korosi dan baterai

KOROSI

• Definisi• Korosi adalah reaksi redoks spontan yang

mengakibatkan terbentuknya karat dari besi, perak sulfida dari perak, dan tembaga karbonat dari tembaga

Korosi yang paling sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari adalah karat pada besi. Reaksi terbentuknya kawat merupakan reaksi redoks spontan. Bagaimana proses terbentuknya kawat ?

Permukaan logam (Fe) berfungsi sebagai anoda, dimana terjadi oksidasi Fe(s) menjadi Fe2+

Elektron yang dilepaskan oleh besi akan mereduksi oksigen di atmosfer menjadi air pada katoda yang merupakan wilayah lain dari permukaan logam yang sama

• Reaksi redoks keseluruhannya adalah

Pada reaksi tersebut terlihat bahwa reaksi ini terjadi pada medium asam. Oleh karena itu proses perkaratan akan lebih cepat pada daerah yang lembab dan asamIon Fe2+ yang terbentuk pada anoda dioksidasi lagi oleh oksigen

Bentuk terhidrasi dari besi(III) oksida ini dikenal sebagai karat besi. Banyaknya air yang terikat dengan besi oksida beragam, sehingga dinyatakan rumusnya sebagai Fe2O3. xH2O

• Korosi logam tidak terbatas hanya pada besi, alumunium mempunyai kecendrungan yang lebih besar daripada besi, tetapi proses perkaratan jauh lebih lambat daripada besi karena lapisan aluminium oksida (Al2O3) yang terbentuk pada permukaan Al ketikda terpapa udara berfungsi untuk melingdungi alumunium dibawahnya dari korosi lebih lanjut. Namun karat yang terbentuk dari besi terlalu berpori sehingga tidak mampu melindungi logam dibawahnya.

• Uang logam dari perak dan tembaga juga terkorosi, tetapi jauh lebih lambat. Pada atomsfer normal, tembaga membentuk lapisan tembaga karbonat (CuCO3) yang berwarna hijau yang melindungi logam dibawahnya dari korosi lebih lanjut. Begitu juga perak, terbentuk lapisan Ag2S

POTENSIAL REDUKSI STANDA

• Berdasarkan percobaan sel volta Zn/Cu, kita dapat memprediksi bahwa Zn yang mengalami oksidasi sedangkan Cu mengalami oksidasi dengan melihat data potensial reduksi standar• Apa yang dimaksud dengan potensial reduksi

standar ? Dan bagaiman cara menentukannya ?


• Potensial elektroda tidak dapat ditentukan dengan mengisolasi elektroda, melainkan hanya dapat ditentukan dalam reaksi dengan beberapa elektroda lain. Oleh karena itu sebuah standar harus digunkan untuk membadingkan kekuatan relatif kemampuan mereduksi atau mengoksidasi• Elektroda hidrogen standar/ standard

hydrogen electrode (SHE) adalah standar yang paling sering digunakan


• SHE terdiri dari elektroda Pt yang direndam dama 1 M larutan H+. Gas hidrogen dihembuskan pada 1 atm , pada suhu 25C, melalui kaca enve-lope pada elektroda platina


• Elektroda platina memiliki dua fungsi. Fungsi pertama adalah menyediakan permukaan tempat terjadinya penguraian molekul hidrogen:

Funsi kedua adalah sebagai penghantar listrik ke rangkaian eksternalPada kondisi keadaan standar ( ketika tekanan H2 1 atm dan konsentrasi larutan asam I M), potensial reduksi H+ pada 25C adalah tepat nol


• Dengan begitu kita dapat mengunakan SHE untuk mengukur potensial dari jenis-jenis elektroda lain. Contoh : menentukan potensial reduksi standar Zn dan Cu

• Dalam kasus ini, elektroda Zn adalah anoda dan SHE adalah katoda. Hal ini karena berdasarkan fakta percobaan yang dilakukan massa elektroda Zn berkurang selama sel bekerja, yang berarti terjadi pelepasan Zn ke dalam larutan sebagai ion Zn2+ akibat reaksi oksidasi

• Elektron yang dihasilkan akan mengalir melalui kawat menuju katoda yaitu elektroda Pt, yang digunakan untuk mereduksi H+

• Reaksi keseluruhan adalah

• Dengan menggunakan rumus Eºsell yang dinyatan sebagai • Maka

• Jadi potensial reduksi standar Zn2+/Zn adalah – 0,76

• Potensial reduksi standar Cu dapat diperoleh dengan cara yang sama. Tetapi dalam hal ini elektroda Cu merupakan katoda karena massanya bertambah selama sel bekerja, karena adanya ion-ion Cu2+ yang berubah menjadi atom-atom Cu

• Sedangkan pada anoda terjadi reaksi oksidasi H2

menjadi H+, elektron yang dilepaskan dari proses inilah yang digunakan untuk mereduksi Cu2+

• Reaksi keseluruhannya adalah

• Pada kondisi standar emf sel adalah 0,34 V

• Jadi potensial reduksi standar, Cu2+/Cu adalah 0,34 V

SEL KONSENTRASI

• Sel konsentrasi adalah sel yang terdiri dari dua setengah sel yang terdiri dari material yang sama tetapi berbeda konsentrasi ionnya

SEL KONSENTRASI

• Potensial elektroda bergantung pada konsentrasi ion, jika digunakan konsentrasi ion yang berbeda pada setengah sel akan dihasilkan potensial setengah sel yang berbeda.• Dilakukan demonstrasi dengan cara memasukan

dua elektroda Cu pada dua larutan, yang satu adalah larutan 0,01 M CuSO4, dan yang satunya lagi adalah larutan 1,00 M CuSO4. kemudian kedua elektroda dihubungkan dengan kawat dan kedua larutan dihubungkan dengan jembatan garam

SEL KONSENTRASI

• Berdasarkan asas Le Chatelier, kecendrungan untuk reduksi

meningkat dengan menigkatnya konsentrasi Cu2+. Jadi reduksi akan terjadi dalam sel yang lebih pekat dan oksidasi akan terjadi pada sisi yang lebih encerOksidasi : Cu(s) Cu2+(0,01M) + 2eReduksi : Cu2+(0,1M) + 2e Cu(s)Keseluruhan Cu2+(1M) Cu2+(0,01M)

SEL KONSENTRASI

• Emf selnya adalah

• Selama reaksi berlangsung, [Cu2+] menurun pada sel yang konsentrasinya lebih pekat dan meningkat pada sel yang lebih encer samapi kedua konsentrasi mencapai kesetimbangan. Pada saat itu Esell = 0.

ELEKTRODA• konduktor yang melewatkan arus listrik

dari satu medium ke medium lain.

Whitten

• suatu permukaan (umumnya logam) dimana reaksi oksidasi atau reduksi terjadi

Raymon

d Chang

• Tempat terjadinya reaksi oksidasi atau reduksi

Ralph

• Logam tempat terjadinya reaksi oksidasi atau reduksi

ELEKTRODA

• Submikroskopiksetiap elektroda terbuat dari bahan yang berbeda-beda dan mempunyai kemampuan untuk melepaskan elektron yang berbeda pula untuk setiap bahannya.Ada beberapa elektroda yang ikut bereaksi dan ada pula yang bersifat inert

BATERAI

DEFINISI

• SilberbergA battery is a self-contained group of voltaic cells arranged in series (plus-to-minus-to-plus, and so on), so that their individual voltages are added together baterai adalah kelompok sel volta yang disusun secara seri, sehingga voltase setiap inividu dapat dijumlahkan.• PetrucciA battery is a device that stores chemical energy for later release as electricityBaterai adalah alat yang menyimpan energi kimia untuk kemudian dilepaskan sebagai energi listrik• Raymond ChangA battery is a galvanic cell, or a series of combined galvanic cells, that can be used as a source of direct electric current at a constant voltageBaterai adalah sel galvani atau rangkaian dari kombinasi sel galvani yang dapat digunakan sebagai sumber arus listrik searah pada tegangan konstan• Bradybatteries is the generation of portable electrical energybaterai adalah energi listrik portable

BATERAI SEL KERING

Baterai adalah sel galvani atau beberapa sel galvani yang digabungkan yang dapat digunakan sebagai sumber arus listrik searah pada voltase tetapSel kering yaitu sel tanpa komponen cairan

• MakroskopikGuru membawa baterai sel kering yaitu sel Leclanche

BATERAI

• Raymond Chang:sel tanpa komponen cairan,bentuk umumnya adalah sel Leclanché dimana Anoda sel terdiri dari kaleng seng atau wadah yang berada dalam kontak dengan mangan dioksida (MnO2) dan elektrolit.

“a cell without a fluid component, The anode of the cell consists of a zinc can or container that is in contact with manganese dioxide (MnO2) and an electrolyte.”• Ralph PetrucciSel yang tidak mengandung cairan bebas Dimana sel ini, oksidasi terjadi pada anoda seng dan reduksi pada karbon (grafit) katoda inert. Dan tegangan maksimum sel adalah 1,55 V.“Popularly called a dry cell, because no free liquid is presentIn this cell, oxidation occurs at a zinc anode and reduction at an inert carbon (graphite) cathode. The maximum cell voltage is 1.55 V”.• WhittenSel yang wadahnya terbuat dari seng yang juga berfungsi sebagai salah satu elektroda . Elektroda lainnya adalah batang karbon di tengah sel serta sel diisi dengan campuran lembab (sel tidak benar-benar kering) dari amonium klorida (NH4Cl) , mangan ( IV) oksida ( MnO2 ) , seng klorida ( ZnCl2 ) , dan sebuah pori , pengisi inert.

“The container of this dry cell, made of zinc, also serves as one of the electrodes. The other electrode is a carbon rod in the center of the cell. The zinc container is lined with porous paper to separate it from the other materials of the cell. The rest of the cell is filled with a moist mixture (the cell is not really dry) of ammonium chloride (NH4Cl), manganese(IV) oxide (MnO2), zinc chloride (ZnCl2), and a porous, inert filler.”

BATERAI

• Mc Murrysel yang terdiri dari logam seng, yang berfungsi sebagai anoda, dan batang grafit inert yang dikelilingi oleh pasta dari mangan dioksida padat dan karbon hitam, yang berfungsi sebagai katoda. “A dry-cell battery has a zinc metal can, which serves as the anode, and an inert graphite rod surrounded by a paste of solid manganese dioxide and carbon black, which functions as the cathode”• SaylorSel kering adalah sebuah sel basah dimana elektrolit berbentuk pasta bersifat asam yang mengandung MnO2, NH4Cl, ZnCl2, grafit dan pati

• DarellSel kering adalah sel volta yang terdiri dari seng sebagai anoda, batang grafit sebagai katoda ditengah yang dikelilingi oleh pasta dari mangan dioksida, seng amonium klorida dan karbon hitam

Definisi menurut kelompok :Sel kering lenclhance adalah sel yang terdiri dari logam seng sebagai anoda dan batang grafit sebagai katoda yang dikelilingi oleh elktrolit berbrntuk pasta berupa campuran NH4Cl, MnO2, dan ZnCl2 dengan tegangan maksimum sel adalah 1,55 V

BATERAI

Di dalam baterai terdapat lempengan logam Zn di bagian luar yang merupakan anoda baterai (elektroda tempat berlangsungnya reaksi oksidasi). Sedangkan elektrolitnya berupa pasta yang terdiri dari campuran MnO2, ZnCl2, NH4Cl dan karbon hitam

Agar baterai dapat menghasilkan arus litrik, baterai harus dihubungkan dengan suatu medium penghantar seperti kawat logam. Elektron yang dihasilkan di anoda akan mengalir melalui medium penghantar menuju katoda. Pada katoda elektron digunakan untuk mereduksi. Elektroda karbon tidak mengalami reduksi karena merupakan elektroda inert, spesi yang dapat mengalami reduksi adalah MnO2

OH- yang dihasilkan bereaksi dengan NH4+ dalam reaksi asam basa sebagai berikut

Adanya gas NH3 akan mengganggu arus karena. Penumpukan ini dicegah dengan reaksi antara Zn2+ dan gas NH3 membetnuk senyawa ion kompleks lalu mengkristal menjadi garam klorida

SEL AKI

• DarrelThis voltaic cell consists of electrodes of lead alloy grids; one electrode is packed with a spongy lead to form the anode, and the other electrode is packed with lead dioxide to form the cathode

• Makroskopik

• Submikroskopikaki merupakan jenis sel sekunder, dapat diisi kembali (recharging), karena hasil pengosongan (penggunaan) aki masih melekat pada kedua elektrodaelektroda : Pb dan PbO2

elektrolit : H2SO4

oSaat penggunaandalam larutannya asam sulfat terurai menjadi ion H+ dan SO4

2-. Spesi-spesi yang dapat mengalami oksidasi adalah Pb, PbO2, SO4

2- dan H2O. Nilai potensial oksidasi Pb paling besar diantara ketiganya, sehingga yang mengalami oksidasi adalah Pb menjadi Pb2+, kemudian Pb2+ ini akan berikatan dengan ion SO4

2- yang berada disekelilingnya membentuk PbSO4.

Sedangkan spesi-spesi yang dapat mengalami reduksi adalah PbO2, SO4

2-, H+ dan H2O. Nilai potensial reduksi PbO2 paling besar diantara ketiganya, sehingga yang mengalami reduksi adalah PbO2. elektron yang dihasilkan dari reaksi oksidasi Pb bersama-sama dengan ion H+ digunakan oleh PbO2 dan mengalami reduksi menjadi Pb2+ . kemudian Pb 2+ ini akan berikatan dengan ion SO4


Saat pengisianKarena hasil pengosongan masih melekat pada kedua elektroda maka aki dapat diisi kembali dengan memberikan arus yang arahnya berlawanan dengan pada saat pengosongan.air dalam larutannya akan terurai menjadi ion H+ dan OH-. Ion H+ yang dihasilkan akan menarik ion SO4

2- dan membentuk kembali H2SO4.

SIMBOLIK

• Reaksi Penggunaan Aki

FUEL CELLS

DEFINISI

1. Ralph Petrucci“Combustion reactions are only one means of extracting

useful energy from materials. An alternative, for example, is to carry out reactions that yield the same products as combustion reactions in electrochemical cells called fuel cells.”

“Reaksi pembakaran hanya salah satu sarana mengekstraksi energi yang berguna dari material. Sebuah alternatif, misalnya, adalah untuk melakukan reaksi yang menghasilkan produk yang sama seperti reaksi pembakaran dalam sel elektrokimia yang disebut sel bahan bakar”

2. Martin Silberberg“a fuel cell, sometimes called a flow battery, is not self-contained. The reactants (usually a combustible fuel and oxygen)enter the cell, and the products leave, generating electricity through the controlled oxidation of the fuel”.

“sel bahan bakar, kadang-kadang disebut baterai aliran, tidak mandiri. Reaktan (biasanya bahan bakar yang mudah terbakar dan oksigen) masuk ke dalam sel, dan produk pergi, menghasilkan listrik melalui oksidasi terkendali pada bahan bakar”

Whitten, et.al• Fuel cells are voltaic cells in which the reactants

are continuously supplied to the cell and the products are continuously removed• Sel bahan bakar adalah sel volta dimana reaktan

terus dipasok ke sel dan produk terus dibuang

Mc Murry• A fuel cell is a galvanic cell in which one of the

reactants is a traditional fuel such as methane or hydrogen• Sel bahan bakar adalah sel galvanik dimana salah

satu reaktannya adalah bahan bakar tradisional seperti metana atau hidrogen

Raymond chang• fuel cell, a galvanic cell that requires a

continuous supply of reactants to keep functioning.• Fuel cell adalah sel galvani yang memerlukan

suplai reaktan secara kontinyu untuk menjaga fungsinya

Darrel• A fuel cell is essentially a battery, but it differs in

operating with a continuous supply of energetic reactants, or fuel.• Fuel cell pada dasarnya adalah baterai namun

berbeda dalam carakerjanya yang dilengkapi dengan suplai energy reaktan atau bahan bakar secara kontinyu

• Makroskopis

BAGIAN-BAGIAN

Gambar bagian-bagian Fuel Cells Hidrogen-Oksigen

• Oksigen (bahan bakar) disuplai ke katoda. Oksigen dimasukan ke dalam katoda. Oksigen direduksi di katoda, dimana terdiri dari karbon berpori yang menyerap katalis Pd atau Pt halus terpisah

• Ion-ion OH- bermigrasi melalui elektrolit ke anoda, berupa larutan berair basa. Anoda ini juga karbon berpori yang mengandung sejumlah kecil katalis. Di sini H2 di oksidasi menjadi H2O

• Reaksi bersih sama dengan proses pembakaran H2 dengan O2 menjadi H2O, tetapi pembakaran tidak benar-benar terjadi.

SEL VOLTA

DEFINISI

Mc Murry •Set alat dimana terjadi reaksi oksidasi reduksi spontan yang digunakan untuk menghasilkan alrus listrik

Ralph, et.all •Sel elektrokimia dimana terjadi reaksi kimia spontan yang menghasilkan listrik

Martn S •Sel elektrokimia yang menggunakan reaksi kimia spontan untuk menghasilkan energi listrik

Whitten, et.all •sel yang menggunakan reaksi kimia spontan untuk menghasilkan listrik dan menggunakannya pada rangkaian luar

Raymond Chang •Set alat eksperimen untuk menghasilkan energi listrik melalui reaksi spontan

Brady •Set alat yang menghasilkan energi listrik melalui reaksi oksidasi reduksi spontan melalui medium perantara

• makroskopik

• Submikroskopoikspesi-spesi yang dapat mengalami reaksi oksidasi : Zn, Cu, SO4

2-. Zn mempunyai nilai potensial oksidasi paling besar sehingga spesi yang mengalami oksidasi adalah Zn menjadi Zn2+ dan melepaskan 2 elektron. spesi-spesi yang dapat mengalami reaksi reduksi : Zn2+ , Cu2+ .Cu2+ mempunyai nilai potensial reduksi paling besar sehingga spesi yang mengalami reduksi adalah Cu2+ menjadi Cu dengan menangkap 2 elektron.

Elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi Zn ditangkap oleh Cu2+ untuk reaksi reduksi, namun sebelumnya elektron tersebut digunakan terlebih dahulu untuk menghasilkan suatu arus listrik ( memberikan nilai tegangan pada voltmeter)

• Simbolik

SEL AKI

• Makroskopik

• Submikroskopikaki merupakan jenis sel sekunder, dapat diisi kembali (recharging), karena hasil pengosongan (penggunaan) aki masih melekat pada kedua elektrodaelektroda : Pb dan PbO2

elektrolit : H2SO4

oSaat penggunaandalam larutannya asam sulfat terurai menjadi ion H+ dan SO4

2-. Spesi-spesi yang dapat mengalami oksidasi adalah Pb, PbO2, SO4

2-. Nilai potensial oksidasi Pb paling besar diantara ketiganya, sehingga yang mengalami oksidasi adalah Pb menjadi Pb2+, kemudian Pb2+ ini akan berikatan dengan ion SO4


Sedangkan spesi-spesi yang dapat mengalami reduksi adalah PbO2, SO4

2-, H+. Nilai potensial reduksi PbO2 paling besar diantara ketiganya, sehingga yang mengalami reduksi adalah PbO2. elektron yang dihasilkan dari reaksi oksidasi Pb bersama-sama dengan ion H+ digunakan oleh PbO2 dan mengalami reduksi menjadi Pb2+ . kemudian Pb 2+ ini akan berikatan dengan ion SO4


Saat pengisianKarena hasil pengosongan masih melekat pada

kedua elektroda maka aki dapat diisi kembali dengan memberikan arus yang arahnya berlawanan dengan pada saat pengisian.air dalam larutannya akan terurai menjadi ion H+ dan OH-. Ion H+ yang dihasilkan akan menarik ion SO42- dan membentuk kembali H2SO4.

SIMBOLIK

• Reaksi Penggunaan Aki

Documents

korosi dan baterai