Kalau kamu tertarik untuk mempelajari tentang seluk beluk Sel Volta 2, simak pembahasannya di sini. Kami juga telah menyiapkan kuis berupa latihan soal dengan tingkatan yang berbeda-beda agar kamu bisa mempraktikkan materi yang telah dipelajari.
Lewat pembahasan ini, kamu bisa belajar mengenai Sel Volta 2. Kamu akan diajak untuk memahami materi dan tentang metode menyelesaikan soal.
Kamu juga akan memperoleh latihan soal interaktif yang tersedia dalam tiga tingkat kesulitan, yaitu mudah, sedang, dan sukar. Tertarik untuk mempelajarinya?
Sekarang, kamu bisa mulai mempelajari materi lewat uraian berikut. Apabila materi ini berguna, bagikan ke teman-teman kamu supaya mereka juga mendapatkan manfaatnya.
Kamu dapat download modul & contoh soal serta kumpulan latihan soal Sel Volta 2 dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Definisi
Berkaitan dengan konsep lanjutan dari sel volta, termasuk perhitungan yang melibatkan energi bebas Gibbs, sel konsentrasi dan diagram Latimer.
Hubungan Energi Bebas dengan Potensial Sel
Perubahan energi bebas, $\Delta G$, merupakan ukuran kespontanan suatu reaksi kimia pada suhu dan tekanan yang tetap. Potensial sel juga menunjukkan kespontanan suatu reaksi, sehingga hubungan potensial sel dengan energi bebas adalah:
$\Delta G=-nFE$
Ket:
$\begin{aligned}n & =\mbox{jumlah mol elektron yang terlibat dalam reaksi}\\
\Delta G & =\mbox{energi bebas Gibbs}\\
F & =\mbox{tetapan Faraday}\\
E & =\mbox{potensial sel}
\end{aligned}
$
Karena n dan F adalah bilangan positif, maka nilai E yang positif akan menghasilkan nilai $\Delta G$ yang negatif. Jika reaktan dan produk dalam kondisi standar, maka:
$\Delta G^{\circ}=-nFE^{\circ}$
Karena $\Delta G^{\circ}$berkaitan dengan tetapan kesetimbangan, K, maka:
$\begin{alignedat}{1}\Delta G^{\circ} & =-RT\ln K\end{alignedat}
$
Sehingga:
$\begin{alignedat}{1}\Delta G^{\circ} & =-nFE^{\circ}\\
E^{\circ} & =\frac{\Delta G^{\circ}}{-nF}\\
& =\frac{-RT\ln K}{-nF}\\
E^{\circ} & =\frac{RT}{nF}\ln K
\end{alignedat}
$
Sel Konsentrasi
Sel volta dengan dua setengah sel ( half-cell ) yang identik namun memiliki konsentrasi ion yang berbeda disebut sel konsentrasi. Sebagai contoh digunakan elektroda Zn pada katoda dan anoda serta larutan $\mbox{Zn}^{2+}$ 0,1 M pada anoda dan 1M pada katoda.
Karena elektroda yang digunakan sama, maka potensial elektroda standarnya bernilai nol, sehingga persamaan Nernst nya menjadi :
\begin{aligned}E & =E^{\circ}-\frac{2,303RT}{nF}\log Q\\
& =0-\frac{2,303RT}{nF}\log Q\\
& =-\frac{2,303RT}{nF}\log Q
\end{aligned}
pada suhu 298 K menjadi :
$E=-\frac{0,0592}{n}\log Q$
Sel konsentrasi berperan dalam perhitungan konsentrasi ion, seperti Ksp maupun titrasi (disebut juga titrasi potensiometri).
Sebagai contoh kita lihat pada sel konsentrasi berikut :
$\mbox{Ag}(s)|\mbox{Ag}^{+}(\mbox{jenuh, AgI})||\mbox{Ag}^{+}(0,100\mbox{ M})|\mbox{Ag}
E_{sel}=0,417$ V
sehingga dapat kita masukkan ke dalam persamaan Nernst sel konsentrasi:
\begin{aligned}E_{sel} & =-\frac{0,0592}{n}\log\frac{\mbox{[Ag}^{+}]_{\mbox{jenuh}}}{[\mbox{Ag}^{+}]}\\
& =-\frac{0,0592}{1}\log\frac{x}{0,1}
\end{aligned}
$misalkan [\mbox{Ag}^{+}]_{\mbox{jenuh}}=x$
sehingga didapatkan konsentrasi $\mbox{Ag}^{+}$ jenuh atau kelarutannya (s) dan dimasukkan ke persamaan Ksp untuk AgI.
Diagram Latimer (Diagram Potensial Reduksi)
Diagram dengan spesi kimia berbilangan oksidasi tertinggi ditempatkan di paling kiri dan serangkaian spesi dari atom yang sama disusun ke kanan sesuai dengan penurunan bilangan oksidasi, dan potensial reduksi standar (/V) ditulis di atas garis yang menghubungkan setiap keadaan.
Dari reaksi-reaksi reduksi di atas dapat dituliskan:
Reaksi oksidasi dan oksidasi dituliskan searah.
Diagram Latimer menampilkan informasi redoks tentang seri keadaan oksidasi dalam banyak bentuk. Dan juga dapat memprediksi reduktor atau oksidator suatu spesi.
Contoh Soal dan Pembahasan
1. Tentukan potensial reaksi reduksi
$2\mbox{HClO}_{2}+6\mbox{H}^{+}+6e\rightarrow\mbox{Cl}_{2}+4\mbox{H}_{2}\mbox{O}$
Dari diagram Latimer berikut:
Jawaban
Menuliskan reaksi potensial standar masing-masing reaksi:
$\begin{array}{cc}
\mbox{HClO}+2\mbox{H}^{+}+2e\rightarrow\mbox{HOCl}+\mbox{H}_{2}\mbox{O} & E_{red}^{\circ}=1,65\, V\\
\underline{2\mbox{HOCl}+2\mbox{H}^{+}+2e\rightarrow\mbox{Cl}_{2}+2\mbox{H}_{2}\mbox{O}} & E_{red}^{\circ}=1,63\, V
\end{array}$
Menghitung nilai $\Delta G^{\circ}(\Delta G^{\circ}=-nFE^{\circ})$ masing-masing reaksi kemudian jumlah reaksi dan nilai $\Delta G^{\circ}$-nya, ingat $E_{red}^{\circ}$ tidak dapat dijumlahkan.
$\begin{array}{ccc}
2\mbox{HClO}+4\mbox{H}^{+}+4e\rightarrow2\mbox{HOCl}+2\mbox{H}_{2}\mbox{O} & E_{red}^{\circ}=1,65\mbox{ V} & \Delta G^{\circ}=-636,9\mbox{ kJ/mol}\\
\underline{2\mbox{HOCl}+2\mbox{H}^{+}+2e\rightarrow\mbox{Cl}_{2}+2\mbox{H}_{2}\mbox{O}} & E_{red}^{\circ}=1,63\mbox{ V} & \Delta G^{\circ}=-314,59\mbox{ kJ/mol}\\
2\mbox{HClO}_{2}+6\mbox{H}^{+}+6e\rightarrow\mbox{Cl}_{2}+4\mbox{H}_{2}\mbox{O} & & \Delta G^{\circ}=-951,49\mbox{ kJ/mol}
\end{array}$
Selanjutnya menghitung $E^{\circ}$dari nilai $\Delta G^{\circ}$.
$\begin{alignedat}{1}\Delta G^{\circ} & =-nFE^{\circ}\\
-951490 & =-6\times96500\times E^{\circ}\\
E^{\circ} & =1,64\mbox{ V}
\end{alignedat}
$