12. Diketahui data reaksi setengah sel sebagai berikut. Cr*+ (aq) + 3 e Cr(s) E° = -0,60 volt Ba*(aq) + 2 e Ba(s) E° = -2,90 volt Ag+(aq) + e Ag(s) E° = +0,8 volt Fe2+ (aq) + 2 e Fe(s) E° = -0,44 volt Berdasarkan data di atas, reaksi redoks yang dapat berlangsung adalah ... A. Cr(s) + Ba²+(aq) — → Cr3+(aq) + Ba(s) B. Cr3+(aq) + Fe(s) —— Cr(s) + Fe²+(aq) C. Ba?*(aq) + Ag(s) > Ba(s) + Agt(aq) D. Agt(aq) + Ba(s) —— Ag(s) + Ba²+(aq) E. Ba²+(aq) + Fe(s) + Ba(s) + Fe2+ (aq) 

Pada soal kali ini kita diberikan data berupa harga potensial reduksi standar beberapa ion logam, lalu kita diminta untuk menentukan reaksi yang dapat berlangsung (spontan), sehingga konsep yang digunakan adalah penentuan reaksi sel pada sel Volta dan Aplikasi sel Volta.

Penjelasan Konsep

Paling kesel kalau lagi asik-asik main handphone (HP) eh tiba-tiba baterainya habis. Terpaksa deh, harus di charge dulu dan nunggu sampai baterainya full lagi. Kamu tahu gak sih kenapa baterai kok bisa jadi sumber energi? Yup, sebenernya di dalam baterai itu terjadi reaksi kimia lho. Lebih tepatnya reaksi redoks. Nah, reaksi kimia ini berlangsung spontan dan bisa menghasilkan energi listrik karena ada aliran elektron. Reaksi redoks yang berlangsung spontan pada baterai ini merupakan prinsip dari sel Volta. 

Apa itu sel Volta? Sel Volta adalah rangkaian alat yang dapat mengubah reaksi redoks secara spontan menjadi energi listrik. Disebut sebagai sel Volta karena yang menemukan merupakan seorang ahli kimia bernama Alessandro Giuseppe Volta ( 1745-1827) dan Lugini Galvani (1737-1798), sehingga seringkali sel Volta juga disebut dengan sel Galvani. Biar kita lebih kebayang nih tentang sel Volta, yuk lihat rangkaian sel Volta berikut:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-85/LessonId-225/ModuleId-2/QuestionCode-21HPLA3PGIO/selgalvani-1.jpg" />
Sumber: www.ilmukimia.org

Sekarang kita pahami ya bagian-bagian pada sel Volta:
<ul><li>Voltmeter: alat yang digunakan untuk mengukur tegangan/potensial listrik yang dihasilkan</li><li>Jembatan garam: komponen yang berisi garam inert gunanya untuk menjaga keseimbangan muatan di kedua elektrode</li><li>Elektrode: tempat terjadinya reaksi redoks. Elektroda ada dua yaitu katoda (kutub positif) sebagai tempat reaksi reduksi dan anoda (kutub negatif) sebagai tempat reaksi oksidasi.</li><li>Elektrolit: larutan yang digunakan untuk menyediakan ion-ion saat reaksi berlangsung. Elektrolit ini umumnya harus mengandung kation yang sama dengan elektrodanya.</li></ul>

Nah, di sel Volta kan terjadi reaksi redoks. Untuk contoh rangkaian sel di atas, persamaan reaksinya seperti berikut ya:

Di anoda terjadi oksidasi elektroda yang digunakan yaitu oksidasi logam seng. Persamaan reaksinya adalah
Anoda (-): \(Zn(s) → Zn^{2+}(aq) + 2e\)

Sementara itu, di katoda terjadi reduksi ion \(Cu^{2+}\) yang berasal dari larutan \(CuSO_4\). Persamaan reaksinya adalah
Katoda (+): \(Cu^{2+}(aq) + 2e → Cu(s)\)
Jadi reaksi totalnya: \(Zn(s) + Cu^{2+}(aq) → Zn^{2+}(aq) + Cu(s)\)

Berapa besar potensial listrik standar yang dihasilkan dari rangkain sel Volta? Besarnya potensial listrik standar atau potensial sel (E°sel) bergantung pada potensial reduksi standar (E°) elektroda yang digunakan. Apa itu potensial reduksi standar? Potensial reduksi yang diukur pada keadaan standar (1 M dan 25 °C). Besarnya E°sel bisa kita hitung menggunakan persamaan berikut:

\(E°sel=E°reduksi-E°oksidasi\)
\(E°sel=E°katoda-E°anoda\)

*Jika E°sel > 0: spontan
*Jika E°sel < 0: tidak spontan

Reaksi pada sel Volta adalah reaksi yang berlangsung spontan sehingga harus memiliki E°sel > 0. Untuk menghasilkan E°sel > 0 maka zat yang mengalami reduksi harus memiliki potensial reduksi standar yang lebih besar dari zat yang mengalami oksidasi.

Untuk menyatakan reaksi redoks pada sel Volta bisa disederhanakan menggunakan suatu notasi sel berikut:

\(Anoda||Katoda\)
\(Oksidasi||Reduksi\)
\(Logam|Ion||Ion|logam\)

Misal, untuk reaksi yang terjadi pada rangkaian sel Volta di atas dapat kita tuliskan dengan:
\(Zn|Zn^{2+}||Cu^{2+}|Cu\)

Oke, sekarang kita bahas soalnya yuk. Di soal ini kita punya beberapa logam beserta nilai potensial reduksi standarnya. Nah, kita diminta buat nentuin persamaan reaksi yang berlangsung spontan. 

Buat ngejawabnya, pertama-tama yang harus kalian lakukan adalah menentukan zat yang mengalami reduksi dan oksidasi dari tiap persamaan reaksi. Kemudian kita cek harga potensial reduksi standar zat pada tiap persamaan reaksi. Nah, sesuai penjelasan di atas, reaksi yang dapat berlangsung (spontan) adalah reaksi yang memiliki E°sel > 0. Jadi, zat yang punya potensial reduksi standar lebih besar harus mengalami reduksi.

Yuk kita cek persamaan reaksi di masing-masing opsi:
<ul><li>Pada opsi A terlihat kalau Cr mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +3 (oksidasi), sedangkan Ba mengalami penurunan biloks dari +2 menjadi 0 (reduksi). Dari data yang diketahui, \(E° Ba^{2+} < E° Cr^{3+}\), maka reaksinya tidak dapat berlangsung karena Cr mengalami oksidasi, seharusnya reduksi.</li><li>Pada opsi B terlihat kalau Cr mengalami penurunan biloks dari +3 menjadi 0 (reduksi), sedangkan Fe mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +2 (oksidasi). Dari data yang diketahui, \(E° Cr^{3+} < E° Fe^{2+}\), maka reaksinya tidak dapat berlangsung karena Fe mengalami oksidasi, seharusnya reduksi.</li><li>Pada opsi C terlihat kalau Ag mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +1 (oksidasi), sedangkan Ba mengalami penurunan biloks dari +2 menjadi 0 (reduksi). Dari data yang diketahui, \(E° Ba^{2+} < E° Ag^+\), maka reaksinya tidak dapat berlangsung karena Ag mengalami oksidasi, seharusnya reduksi.</li><li>Pada opsi D terlihat kalau Ba mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +2 (oksidasi), sedangkan Ag mengalami penurunan biloks dari +1 menjadi 0 (reduksi). Dari data yang diketahui, \(E° Ba^{2+} < E° Ag^+\), maka reaksinya dapat berlangsung karena Ag mengalami reduksi.</li><li>Pada opsi E terlihat kalau Fe mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +2 (oksidasi), sedangkan Ba mengalami penurunan biloks dari +2 menjadi 0 (reduksi). Dari data yang diketahui, \(E° Ba^{2+} < E° Fe^{2+}\), maka reaksinya tidak dapat berlangsung karena Fe mengalami oksidasi, seharusnya reduksi.</li></ul>

Pembahasan