tugas anor.doc

Upload: ifapu

Post on 05-Oct-2015

251 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

tugas kuliah

TRANSCRIPT

TUGAS DASAR-DASAR REAKSI ANORGANIK

Disusun Oleh

Nama: Irma Fadhila Putri

NIM

: M0312030

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

2014

A. Aplikasi Reaksi Redoks untuk kehidupan sehari-hari1.Baterai Nikel Kadmium

Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang seperti aki,baterai HP, dll. Anoda yang digunakan adalah kadmium, katodanya adalah nikel danelektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:

anoda : Cd + 2 OH-Cd(OH)2+ 2e

katoda : NiO(OH) + H2ONi(OH)2+ OH-

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt.2.The Dry Cell Battery

Dikenal dengan istilah sel Leclanche atau batu baterai kering. Pada batu baterai kering, logam seng berfungsi sebagai anoda. Katodanya berupa batang grafit yang berada di tengah sel. Terdapat satu lapis mangan dioksida dan karbon hitam mengelilingi batang grafit dan pasta kental yang terbuat dari amonium klorida dan seng (II) klorida yang berfungsi sebagai elektrolit. Potensial yang dihasilkan sekitar 1,5 volt. Reaksi selnya adalah sebagai berikut :

Katoda (+) : 2 NH4+(aq) + 2 MnO2(s) + 2 e- > Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l)

Anoda (-) : Zn(s) > Zn2+(aq) + 2 e- Reaksi Sel : 2 NH4+(aq) + 2 MnO2(s) + Zn(s) > Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l) + Zn2+(aq)

Pada batu baterai kering alkalin (baterai alkalin), amonium klorida yang bersifat asam pada sel kering diganti dengan kalium hidroksida yang bersifat basa (alkalin). Dengan bahan kimia ini, korosi pada bungkus logam seng dapat dikurangi.

3.Baterai perak oksida

Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk baterai arloji,kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang digunakan adalah seng,katodanya adalah perak oksida dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:

anoda : ZnZn2++ 2 e-

katoda : Ag2O + H2O + 2e2Ag + 2 OH-

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt.4.AKI

Jenis baterai yang sering digunakan pada mobil adalah baterai 12 volt timbal-asam yang biasa dinamakan Aki. Baterai ini memiliki enam sel 2 volt yang dihubungkan seri. Logam timbal dioksidasi menjadi ion Pb2+ dan melepaskan dua elektron di anoda. Pb dalam timbal (IV) oksida mendapatkan dua elektron dan membentuk ion Pb2+ di katoda. Ion Pb2+ bercampur dengan ion SO42- dari asam sulfat membentuk timbal (II) sulfat pada tiap-tiap elektroda. Jadi reaksi yang terjadi ketika baterai timbal-asam digunakan menghasilkan timbal sulfat pada kedua elektroda

PbO2+ Pb + 2H2SO42PbSO4+ 2H2O

Reaksi yang terjadi selama penggunaan baterai timbal-asam bersifat spontan dantidak memerlukan input energi. Reaksi sebaliknya, mengisi ulang baterai, tidakspontan karena membutuhkan input listrik dari mobil. Arus masuk ke baterai danmenyediakan energi bagi reaksi di mana timbal sulfat dan air diubah menjaditimbal(IV) oksida, logam timbal dan asam sulfat.

2PbSO4+ 2H2OPbO2+ Pb + 2H2SO4

5.Redoks dalam Fotografi

Film fotografi dibuat dari plastic yang dilapisi gelatin yang mengandung milyaran butiran AgBr, yang peka terhadap cahaya. Ketika cahaya mengenai butiran-butiran AgBr, terjadilah reaksi redoks. Sehingga ion Ag+ tereduksi menjadi logamnya, dan ion Br-menjadi gas Bromin.6.Las karbits

Karbit atau Kalsium karbida adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CaC2. Karbit digunakan dalam proses las karbit dan juga dapat mempercepat pematangan buah. Persamaan reaksi Kalsium Karbida dengan air adalah:CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2

Karena itu 1 gram CaC2 menghasilkan 349ml asetilen. Pada proses las karbit, asetilen yang dihasilkan kemudian dibakar untuk menghasilkan panas yang diperlukan dalam pengelasan.7.Pada perkaratan besi

Pada peristiwa perkaratan (korosi), logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3.xH2O berwarna coklat-merah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi.

Fe(s) > Fe2+(aq) +2e .. E=+0,44V

O2(g) + 2H2O(l) +4e > 4OH- . E=+0,40V

Ion besi (II) yg terbentuk pd anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yg kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3.xH2O, yaitu karat besi.8.PENGOLAHAN AIR KOTOR (SEWAGE)

a) TAHAP PRIMER, untuk memisahkan sampah yang tidak larut air, yang dilakukan dengan penyaringan dan pengendapan.

b) TAHAP SEKUNDER, untuk menghilangkan BOD dengan jalan mengoksidasinya.

c) TAHAP TERSIER, untuk menghilangkan sampah yang masih terdapat lumpur aktif, yang merupakan Lumpur yang kaya dengan bakteri yang dapat menguraikan limbah organic yang dapar mengalami biodegradasi. Bakteri aerob mengubah sampah organic menjadi biomassa dan CO2, N menjadi ammonium dan nitrat, P menjadi fosfat.9. SEL GALVANI / SEL VOLTASel Volta atau sel galvani adalah sel elektrokimia yang melibatkan raksi redoks dan menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda tempat berlangsungnya reaksi oksidasi disebut anoda (electrode negative), dan tempat berlangsungnya reaksi reduksi disebut katoda (electrode positif).

Proses dalam sel galvani :

Pada anode, logam Zn melepaskan elektron dan menjadi Zn2+yang larut.

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-Pada katode, ion Cu2+menangkap elektron dan mengendap menjadi logam Cu.

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

hal ini dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Zn setelah reksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksi total yang terjadi pada sel galvani adalah:

Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

Aplikasi Sel Galvani

a. ElektroplattingElektroplatting adalah aplikasi elektrolisis pada pelapisan suatu logam atas logam yang lain. Teknik ini bisa dipakai untuk memperbaiki penampakan dan daya tahan suatu logam. Contohnya, suatu lapisan tipis logam chromium pada bemper baja mobil untuk membuatnya menarik dan melindunginya dari karat. Pelapisan emas dan perak dilakukan pada barang-barang perhiasan yang berasal dari bahan-bahan logam yang murah. Berbagai lapisan-lapisan tipis logam tersebut ketebalannya berkisar antara 0,03 s/d 0,05 mm.

b. Pembuatan AluminiumBauksit adalah biji aluminium yang mengandung Al2O3-. Untuk mendapatkan aluminium, bijih tersebut dimurnikan dan Al2O3 nya dilarutkan dan didisosiasikan dalam larutan elektrolit eryolite. Pada katoda, ion-ion aluminium direduksi menghasilkan logam yang terbentuk sebagai lapisan tipis dibagian bawah wadah elektrolit. Pada anoda yang terbuat dari karbon, ion oksida teroksidasi menghasilkan O2 bebas. Reaksinya adalah : Al3+ + 3e- Al(l) (katoda)

2O2- O2(g) + 4 e- (anoda)

4Al3+ + 6O2- 4Al(l) + 3O2(g) (total)

c. Pembuatan MagnesiumSumber utama magnesium adalah air laut. Mg2+ mempunyai kelimpahan terbesar ketiga dalam laut, kalahannya oleh ion natrium dan ion klorida. Untuk memperoleh magnesium, Mg(OH)2 diendapkan dari air laut. Pemisahan itu dilakukan dengan cara filtrasi dan lalu dilarutkan dalam asam hidroklorit.

Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O

Larutan MgCl2 diuapkan dan menghasilkan MgCl2 padat yang lalu dilelehkan dan akhirnya dielektrolisa. Magnesium bebas akan diendapkan pada katoda dan gas klorin dihasilkan pada anoda.

MgCl2(l) Mg(l) + Cl2(g) d. Penyulingan TembagaSalah satu elektrolisis yang paling menarik adalah pemurnian atau penyulingan logam tembaga. Tembaga dapat dimbil dari bijinya, dengan cara ini sampai ke tingkat kemurnian 99%. Pengotornya sebagian besar adalah perak, emas, platina, besi dan seng menurunkan konduktivitas listrik tembaga secara drastis sehingga harus disuling ulang sebelum dipakai sebagai kawat atau kabel.

Tembaga tidak murni dipakai sebagai elektroda sebagai anoda pada sel elektrolisis yang mengandung larutan tembaga sulfat dan asam sulfat (sebagai elektrolit). Katoda pada sistem ini adalah tembaga dengan kemurnian tinggi. Jika selnya dijalankan pada tegangan yang diperlukan, hanya tembaga dan pengotornya yang lebih mudah teroksidasi daripada tembaga, seng dan besi yang larut disekitar anoda. Logam-logam yang kurang aktif akan runtuh dan mengendap dibagian dasar wadah. Pada katoda, ion tembaga direduksi tetapi ion seng dan ion besi tertinggal dilarutan karena lebih sukar tereduksi dari pada tembaga. Secara pelan-pelan tembaga anoda terlarut dan tembaga katoda makin tumbuh. Suatu saat tembaga akan mempunyai kemurnian 99,95%. Kotoran yang terkumpul dibagian bawah biasanya disebut sebgai anoda, dapat dipindahkan secara periodik dan nilai perak, emas dan platina dapat pula dihitung untuk memperoleh total efisiensi pelaksanaan proses penyulingan.

e. Elektrolisis BrineBrine (air asin) adalah larutan natrium klorida jenuh. Pada katoda, air lebih mudah direduksi daripada ion natrium dan gas H2 akan terbentuk. Reaksi :

2e- + 2H2O H2(g) + 2OH-(aq)Walaupun air lebih mudah teroksidasi daripada ion klorida, namun seperti telah disebut bahwa ada faktor-faktor yang kompleks yang mempengaruhi sehingga yang teroksidasi adalah ion klorida.B. MENGUKUR POTENSIAL STANDAR REDUKSI

Menurut perjanjian IUPAC, potensial elektrode yang dijadikan sebagai standar adalah potensial reduksi. Dengan demikian, semua data potensial elektrode standar (E) dinyatakan dalam bentuk potensial reduksi standar. Potensial reduksi standar adalah potensial reduksi yang diukur pada keadaan standar, yaitu konsentrasi larutan M (sistem larutan) atau tekanan atm (sel yang melibatkan gas) dan suhu 25C.

Untuk mengukur potensial reduksi standar tidak mungkin hanya setengah sel (sel tunggal) sebab tidak terjadireaksi redoks. Oleh sebab itu, perlu dihubungkan dengan setengah sel oksidasi. NilaiGGL sel(potensial sel) yang terukur dengan voltmeter merupakan selisih kedua potensial sel yang dihubungkan (bukan nilai mutlak). Oleh karena nilai GGL sel bukan nilai mutlak maka nilai potensial salah satu sel tidak diketahui secara pasti. Jika salah satu elektrode dibuat tetap dan elektrode yang lain diubah-ubah, potensial sel yang dihasilkan akan berbeda. Jadi, potensial sel suatu elektrode tidak akan diketahui secara pasti, yang dapat ditentukan hanya nilai relatif potensial sel suatu elektrode.Oleh karena itu, untuk menentukan potensial reduksi standar diperlukan potensial elektrode rujukan sebagai acuan. Dalam hal ini, IUPAC telah menetapkan elektrode standar sebagai rujukan adalah elektrode hidrogen,

Gambar 1.Elektrode hidrogen ditetapkan sebagai elektrode standar.

Elektrode hidrogen pada keadaan standar, E, ditetapkan pada konsentrasiH+1 M dengan tekanan gasH21 atm pada 25 C. Nilai potensial elektrode standar ini ditetapkan sama dengan nol volt atauEoH+ H2 = 0,00 V. Potensial elektrode standar yang lain diukur dengan cara dirangkaikan dengan potensial elektrode hidrogen pada keadaan standar, kemudian GGL selnya diukur.

Potensial sel standar dihitung dengan menggunakan potensial-potensial standar zat-zat yang mengalami redoks E0sel = E0oks + E0red

E0oks = potensial standar zat yang mengalami oksidasi

E0red = potensial standar zat yang mengalami reduksi

Dalam tabel potensial standar selalu dicantumkan potensial reduksi standar, sehingga E0oks = E0red. Potensial reduksi standar ditentukan dengan elektroda standar

Potensial Zn/Cu : Zn/Zn+2//Cu+2/Cu:

E0sel= E0oks(Zn) + E0red(H+) + 0.76

= E0red(Zn) + 0

E0red(Zn) = -0.76 V (tanda negatif menunjukkan bahwa Zn lebih sulit direduksi dibandingkan dengan H2)

Reaksi yang terjadi adalah :

Cu2+(aq)+ 2 e-Cu(s)E01= + 0. 34 V

Zn2+(aq)+ 2 e- Zn(s)E02= 0. 76 V

E02< E01, maka didalam sistem, Cu+2akan mengalami reduksi dan Zn akan teroksidasi :

Cu2+ (aq)+ 2 e- Cu(s)E01= + 0. 34 V

Zn(s) Zn2+(aq)+ 2 e-E02= + 0. 76 V

Cu2+ (aq)+ Zn(s) Cu(s)+ Zn2+(aq)E0sel= + 1.10 V

Reduksi K+menjadi K memiliki harga potensial standard reduksinegatif, lebih rendah dibandingkan E0H+/H2.Arah reaksi seperti tertulis secara thermodinamika tidak berjalan, sehingga reduksi K+menjadi K bukanlah reaksi yang spontan. Reaksi sebaliknya dengan harga potensial standard reduksi 2,970 V lebih dapat berjalan jika ditinjau dari segi thermodinamika. Kespontanan reaksi yang secara kuantitatif diukur denganG didukung dari harga E0positif. Hubungan hargaG denganharga E0adalah

G= -nF E0F adalah konstanta Faraday (96,487 kJ/mol V) n adalah jumlah elektron yang ditransfer saat proses redoks.Reaksi reduksi hidrogen pada keadaan standard memiliki harga Q (K sebelum kesetimbangan terjadi)

Q = [H2]/[H+]2=PH2]/[H+]2Hubungan potensial standard reduksi dengan harga Q adalah mengikuti persamaan Nernst

ln Q =n E0/RT

atau

log Q = n E0/0,05916

Pada keadaan non standard harga E (tidak ada tanda0pada E untuk keadaan non standard) adalah sebesar:

E =E0-RT ln Q / n= E0- 0,05916 log Q/nAplikasi diagram potensial reduksi antara lain digunakan untuk memprediksi produk reaksi dari elemen-elemen yang memiliki beberapa tingkat oksidasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi besaran potensial reduksi standar adalah

a.Energi ionisasi

Semakin eletropositif elemen maka akan lebih mudah untuk melepaskan elektronnya, atau energi ionisasinya semakin rendah sehingga potensial oksidasinya berkurang sedangkan potensial reduksinya akan naik.b.Afinitas elektron

Semakain eletronegatif elemen maka afinitas elektron jugaakan bertambah sehingga potensial reduksinya juga naik.

c.Energi atomisasi

Potensial standar reduksi diukur dalam keadaan atomik sehingga energi atomisasi juga turut menentukan besaran potensial standar reduksi.

d.Energi solvasi

Jika proses redoks dilakukan pada fase cair maka energi solvasi juga mempengaruhi besaran potensial reduksi standard

e.Energi ikat kovalen

Energi ikat kovalen yang besar mendukung kespontanan reaksi,potensial standard reduksi sebanding dengan energi ikat kovalen

f.Keberadaan ligan non air

Pengaruh ligan non air pada harga E0Fe(III)/Fe(II)LiganE0, volt

H2O+0,77

OH--0,56

C2O42-+0,02

CN-+0,36

C. TABEL POTENSIAL STANDAR REDUKSI