06 kesetimbangan redoks
TRANSCRIPT
KESETIMBANGAN OKSIDASI REDUKSI
Sel Galvanik Sel Galvanik adalah sel tempat
berlangsung reaksi kimia secara spontan yang melepaskan energi listrik.
Ukuran energi listrik yang terlibat dinyatakan sebagai gaya gerak listrik (ggl) yang diukur dalam satuan volt
Satu volt adalah ggl yang diperlukan untuk memberikan satu Joule energi pada sebuah muatan listrik sebesar satu Coulomb
1 Volt = 1 Joule/Coulomb
Zn 2+ –Zn 2+ – Zn 2+ – Zn 2+ – Zn 2+ –
Logam Zn
larutan berisi Zn2+
Kesetimbangan yang terjadi
Zn2+ + 2e ZnPotensial yang dihasilkan karena adanya kontak logam dengan larutan adalah kecenderungan pasangan logam-larutan (Zn–Zn2+) tersebut untuk kehilangan elektron.
Potensial Elektroda Tunggal
Sel Galvanik dapat dinyatakan sebagai berikut:
ZnZn2+ (1 M) Cu2+ (1M) Cu EL EJ1 EJ2 ER
Sel Galvanik
Zn
–
Anoda
Cu
+
K+ + Cl–
Jembatan garam
K+ Cl–
e
Katoda
e
Cu2+ + 2e CuZn Zn2+ + 2e
Zn2+ (1 M) Cu2+ (1 M)
ZnZn2+ (1 M) Cu2+ (1M) Cu EL EJ1 EJ2 ER
Sel Galvanik
Esel = ER – EL
Potensial pada keadaan standaroL
oR
osel EEE
Potensial satu sel
Reaksi spontan yang berlangsung
Zn + Cu2+ Zn2+
+ Cu
Elektroda Hidrogen Standar
Zn Zn2+ + 2e Eo = 0,76 V2 H+ + 2e H2 Eo = 0,00 V
Zn + 2 H+ Zn2+ + H2 Eo = 0,76 V
Bagaimana reaksi: Zn + 2 H+ Zn2+ + H2 spontan?
Zn2+ + 2e Zn Eo = -0,76 V2 H+ + 2e H2 Eo = 0,00 VCu2+ + 2e Cu Eo = +0,34 VReaksi yang spontan
berlangsung jika potensial elektroda sel bernilai positif
+
Stontan !
SETENGAH REAKSI Sistem Redoks Eo Volt
H2O2 + 2H+ + 2e- 2 H2O 1,77
MnO4- + 4H+ + 3e- MnO2 + 2H2O 1,695
Ce4+ + e- Ce3+ 1,6 1
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O 1,51
Cr2O72- + 14 H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 1,33
MnO2 + 4H+ 2e- Mn2+ + 2H2O 1,23
2IO3- + 12H+ + 10e- I2 + 6H2O 1,20
H2O2 + 2e- 2OH- 0,88
Cu2+ + I- + e- CuI 0,86
Fe3+ + e- Fe2+ 0,771
O2 + 2H+ + 2e- H2O2 0,682
I2(aq) + e- 2I- 0,6197
H3AsO4 + 2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2O
0,559
Contoh Potensial Standar
SETENGAH REAKSI Sistem Redoks Eo Volt
I3- + 2e- 3I- 0,5355
Sn4+ + 2e- Sn2+ 0,154
S4O62- + 2e- S2O3
2- 0,08
2H+ + 2e- H2 0,0000 *
Zn2+ + 2e- Zn -0,763
2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0,828• Normal Hidrogen Electrode (NHE) atau Standard Hydrogen Electrode (SHE)• Reagen yang berperan sebagai Reduktor sekaligus sebagai Oksidator Reagen mengalami autoredoks.
Persamaan Nernst
Go : Energi bebas Gibbs standarn : jumlah mol elektron yang terlibat reaksi
Perubahan energi bebas Gibbs:
A + B C + D
βα
δγ
ΔΔBA
DCo
aaaa
log RT 3,2GG
Go = -n F Eo
βα
δγ
]B[]A[
]C[[C] log RT 3,2nFEnFE o
βα
δγ
]B[]A[]D[[C]
log nFRT 3,2
E E o
Persamaan Nernst
Pada kesetimbangan, G = 0 E = 0, K log RT 3,2Go Δ
βα
δγ
]B[]A[]D[[C]
log n059,0
EE o
Pada 298 K
K log n059,0
Eo
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
a. Tuliskan reaksi selb. Hitung voltase selc. Hitung konstanta
kesetimbangan
Sebuah sel disusun sebagai berikut
FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
a. reaksi sel
Sebuah sel disusun sebagai berikut
FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd
Cd2+ + 2e Cd Eo = -0,40 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V
Fe + Cd2+ Fe2+ + Cd Eosel= +0,04 V
-
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
b. voltase sel
Sebuah sel disusun sebagai berikut
FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd
V 49,0001,01
log 2059,0
EE oRR
V 47,01,0
1 log
2059,0
EE oLL
V 02,0EEE LRsel
V 02,0001,01,0
log 2059,0
04,0Esel
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
c. konstanta kesetimbangan
Sebuah sel disusun sebagai berikut
FeFe2+ (a = 0,1) Cd2+ (a = 0,001) Cd
K log n059,0
Eo
K log 2059,0
04,0
K = 23
Diketahui potensial sel standar sebagai berikut: Ni2+ + 2e Ni Eo = -0,25 V Co2+ + 2e Co Eo = -0,28 V
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
Hitung potensial sel berikut:
Ni Ni2+ (0,04 M) Co2+ (0,02 M) Co
potensial sel standar : Co2+ + 2e Co Eo = -0,28 V Ni2+ + 2e Ni Eo = -0,25 V Ni2+ + Co Ni + Co2+ Eo = -0,03 V V 038,0
02,004,0
log 2059,0
03,0Esel
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
–
Hitung potensial sel berikut:
Ni Ni2+ (0,04 M) Co2+ (0,02 M) Co
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
Hitung potensial sel berikut:
Ni Ni2+ (0,04 M) Co2+ (0,02 M) Co
Contoh Penerapan Persamaan Nernst
Hitung potensial sel berikut:
Cr Cr3+ (0,03 M) Zn2+ (0,001 M) Znpotensial sel standar : Cr2+ + 3e Cr Eo = -0,74 V Zn2+ + 2e Zn Eo = -0,28 V
Kurva Titrasi Fe2+ dengan Ion Ce4+
Selama titrasi, konsentrasi analit Fe2+ dapat ditentukan dengan cara memplot potensial Fe2+ terhadap volume titran.
Ketika titrasi dilakukan, ion-ion Fe dan Ce berada pada satu sistem dan terjadi kesetimbangan.
Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
selama titrasi berlangsung, sistem redoks Fe2+ – Fe3+ dan Ce3+ – Ce4+ memiliki potensial yang sama]Fe[
]Fe[logEE 3
2
1059,0o
Fe
]Ce[]Ce[
logEE 4
3
1059,0o
Ce
atau
Contoh 10.7
5,0 mmol garam besi (II) dilarutkan dalam 100 mL larutan asam sulfat dan dititrasi dengan Cerium (IV) sulfat 0,1 M. Gunakan 0,68 V untuk potensial formal Fe2+ – Fe3+ dan 1,44 untuk Ce3+ – Ce4+ .Pada awal titrasi, potensial ditentukan oleh rasio [Fe2+]/[Fe3+] yang sulit ditentukan.
Setelah penambahan 10 mL Ce4+ 0,1 M
mmol Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
awal 5,0 1,0 -- --perubahan -1,0 -1,0 1,0 1,0 +kesetimbangan 4,0 0 1,0 1,0
Contoh 10.7
Setelah penambahan 10 mL Ce4+ 0,1 M
mmol Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
awal 5,0 1,0 -- --perubahan -1,0 -1,0 1,0 1,0 +kesetimbangan 4,0 0 1,0 1,0
]Fe[]Fe[
log68,0E 3
2
1059,0
]Ce[]Ce[
log44,1E 4
3
1059,0
V 64,0)110/0,1()110/0,4(
log68,0E 1059,0
0 10 20 30 40 50 60 700.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Vol Ce4+ (mL)
Pote
nsia
l, E
(Vol
t)
Kurva Titrasi Fe2+ dengan Ion Ce4+
1,06 V
Tetapan kesetimbangan
Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi sel berikut:
AlAl3+ (0,010 M) ॥ Sn2+ (0,010) M SnDiketahui potensial reduksi:
Al3+ + 3 e Al Eo = -1,66 VSn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VAl – 3 e Al3+ Eo =
1,66 VSn2+ + 2 e Sn Eo = -
0,14 V +
2 Al + 3 Sn2+ 2 Al3+ + 3Sn Eo = 1,52 V
K log n059,0
Eo K log 3059,0
52,1 K = 8,2 x 10294
Perubahan energi bebas
a. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi:
Hg2+ + 2 Ag Hg + 2 Ag+ b. Hitung Go c. Hitung G untuk konsentrasi [Hg2+] =
1 x 10-6 M dan [Ag+] = 0,10 MHg2+ + 2 e Hg Eo = 0,85 VAg+ + e Ag Eo = 0,80 V
a. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi:
Hg2+ + 2 e Hg Eo = 0,85 V
Ag+ + e Ag Eo = -0,80 V +
Hg2+ + 2 Ag Hg + 2 Ag+ Eo = 0,05 V
K log 2059,0
05,0 K = 101,695 = 49,5
.b Go = - 2,3 RT log K = - 2,3 (8,314)(298) log
49,5 = -9658 J
]Hg[]Ag[
log 059,0GG 2
2o
ΔΔ
6
2
101,0
log 059,09658GΔ
Hitung potensial larutan dari a. 60 mL M Fe2+ 0,050 dan 20 mL
KMnO4 0,030 Mb. 50 mL Sn2+ 0,050 M dan 30 mL Fe3+
0,030 M
Sn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V
Sn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V
Setelah penambahan 30 mL Fe3+ 0,03 M
mmol Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+
awal 2,5 0,9 -- --perubahan -0,9 -0,9 0,9 0,9 +kesetimbangan 1,6 0 0,9 0,9
Sn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V
Sn2+ + 2 e Sn Eo = -0,14 VFe2+ + 2e Fe Eo = -0,44 V
Setelah penambahan 30 mL Fe3+ 0,03 M
mmol Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+
awal 2,5 0,9 -- --perubahan -0,9 -0,9 0,9 0,9 +kesetimbangan 1,6 0 0,9 0,9