Aplikasi Reaksi Redoks

Secara kimia, reaksi redoks tidak berbeda dengan reaksi-reaksi kimia yang lain, tetapi dalam reaksi redoks ada perubahan bilangan oksidasi akibat perubahan muatan. Perubahan muatan ini disebabkan adanya transfer elektron dari satu atom ke atom lain. Jika transfer elektron ini dimanfaatkan akan menghasilkan energi listrik arus searah sebab aliran listrik tiada lain adalah aliran elektron.

1. Sel Volta Komersial

Sel Volta adalah sumber energi listrik siap pakai yang dikemas dalam bentuk dan ukuran sesuai kegunaan. Sel Volta terdiri atas elektrode (anode dan katode) tempat terjadinya reaksi redoks. Kedua elektrode ini dicelupkan ke dalam zat kimia yang berperan sebagai medium aliran listrik dan sebagai oksidator atau reduktor. Umumnya, sel Volta komersial berupa sel kering baterai dan accumulator (accu). Jenis baterai bermacam-macam di antaranya baterai seng-karbon, baterai litium, dan baterai nikel-kadmium (nicad).

a. Baterai Seng-Karbon

Baterai jenis seng-karbon atau Leclanche adalah baterai generasi pertama yang dikomersilkan, dipakai untuk lampu senter, jam dinding, radio, dan alat-alat elektronik lainnya. Baterai ini terdiri atas seng (anode) dan batang grafit (katode). Sebagai zat elektrolitnya adalah campuran MnO₂, NH₄Cl, dan serbuk karbon yang dikemas dalam bentuk pasta. Reaksi redoks yang terjadi sangat rumit, tetapi secara sederhana dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut.

Zn(s) →Zn²⁺(aq)+2e^– (anode)

2MnO₂(s)+2NH₄⁺(aq)+2e^– →Mn₂O₃(s)+2NH₃(aq)+H₂O (katode)

Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,5 V dan arus listrik yang mengalir akan berkurang jika dipakai. Potensial sel juga akan berkurang jika cuaca dingin.

b. Baterai Merkuri

Sel Volta yang lain adalah sel merkuri atau disebut juga baterai kancing jenis Ruben-Mallory. Sel jenis ini banyak digunakan untuk baterai arloji, kalkulator, dan komputer.Baterai merkuri ini telah dilarang penggunaannya dan ditarik dari peredaran sebab bahaya yang dikandungnya (logam berat merkuri). Baterai kancing ini terdiri atas seng (anode) dan merkuri(II) oksida (katode). Kedua elektrode tersebut berupa serbuk padat. Ruang di antara kedua elektrode diisi dengan bahan penyerap yang mengandung elektrolit kalium hidroksida (basa, alkalin) (perhatikan Gambar 7.5). Reaksi redoks yang terjadi dalam sel adalah sebagai berikut.

Zn(s)+2OH^–(aq) →ZnO(s)+H₂O(l)+2e^– (anode)

HgO(s)+H₂O(l)+2e^– →Hg(l)+2OH^–(aq) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,35 V.

Gambar 7.5 Baterai merkuri

c. Baterai Litium

Sel kering tersebut (baterai seng-karbon dan baterai merkuri) tidak benar-benar kering sebab elektrolit yang dipakai masih berupa pasta. Sel kering yang benar-benar kering adalah sel jenis litium-iodin. Sel litium-iodin adalah sel Volta dengan logam litium sebagai anode dan senyawa kompleks I2 sebagai katode. Kedua elektrode ini dipisahkan oleh lapisan tipis dari litium iodida. Reaksi redoks yang terjadi adalah sebagai berikut.

2Li(s) →2Li⁺(aq)+2e^– (anode)

3I₂(s) + 2e^– →2I₃^–(aq) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 3,6 V.

Baterai jenis litium berbeda dengan baterai seng-karbon dan baterai merkuri sebab baterai ini dapat diisi ulang (rechargeable). Baterai litium banyak dipakai untukmobilephone (HP) dan mobil mainan.

d. Baterai Nikel-Kadmium

Selain baterai litium-iodin, baterai yang dapat diisi ulang lainnya adalah baterai nikel-kadmium (nicad). Sel nicad adalah baterai untuk penyimpan muatan. Sel nicad tergolong sel Volta yang terdiri atas kadmium sebagai anode, nikel oksida sebagai katode, dengan elektrolit kalium hidroksida. Baterai nicad banyak digunakan untuk baterai penerang isi ulang. Reaksi sel selama pemakaian adalah sebagai berikut.

Cd(s)+2OH^–(aq) →Cd(OH)₂(s)+2e^– (anode)

2NiO₂H(s)+2H₂O(l)+2e^– →2Ni(OH)₂(s)+2OH^–(aq) (katode)

2. Sel Accumulator

Sel Volta komersial jenis lain yang dapat diisi ulang adalah sel timbel atau dikenal dengan accumulator (accu), terdiri atas timbel oksida sebagai katode dan logam timbel berbentuk bunga karang sebagai anode. Kedua elektrode ini dicelupkan dalam larutan H2SO4 10%. Reaksi yang terjadi selama accu dipakai (discharged) adalah sebagai berikut.

Pb(s) + HSO₄^–(aq) →PbSO₄(s)+H⁺(aq)+2e^– (anode)

PbO₂(s)+3H⁺(aq)+HSO₄^–(aq)+2e^–→PbSO₄(s)+2H₂O(l) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan dari reaksi tersebut, yaitu sekitar 2 V. Untuk memperoleh potensial sel sebesar 6 V, diperlukan tiga buah sel yang disusun secara seri. Berapa jumlah sel yang harus disusun seri untuk menghasilkan potensial sel 12 V? Jika accutelah dipakai, accu dapat diisi ulang menggunakan arus listrik searah. Selama proses isi ulang, reaksi dalam sel merupakan kebalikan dari reaksi pemakaian. Reaksinya adalah sebagai berikut:

2PbSO₄(s)+2H₂O(l) →Pb(s)+PbO₂(s)+2H₂SO₄(aq)

Selama proses isi ulang, sejumlah air dalam accu terurai menjadi H₂dan O₂, akibatnyaaccu kekurangan air. Oleh karena itu, accu yang sering dipakai dan diisi ulang, cairan elektrolitnya harus diganti dengan yang baru.

Sumber

_____sincerely_____