LAPORAN SEPTIAN BUDIMAN PERSAMAAN NERNST-converted PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA PERCOBAAN PERSAMAAN NERNST Penyusun : Nama : Septian Budiman NIM : 18036145 Kelompok : 6 (enam ) Anggota kelompok : Annisa Nurul Fijri Mery Safitra Vira Amanda Dosen : Dr. Rahardian, S.Pd, M.Si Asiaten Dosen : 1. Dwi Agustin 2. Atikah Muthmainah JURUSAN KIMIA FAKULTAS ...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA PERCOBAAN PERSAMAAN NERNST

Penyusun :

Nama

: Septian Budiman

NIM

: 18036145

Kelompok

: 6 (enam )

Anggota kelompok

: Annisa Nurul Fijri Mery Safitra Vira Amanda

Dosen

: Dr. Rahardian, S.Pd, M.Si

Asiaten Dosen

: 1. Dwi Agustin 2. Atikah Muthmainah

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGRI PADANG 2020

PERSAMAAN NERNST

A. Tujuan a. Menyusun dan mcngukur GGL sel Galvani. b. Mencoba menguji persamaan Nernst.

B. Waktu dan tempat pelaksanaan Hari / tanggal : Selasa / 11 Februari 2020 Pukul

: 13.20 s/d 15.50 WIB.

Tempat

: Laboratorium Kimia Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Padang

C. Dasar teori

Reaksi kimia dapat menghasilkan energi atau menyerap energi. Energi yang terjadi biasanya dalam bentuk panas,tetapi bisa diubah dalam bentuk energi listrik, seperti yang terjadi pada sel Galvani (Gambar 1). Sel ini terdiri batang logam Zn tercelup sebagian

Dalam larutan Zn2+ dan batang logam Cu yang tercelup sebagian dalam larutan Cu2+.Kedua larutan dihubungkan dengan jembatan garam(salt bridge).

Logam Zn dalam bentuk larutan Zn2+ dan logam Cu dalamlarutan Cu2+masingmasing mempunyai potensial listrik tertentu sehingga keduanya disebut elektroda dan nilai potensialnya disebut potensial elektroda . Nilai potensial elektroda itu bergantung pada jenis logan dan konsentrasi logam tersebut. Nilai potensial reduksi suatu elektroda logam dalam larutannya berkonsentrasi 1,0 M pada suhu 25 oC disebut potensial reduksi elektroda standar (Tabel 1). Harus dihitung dengan persamaan Nernst Esel = Eosel -

𝑅𝑇

ln acACadBD/ aaABabBD

𝑛𝐹

aaAB, abBD, acAC, adBD adalahaktivitas dipangkatkan dengan koefisien reaksi. F = konsentrasi faraday n = jumlah elektron yang diperlukan dalam rekasi redoks. Untuk perhitungan yang tidak memerlukan ketelitian yang tinggi ,aktivitas dapat diganti dengan konsentrasi,maka Esel = Eosel-

𝑅𝑇 𝑛𝐹

ln [AC]c[BD]d / [AB]a[CD]b

jika untuk Zn/Zn2+ ││Cu2+/Cu , maka a=b=c=d=1, sehingga persamaan nernst adalah Esel = Eosel-

𝑅𝑇 𝑛𝐹

ln [Zn2+][Cu] / [Cu2+][Zn]

Tetapi karena zat padat dianggap mempunyai konsentrasi satu, mak[Cu] dan [Zn] adalah satu, sehingga Esel = Eosel-

𝑅𝑇 𝑛𝐹

ln [Zn2+] / [Cu2+]

Persamaan ini merupak persamaan garis lurus dengan y = Esel; x = ln [Zn2+] / [Cu2+] ; a = -RT/nF(konstanta) dan b = Eosel (konstanta). Dari kurva ln [Zn2+] / [Cu2+] lawan Esel.Esel akan didapati nilai RT/nF dan Eosel Pada percobaan ini akan dicoba menguji kebenaran persamaan Nernst. Jika terjadi penyimpangan mungkin disebabkan ketidak-akuratan pengukuran (Tim kimia Fisik,2020). Pada tahun 1833, M. Faraday menunjukkan bahwa jumlah zat yang beraksi pada elektroda-elektroda sel elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah arus yang melalui sel

tersebut. Selain dari pada itu ia membuktikan bahwa jika jumlah arus tertentu mengalir melalui beberapa sel elektrolisis, maka akan dihasilkan jumah ekivalen masing-masing zat. Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut penyepuhan. Dalam proses penyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan (diendapkan sebagai lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis. Baterai umumnya digunakan sebagai sumber listrik selama proses penyepuhan berlangsung. Larutan elektrolit yang digunakan harus mengandung spesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh (dalam hal ini, ion perak). Pada proses elektrolisis, lempeng perak di anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. Metode ini relatif mudah dan tanpa biaya yang mahal, sehingga banyak digunakan pada industri perabot rumah tangga dan peralatan dapur. Setelah kita mempelajari aspek kualitatif reaksi elektrolisis, kini kita akan melanjutkan dengan aspek kuantitatif sel elektrolisis. Seperti yang telah disebutkan di awal, tujuan utama elektrolisis adalah untuk mengendapkan logam dan mengumpulkan gas dari larutan yang dielektrolisis. Kita dapat menentukan kuantitas produk yang terbentuk melalui konsep mol dan stoikiometri. Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis adalah Faraday (F). Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron. Satu Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday equivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui, setiap satu mol partikel mengandung 6,02 x 1023partikel. Sementara setiap elektron mengemban muatan sebesar 1,6 x 10-19 C. Dengan demikian : 1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 x 1023 partikel elektron x 1,6 x 10-19 C/partikel elektron 1 Faraday = 96320 C (Oxtoby dkk, 2001).

Dalam sel elektrokimia, tempat terjadinya reaksi oksidasi (elektroda Zn) dinamakan anode, sedangkan tempat terjadinya reaksi reduksi ( elektrode Cu) dinamakan katode. Alessandro volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun deret keaktifan logam atau deret potensial logam yang dikenal dengan deret volta. Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Nu-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-(H)-Cu-Ag-Hg-Pt-Au

Semakin kekiri suatu unsur dalam deret volta,sifat reduktornya semakinkuat. Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur disebelah kanannya,tetapi tidak ammpu mereduksi ion-ion dari unsur disebelah kirinya. Logam Na, Mg, dan Al terletak disebelah kiri H sehingga lohgam tersebut dapat mereduksi ion H+ untuk menghasilkan gas H2, sedangkan logam Cu dan Ag terletak disebelah kanan H sehingga tidak dapat mereduksi ion H+ (tidak bereaksi dengan asam). Deret volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan logam lain. Misalnya, logan Zn dimasukkan kedalam larutan CuSO4. Reaksinya daalah Zn mereduksi Cu2+ (berasal dari CuSO4) dan menghasilkan endapan logam Cu karena Zn terletak disebelah kiri Cu (Keenan,1992). Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang berkenaan dengan interkonveksi energi listrik dan energi kimia. Proses elektrokimia adalah reaksi redoks (oksedasi-reduksi) di mana dalam reaksi ini energi yang dilepaskan oleh reaksi spontan diubang menjadi distrik atau di mana energi listrik digunakan untuk reaksi yang nonspontan bisa terjadi. Reaksi elektrokimia dapat dibagi dalam dua macam, yaitu: Reaksi yang menghasilkan arus listrik (proses yang terjadi dalam baterai) dan reaksi yang dihasilkan oleh arus listrik elektrolisis (Keenan, 1992) Hubungan listrik antara dua setengah – sel harus dilakukan dengan cara tertentu. Kedua electrode logam dan larutannya harus berhubungan, dengan demikian lingkar arus yang sinambung terbentuk dan merupakan jalan agar partikel bermuatan mengalir. Secara sederhana electrode saling dihubungkan dengan kawat logam yang memungkinkan aliran electron. Sel terdiri dari dua setengah – sel yang elektrodanya dihubungkan dengan kawat dan larutannya dengan jembatan garam. (Ujung jembatan garam disumbat dengan bahan berpori yang memungkinkan ion bermigrasi, tetapi mencegah aliran cairan dalam jumlah besar). Potensiometer mengukur perbedaan potensial antara dua electrode yaitu sebesar 0.463 Volt (V) Aliran listrik antara dua larutan harus berbentuk migrasi ion. Hal ini hanya dapat dilakukan melalui larutan lain yang "menjembatani" kedua setengah – sel dan tak dapat dengan kawat biasa: hubungan ini disebut jembatan garam (= salt bridge). Elektroda Zn akan mengalami reaksi oksidasi, sedangkan electrode Cu akan mengalami reduksi.

Electron mengalir dari atom Zn ke kawat penghantar, dan dengan terbentuknya ion-ion Zn2+ ini memasuki larutan dan berdifusi menjauhi lembatan (Petrucci:1985). Arus listrik mengalir dari anoda ke katoda karena ada selisih energi potensial listrik diantara kedua elektroda. Selisih potensial listrik diantara anoda dan katoda diukur dengan voltmeter dan angkanya (dalam volt) disebut voltase sel. Namun dua istilah lain, gaya elektromotif atau emf (E) dan potensial sel juga digunakan untuk menyatakan voltase sel. Voltase suatu sel bergantung tidak hanya pada jenis elektroda dan ionionnya, tetapi juga pada konsentrasi ion dan suhu dimana sel bekerja (Chang, 2009). Sel yang belum mencapai kesetimbangan kimia dapat melakukan kerja listrik ketika reaksi didalamnya menggerakkan elektron-elektron melalui sirkuit luar. Kerja yang dapat dipenuhi oleh transfer elektron tertentu bergantung pada beda potensial antara kedua elektron . perbedaan potensial ini disebut potensial sel dan diukur dalam bentukvolt (V). Jika potesial sel besar maka jumlah elektron tertentu yang berjalan antara kedua elektroda dapat melakukan kerja listrik yang besar.sebaliknya ,jika potensial sel kecil maka elektron dalam jumlah yang sama hanya dapat melakukan sedikit kerja. Sel yang reaksinya ada dalam kesetimbangan tidak dapat melakukan kerja dan sel demikian memiliki potensial sel sebesar nol. Pada sel konsentrasi digunakan dua elektrode yang sama namun konsentrasi larutannya yang berbeda. Elektroda dalam larutan pekat merupakan katode (tempat terjadinya reaksi reduksi) sedangkan elektrode dalam larutan encer merupaka anode(tempat terjadinya reaksi oksidasi) (Sukardjo,2004).

D. ALAT DAN BAHAN a. Alat i. pH meter ii. gelas piala iii. kertas saring iv. lembaran seng dan tembaga v. kabel, penjepit vi. amplas vii. labu takar viii. pipet ix. thermometer 0-100C

b. Bahan i. CuSO4. 4H2O (1.0M) ii. ZnSO4. 7H2O (1.0M)

E. PROSEDUR KERJA CARA KERJA

Siapkan potongan lembaran tembaga dan seng dengan ukuran kurang lebih 6x2cm Bersihkan permukaan lembaran logam tersebut

HASIL PENGAMATAN

Anoda

Katoda

Esel (volt)

t(°C)

1,0

1,0

0,58

32°C

1,0

0,1

0,57

32°C

1,0

0,01

0,55

32°C

1,0

0,001

0,56

32°C

dengan kertas amplas Siapkan larutan jenuh amonium nitrat dan kalsium nitrat (kurang lebih 10-20ml)(sebagai jembatan garam) Ambil selembar kertas saring lalu gulung dan

8

rekatkan dengan selotip pada bagian tengahnya

7

0,56, 6.9

untuk mencegah gulungan terbuka 6

5

dengan CuSO4 1,0M dan yang sebuah lagi diisi dengan ZnSO4 1,0M,celupkan elektroda-elektroda logam dan hubungkan dengan kabel.

E°sel

Siapkan dua gelas piala 100ml yang satu diisi

0,55, 4.6 4 Series1

3 0,57, 2.3

2 1

Celupkan kertas saring yang telah dibentuk menjadi

0 0

gulungan tadi kedalam larutan amonium nitrat, hilangkan kelebihan amonium nitrat dengan menggunakan kertas saring lain Ukur nilai GGL dengan menggunakan pH meter yang disetel pada posisi mV Siapkan 100ml larutan CuSO4 0,1M

Ganti larutan CuSO4 1,0M dengan larutan CuSO4 dan larutan ZnSO4 0,1 M tidak diganti

Cuci dan bersihkan kembali kedua elektroda dengan kertas amplas. Ganti jembatan garam

0,58, 0 2

4

ln [Zn2+ / Cu2+]

6

dengan yang baru dan kembali ukur dan catat nilai GGl dengan menggunakan pH meter.

Ulangi tetapi menggunakan larutan yang lebih encer,yaitu 0,1M 0,01M , 0,001M.

Catat hasil pengukuran

Catat suhu percobaan

F. PERHITUNGAN Diket : T(suhu): 32ºC =(32+273,15)=305,15K R

:8,314J/Mol K

F

:96500C/mol

1. Penentuan konsentrasi ZnSO4 1,0 M dan CuSO4 1,0 M Esel = Eºsel Esel = 0,58-

𝑅𝑇 𝑛𝐹

𝑙𝑛

[𝑍𝑛2+ ] [𝐶𝑢2+ ]

8,314𝑥305,15 2𝑥96500

𝑙𝑛

Esel = 0,58– 0,0131 ln 1 Esel = 0,58-0

1,0 1,0

Esel = 0,58 V Esel percobaan = 0,58 V 2. Penentuan konsentrasi ZnSO4 1,0 M dan CuSO4 0,1 M [𝑍𝑛2+ ]

Esel = Eºsel -

𝑅𝑇

Esel = 0,57 -

8,314𝑥305,15

𝑙𝑛 𝑛𝐹

[𝐶𝑢2+ ]

2𝑥96500

𝑙𝑛

Esel = 0,57 – 0,0131 ln 10

1,0 0,1

Esel = 0,57-0,0301 Esel = 0,53 V Esel percobaan = 0,57 V

3. Penentuan konsentrasi ZnSO4 1,0 M dan CuSO4 0,01 M [𝑍𝑛2+ ]

Esel = Eºsel -

𝑅𝑇

Esel = 0,55 -

8,314𝑥305,15

𝑛𝐹

𝑙𝑛

[𝐶𝑢2+ ]

2𝑥96500

𝑙𝑛

Esel = 0.55– 0,0131 ln 100

1,0

0,01

Esel = 0,55-0,0603 Esel = 0,48 V Esel percobaan = 0,55 V 4. Penentuan konsentrasi ZnSO4 1,0 M dan CuSO4 0,001 M [𝑍𝑛2+ ]

Esel = Eºsel -

𝑅𝑇

Esel = 0,56 -

8,314𝑥305,15

𝑛𝐹

𝑙𝑛

[𝐶𝑢2+ ]

2𝑥96500

𝑙𝑛

Esel = 0,56– 0,0131 ln 1000 Esel = 0,56-0,0904

1,0

0,001

Esel = 0,46 V Esel percobaan = 0,56 V

Kurva : 8 7

0,56, 6.9

6

E°sel

5 0,55, 4.6 4 Series1

3 0,57, 2.3

2 1 0

0,58, 0 0

1

2

3

4

5

ln [Zn2+ / Cu2+]

G. PEMBAHASAN Pada percobaan kali ini yaitu tentang persamaan nernst yang bertujuan untuk menyusun dan mengukur GGL sel galvani dan mencoba menguji persamaan nernst.Pada praktikum ini digunakan lempengan tembaga dan seng,larutan tembaga sulfat dengan kosentrasi satu molar dan seng sulfat dengan konsentrasi satu molar dengan kalsium nitrat sebagai jembatan garam. Lempengan tembaga dicelupkan dalam larutan tembaga sulfat dan lempengan seng dicelupkan pada larutan seng sulfat,dimana kedua elektroda dihubungkan dengan voltmeter yang berfungsi untuk mengukur perbedaan potensial pada kedua system sedangkan kedua larutan dihubungkan dengan jembatan garam yang terbuat dari kertas saring yang digulung dan telah dicelupkan dalam larutan kalsium nitat sebagai jembatan garam . Jembatan garam berfungsi sebagai penyetara anion dan kation dalam system ini karena pada saat electron teralir, maka secara otomatis kation Zn2+ makin bertambah, di dalam larutan seng sulfat sedangkan disebelahnya terjadi penurunan jumlah ion (kation) Cu2+ karena terus menerus tereduksi menjadi lempengan tembaga padahal secara normalnya seharusnya jumlah antara ionnya (kation) adalah sama, sehingga itulah yang menyebabkan dipasangnya jembatan garam untuk mengimbangi jumlah kation seng dan etmbaga dengan SO42-.Pada

larutan seng sulfat akan terdiri dari anion NO32- oleh jembatan garam sesuai dengan jumlah Zn2+ yang makin bertambah sedangkan pada tembaga sulfat yang semakain kekurangan kation Cu2+, SO42- yang tersisa akan masuk ke dalam jembatan garam untuk menggantikan posisi NO32- yang terlepas dari jembatan garamnya. Pada percobaan ini kai memvariasikan konsentrasi dari larutan tembaga sulfat yang mana variasi konsentrasinya ialah satu molar, nol koma saru molar , nol koma nol satu molar, dan nol koma nol nol satu molar. Dimana ini bertujuan untuk melihat pengaruh dari konsentrasi tembaga sulfat pada rangaiakan sel volta terhadap nilai Esel yang dihasil dan dari perbedaan konsetrasi dari kedua larutan yang di gunakan. Dari hasil pembacaan ada nilai Eselnya yang turun yaitu pada konsentrasi tembaga sulfat nol koma nol nol satu molar. Secara teoritis seharusnya nilai Esel dari konsentrasi nol koma nol nol satu rendah dari Esel dengan konsentrasi nol koma nol satu. 1. Nilai Esel merupakan suatu nilai yang sangat ditentukan oleh jenis bahan dan konsentrasi bahan serta temperature larutan elektrolit sehingga itulah sebabnya dalam percobaan ini dilakukan pengamatan Esel terhadap perubahan konsentrasi. Dari percobaan ini kita peroleh penjelasan bahwa semakin besar konsentrasi larutan elektrolit yang digunakan maka semakin besar beda potensial sel yang dihasilkan. Hal ini karena makin besar konsentrasi dalam suatu larutan maka makin banyak spesi-spesi yang dapat mentranfer electron sehingga beda potensialnya otomatis makin besar. Seharusnya setiap kali larutan tembaga sulfat ini diganti maka jembatan garamnya pun ikut diganti. Hal ini karena jembatan garam yang telah dipakai artinya telah bereaksi dengan larutan tembaga sulfat dengan konsentrasi sebelumnya. Begitupun logam pada elektrodanya harus diamplas sebelum dipakai dan saat setelah dilakukan penggantian larutan untuk membersihkan endapan yang dihasilkan karena proses ini sangat sensitive sedikit saja pengotor dapat menimbulkan kesalahan yang besar.berkemungkinan pada percobaan ini ada beberapa kesalahan yaitu kesalahan saat pengukuran, kurangnya ketelitian, saat setiap kali larutan tembaga sulfat diganti,jembatan garamnya tidak kami ganti dan seharusnya diganti, dan adanya pengotor.

H. KESIMPULAN a. Esel yang didapat dari percobaan adalah

1 M adalah 0,58 Volt 0,1 M adalah 0,57 Volt 0,01 M adalah 0,55 Volt 0,001 M adalah 0,56 Volt

b. Seharusnya semakin besar konsentrasi larutan elektrolit di anoda , maka nilai Esel semakin kecil

c. Reaksi yang terjadi adalah Reaksi di anoda : Zn

Zn+ + e -

Reaksi dikatoda : Cu2+ + 2e-

Cu

I. JAWABAN PERTANYAAN 1.

Secara eksperimental, percobaan akan lebih mudah bila setengah sel Zn/Zn2+ diganti dengan setengah sel Ag/Ag+ . tetapi dalam percobaan ini digunakan setengah sel Zn/Zn+ karena Ag mahal harganya. Tulislah reaksi sel dan persamaan nernst , bila setengah sel Zn/Zn2+ diganti dengan setengah sel Ag/Ag+

Jawab: reaksi sel : Katoda: 2 Ag++ 2eCu Cu + 2 Ag+

2Ag

Eº= 0,80 V

Cu2+ + 2e-

Eº= 0,34 V

Cu2+ + 2Ag

Eº= 1,14 V

2. Sebutkan alasan mengapa lebih baik menggunakan Ag/Ag+ bila dibandingkan dengan Zn/Zn 2+ Jawab :karena berdasarkan deret volta : Li→K→Ba→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→C u→Ag→Hg→Pt→Au

Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, semakin reaktif dan sifat reduktornya semakin kuat. Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah kanannya, tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya

LAMPIRAN

Larutan CuSO4 dan ZnSO4

Kertas saing dicelupkan ke dalam larutan Kalsium nitrat sebagai jembatan garam

Pengukuran suhu pada larutan dan mengukur nilai GGL dengan pH meter

KEPUSTAKAAN

Chang, Raymond. 2009. Kimia Dasar Edisi Ketiga Konsep-konsep Inti.Jakarta: Erlangga. Keenan, C. W., dkk.1992. Ilmu Kimia Untuk Universitas Jilid 2 Edisi Keenam.Jakarta:Erlangga Oxtoby dkk.2001.Prinsip-prinsip Kimia Modern.Diterjemahkan Oleh Principles Of Modern ` Chemistry Oleh Suminar Achmadi.Jakarta : Erlangga Petrucci, Ralph H. 1985. Kimia Dasar prinsip dan Terapan Modern. Jakarta: Erlangga. Sukardjo. 2004. Kimia Fisik .Yogyakarta.rineka Cipta Tim Kimia Fisik.2020.Penuntun Praktikum kimia Fisik 2.Padang: UNP...