Oleh

DIRANUR SAMHULIYA

KELAS XII IPA 1

GURU PEMBIMBINGDrs.HENDRIA DINATA

SMA NEGERI 1 SIJUNJUNG2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yangtelah memberikan kesehatan dan kemudahan kepada Penulis untukdapat mengerjakan tugas mata pelajaran KIMIA yang berjudul“SEL VOLTA DAN KOROSI” .

Kami mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Jontridel Efendi selaku kepala SMA NEGERI 1SIJUNJUNG.

2. Bapak Hendria Dinata selaku guru KIMIA yang telah membinaPenulis dalam menyelesaikan makalah ini.

3. Orang tua Penulis yang telah memberi arahan dan nasihatdalam penyelesaian makalah ini.

4. Pihak perpustakaan SMA NEGERI 1 SIJUNJUNG yang telahmengizinkan Penulis untuk mencari dan meminjam bukusumber.

5. Dan teman-teman anggota UNESCO (XII IPA 1)

Dalam makalah ini penulis menyadari bahwa masih terdapatkekurangan baik dari segi isi mau pun penulisannya. Olehkarena itu, mohon kritik dan saran yang membangun dari pembacaagar makalah ini menjadi lebih baik dan bisa dijadikan acuankita bersama.

Muaro ,5 Sepetember 2014

Penulis

A. SEL VOLTA

Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek

elektronik dari reaksi kimia. Sedangkan sel elektrokimia

adalah suatu sel yang disusun untuk mengubah energi kimia

menjadi energi listrik atau sebaliknya. Sel elektrokimia

terbagi menjadi dua:

1. Sel elektrolisis, yaitu sel yang mengubah energi listrik

menjadi energi kimia. Arus listrik digunakan untuk

melangsungkan reaksi redoks tak spontan.

2. Sel Volta/Galvani, yaitu sel yang mengubah energi kimia

menjadi energi listrik. Reaksi redoks spontan digunakan

untuk menghasilkan listrik, ditemukan oleh Luigi Galvani

dan Aless andro

Guiseppe Volta.

Rangkaian Sel Volta

Proses dalam Sel Volta

1. Pada anoda, logam Zn melepaskan elektron dan menjadiZn2+ yang larut.

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-

2. Pada katoda, ion Cu2+ menangkap elektron dan mengendapmenjadi logam Cu.

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

3. Hal di atas dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Znsetelah reaksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksitotal yang terjadi pada sel volta adalah:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Sel Volta terdiri dari : 1. Voltmeter, untuk menentukan besarnya potensial sel2. Anoda yaitu elektrode dimana reaksi oksidasi terjadi,

menghasilkan elektron dan bermuatan negatif (-).

3. Katoda yaitu elektrode dimana reaksi reduksi terjadi,mengambil elektron dari katode dan bermuatan negatif (+).

4. Jembatan garam (salt bridge) yaitu rangkaian dalam yangmemungkinkan ion-ion mengalir dari setengah sel anoda kesetengah sel katoda dan sebaliknya.

5. Elektrolit yaitu zat yang dapat menghantarkann arus listrik.6. Rangkaian luar yaitu kawat yang menghubungkan anoda dengan

katoda.

Notasi Sel Volta Sel Volta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati

(untuk sel Zn/Cu2+) Zn(s)|Zn2+(aq)║Cu2+(aq)|Cu(s) Bagian anoda (setengah sel oksidasi) dituliskan disebelah

kiri bagian katoda Garis lurus menunjukkan batas fasa yaitu adanya fasa yang

berbeda (aqueous vs solid) jika fasanya sama maka digunakantanda koma

Untuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis dalam notasidiujung kiri dan ujung kanan

Kekuatan Relatif Oksidator dan Reduktor

1. Semua nilai adalah relatif terhadap elektroda hidrogenstandar (referensi)

2H+ (aq, 1 M) + 2e Û H2 (g, 1 atm)2. Menurut konvensi semua setengah reaksi ditulis sebagai

reaksi reduksi artinya semua reaktan pengoksidasi dan semuaproduk pereduksi

3. Nilai Eo yang diberikan adalah setengah reaksi tertulis,semakin positif nilainya semakin besar kecenderungan reaksitersebut terjadi

4. Nilai Eo memiliki nilai yang sama tetapi berbeda tanda jikareaksinya kita balik

Au

5. Berdasarkan tabel semakin keatas semakin oksidator dansemakin kebawah semakin reduktor

Perhitungan Potensial Sel

Besarnya potensial sel dari suatu reaksi redoks dalam selvolta merupakan total dari potensial elektrode unsur-unsursesuai dengan reaksinya. Dalam hal ini, hasil perhitunganpotensial sel bisa positif atau bisa negatif. Jika potensialsel bertanda positif berarti reaksi dapat berlangsung,sedangkan jika potensial sel bertanda negatif berarti reaksitidak dapat berlangsung. 

E°sel= E°(+)– E°(–) dengan: E°(+) = potensial elektrode lebih positif (lebih besar)E°(–) = potensial elektrode lebih negatif (lebih kecil) Perhitungan tidak melibatkan koefisien. 

B. SEL VOLTA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI1. Sel Primer

Anode dan katodenya dihabiskan secara kimia ketika sengmenghasilkan arus listrik, hanya sekali pakai dan tidak bisadiisi ulang.

a. Baterai Kering Seng-Karbon (Sel Leclanche)

Sel kering atau yang sering disebut dengan sel seng karbonatau Leclanche menggunakan seng sebagai anodanya dan batanggrafit sebagai katodanya. Satu baterai ini memiliki potensial1,5 Volt. Terdiri dari katode yang berasal dari karbon(grafit)

dan anode logam zink. Elektrolit yang dipakai berupa pastacampuran MnO2, serbuk karbon dan NH4Cl.

Reaksi yang terjadi :

Kelemahannya yaitu mudah habis (bila sering digunakan dan bilaterkena suhu rendah) dan tidak dapat diisi ulang.

Kelebihannya yaitu praktis, ukurannya kecil, harganyaekonomis, dan aman digunakan.

b. Baterai Alkaline

Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–

Katode : 2MnO2(s) + 2 NH4+(aq)

+ 2 e– → Mn2O3(s) + 2 NH3(g) + H2O(l)

Sel : Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq)→Mn2O3(s) + Zn2+(aq) + 2 NH3(g) + H2O(l)

Pada umumnya, prinsip dari Sel Alkalin sama dengan sel kering.Hanya saja, pada sel alkalin suasananya basa karena NH4Cldiganti dengan KOH. Potensialnya juga sama dengan sel kering,yaitu 1,5 Volt. Sel Alkalin lebih awet (tidak mudah habis) dantidak dapat diisi ulang.

Reaksi yang terjadi :

c. Baterai Mercury

Digunakan untuk baterai arloji, kalkulator, alat-alatkesehatan, dan lain-lain. Saat ini, baterai Mercury mulaiditarik dari peredaran karena dianggap berbahaya. Bateraimercury ini mengandung logam-logam berat yang berbahaya bagimanusia. Potensial seng Mercury sebesar 1,35 Volt. Diantaraseng (Anoda) dan Mercury (Katoda), terdapat zat elektrolitkalium hidroksida (KOH). Pembuangan baterai ini dapatmenimbulkan masalah bagi lingkungan karena mercury (Hg)bersifat racun.

Anode : Zn(s) + 2 OH–(aq) → Zn(OH)2(s) + 2 e–

Katode: 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e– → 2 MnO(OH)(s) + 2 OH–

(aq)

Sel :2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + Zn(s) → 2 MnO(OH)(s) + Zn(OH)2(s)

Reaksi yang terjadi :

d. Baterai Perak Oksida

Baterai ini digunakan pada jam tangan, kamera, dan kalkulator.Umurnya panjang karena arus yang dikeluarkan cukup kecil.

Anode : Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + 2e-Katode : HgO(s) + H2O(l) + 2e- Hg(l) + 2OH-(aq)

Sel : Zn(s) + HgO(s) ZnO(s) + Hg(l)

Potensial sel dari baterai sekitar 1,5 V dan dapat bertahan konstan selama pemakaian.

Reaksi yang terjadi :

e. Baterai Litium-tionil Klorida (Li/SOCl2)

Berbentuk silinder atau cakram (disc). Penggunaannya antaralain untuk back up memori pada kamera, remote control, danlampu darurat. Baterai ini memiliki potensial yang besarsekitar 2,7-3,6 V. Porositas karbon yang tinggi mengakibatkanarus yang dihasilkan juga besar.

Anode : Zn(s) + 2OH-(aq) Zn(OH)2(s) + 2e-Katode : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- 2Ag(s) + 2OH-(aq)

Sel : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l) Zn(OH)2(s) + 2Ag(s)

Reaksi yang terjadi :

2. Sel SekunderAnode dan katode bereaksi secara kimia, sel dapat diisi ulang dengan proses elektroslisis untuk mengembalikan anode dan katode ke kondisi awal.

a. Sel Aki atau Baterai Pb

Digunakan untuk penyimpanlistrik dan pada setiap saatdapat dikeluarkan, menstarterkendaraan. Aki terdiri daribeberapa sel volta yang

Anode : 4Li(s)→ 4Li+ (aq)+ 4e-Katode : 2SOCL2 (aq)+ 4 e- → SO2 + S + 4Cl-

Redoks : 4Li(s) + 2SOCL2(aq)→ 4LiCl (aq) + SO2 + S

dihubungkan secara seri. Setiap sel mempunyai potensial 2 V.Jadi aki dengan potensial 6 V terdiri dari 3 sel. Anodenyaterbuat dari logam timbal (Pb) dan katodenya terbuat darilogam timbal yang dilapisi PbO2. Aki model baru menggunakananode Pb-Ca sehingga hanya sedikit air yang terelektrolisisdan tidak perlu menamvah air aki dari waktu ke waktu.

Reaksi yang terjadi :

b. Baterai Ni-Cd

Anode : Pb(s) + SO42–(aq) →PbSO4(s) + 2 e–Katode: PbO2(s) + H2SO4(aq) + 2

H+ + 2 e– PbSO→ 4(s) + 2H2O(l)

Reaksi: Pb(s) + PbO2(s) + 2 H2SO4 2 →PbSO4(s) + 2 H2O

Dipakai pada kalkulator, flash fotografi, kamera digital,laptop, dll. Dilengkapi dengan alat isi ulang, sel padabaterai Ni-Cd mempunyai potensial sekitar 1,4 V. Pembuanganbaterai ini menyebabkan masalah bagi lingkungan karena sifatCd yang beracun.

Reaksi yang terjadi :

c. Baterai NiMH (Nikel Metal Hidrida)

Anode : Cd(s) + 2OH-(l) →Cd(OH)2(s) + 2e-Katode: NiO2(s) +

2H2O(l) + 2e- →Ni(OH)2 (s) + 2OH-

(aq)

Reaksi :Cd(s) + NiO2(s) + 2H2O(l) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2 (s)

Banyak digunakan pada laptop, telepon seluler, camcorder, dankamera digital. Potensial sekeitar 1,4 V, dapat menyimpansekitar 50 % energi lebih banyak dari baterai NiCd.

Reaksi yang terjadi :

d. Baterai Ion Litium

Anode : Ni(OH)2 + OH- →NiOOH + H2O + e-Katode: M + H2O + e-

→ MH + OH-

Reaksi : Ni(OH)2 + M → NiOOH + MH

Sel Lithium Ionida memilik potensial 3,6 Volt. Sel ini dapatdiisi ulang. Contohnya yaitu baterai HP, laptop, teleponseluler, camcorder dan baterai mainan. Sel ini menggunakanLithium sebagai anodanya dan senyawa kompleks I2 sebagaikatodanya. Diantara anoda dan katoda terdapat zat elektrolityaitu lapisan tipis dari lithium ionida. Mempunyai umur lebihpanjang dari NiMH dan dapat dilihat dari densitas dayanya yangtinggi (710 Wh/kg dibanding 60-80 Wh/kg pada Ni MH).

Reaksi yang terjadi :

Anode : 2Li → 2Li+ + 2e-

Katode : 3I2+2e- → 2I3-

Reaksi :2Li + 3I2 → 2Li+ + 2I3-

3. Sel Bahan Bakar

Sel Bahan bakar merupakan sel Galvani dengan pereaksi –pereaksinya (oksigen dan hidrogen) dialirkan secara kontinyuke dalam elektrode berpori. Sel ini terdiri atas anode darinikel, katode dari nikel oksida dan elektrolit KOH. Sel bahanbakar mempunyai umur tak terbatas, ramah lingkungan, reaksiredoks melibatkan pereaksi H2 dan O2 dengan produk reaksi air(H2O), telah digunakan pada pesawa ruang angkasa dan industriotomotif serta dapat langsung dibuang.

Reaksi yang terjadi :

Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq) → 4H2O(l) + 4e-Katode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq)

Reaksi sel : 2H2(g) + O2 → 2H2O(l)

C. KOROSI1. Pengertian

Kata korosi berasal dari bahasa latin “corrodere” yangartinya pengrusakan logam atau perkaratan. Korosi adalahperistiwa rusaknya logam karena reaksi dengan lingkungannya(Roberge, 1999).

Definisi lainnya adalah korosi merupakan rusaknya logamkarena adanya zat penyebab korosi, korosi adalah fenomenaelektrokimia dan hanya menyerang logam (Gunaltun, 2003).Dalambahasa sehari-hari korosi disebut dengan perkaratan. Contohyang paling umum, yaitu kerusakan logam besi denganterbentuknya karat oksida. Dengan demikian, korosi menimbulkanbanyak kerugian.

2. Proses Reaksi KorosiAnode : {Fe(s)→ Fe2(aq)+ 2 e-} x 2Katode : O2(g)+ 4H(aq)+ 4 e- → 2 H2O(l)Redoks :2 Fe(s) + O2 (g)+ 4 H(aq)→ 2 Fe2++ 2 H2O(l)

Dari data potensial elektrode dapat dihitung bahwa emf standaruntuk proses korosi ini, yaituE0sel = +1,67 V ; reaksi initerjadi pada lingkungan asam dimana ion H+ sebagian dapatdiperoleh dari reaksi karbon dioksida atmosfer dengan airmembentuk H2CO3. Ion Fe+2 yang terbentuk, di anode kemudianteroksidasi lebih lanjut oleh oksigen membentuk besi (III)oksida :

4 Fe+2(aq)+ O2 (g) + (4 + 2x) H2O(l) → 2 Fe2O3x H2O + 8H+(aq)

Hidrat besi (III) oksida inilah yang dikenal sebagai karatbesi. Sirkuit listrik dipacu oleh migrasi elektron dan ion,itulah sebabnya korosi cepat terjadi dalam air garam. Jikaproses korosi terjadi dalam lingkungan basa, maka reaksikatodik yang terjadi, yaitu :

O2 (g) + 2 H2O(l)+ 4e → 4 OH-(aq)

Oksidasi lanjut ion Fe2+ tidak berlangsung karena lambatnyagerak ion ini sehingga sulit berhubungan dengan oksigen udaraluar, tambahan pula ion ini segera ditangkap oleh garamkompleks hexasianoferat (II) membentuk senyawa kompleks stabilbiru. Lingkungan basa tersedia karena kompleks kaliumheksasianoferat (III).

Korosi besi realatif cepat terjadi dan berlangsung terus,sebab lapisan senyawa besi (III) oksida yang terjadi bersifatporous sehingga mudah ditembus oleh udara maupun air. Tetapimeskipun alumunium mempunyai potensial reduksi jauh lebihnegatif ketimbang besi, namun proses korosi lanjut menjaditerhambatkarena hasil oksidasi Al2O3, yang melapisinya tidakbersifat porous sehingga melindungi logam yang dilapisi dari

kontak dengan udara luar.

3. Faktor Penyebab Korosia. Uap Air

Udara yang banyak mengandung uap air (lembab) akanmempercepat berlangsungnya proses korosi.

b. OksigenUdara yang banyak mengandung gas oksigen akan menyebabkan

terjadinya korosi. Korosi besi terjadi apabila ada oksigen(O2) dan air (H2O). Logam besi tidaklah murni, melainkanmengandung campuran karbon yang menyebar secara tidak meratadalam logam tersebut. Akibatnya menimbulkan perbedaanpotensial listrik antara atom logam dengan atom karbon (C).Atom logam besi (Fe) bertindak sebagai anode dan atom Csebagai katode. Oksigen dari udara yang larut dalam air akantereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai mediatempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi.Semakin banyak jumlah O2 dan H2O yang mengalami kontakdengan permukaan logam, maka semakin cepat berlangsungnyakorosi pada permukaan logam tersebut.

c. Larutan GaramElektrolit (asam atau garam) merupakan media yang baik

untuk melangsungkan transfer muatan. Air hujan banyakmengandung asam, dan air laut banyak mengandung garam, makaair hujan dan air laut merupakan korosi yang utama.

d. Permukaan LogamPermukaan logam yang tidak rata memudahkan terjadinya

kutub-kutub muatan, yang akhirnya akan berperan sebagaianode dan katode. Permukaan logam yang licin dan bersih akanmenyebabkan korosi sukar terjadi, sebab sukar terjadi kutub-kutub yang akan bertindak sebagai anode dan katode.

e. Keberadaan Zat Pengotor

Zat Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkanterjadinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyakatom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh, adanya tumpukandebu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan logammampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaanlogam. Dengan demikian peristiwa korosi semakin dipercepat.

f. Kontak Dengan ElektrolitKeberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat

mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reaksitambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapatmelakukan laju aliran elektron sehingga korosi meningkat.

g. TemperaturTemperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada

peristiwa korosi. Secara umum, semakin tinggi temperaturmaka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini disebabkandengan meningkatnya temperatur maka meningkat pula energikinetik partikel sehingga kemungkinan terjadinya tumbukanefektif pada reaksi redoks semakin besar. Dengan demikianlaju korosi pada logam semakin meningkat. Efek korosi yangdisebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat padaperkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannyamenimbulkan panas akibat gesekan atau dikenai panas secaralangsung (seperti mesin kendaraan bermotor).

h. Tingkat Keasaman (Ph)Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH

< 7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahanyang berlangsung pada katode yaitu:  

2H+(aq) + 2e- → H2

Adanya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebihbanyak atom logam yang teroksidasi sehingga laju korosi padapermukaan logam semakin besar.

i. Metalurgi Permukaan Logam

Permukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan bedapotensial dan memiliki kecenderungan untuk menjadi anodeyang terkorosi.Permukaan logam yang kasar cenderungmengalami korosi.

Efek Galvanic CouplingKemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknyaatom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebutsehingga memicu terjadinya efek Galvanic Coupling , yaknitimbulnya perbedaan potensial pada permukaan logam akibatperbedaan E° antara atom-atom unsur logam yang berbedadan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnianrendah. Efek ini memicu korosi pada permukaan logammelalui peningkatan reaksi oksidasi pada daerah anode.

j. MikrobaMenyebabkan peningkatan korosi pada logam, karena mikrobatersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoksuntuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya.Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain:protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksisulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillusthiooxidans Thiobacillus ferroxidans

4. Pencegahan Korosi

a. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau airKorosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satutidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat,oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebihaktif seperti seg dan krom).  Penggunaan logam lainyang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapispada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur ditanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proseskorosi.

b. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda) Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lainyang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia denganbesi sebagai katoda.  Di sini, besi berfungsi hanyasebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lainberperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi.  Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi olehlogam lain (sebagai anoda, dikorbankan).  Besi akanaman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada /belum habis.  Untuk perlindungan katoda pada sistem

jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logammagnesium, Mg.  Logam ini secara berkala harusdikontrol dan diganti.

c. Membuat alloy atau  paduan logam yang bersifat tahankarat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Crmenjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).

KESIMPULAN

Sel Volta memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari karena sel volta menghasilkan energi listrik sehinggabisa digunakan untuk alat-alat elektronik. Contohnyapenggunaan baterai kering seng-karbon (sel Leclance),alkaline, mercury, perak oksida, litium-tionil klorida, aki,Ni-Cd, NiMH, ion Litium, dan sel bahan bakar. Namun semua ituharus dipergunakan dengan memerhatikan lingkungan agar dalampembuangannya tidak merusak alam dan ekosistem.

Korosi logam adalah salah satu masalah yang palingpenting yang dihadapi oleh kelompok industri maju. pengaruhkorosi dapat terlihat (pembentukan karat pada permukaan besi)dan tidak terlihat (keretakan serta terjadinya pengurangankekuatan logam di bawah permukaan).

DAFTAR PUSTAKA

Johari,J.M.C dan M Rachmawati.2008.Kimia SMA dan MA untuk KelasXII.Jakarta:ErlanggaPurba,Michael.2000.Kimia 2000 Untuk SMU Kelas 3.Jakarta:Erlangga

Sumber lain:http://kimia-korosiku.blogspot.com/2012/05/korosi.html?m=1http://rajinbelajar.net/wp-content/themes/clear-line/style.csshttp://galvindo.co.id/index.php/posting/detail/2/Apa-Penyebab-Terjadinya-Korosihttp://www.academia.edu/5107045/CONTOH_-_CONTOH_SEL_VOLTA_DALAM_KEHIDUPAN_SEHARI_-_HARIhttp://id.wikipedia.org/wiki/Korosihttp://smakita.net/penerapan-sel-volta/http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/prinsip-prinsip-dan-konsep-sel-volta/