Bahan Ajar Sel Volta

Sel Volta : Sel Volta adalah sel elektrokimia yang terdiri dari reaksi oksidasi dan reaksi
reduksi sehingga menghasilkan energi listrik spontan/ menghasilkan voltase
elektroda
: Penghantar listrik yang terhubung dengan larutan elektrolit dari sebuah
Anoda rangkaian listrik
Katoda
Oksidasi : elektroda negatif atau tempat terjadi reaksi oksidasi
Reduksi : elektroda positif atau tempat terjadi reaksi reduksi
Jembatan garam : Reaksi pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, ion
: Reaksi penangkapan elektron oleh sebuah molekul, atom, ion
Elektrolit : tabung yang diisi agar-agar dan garam KCl yang berfungsi untuk

Potensial elektroda menetralkan muatan bila kelebihan ion (+) atau ion (-) pada sel Volta
standar : zat yang teruari menjadi ion-ion dan dapat berperan sebagai
Deret Volta
konduktor elektrik.
: potensial elektroda yang dibandingkan dengan elektoda hidrogen yang

diukur pada suhu 25ºC dan tekanan 1 atm.
: deret keaktifan logam yang disusun berdasarkan urutan potensial elektroda

standar

Mari Membaca

Duh, Sudah 12 Jam Listrik di Sejumlah Lokasi di Gunungkidul Mati

Gunungkidul - Hujan deras yang mengguyur
Kabupaten Gunungkidul sejak kemarin, Jumat (3/1)
hingga siang tadi merobohkan tiang listrik.
Dampaknya di beberapa daerah mengalami listrik
padam selama hingga 12 jam.
Salah seorang warga Dusun Gandu, Desa Semugih,
Kecamatan Rongkop, Amin Setyawan (28) menyebut
listrik di daerahnya padam sejak tadi malam. Bahkan,
hingga saat ini tak kunjung menyala.
"Dari setengah 12 malam sampai sekarang listrik belum
juga menyala. Saya cari-cari karena apa, ternyata
karena ada tiang listrik yang roboh," ucapnya kepada
detikcom, Sabtu (4/1/2020).
Menurutnya, akibat padamnya aliran listrik membuat aktivitasnya terganggu. Terlebih, jaringan
telekomunikasi ikut terganggu dengan padamnya listrik di daerahnya.

"Ini tadi saya cek lagi baru mau diganti tiang listriknya, tapi sampai sekarang belum jadi-jadi juga.
Ya semoga bisa cepat menyala lagi lah, karena sudah terlalu lama juga listriknya padam," katanya.

Diwawancara terpisah, Humas PT PLN Unit Pelaksana Pelayanan Pelanggan (UP3) Yogyakarta, Rina
Wijayanti membenarkan adanya pemadaman listrik di Kecamatan Rongkop. Tak hanya di Rongkop,
Rina menyebut listrik padam juga terjadi di Dusun Kedung, Desa Karangtengah dan Desa Piyaman,
keduanya masuk dalam wilayah Kecamatan Wonosari.

"(Padamnya listrik sampai 12 jam) karena longsor dan banyak tiang roboh. Tapi sudah dipersempit
daerah padamnya, sehingga sebagian sudah menyala dan saat ini PLN masih bekerja (untuk
memperbaiki jaringan listrik)," ucapnya.

Kepala Pelaksana BPBD Kabupaten Gunungkidul, Edy Basuki menambahkan hujan yang mengguyur
Kabupaten Gunungkidul kemarin mengakibatkan belasan pohon tumbang di beberapa titik. Tak
hanya itu, guyuran hujan hari ini juga membuat talud longsor di dua titik.

Baca artikel detiknews, "Duh, Sudah 12 Jam Listrik di Sejumlah Lokasi di Gunungkidul Mati"
selengkapnya https://news.detik.com/berita-jawa-tengah/d-4846454/duh-sudah-12-jam-listrik-di-
sejumlah-lokasi-di-gunungkidul-mati.

Matinya listrik hingga 12 jam membuat berbagai aktivitas masyarakat lumpuh seketika, utamanya
sistem berbasis digital. Hal ini mengakibatkan kerugian yang cukup besar. Untuk itu harus ada
energi yang dapat diubah untuk menjadi energi listrik, sebagai salah satu alternatif (solusi).

Indonesia merupakan negara agraris yang artinya
sektor pertanian memiliki peranan penting di
dalamnya. Salah satu produk sektor pertanian
adalah buah dan sayuran. Yang perlu diperhatikan
adalah kelimpahan produk tersebut juga diiringi
dengan potensi untuk menjadi limbah. Begitupun
dengan penggunaan baterai, serta limbanhnya yang
sulit terurai di tanah. Selain itu, limbah baterai pun
dapat mencemari lingkungan terutama tanah dan
air karena mengandung logam-logam berat.

Untuk menangani permasalahan tersebut, telah dilakukan pengkajian solusi-solusi salah satunya
yaitu dengan memanfaatkan limbah buah dan sayur sebagai salah satu pengganti elektrolit bio-
baterai. Bio-baterai adalah suatu baterai dengan bahan alam organik sehingga lebih ramah
lingkungan jika dibandingkan dengan batu baterai konvensional yang mengandung bahan kimia
berbahaya. Prinsip bio-baterai hanya melibatkan transportasi elektron antara dua elektroda yang
dipisahkan oleh medium konduktif (elektrolit) dan memberikan kekuatan gerak elektro berupa
potensial listrik dan arus.

Dari berita di atas kita tahu bahwa adanya pemadaman listrik yang lama akan menyebabkan
terganggunya aktivitas manusia. Solusi yang dapat ditawarkan yaitu baterai menggunakan bahan
buah/sayur di sekitar. Nah, bagaimana kita bisa memnbuat baterai tersebut? Apa saja alat bahannya?
Mari kita pelajari terlebih dahulu materi sel Volta berikut ini.

merupakan bagian ilmu kimia yang mempelajari energi listrik dalam reaksi
kimia. Elektrokimia melibatkan transfer electron antara elektroda dan elektrolit larutan. Reaksi
kimia dimana terjadi transfer electron antar molekul dinamakan reaksi redoks. Energi kimia yang
dilepaskan dari reaksi redoks dapat diubah menjadi energi listrik yang digambarkan dalam sel
Volta (sel Galvani) sedangkan jika energi listrik dialirkan dalam larutan elektrolit akan terjadi
reaksi reaksi redoks dan menghasilkan energi kimia digambarkan dalam sel elektrolisis.
Pada bahan ajar ini hanya akan dibahan sel Volta.
A. Sel Volta dan Bagiannya

Sel Volta adalah sel elektrokimia yang terdiri dari reaksi
oksidasi dan reaksi reduksi sehingga menghasilkan
energi listrik spontan/ menghasilkan voltase. Dalam sel
Volta terjadi aliran elektron dari anoda menuju katoda
yang dihubungkan dengan jembatan garam.
Sel volta terdiri atas elektroda (anoda dan katoda), Gambar 1. Alessandro Volta merupakan
elektrolit, jembatan garam, voltmeter, dan kawat/kabel. seorang fisikawan Italia. Ia dikenal karena

mengembangkan baterai pada tahun 1800
Sel Volta ialah rangkaian kimia yang terdiri dari reaksi oksidasi dan reaksi reduksi sehingga
menghasilkan energi listrik spontan/ menghasilkan voltase. Sel Volta merupakan sel yang
menggunakan reaksi redoks spontan untuk menghasilkan arus listrik. Dalam sel Volta terjadi
aliran elektron dari anoda menuju katoda yang dihubungkan dengan jembatan garam.

Gambar 2. Rangkaian Sel Volta

Salah satu contoh sel Volta adalah sel elektrokimia yang terdiri dari elektroda Zn yang
dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ion Zn2+ dan elektroda Cu yang dicelupkan
ke dalam larutan yang mengandung ion Cu2+. Kedua larutan dihubungkan dengan jembatan
garam. Jembatan garam merupakan tabung yang diisi agar-agar dan garam KCl yang
berfungsi untuk menetralkan muatan bila kelebihan ion (+) atau ion (-). Elektroda di mana
reaksi oksidasi terjadi disebut anoda. Adapun elektroda di mana reaksi reduksi terjadi
disebut katoda. Pada sel Volta anoda bermuatan negatif dan katoda bermuatan positip.

Pada sel Volta yang terdiri dari elektroda Zn dan elektroda Cu, logam Zn akan melepaskan

elektron sehingga terbentuk ion Zn2+ dan bergabung dalam larutan ZnSO4. Elektron mengalir

dari elektroda Zn (logam Zn) ke elektroda Cu (logam Cu). Ion Cu2+ dalam larutan CuSO4

menerima elektron dan ion tersebut akan membentuk endapan logam Cu.

Reaksi yang terjadi :

Reaksi oksidasi : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e Eo= +0,76 Volt

Reaksi reduksi : Cu2+(aq) + 2e → Cu(s) Eo= +0,34 Volt

Reaksi sel : Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) Eosel = +1,10 Volt

Jadi prinsip kerja dari sel volta adalah pemisahan reaksi redoks menjadi 2 bagian, yaitu
setengah reaksi oksidasi di anoda dan setengah reaksi reduksi di katoda. Anoda dan katoda
dicelupkan dalam elektrolit dan dihubungkan dengan jembatan garam dan sirkuit luar.
Susunan sel Volta pada gambar diatas dapat dinyatakan dengan notasi singkat yang
disebut notasi sel, yaitu

Anoda | ion || ion | katoda

Bagian-bagian Sel Volta
1. Elektroda. Terdapat dua elektroda dalam sel Volta
Anoda : elektroda negatif (terjadi reaksi oksidasi)
Katoda : eletkroda positif (terjadi reaksi reduksi)
2. Larutan elektrolit
3. Jembatan garam : berfungsi untuk menetralkan kelebihan muatan listrik apabila
terjadi kelebihan ion postif (+) ataupun ion negatif (-)
4. Voltmeter : berfungsi untuk menentukan besarnya tegangan listrik sel Volta.

Gambar 3. Komponen dari Sel Volta

Untuk memahami lebih lanjut, kalian bisa membuka link video
berikut https://www.youtube.com/watch?v=MlHIPmVmXD4&t=132s

B. Potensial elektroda Standar (Eo)
Potensial elektroda standar adalah potensial elektroda yang dibandingkan dengan
elektoda hidrogen yang diukur pada suhu 25ºC dan tekanan 1 atm. Potensial elektroda
standar menunjukkan urutan kecenderungan untuk mengalami reduksi sehingga juga
dikenal sebagai potensial reduksi standar.
Logam yang memiliki potensial reduksi standar (E°) lebih kecil akan lebih mudah teroksidasi
sedangkan logam yang memiliki potensial reduksi standar (E°) lebih besar akan lebih mudah
tereduksi. Sehingga logam dengan E° lebih kecil akan berperan sebagai anoda dan logam
yang memiliki E° akan berperan sebagai katoda.

Tabel 1. Nilai potensial elektroda standar (Eo) dari beberapa elektroda

C. Potensial Sel (E°sel)
Potensial sel (E°sel) merupakan selisih antara nilai potensial anoda dan katoda suatu sel
elektrokimia. Arus listrik yang bergerak dari katoda ke anoda menunjukkan bahwa katoda
memiliki potensial lebih tinggi daripada anoda (listrik mengalir) dari kutub dengan
potensial tinggi ke rendah). Potensial sel volta dapat ditentukan melalui eksperimen dengan
menggunakan voltmeter atau dihitung berdasarkan data potensial elektroda standar. Nilai

potensial sel merupakan selisih nilai potensial katoda dikurangi anoda, yang daoat
dirumuskan sebagai berikut.

E0sel = E0 katoda - E0 anoda

Atau

E0sel = E0 reduksi + E0 oksidasi

Contoh soal

Data E° reduksi dari redoks spontan Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Adalah sebagai berikut:

Zn2+ (aq) + 2e- → Zn(s) E° red = - 0,76 V

Cu2+ (aq) + 2e- → Cu(s) E° red = + 0,34 V

Tentukan:

a. Logam yang bertindak sebagai katoda dan anoda!

b. Tuliskan reaksi yang terjadi pada masing-masing elektroda!

c. Tuliskan reaksi sel dan berapa harga E0sel !

Jawab

a. Unsur yang mempunyai E0 lebih besar mengalami reaksi reduksi yaitu Cu dan unsur

yang mempunyai E0 lebih kecil mengalami reaksi oksidasi

- Katoda : logam Cu

- Anoda : logam Ag

b. Reaksi pada elektroda

Anoda : Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e- E°oks = + 0,76 V

Katoda : Cu2+ (aq) + 2e- → Cu(s) E° red = + 0,34 V

Setarakan elektron

Anoda : Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e- E° oks = + 0,76 V

Katoda : Cu2+ (aq) + 2e- → Cu(s) E° red = + 0,34 V

-------------------------------------------------------------------- + (jumlah)

Reaksi sel : Zn(s) + Cu2+ (aq) → Zn2+ (aq) + Cu(s) E°sel = + 1,10 V

c. Harga E°sel

Sari point d, atau dengan rumus

E°sel = E° katoda - E° anoda

= (0,34 V) - (-0,76 V)

= + 1,10 V

D. Deret Volta
Unsur-unsur yang disusun berdasarkan urutan potensial elektroda standar membentuk
deret yang dikenal sebagai deret keaktifan logam atau deret Volta.

Gambar 4. Deret Volta

Semakin ke kanan sifat oksidator makin kuat (mudah tereduksi) dan semakin ke kiri sifat
reduktor semakin kuat (mudah teroksidasi).
Contoh:

• Mg + ZnSO4 → MgSO4 + Zn (spontan)

• Mg + Na2SO4 → (tidak spontan)

Jadi logam sebelah kiri dapat mendesak (bereaksi, mereduksi) ion logam sebelah kanan, logam
Mg dapat mendesak Zn2+, sehingga Mg dapat bereaksi dengan larutan ZnSO4, tetapi Mg tidak
dapat bereaksi dengan Na+ sebab Mg terletak disebelah kanan Na.

E. Sel Volta Dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Baterai kering (sel Leclanche)
Sel baterai merupakan pengembangan dari sel Leclanche (1839-1882), dengan desain
awal yang tetap dipertahankan, yakni sel kering mangan. Sel kering mangan terdiri
dari 3 komponen utama yaitu bungkus dalam zink (Zn) sebagai elektroda negatif
(anoda), batang karbon (C) sebagai elektroda positif (katoda) dan pasta MnO2 dan
NH4Cl yang berperan sebagai elektrolit. Baterai ini banyak digunakan untuk senter,
radio, dan mainan. Potensial sel sebesar 1,5 V dan menurun sejalan dengan lama
pemakaian. Sel Leclanche tidak dapat diisi ulang sehingga disebut sel primer.

Gambar 5. Sel Leclanche

2. Sel Aki
Aki merupakan sel Volta yang banyak digunakan dalam kendaraan bermotor. Sel aki
dapat diisi ulang kembali sehingga disebut sel sekunder. Aki disusun dari lempeng
timbal (Pb) dan timbal oksida (PbO2) yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat
(H2SO4). Apabila aki memberikan arus maka lempeng timbal bertindak sebagai anoda
dan lempeng timbal dioksida (PbO2) sebagai katoda.
Reaksi pemakaian aki
Anoda: Pb(s) + SO42- (aq) → PbSO4(s) + 2e-
Katoda: PbO2(s) + 4H+ (aq) + SO42- (aq) + 2e- → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Reaksi sel: Pb(s) + PbO2(s) + 4H+ (aq) + 2SO42- (aq)→ 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Gambar 6. Sel Aki
Pada kedua elektrode terbentuk timbal sulfat (PbSO4). Apabila keping tertutup oleh
PbSO4 dan elektrolitnya telah diencerkan oleh air yang dihasilkan, maka sel akan
menjadi kosong. Untuk mengisi kembali, maka elektron harus dialirkan dalam arah
yang berlawanan menggunakan sumber listrik dari luar.
Contoh Soal Perhitungan Sel Volta
1. Diketahui data E0 reduksi :
Fe2+(aq) + 2e → Fe(s) E0 = - 0,44 V
Pb2+(aq) + 2e → Pb(s) E0 = - 0,13 V
Tentukan:
a. Anoda dan katoda
b. Reaksi di anoda dan katoda
c. Reaksi spontan atau tidak spontan
d. Notasi sel
e. E0 sel
Jawab

a. Anoda dan katoda

Anoda : pilih yang memiliki nilai Eº lebih kecil

Katoda : pilih yang memiliki nilai Eº lebih besar

Karena Eº Fe < Eº Pb, maka:

Anoda : Fe

Katoda : Pb

b. Reaksi di anoda dan katoda

Anoda : reaksi oksidasi, reaksi reduksi yang diketahui di soal dibalik, nilai Eº juga

menjadi berlawanan

Katoda : reaksi reduksi, tuliskan reaksi sama seperti yang diketahui di soal.

Kemudian hasil dari reaksi di anoda dan katoda dijumlahkan.

Anoda : Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e E0 = + 0,44 V

Katoda : Pb2+(aq) + 2e → Pb(s) E0 = - 0,13 V

Reaksi sel : Fe(s) + Pb2+(aq) → Fe2+(aq) + Pb(s) E0sel = + 0,31 V

c. Kespontanan reaksi:

Reaksi spontan jika E0sel = + (positif)

Reaksi tidak spontan jika E0sel = - (negative)

Reaksi spontan karena E0sel = + 0,31 Volt

d. Notasi sel

Penulisan notasi sel

Anoda | ion || ion | katoda

Notasi sel : Fe | Fe2+ || Pb2+ | Pb

e. E0 sel

E0 sel dapat dicari dengan menghitung kedua reaksi setengah reaksi di poin b.

E0 sel = + 0,31 Volt

2. Diketahui data E0 reduksi :

Zn2+(aq) + 2e → Zn(s) E0 = - 0,76 V

Mg2+(aq) + 2e → Mg(s) E0 = - 2,37 V

Tentukan:

a. Anoda dan katoda

b. Reaksi di anoda dan katoda

c. Reaksi spontan atau tidak spontan

d. Notasi sel

e. E0 sel

Jawab:

a. Anoda : Mg

Katoda : Zn

(karena E0 Mg < E0 Zn)

b. Reaksi anoda dan katoda

Anoda : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e E0 = + 2,37 V (dibalik dr reaksi asal)
E0 = - 0,76 V
Katoda : Zn2+(aq) + 2e → Zn(s) E0sel = + 1,61 V

Reaksi sel : Mg(s) + Zn2+(aq) → Mg2+(aq) + Zn(s)

c. Reaksi spontan (karena E0sel = +)

d. Notasi sel : Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn

e. E0sel = + 1,61 V

Sagendra, B., dkk. 2021. Proyek IPAS Ilmu Pengetahuan Alam dan Sosial Rumpun Teknologi untuk
SMK/MAK Kelas X. Jakarta: Erlangga.

Setiyana. 2020. Modul Pembelajaran SMA Kimia Kelas XII. Jakarta: Direktorat Jenderal PAUD,
DIKNAS, dan DIKMEN.

Sudarma, Unggul. 2013. Kimia 3 untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.
Triwibowo, B. & Widyastuti, C.R. 2017. Bahan Ajar Kimia untuk SMK/MAK Bidang Keahlian Teknologi

Rekayasa Kelas X Bagian 2. Jakarta: Direktorat Pembinaan SMK Kemdikbud.