K),
– \( T \) adalah temperatur dalam Kelvin (misalkan 298 K),
– \( n \) adalah jumlah mol elektron yang ditransfer,
– \( F \) adalah konstanta Faraday (96485 C/mol),
– \( Q \) adalah kuosien reaksi.
Reaksi sel:
\[
\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2 \text{e}^- \quad (anoda)
\]
\[
\text{Ag}^{+} + \text{e}^- \rightarrow \text{Ag} \quad (katoda)
\]
Berikutnya, tulis reaksi totalnya:
\[
\text{Zn} + 2\text{Ag}^{+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{Ag}
\]
Perhatikan bahwa n=2 (dua elektron yang ditransfer). Hitung nilai \( Q \):
\[
Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Ag}^+]^2} = \frac{0.01}{(0.1)^2} = \frac{0.01}{0.01} = 1
\]
Karena \(\ln 1 = 0\), maka persamaan Nernst:
\[
E = E^\circ – \frac{RT}{nF} \ln Q = E^\circ
\]
sehingga kita hanya perlu menghitung \( E^\circ \) dari potensial standar:
\[
E_{\text{sel}}^\circ = E_{\text{kathoda}}^\circ – E_{\text{anoda}}^\circ
= 0.80 \text{ V} – (-0.76 \text{ V})
= 0.80 \text{ V} + 0.76 \text{ V}
= 1.56 \text{ V}
\]
Jadi, potensial sel pada kondisi non-standar tetap 1.56 V karena \(\ln Q\) adalah nol.
Kesimpulan
Mengukur potensial elektrode adalah keterampilan penting dalam ilmu kimia, terutama untuk aplikasi elektrokimia. Dengan memahami konsep-konsep dasar seperti potensial standar, penggunaan elektrode referensi, dan penerapan persamaan Nernst, kita dapat memecahkan berbagai masalah terkait pengukuran potensial elektrode. Contoh soal seperti yang dibahas memberikan gambaran tentang proses dan langkah yang diperlukan untuk menentukan potensial sel baik pada kondisi standar maupun non-standar. Semoga artikel ini membantu Anda memahami dan mengaplikasikan konsep mengukur potensial elektrode dalam praktikum elektrokimia.
