Sel

A. Sel Elektrokimia dan Reaksi Redoks

Mengapa logam perak dapat melapisi peralatan makan? Mengapa baterai dapat digunakan sebagai sumber arus?
Untuk melapisi peralatan makan dengan logam perak digunakan suatu sel yang dinamakan sel elektrokimia melalui proses penyepuhan. Begitu juga dengan baterai, di dalamnya terdapat suatu sel elektrokimia sehingga baterai dapat dijadikan sebagai sumber arus listrik.


Dalam sel elektrokimia berlangsung proses elektrokimia, yaitu suatu reaksi kimia menghasilkan arus listrik atau sebaliknya, arus listrik menyebabkan berlangsungnya reaksi kimia. Oleh karena itu, sel elektrokimia dapat digunakan secara luas dalam kehidupan sehari-hari (tidak hanya untuk penyepuhan logam dan baterai) misalnya pemurnian logam emas dan tembaga, penggunaan sel diafragma, serta accu.







Mengapa sel elektrokimia dapat menghasilkan arus listrik atau sebaliknya?
Dalam sel elektrokimia terdapat hubungan antara reaksi kimia dengan energi listrik. Akibatnya sel elektrokimia dapat menghasilkan arus listrik maupun sebaliknya.Reaksi yang terjadi dalam sel elektrokimia adalah reaksi reduksi dan reaksi oksidasi (reaksi redoks). Reaksi redoks dapat berlangsung jika dalam sel elektrokimia terdapat zat/larutan elektrolit yang dapat mernghantarkan arus listrik. Dalam sel elektrokimia, selain elektrolit juga membutuhkan tempat berlangsungnya reaksi yang dikenal sebagai elektroda. Elektroda dalam sel elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda dan elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi disebut katoda.


Ada berapa macamkah sel elektrokimia itu? Bagaimanakah reaksi yang terjadi di dalamnya? Adakah perbedaan antara sel elektrokimia satu dengan lainnya?
Berdasarkan keberlangsungan reaksi sel elektrokimia dibagi menjadi dua yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Pada sel volta yang sedang digunakan, berlangsung suatu reaksi kimia yang menghasilkan arus/energi listrik. Sedangkan penggunaan energi listrik untuk melangsungkan reaksi kimia disebut sel elektrolisis. Perbedaan Pokok antara Sel Volta dan Sel Elektrolisis adalah sebagai berikut:
Sel Volta, terjadi pada reaksi redoks yang bersifat spontan (bereaksi dengan sendirinya) dan menghasilkan arus listrik. Dalam reaksi sel, perbedaan energi potensial kimia antara reaktan yang lebih tinggi energinya dan produk yang lebih rendah energinya menghasilkan arus listrik. Dengan kata lain sistem bekerja pada lingkungan . Katoda merupakan kutub positif dan anoda kutub negatif. Jadi dalam sel Volta energi kimia diubah menjadi energi listrik.
Elektrolisis, terjadi pada reaksi redoks yang tidak spontan, sehingga untuk melakukan reaksi diperlukan energi. Energi yang diperlukan dalam sel elektrolisis adalah energi listrik dengan arus searah. Untuk berlangsungnya proses elektrolisis diperlukan adanya elektroda, larutan elektrolit, dan sumber arus listrik searah. Dalam sel elektrolisis katoda dihubungkan dengan kutub (-), dan anoda dihubungkan dengan kutub (+) sumber arus. Apabila arus listrik dialirkan ke dalam elektrolit, maka kation akan mengalami reduksi dengan menangkap elektron dan anion akan mengalami oksidasi dengan melepas elektron. Untuk memudahkan kalian dalam memahami perbedaan dan persamaan antara sel volta dan sel elektrolisis, perhatikan gambar 3 berikut!


A B
Gambar 3 Skema perbedaan pokok rangkaian sel Volta dengan sel elektrolisis
Keterangan : Rangkaian (A) komponen penyusunnya terdiri dari 2 buah elektroda yaitu katoda (+) dan anoda (-), larutan elektrolit, jembatan garam (KNO3, KCl, K2SO4, atau NaCl), kawat penghantar dan penunjuk arus (Voltmeter, amperemeter, multimeter, atau bola lampu yang mempunyai arus kecil).
Rangkaian (B) komponen penyusunnya terdiri dari 2 buah elektroda yaitu katoda (-) dan anoda (+), larutan elektrolit, kawat penghantar dan sumber arus searah (energi listrik, dinamo, baterai atau aki).

Berdasarkan Gambar 3 kedua rangkaian sel elektrokimia ini memiliki beberapa persamaan yaitu:

1. Pada sel elektrokimia baik sel Volta maupun sel elektrolisis digunakan elektrode, yaitu katode, anode, dan larutan elektrolit
2. Reaksi yang terjadi pada kedua sel tersebut adalah reaksi redoks. Pada katode terjadi reduksi dan pada anode terjadi oksidasi.











B. Sel volta

Bagaimanakah prinsip kerja sel volta sehingga dapat menghasilkan energi listrik?
Sel volta merupakan sel elektrokimia yang berlangsung spontan dengan menghasilkan energi listrik. Dalam sel volta, energi listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron pada elektroda lainnya (reduksi). Elektroda yang melepaskan elektron akan membentuk kutub negatif (-) dinamakan anoda, sedangkan elektroda yang menerima elektron akan membentuk kutub positif (+) dinamakan katoda. Jadi, sebuah sel volta terdiri dari dua bagian atau dua elektroda dimana setengah reaksi oksidasi berlangsung pada anoda dan setengah reaksi berlangsung pada katoda.
Misalkan logam Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan elektrolit CuSO4 dan kemudian keduanya dihubungkan dengan kawat membentuk rangkaian sel volta sederhana. Apa yang akan terjadi? Perhatikan gambar 4 berikut!