Sel Volta (Sel Galvani)

Baca Juga

Sel volta merupakan alat untuk menghasilkan arus listrik dengan bantuan reaksi kimia. Dalam sel volta, oksidasi terjadi di salah satu elektroda, dan reduksi berlangsung di elektroda lainnya. Elektron akan bermigrasi dari satu elektroda ke elektroda lainnya akibatnya akan dihasilkan listrik yang berlawanan dengan aliran elektron.

a. Struktur Sel Volta 

Bila Anda celupkan dua logam dengan kecenderungan ionisasi yang berbeda dalam larutan elektrolit dan menghubungkan kedua elektroda dengan kawat, sebuah sel volta akan tersusun. Pertama, logam dengan kecenderungan ionisasi yang lebih besar akan teroksidasi, menghasilkan kation yang terlarut dalam larutan elektrolit. Kemudian elektron yang dihasilkan akan bermigrasi ke logam dengan kecenderungan ionisasi lebih rendah melalui kawat. Pada logam dengan kecenderungan ionisasi lebih rendah, kation  yang terlarut dalam larutan elektrolit akan direduksi dengan adanya elektron yang mengalir ke logam tersebut.

Dalam gambar diagram skematik sel volta di atas terlihat arah arus listrik berlawanan dengan aliran elektron, jadi arus listrik mengalir dari logam yang kecenderungan ionisasinya lebih rendah ke logam yang kecenderungan ionisasinya lebih tinggi. Kemudian yang perlu dipahami disini bahwa kation yang dihasilkan dari reaksi pada elektroda negatif (oksidasi) berbeda dengan kation yang bereaksi pada elektroda positif (reduksi). Untuk lebih jelasnya perhatikan percobaan berikut ini :

Baterai Jeruk

Elektroda negatif/anoda : Logam Zn
Elektroda positif/katoda : Logam Cu
Larutan elektrolit : asam jeruk (H⁺)

penggunaan Zn sebagai anoda karena kecenderungan ionisasi Zn lebih tinggi dari H dan Cu sebagai anoda karena kecenderungan ionisasi Cu lebih rendah dari H sehingga pada anoda logam Zn dioksidasi menghasilkan ion Zn²⁺ dan melepas elektron.

Zn → Zn²⁺ + 2 e^-

pada katoda ion H⁺ yang dihasilkan dari larutan asam jeruk direduksi menjadi molekul hidrogen.

2H⁺ + 2e^- → H₂

 


b. Sel Daniel

Mekanisme sel yang paling populer ditemukan oleh kimiawan Inggris John Frederic Daniell (1790-1845) disebut sel daniel. Dalam sel daniell, dua elektroda logam dicelupkan dalam larutan logam sulfatnya. Elektroda negatif (anoda) terdiri atas zink (Zn) dan larutan zink sulfat  (ZnSO₄) dan elektroda positifnya (katoda) terdiri atas tembaga (Cu) dan larutan tembaga sulfat (CuSO₄). Kedua elektroda ini biasanya ditandai sebagai Zn/ZnSO₄(aq) dan Cu/CuSO₄(aq). Kadang simbol tersebut disederhanakan menjadi Zn/Zn²⁺ ,dan  Cu/Cu²⁺.Sekat berpori digunakan untuk memisahkan kedua larutan (ZnSO₄  dan CuSO₄) dan pada saat yang sama memungkinkan kation (Zn²⁺) bermigrasi dari elektroda negatif ke elektroda positif dan anion  (SO₄^-2) bermigrasi dari elektroda positif ke elektroda negatif.

Pada anoda supaya Zn dapat berubah menjadi Zn²⁺ dan melepas elektron maka batang Zn dicelupkan dalam larutan elektrolit yang tidak bereaksi dengan Zn larutan elektrolitnya adalah ZnSO₄. Sedangkan pada katoda digunakan batang Cu karena Cu tidak bereaksi dengan larutan CuSO₄. Jadi fungsi batang Cu dapat digantikan dengan logam lain asal tidak bereaksi dengan larutan CuSO₄. Elektron yang dihasilkan pada batang Zn dialirkan menuju batang Cu, sehingga Cu²⁺ dalam larutan CuSO₄ akan berubah menjadi Cu setelah mengikat elektron yang dihasilan tersebut.
 Tanpa adanya sekat pemisah ion Cu²⁺ akan bereaksi langsung pada permukaan batang Zn sehingga aliran elektron melalui penghantar tidak terjadi dan saat batang Zn seluruhnya terlapisi Cu maka reaksi akan berhenti karena Cu tidak bereaksi dengan larutan elektrolit (ZnSO₄  dan CuSO₄). Dengan adanya sekat pemisah saat reaksi oksidasi berlangsung pada anoda konsentrasi ion Zn²⁺ makin lama makin besar akibatnya larutannya menjadi bermuatan positif dan menolak ion-ion Zn²⁺dari batang sehingga batang Zn tidak larut lagi menjadi ion Zn²⁺. Sedangkan saat reaksi reduksi pada katoda ion-ion Cu²⁺ diubah menjadi Cu. Oleh karena itu konsentrasi ion SO₄^-2 menjadi berlebih dan menyebabkan larutannya bermuatan negatif. Larutan yang bermuatan negatif akan menolak elektron dari batang sehingga tidak dapat diikat oleh ion Cu²⁺. Maka solusinya diperlukan sekat pemisah yang berpori, sekat ini dapat memisahkan larutan CuSO₄ dari batang Zn dan pada saat yang sama dapat mengalirkan kelebihan kation (Zn²⁺) dari elektroda negatif ke elektroda positif dan anion  (SO₄^-2) dari elektroda positif ke elektroda negatif.

Pada batang/elektroda Zn reaksi yang berlangsung adalah reaksi oksidasi sehingga elektroda Zn sebagai elektroda negatif (anoda) :

Zn → Zn²⁺ + 2 e^-

sedangkan pada batang Cu reaksi yang berlangsung adalah reaksi reduksi sehingga elektroda Cu sebagai elektroda positif (katoda) :

Cu²⁺ + 2e^- → Cu

Reaksi totalnya ditulis :

Zn + Cu²⁺→ Zn²⁺ + Cu    atau  Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Diagram (notasi) sel  tersebut adalah :

Zn  l  Zn²⁺ ll Cu²⁺  l Cu

Notasi tersebut menyatakan bahwa di anoda terjadi oksidasi Zn menjadi Zn²⁺, sedangkan di katoda terjadi reduksi ion Cu menjadi Cu²⁺.

Subscribe to receive free email updates: