Sumber Bahan Bakar Hayati Langsung dari Selulosa

Di saat para peneliti berupaya keras mencari cara untuk mengkonversi limbah tanaman menjadi bahan bakar etanol, ilmuwan di Amerika Serikat telah menemukan sebuah proses kimia sederhana untuk mengkonversi selulosa menjadi molekul-molekul furfural-sebuah sumber bahan bakar hayati alternatif. Teknik ini baru dalam tahapan pengujian tetapi bisa menghasilkan bahan bakar furfural dari berbagai material selulosa, termasuk limbah dari industri kehutanan dan makanan, dan bahkan koran bekas. Mark Mascal dan Edward Nikitin dari Universitas California, mengatakan metode ini menghasilkan bahan bakar furfural dari selulosa buangan dengan hasil yang sangat tinggi. Produk utamanya, cairan organik 5-(klorometil)furfural (CMF), bisa dikonversi dalam satu tahapan sederhana menjadi etoksimetilfurfural (EMF), sebuah zat aditif disel yang potensial. Mascal mengatakan furfural adalah alternatif yang lebih baik dibanding bioetanol dari selulosa, karena jumlah perlakuan yang diperlukan dalam produksi bioetanol menjadikan proses ini tidak ekonomis. "Membuat furfural tentu lebih murah," kata dia. "Metode yang kami gunakan tidak lebih dari penggunaan asam hidroklorat. Sehingga enzim dan pra-perlakuan tidak diperlukan (untuk mengurai selulosa), atau melakukan detoksifikasi atau fermentasi." Selulosa bisa dikonversi secara langsung menjadi bahan bakar hayati furanat dengan persentase hasil yang tinggi Mereka melumatkan selulosa dengan asam hidroklorat yang mengandung lithium klorida, dan dengan menggunakan ekstrak diklorometana CMF, bersama dengan zat organik berbasis furan lainnya. CMF selanjutnya bisa dikonversi menjadi produk furanat, EMF, yang telah menunjukkan hasil menjanjikan ketika diuji pada campuran-campuran disel. Akan tetapi, karena konversi ini memerlukan etanol, Mascal menganggap mungkin lebih baik melakukan sebuah konversi alternatif - hidrogenasi katalitik menjadi 5-metilfurfural (MF), sebuah bahan bakar yang belum diuji. "Hidrogen mudah diperoleh, jadi jika kita bisa mengganti etanol, saya rasa hasil yang dicapai akan lebih baik," kata dia. "Saya yakin konversi ini bisa dilakukan dengan efektif dalam skala laboratorium, tetapi tentu ada perbedaan antara melakukan sesuatu dengan jumlah satu liter dan satu ember," papar Arthur Ragauskas, seorang ahli bahan bakar hayati di US Department of Energy's BioEnergy Science Center. Dia juga menganggap bahwa penghilangan klorin, yang dalam produk akhir bisa menyebabkan korosi, dapat menimbulkan masalah jika proses konversi sudah ini dilakukan dalam skala industri. Mascal mengakui bahwa klorin, walaupun dengan kadar yang rendah, perlu dikurangi lebih lanjut. Akan tetapi, dia mengatakan dia yakin ini tidak akan menjadi kendala besar. "Teknologi ini sekarang masih dalam tahap percobaan, tetapi jika ada yang benar-benar ingin menggunakannya, tentu mereka dapat membuat proses-proses yang dapat menghilangkan klorin dan kontaminan lainnya dari produk akhir." Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld

Jalur Cepat Pembuatan Bensin

Proses untuk mengubah serpihan kayu, limbah pertanian dan biomasa lainnya menjadi bahan bakar transportasi telah meyita perhatian para peneliti. Salah satu dari peneliti yang tertarik mengembangkan teknologi ini adalah insinyur kimia George W. Huber, yang timnya di University of Massachusetts, Amherst melaporkan suatu proses pirolisis katalitik selektif yang untuk pertama kalinya mampu mengubah secara langsung selulosa kedalam senyawa yang dapat dipakai untuk membuat bensin (ChemSusChem, DOI: 10.1002/cssc.200800018) Masalah yang terbesar dari konversi biomasa adalah yang dinamakan "recalcitrance" dari tanaman, yaitu ketidakmampuan secara cepat dan ekonomis untuk mengubah secara langsung karbohidrat kompleks dari tanaman menjadi bahan kimia berguna dan bahan bakar. Para peneliti mencari beberapa pendekatan baik fisis, kimia dan biologis untuk mengatasi masalah recalcitrance ini, termasuk teknik pirolisis baru yang dikembangkan oleh Huber dan mahasiswa pascasarjananya Torren R. Carlson dan Tushar P. Vispute. Pirolisis adalah sebuah metode baku yang melibatkan pemanasan material padat organik, termasuk limbah pertanian dan industri pada suhu tinggi dan kedap oksigen. Proses ini akan mendekomposisi material tersebut menjadi campuran hidrokarbon cair. Para peneliti di UMass mengidentifikasi kondisi - kondisi reaksi yang diperlukan untuk mengontrol pirolisis dari serbuk selulosa dan karbohidrat berbasis biomasa lainnya yang dicampur dengan serbuk halus katalis zeolite ZSM5. Selulosa pertama-tama akan terdekomposisi menjadi bahan organik volatil teroksigenasi yang secara selanjutnya memasuki pori-pori zeolit dan secara selektif mengalami serangkaian reaksi dekabonilasi, dehirasi, oligomerisasi dan reaksi lainnya. Huber mengatakan, proses mereka memakan waktu kurang dari 2 menit pada suhu 600°C didalam reaktor yang didesain khusus yang dapat menghailkan senyawa-senyawa aromatis berupa naphthalene, ethylbenzene, toluene, dan benzene; produk samping termasuk arang, H2O, CO, dan CO2. Namun proses ini masih memiliki beberapa batasan saat ini. Sebagai contoh, para peneliti masih memakai selulosa murni sebagai bahan awal pirolisis. Tambahan lain, regulasi di US metapkan jika campuran bensin harus mengandung senyawa aromatis lebih kecil dari 25% termasuk kurang dari 1% untuk bensen. Huber mengatakan, kalau menggunakan bahan biomasa alami harusnya akan menghasilkan produk yang sama dengan memakai selulosa murni ketika proses ini nantinya telah dioptimalisasi. Dia juga menyadari bahwa batasan peraturan dari bensin terhadap kandungan senyawa aromatis akan membatasi pemakaian produknya. Namun dia menjelaskan produk aromatis ini dapat dicampur dengan senyawa alkana dan komponen lain untuk membuat bensin standar, atau senyawa aromatis dapat di hirogenasi untuk menghasilkan alkana. Jika kami menggabungkan langkah hidrogenasi didalam proses ini maka secara prinsip akan dapat mengahsilkan bensin yang standar, ungkap Huber. Huber, bersama para mahasiswanya. Metode pirolisis baru ini merupakan metode sederhana untuk mengolah biomasa dalam jumlah yang besar dengan waktu yang singkat, komentar John R. Regalbuto, direktur dari National Science Foundation, yang mensuport kegiatan Huber. Proses Huber ini yang mengubah secara langsung selulosa menjadi bensin aromatis merupakan teknologi terdepan saat ini yang telah mengubah paradigma terhadap pembuatan bensin alternatif terbarukan, kata Regalbuto lebih lanjut.

Hubungan Ikan dan Kecerdasan Otak

Tingkat kecerdasan orang Jepang ternyata berada di atas rata-rata tingkat kecerdasan orang Asia lainnya. Hal itu dibuktikan dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi (Iptek) Jepang yang mendapat pengakuan internasional dan sejajar dengan negara-negara industri maju. Selain itu orang Jepang juga dikenal tetap sehat dan memiliki gairah hidup tinggi sampai usia tua, bahkan sampai usia 80 tahun. Dari aspek gizi dan pangan, ternyata bahan pangan yang mendominasi makanan orang Jepang ialah ikan, dengan tingkat konsumsi rata-rata 60 kg per orang per tahun. Tingkat konsumsi ikan orang Indonesia masih di bawah 30 kg per orang per tahun. Sementara di Malaysia sudah mencapai 37 kg per orang per tahun. Kadar protein ikan segar atau olahan cukup tinggi, seperti cakalang 24,2 persen, tuna 23,7 persen, bandeng 21,7 persen, lemuru 20,2 persen, ikan mas 16 persen, pindang 27 persen, ikan asap 30 persen, ikan asin 42-50 persen, udang segar 21 persen dan udang kering 62,4 persen. Kandungan lemak ikan rendah, umumnya di bawah 5 persen. Bandingkan dengan kandungan lemak ayam yang mencapai 25 persen. Ikan juga kaya akan kalsium, fosfor, besi, Vitamin A dan B1. DHA Salah satu komponen gizi yang terkandung dalam ikan dan diduga berperan dalam meningkatkan kecerdasan ialah Docosa-hexaenoic-acid (DHA), yang merupakan asam lemak tak jenuh ganda berupa rantai panjang Omega-3, terdiri dari 22 atom karbon, 32 atom hydrogen dan 2 atom oksigen (rumus molekul: C22H32O2). Belakangan ini DHA dijadikan food supplement, antara lain dicampur dengan susu bayi dan balita, susu untuk ibu hamil, biscuit bayi, kapsul dn minyak ikan. DHA juga terdapat di dalam air susu ibu (ASI), dengan demikian bayi yang disusui secara penuh (dua tahun) kebutuhan DHA-nya sudah terpenuhi. Bagi orang yang terbiasa mengkonsumsi ikan, terutama ikan air dingin seperti salmon, tuna dan mackerel kebutuhan DHA-nya juga sudah terpenuhi dari ikan. Berbagai hasil penelitian menunjukkan, bayi yang mendapat ASI mempunyai IQ lebih tinggi dari bayi yang tidak mendapat ASI. Bayi yang tidak mendapat ASI memiliki kandungan DHA yang rendah dan bobot otak yang lebih ringan dibanding bayi yang diberi ASI. Sebagai komponen pembentuk otak, DHA diperlukan mulai dari 3 bulan sebelum bayi lahir sampai usia 18 bulan. Untuk bayi pre-term (berat badan rendah) sangat dianjurkan untuk mengkonsumsi DHA. Untuk itu konsumsi ikan perlu lebih ditingkatkan. DHA merupakan asam lemak tak jenuh yang bermanfaat untuk mencegah penyempitan dan penyumbatan pembuluh darah otak, jantung dan organ reproduksi pria. DHA sangat penting untuk perkembangan otak, sekitar 60 persen dari seluruh asam lemak pada otak merupakan DHA. Selain itu, DHA merupakan bagian penting pembentukan struktur membran pada bagian belakang mata. Bagaimana mekanisme DHA dalam meningkatkan kecerdasan otak belum diketahui secara pasti. Namun fakta menunjukkan, orang Jepang yang tingkat konsumsi ikannya lebih tinggi memiliki rata-rata kecerdasan yang lebih tinggi. Ikan merupakan bahan pangan yang kaya DHA. Selain itu bayi yang diberi ASI rata-rata lebih cerdas dibanding yang tidak diberi ASI. ASI juga banyak mengandung DHA. Makanan Otak Kecerdasaran terbentuk dari perpaduan factor genetis, kultur dan lingkungan. Bibit pintar akan tumbuh jika di antara ketiga factor tersebut tumbuh sinergi yang saling melengkapi. Secara genetis orang tua yang cerdas akan menurunkan anak-anak yang cerdas, tetapi kecerdasan akan tampak jika kebiasaan sehari-hari (kultur) termasuk pola konsumsi turut mendukung, serta ditunjang oleh lingkungan yang kondusif . Kegiatan bersekolah, aktif belajar, gemar berpikir dan mengemukakan pendapat akan merangsang peningkatan kecerdasan, sejalan dengan bertambahnya umur. Proses intelek terus berlangsung melampaui masa bayi, balita, anak-anak, remaja, dewasa, dan grafik fungsi intelektual mulai menurun ketika usia 50 tahun mulai terlampaui. Fungsi intelek akan mengalami gangguan jika terjadi kasus kekurangan vitamin B1, B6, B12, mineral zinc dan iodium. Menurut ahli gizi otak, jenis makanan tertentu mempengaruhi produksi beberapa jenis neurotransmitter (zat penghantar listrik otak) seperti choline dan lecithin yang banyak terdapat dalam kuning telur, hati, otak, sumsum, kedelai dan biji-bijian lainnya. Neurotransmitter sangat vital untuk menghapal, oleh karena itu menu choline tinggi dapat memperbaiki daya ingat jangka pendek. Untuk meningkatkan kecerdasan otak, selain tergantung pada factor genetis dan lingkungan, juga dipengaruhi oleh kultur pra dan pasca kelahiran, terutama menyangkut “makanan otak”. Selain ikan jenis “makanan otak” lainnya ialah kuning telur, hati, otak, sum-sum, kedelai dan biji-bijian lainnya. Tahu dan tempe terbuat dari kedelai, maka bahan pangan inipun kaya akan lecithin dan cholin. Ada baiknya dibuat resep masakan khusus yang menggabungkan jenis-jenis makanan tersebut, bisa dalam bentuk “bubur cerdas”, “sup cerdas”, dan sebagainya. Penutup Untuk menjadi bangsa yang cerdas makan ikan perlu lebih digalakkan. Kalaupun ikan yang kaya DHA seperti tuna atau salmon sulit terjangkau, ikan local seperti lele, mas, mujair, bandeng, teri, kakap atau jenis lainnya tidak jadi masalah, karena ikan tersebut juga kaya protein, bahkan ikan asin memiliki kandungan protein tertinggi. Sebenarnya DHA dapat dibentuk dalam tubuh manusia, namun kemampuan fisiologis setiap orang untuk mengubah dari bahan baku (asam lemak tak jenuh ganda) menjadi DHA berbeda-beda, tergantung pada tingkat kesehatan, penyerapan dan kondisi lemaknya di dalam tubuh. Dengan demikian mengkonsumsi ikan sangat dianjurkan, selain mengandung DHA ikan juga mengandung EPA (C20H3O20. DHA dan EPA secara bersama dikenal sebagai Omega 3, yang sudah dikenal dapat mencegah serangan jantung, stroke dan impotensi. Ikan yang dikonsumsi perlu memenuhi persyaratan tertentu, seperti habitatnya tidak tercemar logam berat (Hg, Pb, dan Cu). Selain itu, ikan harus dalam kondisi yang segar. Ciri-ciri ikan yang masih segar: tidak berbau amis, dagingnya masih kenyal, ekornya tidak kering dan menghitam serta matanya tidak berwarna merah, Hindari ikan yang penempatannya ditumpukan bersama hewan laut lainnya seperti kepiting, kerang dan udang, sebab hal itu akan menyebabkan terjadinya kontaminasi silang. Indonesia memiliki perairan yang sangat luas, baik lautan atau daratan, dengan demikian potensi sumberdaya perikanan yang dimiliki sangat besar. Upaya peningkatan konsumsi ikan akan memberikan manfaat ganda, selain meningkatkan kecerdasan, juga makin menggairahkan sector perikanan.

ASAM BASA

Teori Asam Basa Arrhenius

Asam : Zat yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H+)

HCl (aq) è H + (aq) + Cl- (aq)

Basa : Zat yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion hidroksida (OH-)

NaoH è Na + (aq) + OH- (aq)

Teori Asam Basa Bronsted- Lowry

Asam : Spesies pendonor proton

Basa : Spesies penerima proton

Asam basa yang saling berkaitan dalam pertukaran proton disebut pasangan asam basa konjugasi

HA + B ═ BH+ + A-

Asam 1 Basa2 asam 2 basa 1

HCl + NH3 ═ NH4+ + Cl-

Teori Asam Basa Lewis

Asam : setiap spesi yang mengandung atom yang dapat menerima pasangan elektron

Basa : setiap spesi yang mengandung atom yang dapat menberikan pasangan elektron

H + H2O è H3O+

Ag+ + 2NH3 è Ag(NH3)2+

Derajat Ionisasi dan tetapan kesetimbangan asam basa

Hubungan Ka dengan α

HA (aq) ==> H+(aq) + A- (aq)

Awal C

Reaksi Cα Cα Cα

Setimbang C(1-α) Cα Cα

Analog dengan asam,

Hubungan antara α dengan Kb :

Tetapan kesetimbangan air (Kw)

Air dapat mengalami swa-ionisasi

Derajat Keasaman (pH)

Istilah pH (potenz of hydrogen) diperkenalkan oleh Sorensen (1909) untuk menyatakan konsentrasi ion hidronium (H+) dalam larutan

pH Asam lemah dan Basa lemah

Keduanya terionisasi sebagian, sehingga punya Ka dan Kb

Hidrolisis Garam

pH garam dari Asam kuat dan basa kuat

HCl (aq)+ NaOH (aq) è NaCl (aq) + H2O (l)

vTidak terjadi hidrolisis baik anion maupun kation

vLarutan garam yang dihasilkan bersifat netral, yaitu pH = 7

vReaksinya disebut Netralisasi

v

pH garam dari Asam kuat dan basa lemah

HCl (aq)+ NH4OH (aq) è NH4Cl (aq) + H2O (l)

Terjadi hidrolisis parsial oleh ion NH4+ yang merupakan asam konjugasi dari basa lemah.

NH4Cl (aq) NH4+ Cl-

H2O OH- + H+

NH4OH X è elektrolit kuat shg selalu terionisasi

pH garam dari Asam lemah dan basa kuat

CH3COOH (aq) + KOH (aq) è CH3COOK (aq)+ H2O (l)

pH garam dari Asam lemah dan basa lemah

H2CO3 (aq)+ NH4OH (aq) è (NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)

Terjadi hidrolisis sempurna oleh anion dan kation

(NH4)2CO3 NH4+ + CO32-

H2O OH- + H+

NH4OH H2CO3

selalu bereaksi , sehingga:

pH tergantung pada harga Ka dan Kb, tidak tergantung pada konsentrasi garam.

LARUTAN BUFFER

vLarutan yang dapat mempertahankan pH dari pengaruh penambahan sedikit asam, basa atau pengenceran.

vPada umumnya terdiri atas

vcampuran asam lemah dan garamnya

vcampuran basa lemah dan garamnya

v

Titrasi Asam Basa

ØJika suatu asam dan basa dititrasi, setiap penambahan pereaksi akan mengakibatkan perubahan pH

ØAda empat macam perhitungan pH jika suatu asam dititrasi dengan basa, yaitu:

1.Titik awal è pH asam sebelum penambahan basa

2.Daerah antara (sebelum titik ekivalen) è larutan mengandung garam dan asam berlebih

3.Titik ekivalen (saat banyaknya asam atau basa tepat setara secara stoikiometri dengan banyaknya basa atau asam dalam larutan è larutan mengandung garam dengan

4.Setelah titik ekivalen è larutan mengandung garam dan basa berlebih

REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

Konsep Redoks

Oksidasi : Peristiwa pelepasan elektron (naiknya bilangan oksidasi)

Cu → Cu²⁺ + e

Reduksi : Peristiwa penangkapan elektron (turunnya bilangan oksidasi)

Cu²⁺ + e → Cu

Bilangan Oksidasi : muatan listrik atom yang dihitung menurut kaidah tertentu.

Aturan umum dalam menentukan bilangan oksidasi:

1. Bilangan oksidasi unsur bebas sama dengan nol

Misalnya O dalam O₂, dan Cu(s)

2. Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa umumnya adalah +1, kecuali dalam senyawa hidrida logam sama dengan -1

H dalam NH₃ mempunyai biloks +1

H dalam CaH₂ dan NaH mempunyai biloks -1

3. Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawa umumnya -2, kecuali dalam peroksida sama dengan -1

O dalam H₂O mempunyai biloks -2

O dalam peroksida KO₂ dan H₂O₂ mempunyai biloks -1

O dalam superoksida RbO₂ mempunyai biloks -1/2

4. Hasil penjumlahan bilangan oksidasi yang positif dan negatif dalam suatu molekul atau senyawa adalah nol

5. Hasil penjumlahan bilangan oksidasi yang positif dan negatif dalam seluruh atom untuk setiap ion sama dengan muatan ion sendiri.

Untuk anion PO₄^2-, biloks P adalah +5 dan O adalah -2 sehingga muatan anion menjadi -2

Penyetaraan reaksi redoks

1. Metode bilangan oksidasi

a. Menentukan biloks unsur-unsur yang terlibat reaksi

[OH^-]

Al (s) + NO₃^- (aq) AlO₃^- (aq) + NH₃(aq)

oks

0 +5

+5 red -3

b. Menyamakan koefisien unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi

Al → Al⁺⁵ + 5 e І x 8

N⁺⁵ + 8 e → N^-3 І x 5

8Al + 5N⁺⁵ → 8Al⁺⁵ + 5N^-3

c. Menyetarakan muatan

Dalam suasana asam, tambahkan H⁺ pada spesies yang kurang muatannya

Dalam suasana basa, tambahkan OH^- pada spesies yang kelebihan muatan

[OH^-]

8Al + 5NO₃^- + 3OH^- 8AlO₃^- + 5NH₃

d. Menyetarakan atom H dengan menambahkan H₂O

[OH^-]

8Al + 5NO₃^- + 3OH^- + 6H₂O 8AlO₃^- + 5NH₃

2. Metode setengah reaksi/ion elektron

1. Menuliskan masing-masing setengah reaksi reduksi dan oksidasi serta menyetarakan unsur yang terlibat reduksi/oksidasi

[H⁺]

CuS + NO₃ ^- Cu²⁺ + S + NO

Reduksi : N⁺⁵ + 3 e → N⁺² / x 2

Oksidasi : CuS → Cu²⁺ + S + 2 e / x 3

2N⁺⁵ + 3CuS → 2N⁺² + 3Cu²⁺ + 3S

2. Menambahkan 1 molekul H₂O pada:

· Bagian yang kekurangan 1 atom O, untuk suasana asam

· Bagian yang kelebihan 1 atom O, untuk suasana basa

[H⁺]

3CuS + 2NO₃ ^- 3Cu²⁺ + 3S + 2NO + 4H₂O

3. Menyetarakan hidrogen dengan menambahkan:

· Ion H⁺ , untuk suasana asam

· Ion OH^-, untuk suasana basa

[H⁺]

3CuS + 2NO₃ ^- + 8H⁺ 3Cu²⁺ + 3S + 2NO + 4H₂O

4. Jika muatan belum setara, menyetarakan muatan dengan menambahkan elektron

1. Sel Volta/Galvani

→ rangkaian tertutup dari suatu reaksi redoks yang dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik

→ dasarnya adalah bahwa suatu reaksi redoks berlangsung spontan dengan disertai pembebasan energi panas yang ditandai dengan naiknya suhu larutan

Diagram Sel

Komponen:

1. Elektroda → kutub listrik : (-) anoda → tempat berlangsungnya reaksi oksidasi

: (+) katoda → tempat berlangsungnya reaksi reduksi

b. Jembatan garam → berupa larutan garam/elektrolit kuat dalam agar-agar, misal NaCl, KNO₃ dan K₂SO₄

→ jembatan garam berfungsi melengkapi rangkaian menjadi sebuah rangkaian/sel yang tertutup karena listrik hanya dapat mengalir pada rangkaian tertutup

Proses yang terjadi:

Lempeng logam Zn dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Zn²⁺ (ZnSO₄)

Lempeng logam Cu dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Cu²⁺ (CuSO₄)

→ logam zink yang dicelupkan dalam larutan melarut ZnSO₄ akan melepaskan elektron (lebih mudah teroksidasi)

Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e

→ elektron mengalir melalui jembatan garam dan akan diambil oleh ion Cu²⁺ sehingga logam Cu akan mengendap

Cu²⁺ (aq) + 2e → Cu (s)

→ dengan perubahan Cu²⁺ menjadi Cu, maka dalam larutan CuSO₄ terdapat kelebihan ion SO₄^2-,sehingga ion-ion ini akan mengalir ke larutan ZnSO₄ melalui jembatan garam, untuk mengimbangi Zn²⁺

→ Reaksi berlangsung terus hingga salah satu pereaksi (Zn/Cu) habis.

Contoh sel volta: sel accu/aki dan sel kering (baterei) → Coba pelajari cara kerjanya!

Notasi sel

→ Notasi yang menyatakan secara singkat susunan sebuah sel volta

anoda | ion dalam larutan || ion dalam larutan | katoda

tanda | → menyatakan batas antarfase

tanda || → menyatakan jembatan garam

Penulisan notasi sel untuk contoh diagram sel yang telah diuraikan, sbb;

Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu

Potensial Sel

→ Proses yang terjadi pada sebuah sel volta disebabkan oleh adanya perbedaan potensial dua elektroda

→ Mengalirnya elektron dari elektroda Zn ke elektroda Cu menunjukkan bahwa Zn lebih mudah teroksidasi sehingga menyebabkan terjadinya beda potensial listrik antara Zn dengan Cu yang mendorong elektron mengalir.

→ Selisih potensial ini yang disebut dengan potensial sel dan diberi lambang ε_sel

ε_sel = ε_oks + ε_red

→ Potensial sel yang diukur pada 25^oC dengan konsentrasi 1 M dan tekanan 1 atm disebut dengan potensial elekroda standar (ε^o_sel)

→ Pada penentuan ε^o_oks dan ε^o_red suatu reaksi digunakan elektroda pembanding yang memiliki potensial elektroda nol, yaitu elektroda hidrogen (H⁺/H₂)

→ Potensial elektroda dikaitkan dengan reaksi reduksi sehingga elektroda yang lebih mudah mengalami reduksi dibandingkan terhadap hidrogen, potensial elektrodanya bertanda negatif (-), sedangkan yang lebih sukar tereduksi, bertanda positif (+)

→ Urutan kemudahan logam dalam mengalami reduksi disusun dalam sebuah deret yang disebut deret Volta

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au

Semakin ke kanan, logam semakin mudah tereduksi sehingga mudah didesak oleh logam yang ada di sebelah kirinya.

→ Kespontanan redoks terkait dengan harga potensial selnya

Jika potensial sel nilainya positif, maka reaksi berlangsung spontan

Jika potensial sel nilainya negatif, maka reaksi tidak dapat berlangsung

Persamaaan Nerst

→ Digunakan untuk menghitung potensial sel pada kondisi tertentu (bukan standar), dikemukakan oleh Walther Nerst, seorang ahli kimia fisika tahun 1889.

ε_sel = ε^o_sel – (RT/nF) ln Q

R = tetapan gas (8,314 JK^-1 mol^-1)

T = suhu (K)

n = banyaknya mol elektron yang dinyatakan dalam persamaan berimbang untuk reaksi sel

F = bilangan Faraday (96000 C mol^-1)

Q = suku yang serupa dengan tetapan kesetimbangan

Pada suhu 25^oC dan dengan konversi ln ke log, persamaan Nerst menjadi:

ε_sel = ε^o_sel – (0,0591/n) log Q

Contoh:

Sebuah susunan sel volta terdiri atas elektroda zink dan tembaga, Jika setengah sel zink pada suhu dan tekanan standar memiliki konsentrasi ion 0,1 M, sedangkan konsentrasi ion tembaga sebesar 0,05 M, tentukan potensial selnya!

Jawab:

Notasi sel : Zn|Zn²⁺ (0,1)||Cu²⁺ (0,02)|Cu

Reaksi sel : Zn→ Zn²⁺ + 2e ε^o_oks = 0,76 V

Cu²⁺ + 2e → Cu ε^o_red = 0,34 V

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu ε^o_sel = + 1,1 V

Mol elektron yang terlibat = 2

ε_sel = ε^o_sel – (0,0591/n) log Q

ε_sel = 1,079 → potensial sel yang dimiliki sebesar 1,079 V sehingga reaksi berlangsung spontan