9/30/2015
ELEKTROKIMIA Elektrokimia ?
ELEKTROKIMIA Elektrokimia ?
ELEKTROKIMIA Elektrokimia ? Cabang ilmu kimia yang inti bahasannya adalah mempelajari proses perpindahan elektron pada reaksi kimia. Reaksi bisa terjadi dengan menghasilkan energi /voltase ataupun dengan bantuan energi dari luar. Kedua proses ini dipelajari dalam elektrokimia. Khusus untuk proses reaksi yang memerlukan bantuan energi dari luar (voltase yang digunakan untuk reaksi), prosesnya dinamakan elektrolisis. Mempelajari elektrokimia tidak lepas dari pengetahuan tentang reduksi dan oksidasi Reduksi mendapatkan 1 atau lebih elektron Oksidasi kehilandan 1 atau lebih elektron
9/30/2015
ELEKTROKIMIA Mengapa mempelajari elektrokimia ?
Elektrokimia dipakai dalam industri baterai Korosi yang merugikan juga merupakan bagian dari elektrokimia Elektrokimia dipakai dalam pembuatan bahan bakar kimia Melakukan rekayasa reaksi untuk keperluan meminimalisasi efek reaksi kimia yang merugikan (cont. electroplating untuk proteksi korosi)
ELEKTROKIMIA Reduksi – Oksidasi (Redoks) Ag2O + Zn → ZnO + 2Ag Reduksi : 2Ag+ + 2e- 2Ag => Oxidation Agent Oksidasi : Zn Zn + 2e- => Reduction Agent
ELEKTROKIMIA
ELEKTROKIMIA
Reduksi – Oksidasi (Redoks)
Reduksi – Oksidasi (Redoks)
Half reaction bagian reaksi reduksi atau oksidasi yang terjadi dalam reaksi Redoks Oxidation Agent (Agen oksidasi), bagian reaksi yang menerima elektron Reducing Agent (Agen reduksi), bagian reaksi yang melepaskan elektron
Reduksi – Oksidasi langsung : • terjadi kontak langsung antara agen reduksi dan oksidasi • kurang bermanfaat Reduksi – Oksidasi tak langsung • kontak antara agen reduksi dan oksidasi terjadi melalui konektor (kabel) • aliran elektron dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik
9/30/2015
ELEKTROKIMIA Redoks Potensial
ELEKTROKIMIA Redoks Potensial
Dalam reaksi redoks, dikenal pengukuran mengenai potensial setengah reaksi. Pengertian itu disebut potensial elektroda. Satuan potensial adalah volt Notasi : Eo Pengukuran dilakukan dengan memperbandingkan potensial pada elektroda tertentu dengan elektroda standard (referensi) Sebagai referensi dipake hidrogen, dikenal dengan SHE (Standard Hydrogen Electrode) SHE disepakati mempunyai potensial (Eo) = 0.00 V
ELEKTROKIMIA Redoks Potensial
ELEKTROKIMIA Redoks Potensial
9/30/2015
ELEKTROKIMIA Redoks Potensial
ELEKTROKIMIA Menghitung Potensial Perhitungan pada kondisi standard Eo = Eo reduksi + Eo oksidasi 2Ag+ + 2e- 2Ag Eo = +0.80V Zn Zn + 2eEo = +0.76V -------------------------------------------------------------Ag2O + Zn → ZnO + 2Ag Eo = +1.56V
ELEKTROKIMIA
ELEKTROKIMIA
Menghitung Potensial
Menghitung Potensial
Perhitungan pada kondisi standard
Latihan..... Hitung potensial reaksi berikut pada kondisi standard ! ( )
Ag2O + Zn → ZnO + 2Ag
?
CuSO4 + Zn Cu + ZnSO4
9/30/2015
ELEKTROKIMIA Beberapa terminologi dan formula terkait elektrokimia Enthalpy, Entropy dan Free Energy Hukum Faraday Teori Nernst
ELEKTROKIMIA Enthalpy, Entropy dan Free Energy Untuk menentukan sebuah reaksi terjadi spontan atau tidak, perhitungan Enthalpy saja tidak cukup. Faktor yang lain yang perlu diperhitungkan adalah Entropy Formula Entropy : ∆Srxn = ∆Sproduct - ∆Sreactants Untuk menentukan terjadi spontanitas reaksi, Gibbs memperkenalkan konsep free energy yang menggabungkan faktor enthalpy dan entropy secara bersamaan. Formula free energy Gibbs : ∆Grxn = ∆Hrxn - ∆Srxn
ELEKTROKIMIA Enthalpy, Entropy dan Free Energy Untuk menentukan sebuah reaksi terjadi spontan atau tidak, perhitungan Enthalpy saja tidak cukup. Faktor yang lain yang perlu diperhitungkan adalah Entropy Formula Entropy : ∆Srxn = ∆Sproduct - ∆Sreactants Untuk menentukan terjadi spontanitas reaksi, Gibbs memperkenalkan konsep free energy yang menggabungkan faktor enthalpy dan entropy secara bersamaan. Formula free energy Gibbs : ∆Grxn = ∆Hrxn – T x ∆Srxn
ELEKTROKIMIA Enthalpy, Entropy dan Free Energy Tanda DH
DS
DG
Pengaruh temperatur
-
+
-
spontan pada semua temperatur
+
-
+
tidak spontan pada semua temperatur
-
-
-
spontan pada temp. rendah, tetapi
+
Tidak spontan pada temp. tinggi
+
+
+
tidak spontan pada temp. rendah tetapi
-
akan spontan pada temp. tinggi
9/30/2015
ELEKTROKIMIA
ELEKTROKIMIA
Enthalpy, Entropy dan Free Energy
Enthalpy, Entropy dan Free Energy
Latihan Menghitung enthalpy dan entropy dari reaksi berikut :
Latihan
N2 + 3H2 2NH3 ∆Hrxn = 2x(-46.11) – (0 + 3 x 0) = - 92.22 kJ/mol ∆Srxn = 2x(192.34) – (191.5 + 3 x 130.59) = - 198.59 kJ/molK
ELEKTROKIMIA
N2 + 3H2 2NH3 ∆Grxn = ∆Hrxn – T x ∆Srxn = -92.22 – (298 x (-198.59) x 10-3 ) = -33.04 kJ
ELEKTROKIMIA
Enthalpy, Entropy dan Free Energy
Enthalpy, Entropy dan Free Energy
Latihan Menghitung enthalpy , entropy dan free energy ( 25oC) dari reaksi berikut :
Latihan Hitung Enthalpy, Entropi dan Free Energy pada kondisi standard (25oC)
N2 + 3H2 2NH3 ∆Hrxn = 2x(-46.11) – (0 + 3 x 0) = - 92.22 kJ/mol ∆Srxn = 2x(192.34) – (191.5 + 3 x 130.59) = - 198.59 J/molK
16H2S(g) + 8SO2(g) → 16H2O(l) + 3S8(s) ?
9/30/2015
ELEKTROKIMIA
ELEKTROKIMIA
Enthalpy, Entropy dan Free Energy
Hukum Faraday
Latihan Hitung Enthalpy, Entropi dan Free Energy pada kondisi standard (25oC)
Hukum Faraday : Relasi muatan dan arus listrik :
16H2S(g) + 8SO2(g) → 16H2O(l) + 3S8(s)? ∆Hrxn =(16x(-285.8) + 3x0 ) – (16x(-20.6) + 8x(-296.8)) = -1869 kJ ∆Srxn =(16x69.91 + 3x31.8 ) – (16x205.79 + 8x248.1) = -4063 J/K ∆Grxn = -1869 – 298x(-4063)x10-3 = -657.88kJ (spontan)
Q=Ixt Q = muatan I = arus t = waktu (detik)
Q = nF Q = muatan n = # mol elektron F = tetapan Faraday (96500 C/mol)
ELEKTROKIMIA
ELEKTROKIMIA
Hukum Faraday
Hukum Faraday
Hukum Faraday : “The amount of a substance produced or consumed in an electrolysis reaction is directly proportional to the quantity of electricity that flows through the circuit.” Tetapan : 1 Faraday = 6.022 x 1023 e1 Faraday = 1 mol e1 mol e- = 96.485 coulombs 1 ampere = 1 coulombs/second
Hukum Faraday : Latihan : Untuk setengah reaksi katoda Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) , 2 mol elektron dapat ditransfer untuk setiap mol Cu. Hitung muatan yang dihasilkan untuk 1 mol Cu? Q = nxF = 2 x 96500 = 193000 = 1.93 x 105 C Jika diketahui waktu reaksi adalah 10 jam maka : Q = Ixt => I = Q/t = 193000/(10x3600) = 5.36 A Jika diketahui arus 10 A maka t = Q/I = 193000/10 = 19300 = 321.67 menit = 5.36 jam
9/30/2015
ELEKTROKIMIA Hukum Faraday Free energi dan potensial Hubungan antara perubahan energi bebas reaksi sel elektrokimia dengan potensial sel: ∆G = -nFE Pada keadaan standard (T=298 K) bisa dituliskan ∆G = -nFEo
ELEKTROKIMIA Teori Nernst Continued...
