MODUL STEM SEL VOLTA SMA. (Asih, 2020)

Modul Kimia

SEL VOLTA (GALVANI)

“Belajar Kimia Ala Ilmuwan”

Dilengkapi: Kelas
• Mini Lab
• STEM Project XII

Diah Nurma Asih, S.Pd.

Modul Kimia

SEL VOLTA (GALVANI)

“Belajar Kimia Ala Ilmuwan”

Dilengkapi: Kelas
• Mini Lab
• STEM Project XII

Nama : Diah Nurma Asih, S.Pd.
Kelas :

Informasi Modul

Modul Kimia Terintegrasi STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematic)-
Project Based Learning pada Topik Sel Volta untuk Siswa SMA Kelas XII Berdasarkan
Kurikulum 2013 Revisi.

Penyusun : Diah Nurma Asih, S.Pd.
Dosen Pembimbing : Imas Eva Wijayanti, M.Si.
Indah Langitasari, S.Si.,M.Pd.

Pendesain Sampul : Diah Nurma Asih, S.Pd.

No Pencatatan Hak Cipta: 000247415

Jumlah Halaman : 50 Halaman

Ukuran Modul : A5 (14,8 cm x 21,0 cm) sesuai dengan standar ISO
(International Organization for Standardization)

Bahan Kertas : Sampul/Cover buku menggunakan art cartoon glossy
230 gsm dan isi modul menggunakan HVS A5 80 gsm

Kata Pengantar

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah subhanahu wa ta’ala, yang telah
memberikan Rahmat dan Karunia-Nya. Sholawat serta salam senantiasa tetap
terlimpahkan kepada Rasulullah Muhammad Shalallahu ‘alaihi wassalam beserta
keluarganya. Aamiin.

Modul ini ditulis sebagai salah satu media sumber belajar bagi siswa SMA
sederajat yang menggunakan pembelajaran terintegrasi STEM (Science, Technology,
Engineering, and Mathematics) dan sumber penulisannya mengacu pada KI dan KD dari
kurikulum 2013 revisi.

Selanjutnya bahan ajar ini didesain dalam bentuk Modul Kimia Terintegrasi STEM
Khusus pada Topik Sel Volta yang disusun oleh penulis untuk memenuhi penelitian
Skripsi di Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, yang dibantu oleh dosen pembimbing dalam
penyusunannya. Dimana kehadiran modul ini berangkat dari permasalahan di
kehidupan nyata sehingga siswa akan dapat mengintegrasikan pengetahuan yang
sudah diketahui dengan masalah yang dihadapi dalam dunia nyata. Diharapkan siswa
bukan hanya memahami materi secara kognitif saja, tetapi dapat memahami keterkaitan
antara teori yang didapat dengan dunia nyata, sehingga siswa dapat menemukan solusi
dari berbagai masalah dikehidupan sekitar menggunakan ke empat aspek STEM.

Akhirnya kami menyadari segala kekurangan yang melekat pada Modul ini.
Untuk itu kritik dan saran dari berbagai pihak merupakan suatu hal yang diharapkan.
Semoga modul ini dapat bermanfaat dan dimanfaatkan sebaik-baiknya demi
perkembangan ilmu pengetahuan. Semoga segala ikhtiyar kita di Ridhoi Allah
subhanahu wa ta’ala. Aamiin.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Petunjuk Modul

1. Membaca do’a sebelum mempelajari modul ini.
2. Pahami indikator yang harus kamu kuasai.
3. Bacalah dan pahami dengan cermat tantangan yang tersedia dalam STEM Project.
4. Pelajari terlebih dahulu materi sel volta untuk membantumu menyelesaikan project.
5. Kerjakan latihan soal untuk menguji pemahaman setiap sub materi.
6. Lakukan tantangan yang diberikan dalam bentuk mini lab dan STEM Project yang

tersedia di dalam modul untuk menguji aspek keterampilan STEM kamu ala ilmuwan.
7. Silahkan konsultasikan kepada gurumu jika ada materi yang dirasa masih harus

didikusikan.

Fitur Modul

Concept Map
Menyajikan peta konsep
yang merangkum dan
menghubungkan poin-
poin penting

Ayo Berpikir!
berfungsi membantu siswa berfikir
untuk mencari tahu solusi dari
masalah dunia nyata.

Konsep Kimia
menyajikan konsep kimia
tambahan pada materi sub bab

KK Konsep Kimia

Voltase Sel Quick Review
bergantung pada: memuat soal-soal untuk
1. Jenis elektroda mengingatkan kembali
2. Ion-ion mengenai materi yang telah
3. Konsentrasi Ion dipelajari
4. Suhu

Ayo Latihan!

Tentukan apakah reaksi berikut dapat berlangsung atau tidak pada kondisi standar:
a. Mn(s) + Pb2+(aq) → Mn2+(aq) + Pb(s)
b. Cu(s) + Ag2SO4(aq) → CuSO4(aq) + 2Ag(s)
c. Ni(s) + 2NaCl(aq) → NiCl2(aq) + 2Na(s)

iv

MINI Chemical Mini Laboratory
memuat kegiatan praktikum mini
Gurumu memberikan tugas untuk membuat sel volta rancanganmu. Di dalam lab, kamu yang dapat dilakukan dan diharapkan
melihat terdapat alat dan bahan kimia berikut. mampu meningkatkan aspek
pengetahuan dan keterampilan
Voltmeter Kabel Beaker Glass Baterai

Jembatan garam Elektroda Elektroda Elektroda
Karbon Seng Tembaga

(Dialogue) Kimy & Iyha
memuat percakapan antara 2 tokoh
special yang berisi informasi
tambahan bagi pembaca.

LOG DESAIN
Merupakan lembar catatan siswa
untuk membantu setiap langkah
project terintegrasi STEM.

STEM PROJECT
Merupakan lembar kegiatan
project terintegrasi STEM.

WEB LINK
Memberikan rangsangan untuk
mencari topik dan penjelasan
tentang materi dari berbagai situs
internet

v

Info
Kimia

Indonesia merupakan negara agraris Sumber: warstek.com Info Kimia
yang artinya sektor pertanian memiliki Menyajikan informasi mengenai
peranan penting di dalamnya. Salah satu pengetahuan kimia populer
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.

RINGKASAN
Berisi ringkasan materi
secara keseluruhan dalam
bentuk poin-poin penting

EVALUASI
Menyajikan soal-soal latihan
diakhir materi sel volta
untuk menguji aspek
pengetahuan

vi

Daftar Isi

Kata Pengantar iii
Petunjuk Modul iv

Fitur Modul iv
Daftar Isi vii
Profil Modul viii

NGSS ix
Peta Konsep x

Pendahuluan 1
STEM-PROJECT 2
Sel Volta dan Susunannya 4
Prinsip Kerja Sel Volta 5

Deret Volta 5
Reaksi didalam Sel Volta 8

Diagram/Notasi Sel 11
Potensial Reduksi Standar 14

Aplikasi Sel Volta 17
Accu (Aki) 17

Baterai Kering 18
Baterai Merkuri 18
Bateri Ion-Litium 19

Motor Listrik 22

Log Desain 23
Ringkasan 27

Evaluasi 28

Tabel Potensial Reduksi Standar
Tabel Periodik Unsur

Kunci Jawaban Evaluasi
Glosarium

Daftar Pustaka
Profil Autor

vii

Profil Modul

Kompetensi Dasar

3.4 Menganalisis proses yang terjadi dan melakukan perhitungan zat atau listrik yang
terlibat pada suatu sel Volta, serta penerapannya dalam kehidupan.

InInddikikaatotorrPPeennccaappaaiaiann

1. Menggambarkan susunan (rangkaian) sel Volta
2. Menjelaskan fungsi dari setiap rangkaian sel volta
3. Menjelaskan proses terjadinya aliran listrik di dalam sel volta
4. Menuliskan lambang/notasi sel dan reaksi-reaksi yang terjadi dalam sel volta
5. Menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar
6. Menjelaskan deret keaktifan logam (deret volta)
7. Menjelaskan penerapan sel volta dalam kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar

4.4 Merancang sel Volta dengan menggunakan bahan di sekitar

Indikator Pencapaian

1. Merancang dan melakukan percobaan sel Volta secara mandiri

viii

NGSS

(Next Generation Sciencetific Standard)
(Standar Ilmiah Generasi Selanjutnya)

Praktik Desain Ilmiah dan Rekayasa

Mengembangkan model Membuat sel volta dalam batasan proyek
Melakukan investigasi Pengujian dan mendesain ulang sel volta
Menganalisis dan Menggunakan data untuk menentukan
menafsirkan data efektivitas sel volta untuk menghidupkan
kipas.

Menggunakan matematika Menentukan konsentrasi larutan garam yang
dan berpikir komputasi dibutuhkan untuk sel volta.

Merancang solusi Mengidentifikasi sel eletrokimia terbaik
berdasarkan data, kelayakan, biaya, dan
keamanan.

Mendapatkan, mengevaluasi, dan Berbagi desain sel elektrokimia dan hasil dari
mengkomunikasikan informasi proses desain dengan rekan-rekan.

Ide Inti Disiplin Ilmu Reaksi reduksi-oksidasi dalam sel volta
Sel volta, motor, kipas
Reaksi Kimia Transfer energi sel volta dengan bilah
Definisi Energi kipas
Konservasi energi dan transfer Penggunaan reaksi kimia sebagai
energi sumber energi
Energi dalam proses kimia dan
kehidupan sehari-hari

Konsep Lintas Sektoral

Skala, porsi dan kuantitas Jumlah minimal bahan kimia yang digunakan;
skala up dari sel volta untuk digunakan dalam industri.
Sistem dan model sistem Mendefinisikan kebutuhan apa yang diperlukan untuk
Energi dan materi; Arus, membuat kipas angin berubah menggunakan sel volta;
siklus dan konservasi menjelaskan sistem sel volta
Menjelaskan aliran energi antara sel volta dan kipas;
menjelaskan aliran elektron dalam sel volta

ix

PETA KONSEP

x

PENDAHULUAN

Refleksi

Sumber: money.kompas.com

Gambar 1. Ilustrasi Listrik Padam

JAKARTA, KOMPAS.com - Minggu (4/8/2019) siang, terjadi pemadaman listrik
(black out) di wilayah Banten, DKI Jakarta, dan Jawa Barat. Adapun pemadaman
listrik secara serentak hingga malam hari terjadi karena sistem di SUTET Ungaran-
Pemalang black out. Matinya listrik hingga kurang lebih 8-18 jam membuat
berbagai aktivitas masyarakat lumpuh seketika, utamanya sistem berbasis digital.
Hal ini mengakibatkan kerugian yang ditaksir mencapai puluhan miliar. Matinya
listrik secara tiba-tiba membuat banyak orang terjebak di lift. Seorang mahasiswa
hampir kehabisan oksigen saat pengevakuasian dilakukan. Beruntung, tak ada
korban jiwa dari kejadian ini.

Ayo Berpikir! Menurutmu, apa saja solusi untuk
permasalahan diatas ?

1

STEM
PROJECT

Tantangan:
Insiden padamnya listrik di wilayah Banten, DKI Jakarta, dan Jawa Barat pada tanggal 4
Agustus 2019 lalu, membuat berbagai aktivitas masyarakat lumpuh seketika, utamanya
sistem berbasis digital. Hal ini mengakibatkan kerugian yang ditaksir mencapai puluhan
miliar. Untuk itu harus ada energi yang dapat diubah untuk menjadi energi listrik, sebagai
salah satu alternatif (solusi). Sebagai seorang ilmuwan, kamu diminta untuk membuat
rancangan sel volta sebagai salah satu sumber energi listrik untuk dapat menggerakkan bilah
kipas dengan tegangan yang cukup menggunakan bahan-bahan yang tersedia didalam
laboratorium.

Persyaratan:
• Perhatikan bahwa tegangan sel harus sama dengan atau lebih tinggi dari tegangan motor.
• Hanya menggunakan bahan-bahan yang tersedia. Jika kamu membutuhkan bahan
tambahan, skor pada “efektivitas desainmu” akan berkurang.
• Menggunakan jumlah minimum bahan untuk menggerakkan motor/fan kamu dalam
waktu yang ditentukan.
• Pengujian dan desain hanya dapat menggunakan total 150 ml larutan.
• Secara benar menjelaskan aliran elektron dan transfer energi dari sel elektrokimia untuk
motor dan kipas (tertulis atau grafis).
• Motor/ fan harus mampu berjalan selama lima menit.

2

Gambar 2.

Contoh Konstruk Sel
Volta yang terhubung
dengan motor dan fan

Sumber: Engineering Design Challenge

Keselamatan dan pembuangan:
· Gunakan eye glasses setiap kali menangani
bahan kimia di laboratorium.
· Larutan perak nitrat yang beracun dan dapat
menodai kulit dan pakaian. Pakailah sarung
tangan dan jas lab sebagai tindakan
pencegahan.
· Buang logam dan larutan seperti yang diarahkan
oleh guru.

Untuk dapat melakukan tantangan STEM Project ini, silahkan pelajari dan pahami
terlebih dahulu Materi di lembar selanjutnya.

3

Materi (Science-Math)

Sel Volta (Galvani) dan Susunannya -Ahli Kimia-

Sel Volta atau sel galvani adalah sel elektrokimia yang
mengubah reaksi redoks spontan menjadi arus listrik. Sel
volta terdiri atas elektroda (anoda dan katoda), elektrolit,
jembatan garam, voltmeter, dan kawat/kabel.

Anoda : Katoda : Sumber: google.com

üTerjadi reaksi oksidasi üTerjadi reaksi reduksi Gambar 3. Alessandro Volta
merupakan seorang fisikawan
üBermuatan negatif (-) üBermuatan positif (+) Italia. Ia dikenal karena
mengembangkan baterai pada
tahun 1800

KK Konsep Kimia Sumber: sainskimia.com

Gambar 4. Susunan Sel Volta

Tipe-Tipe Elektroda 2. Elektroda inert:
Elektroda yang tidak terlibat dalam salah satu
1. Elektroda aktif dari setengah reaksi karena sangat lembam
Elektroda yang dapat dioksidasi atau (inert) yang berfungsi sebagai kontak antara
direduksi dalam setengah reaksi yang larutan dan sirkuit listrik eksternal.
terjadi di dalam elektrolit. Contoh: platinum, grafit (karbon), emas.
Contoh: tembaga, seng, besi, dll.

4

Prinsip Kerja Sel Volta

• Sel volta memanfaatkan energi listrik yang tersedia dari transfer elektron dalam
reaksi redoks untuk melakukan pekerjaan listrik yang bermanfaat.

• Kunci untuk mengumpulkan aliran elektron adalah dengan memisahkan setengah
reaksi oksidasi dan reduksi, menghubungkannya dengan kawat, sehingga elektron
yang meninggalkan logam anoda dapat mengalir melalui kawat itu ke ion-ion di
permukaan katoda.

• Aliran elektron ini adalah arus listrik yang dapat digunakan untuk pekerjaan, seperti
menghidupkan motor atau menyalakan lampu.

Kasus Sebelum menjawab kasus disamping,
kita harus menentukan elektroda mana
Mari kita lihat contoh sel volta dengan yang berperan sebagai anoda dan
elektrolit ZnSO4 dan PbSO4 serta katoda. Menurutmu apakah logam Zn
menggunakan elektroda berupa logam Pb pada sel volta ini berperan sebagai
(Timbal) dan logam Zn (Seng). Bagaimana katoda atau anoda? Bagaimana cara
susunan sel volta dan reaksi yang menentukannya? Simak yuk penjelasan
berlangsung di dalam sel volta ini? tentang deret volta berikut untuk
mengetahuinya!

Deret Volta

Deret volta merupakan susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial
elektroda. Potensial elektroda adalah potensial listrik yang dihasilkan oleh suatu
elektroda jika dibandingkan dengan elektroda Hidrogen. Potensial elektroda diberi
lambang E. Apabila pengukuran dilakukan pada suhu 25oC, tekanan 1 atm, dan
konsentrasi 1M, maka disebut sebagai potensial elektroda standar (Eo).

Melalui deret volta ini kita dapat menentukan logam mana yang dapat berperan
sebagai anoda dan katoda. Dimana anoda dalam sel volta merupakan elektroda dengan
nilai potensial elektroda paling negatif, sehingga lebih mudah mengalami reaksi oksidasi.
Sedangkan katoda merupakan elektroda dengan nilai potensial elektroda standar paling
positif, sehingga lebih mudah mengalami reduksi.

5

Berikut deret volta dari beberapa logam beserta potensial elektroda standarnya (Eo):

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Au
-3,04 -2,92 -2,90 -2,87 -2,71 -2,37 -1,66 -1,18 -0,76 -0,74 -0,44 -0,28 -0,25 -0,14 -0,13 0,00 0,34 0,80 0,80 1,52

• Semakin mudah teroksidasi • Semakin mudah tereduksi
(reduktor kuat) (oksidator kuat)

• Semakin reaktif (mudah • Semakin kurang reaktif
melepas elektron) (sukar melepas elektron)

Deret volta juga dapat meramalkan Syarat reaksi berlangsung spontan:
reaksi dapat berlangsung atau tidak. Logam 1 [L(s)] terletak disebelah kiri
Logam 1 + Garam 1 → Logam 2 + Garam 2 dari Garam 1 [G+(aq)]
L(s) + G+ (aq) → L+ (aq) + G(s) Mudah teroksidasi

Jawaban Kasus 1

Li- K- Ba- Ca- Na- Mg- Al- Mn- Zn- Cr- Fe- Cd- Co- Ni- Sn- Pb- (H)-Cu- Hg- Ag- Au
Dalam deret volta, karena Zn berada disebelah kiri Pb, sehingga Zn lebih mudah
mengalami reaksi oksidasi, maka logam Zn berperan sebagai anoda. Sedangkan logam Pb
yang terletak disebelah kanan, sehingga lebih mudah mengalami reaksi reduksi, maka
logam Pb bertindak sebagai katoda.

Contoh

Perhatikan reaksi berikut, Apakah reaksi tersebut dapat berlangsung spontan atau tidak?

• Mg(s) + ZnSO4(aq) → MgSO4(aq) + Zn(s)

• Mg(s) + Na2SO4(aq) → MgSO4(aq) + 2Na(aq)

Penyelesaian:
Li- K- Ba- Ca- Na- Mg- Al- Mn- (H2O)- Zn- Cr- Fe- Cd- Co- Ni- Sn- Pb- (H)- Sb- Bi- Cu- Hg- Ag- Pt- Au

• Letak logam Mg berada disebelah kiri logam Zn dalam bentuk garamnya, sehingga

logam Mg lebih negatif maka lebih mudah teroksidasi dan reaksi dapat berlangsung

secara spontan.

Mg(s) + +Z2nSO4(aq) → M+2gSO4(aq) + Zn(s)
0 0

oksidasi reduksi

6

Li- K- Ba- Ca- Na- Mg- Al- Mn- Zn- Cr- Fe- Cd- Co- Ni- Sn- Pb- (H)-Cu- Hg- Ag- Au

• Letak logam Mg berada disebelah kanan logam Na dalam bentuk garamnya, sehingga

logam Mg tidak mudah teroksidasi (reduksi) dibanding logam Na, hal ini

mengakibatkan reaksi tidak bisa berlangsung secara spontan.

Mg(s) + Na2SO4(aq) → MgSO4(aq) + 2Na(aq) Reaksi yang tertulis pada soal, tidak

0 +1 +2 0 sesuai dengan reaksi pada deret volta.

oksidasi reduksi Maka reaksi ini tidak spontan/tidak
berlangsung.

Ayo Latihan!

Tentukan apakah reaksi berikut dapat berlangsung atau tidak pada kondisi standar:
a. Mn(s) + Pb2+(aq) → Mn2+(aq) + Pb(s)
b. Cu(s) + Ag2SO4(aq) → CuSO4(aq) + 2Ag(s)
c. Ni(s) + 2NaCl(aq) → NiCl2(aq) + 2Na(s)

Penyelesaian:

7

Reaksi didalam Sel Volta KK Konsep Kimia

Setelah mengetahui logam mana yang bertindak sebagai Voltase Sel
anoda dan katoda, selanjutnya kita susun larutan elektrolit bergantung pada:
yang disesuaikan dengan larutan elektrolitnya. Mari simak 1. Jenis elektroda
gambar dan penjelasan berikut! 2. Ion-ion
3. Konsentrasi Ion
4. Suhu

Voltmeter

Zn Anion bermigrasi Kation bermigrasi Pb

Anoda (-) ke anoda ke katoda Katoda (+)

Jembatan
Garam

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e Pb2+(aq) + 2e → Pb(s)

Gambar 5. Submikroskopis Sel Volta

Jawaban Kasus 2

• Logam Zn dicelupkan dalam larutan ZnSO4. Terjadi reaksi oksidasi pada logam Zn
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e, elektron dilepaskan melalui kabel mengalir menuju
voltmeter, dan dialirkan ke dalam logam Pb.

• Elektron digunakan oleh larutan Pb2+, sehingga terjadi reaksi reduksi larutan Pb2+
Pb2+(aq) + 2e → Pb(s)

• Maka reaksi setengah selnya adalah:
Anoda(-): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
Katoda(+): Pb2+(aq) + 2e → Pb(s)
Reaksi sel: Zn(s) + Pb2+(aq) → Zn2+(aq) + Pb(s)

8

Jawaban Kasus 2

• Didalam larutan, kation-kation (Zn2+,Pb2+ dan Na+) bergerak ke arah katoda,
sementara anion-anion (SO42- dan NO3-) bergerak ke anoda. Kedua larutan ini
dihubungkan oleh jembatan garam yang berupa tabung kaca yang berisi agar – agar
yang mengandung larutan elektrolit inert, contohnya NaNO3 atau KCl. Jembatan
garam berfungsi menetralkan kembali muatan yang berada di kedua wadah saat
reaksi berlangsung. Tanpa jembatan garam akan terjadi penumpukan muatan positif
dalam kompartemen anoda (karena pembentukan ion Zn2+) dan muatan negatif dalam
kompartemen katoda (terjadi ketika sebagian ion Pb2+ tereduksi menjadi Pb),
sehingga dengan cepat akan menghentikan kerja sel.

• Arus listrik mengalir karena ada beda energi potensial listrik diantara kedua
elektroda. Dalam percobaan, beda potensial listrik diantara anoda dan katoda diukur
dengan Voltmeter dan angkanya disebut Voltase sel. Namun, terdapat dua istilah
lain untuk menyatakan voltase sel yaitu, gaya elektromotif atau Emf (E) dan
Potensial Sel (E sel).

KK Konsep Kimia

Tipe-Tipe Setengah Sel

1. Setengah sel ion logam-logam: elektroda logam aktif bersentuhan dengan larutan yang
mengandung ion logam yang sesuai. Contoh: tembaga, seng, alumunium, dll.

2. Setengah sel ion gas-gas: gas digelembungkan ke dalam larutan yang mengandung ion gas
yang sesuai, dengan elektroda inert yang dicelupkan ke dalam larutan ion gas. Contoh:
elektroda hidrogen standar dan klorin.

3. Setengah Sel Redoks: elektroda inert bersentuhan dengan larutan yang mengandung dua ion
dari unsur yang sama di berbagai tingkat oksidasi. Contoh: besi (III) dan besi (II), tembaga (II)
dan tembaga (I), dll.

9

Contoh

Buatlah desain sel galvani berdasarkan reaksi autoredoks Fe(s) + 2Fe3+(aq) → 3Fe2+(aq)
a. Tentukan elektroda anoda dan katoda
b. Tentukan muatan elektroda, aliran electron dan aliran ion
c. Tentukan ½ reaksi di anoda dan katoda

Penyelesaian:

Fe(s) + 2 Fe3+(aq) → 3 Fe2+(aq)

0 +3 +2

reduksi c. Reaksi:
oksidasi Oksidasi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e
Reduksi : Fe3+(aq) + e → Fe2+(aq)
a. Elektroda : Fe (Besi) Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e
b. -Muatan elektron : 2e- 2Fe3+(aq) + 2e → 2Fe2+(aq)
-Aliran elektron : Dari anoda menuju katoda Redoks: Fe(s) + 2Fe3+(aq) → 3Fe2+(aq)

melaui sirkuit eksternal.
-Aliran ion: ion (+) dari jembatan garam (K+)
menuju gelas yang mengalami reduksi karena
gelas tersebut mempunyai muatan negatif
berlebih. Sedangkan ion (-) dari jembatan
garam (Cl-) menuju gelas yang mengalami
oksidasi untuk menyetarakan muatan akibat
kelebihan muatan positif (+).

10

Ayo Latihan!

1. Apa yang kamu ketahui tentang sel volta?
2. Gambarlah susunan dan desain sel volta Fe(s) + Cu2+(aq) →Fe2+(aq) + Cu(s)

a. Tuliskan reaksi di katoda dan anoda dalam reaksi selnya!
b. Bagaimana reaksi yang terjadi didalam sel volta yang kamu gambar sehingga dapat

menghasilkan listrik? Jelaskan!

Penyelesaian:

Diagram/Notasi Sel
Susunan suatu sel volta dinyatakan dengan suatu lambang/notasi singkat yang disebut
juga diagram/notasi sel. Anoda biasanya dituliskan di sebelah kiri, sedangkan katoda di
sebelah kanan. Untuk reaksi Mg(s) + ZnSO4(aq) → MgSO4(aq) + Zn(s), maka notasi selnya :

Mg | Mg2+|| Zn2+| Zn
Anoda||Katoda

Mg sebagai anoda mengalami reaksi oksidasi, dan Zn sebagai katoda mengalami reaksi
reduksi.

Dua garis sejajar (||) yang memisahkan anoda dan katoda menyatakan jembatan
garam, sedangkan garis tunggal (|) menyatakan batas antarfase (Mg padatan, sedangkan Mg2+
dalam larutan; Zn2+ dalam larutan, sedangkan Zn padatan).

11

MINI

Gurumu memberikan tugas untuk membuat sel volta rancanganmu. Di dalam lab,
kamu melihat terdapat alat dan bahan kimia berikut.

Voltmeter Kabel Beaker Glass Baterai

Jembatan garam Elektroda Elektroda Elektroda
Karbon Seng Tembaga

Pilihlah alat-alat apa saja yang kamu butuhkan untuk mebuat sel volta dan
rakitlah sel volta berdasarkan reaksi redoks berikut. Catat beda potensial yang
dihasilkan.

1. Mg(s) + ZnSO4(aq) → MgSO4(aq) + Zn(s)
2. Cu(s) + Ag2SO4(aq) → CuSO4 (aq) + 2Ag(s)

12

Kimy & Iyha

Praktikum Sel Volta

“Iyha, menurut kamu apa yang terjadi pada sel volta rancangan kamu
kalo diubah konsentrasi larutannya?”

“Setelah iyha coba sih, saat konsentrasi dinaikkan, potensial yang
terukur di voltmeternya juga naik, kim.”

“Kenapa bisa begitu ya?”
“Hal itu terjadi karena saat konsentrasi larutan dinaikkan, maka
jumlah ion pun meningkat sehingga elektron yang dilepaskan pun

semakin banyak, yang menyebabkan arus listrik yang dihasilkan dan
terukur di voltmeter ikut meningkat.”

“Oh begitu. Terus apa yang terjadi jika kamu tempatkan jenis elektroda
dalam beaker yang salah?”

“Ya reaksinya tidak akan terjadi.”

“Benar juga! Lalu, apa yang terjadi pada sel volta rancangan kamu
seiring waktu?”
“Larutan kimia menjadi bertambah konsentrasinya atau berkurang

tergantung larutannya. Padatan kimia terbentuk disatu sisi dan
terkikis (berkurang) disisi lainnya.”

13

Potensial Reduksi Standar (Eo)

Pada keadaan standar (pada suhu 25oC dengan konsentrasi ion-ion 1 M dan tekanan gas

1 atm), kita dapat menghitung voltase sel /potensial sel dengan melihat daftar tabel

potensial reduksi standar (Eo). Potensial sel volta (Eosel ) merupakan beda potensial yang

terjadi antara dua elektrode pada suatu sel elektrokimia.

Eosel= Eo katoda – Eo anoda

Katoda adalah elektrode yang mempunyai harga Eo lebih besar (lebih positif), sedangkan

anoda adalah elektrode yang mempunyai Eo lebih kecil (lebih negatif). Pada sel volta di

katoda terjadi reaksi reduksi dan di anoda terjadi reaksi oksidasi, sehingga dapat juga

dituliskan: Eosel = Eoreduksi - Eooksidasi

KK Konsep Kimia

Jika Esel > 0, reaksi sel berlangsung spontan
Jika Esel < 0, reaksi sel berlangsung tidak spontan
Jika Esel = 0, reaksi sel berada dalam kesetimbangan

Contoh

Contoh 1:

Berapa potensial sel yang dihasilkan reaksi: Mg(s) + ZnSO4(aq) → MgSO4(aq) + Zn(s)

Apakah reaksi tersebut spontan atau tidak?

Data : Mg2+(aq) + 2e → Mg(s) E0 = -2,37 V

Zn2+(aq) + 2e → Zn(s) Eo = -0,76 V

Penyelesaian:

Harga Eo yang lebih positif, mengalami reaksi reduksi, sebagai katoda adalah Zn dan Eo

yang lebih negatif mengalami reaksi oksidasi, sebagai anoda yaitu Mg.

Mg(s) + ZnSO4(aq) → MgSO4(aq) + Zn(s)
0 +2 +2 0

oksidasi (anoda) reduksi (katoda)

14

Sehingga harga EoSel nya adalah
Eosel = Eokatoda – Eoanoda

= Eo Zn - EoMg
= - 0,76 – (- 2,37)
= + 1,61 V Reaksi spontan karena Eosel positif

Contoh 2:

Mg(s) + Na2SO4(aq) → MgSO4(aq) + 2Na(s)
Data : Mg2+(aq) + 2e → Mg(s) E0 = -2,37 V

Na+(aq) + e → Na(s) E0 -2,71

Penyelesaian:

Berdasarkan reaksi: Mg mengalami oksidasi, Na mengalami reduksi

Mg(s) + Na2SO4(aq) → MgSO4(aq) + 2Na(s)

0 +1 +2 0

oksidasi (anoda) reduksi (katoda)

Eosel = Eokatoda – Eoanoda
= Eo Na - EoMg
= - 2,71 – (-2,37)
= - 0, 34 V Reaksi tidak spontan karena Eosel negatif

Jawaban Kasus 3

Potensial sel dengan anoda Zn dan katoda Pb

Data: Zn2+(aq) + 2e → Zn(s) E0 = -0,76 V

Pb2+(aq) + 2e → Pb(s) E0 = -0,13 V

Penyelesaian:

Katoda(+): Pb2+(aq) + 2e → Pb(s) E0 = -0,13 V
E0 = -0,76 V -
Anoda(-): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e Esel = +0,63 V

Reaksi sel: Zn(s) + Pb2+(aq) → Zn2+(aq) + Pb(s)

15

Ayo Latihan!

Diketahui potensial elektroda magnesium dan tembaga sebagai berikut.
Mg2+(aq) + 2e → Mg(s) Eo = -2,37 V
Cu2+(aq) + 2e → Cu(s) Eo = +0,34 V

a. Tulislah diagram sel volta yang dapat disusun dari kedua elektroda tersebut.
b. Tentukan potensial standar sel itu.
c. Tuliskan pula reaksi selnya.
Penyelesaian:

16

Aplikasi Sel Volta (Komersial)

Sel volta yang tersedia di pasaran, ada yang sekali pakai, ada pula yang yang dapat diisi

ulang. Sel volta sekali pakai disebut sel primer salah satunya baterai kering dan baterai

merkuri, sedangkan sel volta yang dapat diisi ulang disebut sel sekunder contohnya

adalah aki dan baterai ion litium. Katoda (+)

1. Accu (Aki) Anoda (-)
• Aki adalah jenis baterai yang banyak digunakan

untuk kendaraan bermotor.

• Sel aki terdiri dari anoda Pb (timbal) dan katoda

PbO2 (Timbal (IV) oksida). Larutan Katda Timbal
• Elektrolit berupa asam sulfat elektrolit Oksida (PbO2)
• Hasil reaksi kedua elektroda tidak larut dalam asam (H2SO4)

sulfat sehingga tidak diperlukan jembatan garam. Anoda
• Aki merupakan sel sekunder karena dapat diisi Timbal (Pb)

ulang. Beda potensial aki ± 12V terdiri atas 6 sel Sumber: google.com

Gambar 6. Susunan Aki

yang dihubungkan seri.

Reaksi Pengosongan aki: SCAN ME
Anoda: Pb(s) + HSO4-(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Katoda: PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq) +2e → PbSO4(s) + H2O(l) PENEMUAN INOVASI BATERAI
RAMAH LINGKUNGAN
Pb(s) + PbO2(s) + 2HSO4-(aq) + 2H+(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Reaksi Pengisian Aki:
Elektroda Pb (katoda)
PbSO4(s) + H+(aq) + 2e → Pb(s) + HSO4-(aq)
Elektroda PbO2 (anoda)
PbSO4(s) +2H2O(l) → PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq) + 2e
PbSO4(s) +2H2O(l) → Pb(s) + PbO2(s) + 2HSO4-(aq) + 2H+(aq)

17

2. Baterai Kering (Sel Leclanche) Elektroda Positif
• Tahukah kamu bahwa baterai kering ditemukan oleh
Katoda Grafit
Leclanche yang mendapat hak patennya pada tahun 1886. Anoda Seng
• Sel Leclanche terdiri atas suatu silinder zink (anoda) yang Selubung Kertas
Bubuk basah
berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak ZnCl2 dan NH4Cl
(NH4Cl), karbon (C) sebagai katoda, dan sedikit air.
• Potensial sel Leclanche adalah 1,5V. Elektroda Negatif
• Sel ini bersifat asam karena adanya NH4Cl dan merupakan (a)
sel primer karena tidak dapat diisi ulang.

Reaksi:

Anoda: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e

Katoda:2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l) (b)
Zn(s)+2MnO2(s)+2NH4+(aq) → Zn2+(aq)+Mn2O3(s)+2NH3(aq)+H2O(l)
Sumber: http://chemwiki.ucdavis.edu
3. Baterai Merkuri
Gambar 7. (a) Susunan Baterai
Kering. (b) Contoh baterai
kering yang sering digunakan

• Lebih banyak digunakan dalam dunia pengobatan (alat

pacu jantung, alat bantu dengar) dan industri elektronik

(arloji listrik dan pengatur cahaya).

• Ditempatkan di dalam sebuah silinder baja anti karat

• Anoda Seng (diamalgamkan dengan merkuri) yang

bersentuhan dengan elektrolit alkali kuat yang

mengandung seng oksida dan merkuri (II) oksida Gambar 8. Baterai Merkuri

• Karena tidak ada perubahan komposisi elektrolit selama pengoperasian reaksi sel

keseluruhan hanya melibatkan zat padat baterai merkuri memberikan voltase lebih

konstan (1,35 V) dibandingkan sel Leclanche, juga memiliki kapasitas jauh lebih tinggi dan

awet.

Reaksi:
Anoda: Zn(Hg)(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e
Katoda: HgO(s)+ H2O(l) + 2e → Hg(l) + 2OH- (aq)
Zn(Hg)(s) + HgO(s) → ZnO(s)

18

4. Baterai Ion Litium gasket terminal negatif
• Baterai ion litium menghasilkan potensial plat segel
tab positif
sebesar 3,7 V dan biasanya digunakan pada lubang tab negatif
kamera video, laptop dan Handphone.
• Pergerakan ion litium terjadi diantara kristal pelepasan gas separator
grafit dan LiCoO2. Sebagai elektrolit
digunakan bahan cair yang mengandung kasing anoda
LiPF6. (terminal separator

katoda

positif)

Sumber: google.com

Gambar 9. Komponen Baterai Li-Ion

• Baterai ion litium diproduksi dalam keadaan tidak ada ion litium diantara atom karbon

dalam grafit. Ketika dicharge, ion litium dari LiCoO2 akan bergerak melalui elektrolit menuju

elektroda grafit.

Reaksi Pengisian (charge) awal: LiCoO2 + C6 → Li1-xCoO2 + LixC6

(C6 menyatakan grafit, x menyatakan jumlah ion litium yang berpindah dari LiCoO2 ke C6).

• Ketika baterai digunakan (discharge), ion litium bergerak secara spontan dari grafit kembali

ke elektroda LiCoO2.

Reaksi Pengosongan (discharge): Li1-xCoO2 + LixC6 → Li1-xCoO2 + Li1-x+y + Lix-yC6

• Pada pengisian kembali, maka reaksi yang terakhir akan berbalik.

e- e-

Li+

bagian

Karbon, dll. kosong Oksida logam transisi
(grafit) untuk Li+

(LiCoO2, LiMn2O4) Sumber: researchget.com

Gambar 10. Proses charging dan discharging baterai Ion Litium.

19

Kimy & Iyha

Limbah Baterai

“Iyha, kamu kemana aja sih, kok saya telpon ga aktif?”
“Oh iya kimy, afwan.. Hp saya mati, baterainya bocor.”

“Astaghfirullah.. Trus kamu mau ganti hp?”

“Kayaknya sih engga deh, saya ganti baterai aja.”
“Terus baterainya yang rusak mau kamu apain?”

“Dibuanglah…”

“Eits… Jangan asal buang loh ya.. Iyha tau gak, kalo limbah baterai
itu bahaya loh karena dapat mencemari lingkungan kita.”

Ayo Berpikir! 1. Apa saja sih bahaya limbah baterai?
2. Coba temukan pencegahan dan

penanganan limbah baterai!

SCAN ME

BAHAYA LIMBAH BATERAI

20

Info
Kimia

Indonesia merupakan negara agraris Sumber: warstek.com
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.

21

Technology-Engineering

Motor Listrik

Motor listrik banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada alat-alat berikut:
• Kipas angin
• Bor listrik
• Pompa air
• Blender pembuat juice
• Mobil-mobilan, dan banyak lagi.
Pada motor listrik terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi gerak atau kinetik.
Prinsip gaya lorentz diterapkan di motor listrik. Gulungan kumparan ditempatkan di dalam medan
magnet kemudian dialiri arus listrik sedemikian rupa sehingga gaya lorentz yang dihasilkan pada
kumparan mengakibatkan gerak memutar.

Sikat Magnet
Komulator Baterai

Sumber: fisikastudy.com

Gambar 11. Prinsip Kerja Motor Listrik

• Magnet berfungsi untuk menghasilkan medan magnetik. Semakin besar kekuatan magnet
yang digunakan, putaran yang dihasilkan dapat semakin besar.

• Baterai digunakan untuk menghasilkan arus litrik i. Semakin besar arus listrik yang mengalir,
makin besar putaran motornya.

• Sikat berfungsi untuk menghubungkan arus dari baterai ke komutator dari kumparan.
• Komutator berfungsi untuk mengubah arah arus yang mengalir pada kumparan agar putaran

motor dapat terjadi. (Tidak bergerak bolak-balik)

22

LOG DESAIN

Setelah memahami Materi, silahkan kerjakan STEM-Project di halaman 2 dengan
tahap yang telah disediakan dilbawah ini. Gunakan pulpen dengan warna yang berbeda
untuk membantumu menyelesaikan setiap tahapannya.

1. Tuliskan secara singkat masalah (tantangan) yang diberikan!
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

2. Tulis ide-ide yang kamu miliki tentang bagaimana menyelesaikan tantangan dengan
sukses termasuk sketsa dan bahan tambahan yang dibutuhkan!

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………

23

3. Cari tahu apa yang dibutuhkan untuk mengetahui tentang tantangan ini.
• Apa yang dibutuhkan untuk menjalankan motor?
• Apa jenis bahan yang terbaik untuk digunakan untuk sel elektrokimia?

Setelah kamu menulis apa yang telah dipelajari, kembali ke Tahap 2. Dalam warna yang
berbeda, buatlah perubahan atau penambahan ide aslimu.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. Buatlah gambar berlabel (Anoda, Katoda, Aliran Elektron, Aliran anion, aliran kation,
dan jembatan garam) dari sel dan daftar bahan yang akan diperlukan untuk membuat
aparatur. Dapatkan persetujuan dari guru sebelum pindah ke Tahap 5.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………..……………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

24

5. Bangunlah sel elektrokimia dengan motor dan kipas. Uji desainmu, catat data, dan
nilailah efektivitasnya:
• Apakah bilah kipas berubah?
• Bagaimana pekerjaan desainmu dalam jangka panjang?
• Tulis 1 saran untuk meningkatkan desainmu.
Kemudian kembali ke Tahap 4 dan lakukan perubahan atau penambahan desain dalam
warna yang berbeda.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
..……………………………………..……………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6. Berdasarkan uji desain awal dan modifikasi desain, remake dan tes ulang sel
elektrokimia dengan motor dan kipas. Gambarlah sketsa versi final dari desain Anda!

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………..……………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

25

7. Evaluasi desain baru kamu berdasarkan desain asli:
• Bagaimana jika desain ditingkatkan?
Evaluasi penggunaan sel elektrokimia sebagai sumber energi:
• Bagaimana elektrokimia yang digunakan dan bagaimana bisa diperbaiki?

.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

26

RINGKASAN

Sel Volta merupakan sel elektrokimia yang:

· Mengubah reaksi kimia (redoks) menjadi arus listrik

· Berlangsung secara spontan

· Mempunyai elektroda

Elektroda (KPAN) : Katoda → Positif (+)

Anoda → Negatif (-)

Reaksi: Katoda → Reduksi

Anoda → Oksidasi

Deret Volta :

Li- K- Ba- Ca- Na- Mg- Al- Mn- Zn- Cr- Fe- Cd- Co- Ni- Sn- Pb- (H)- Cu- Hg- Ag- Au

Semakin mudah Semakin mudah
teroksidasi ; Eo (-) tereduksi ; Eo (+)

Potensial reduksi (Eo) adalah besarnya potensial listrik yang dihasilkan pada suatu peristiwa
penangkapan electron (reaksi reduksi)
Jika potensial reduksi (Eo) suatu unsur semakin besar maka unsur tersebut akan semakin
mudah mengalami reaksi reduksi. Sebaliknya, semakin kecil potensial reduksinya maka akan
semakin mudah mengalami reaksi oksidasi.
Esel = Eo katoda - Eo anoda
Harga E sel → jika (+) maka reaksi berlangsung spontan dan menghasilkan energy listrik.
Notasi Sel: Anoda(s)| Anoda (aq)|| Katoda(aq)| Katoda(s)
Aplikasi sel volta diantaranya adalah aki dan baterai

27

EVALUASI

1. Peristiwa berlangsungnya reaksi kimia diubah menjadi aruh listrik secara spontan terjadi di
dalam..
a. Sel Elektrokimia
b. Sel Galvani
c. Sel Elektrolisis
d. Elektroda
e. Jembatan Garam

2. Gambar diatas adalah rangkaian dari sel volta, bagian yang berfungsi untuk menyetarakan
muatan pada larutan yang tereduksi maupun teroksidasi sehingga menyebabkan proses
menghasilkan listrik suatu sel volta berlangsung lama adalah…
a. A
b. B
c. C
d. D
e. E

3. Pada sel volta, elektron mengalir dari ….
a. potensial rendah ke potensial tinggi
b. kutub positif ke kutub negative
c. anode ke katode melalui sirkuit eksternal
d. setengah sel reduksi ke setengah sel oksidasi
e. anode ke katode melalui jembatan garam

4. Sel volta dibuat dengan menggunakan larutan FeSO4 1 M dan larutan Al2(SO4)3 1M dengan
menggunakan elektroda Besi dan alumunium. Apa yang terjadi pada sel volta tersebut jika
konsentrasi larutannya dinaikkan ?
a. Eosel yang dihasilkan naik karena jumlah kation dan anion pun bertambah
b. Eosel yang dihasilkan naik karena jumlah kation dan anion berkurang
c. Eosel yang dihasilkan turun karena jumlah kation dan anion bertambah
d. Eosel yang dihasilkan turun karena jumlah kation dan anion berkurang
e. Tidak ada perubahan pada sel volta

28

5. Suatu sel volta terdiri dari elektroda Ag yang dicelupkan di dalam larutan Ag+ 1M, dan
elektroda Zn yang dicelupkan ke dalam ke dalam elektroda Zn2+ 1M. Bila diketahui:
Ag+ + e ↔ Ag Eo = +0,80V
Zn2+ + 2e ↔ Zn Eo = -0,76V
Maka pernyataan dibawah ini yang benar, kecuali…
a. Elektroda Ag bertindak sebagai katoda
b. Elektroda Zn bertindak sebagai anoda
c. Potensial standar sel adalah 2,36V
d. Reaksi selnya adalah 2Ag+ + Zn → 2Ag + Zn2+
e. Logam Ag mengendap pada elektoda Ag

6. Sebuah susunan sel volta yang dibuat dari larutan Ca(NO3)2 dan larutan AgNO3 dapat
dilihat pada gambar disamping. Apa yang terjadi pada sel volta tersebut seiring waktu?

a. Larutan Cu2+ berkurang, electron mengalir
dari anoda ke katoda.

b. Larutan Cu2+ bertambah. Elektroda Seng
terkikis.

c. Larutan Ag+ bertambah, Elektroda Cu
bertambah

d. Eosel yang dihasilkan 1,1 V
e. Adanya jembatan garam tidak

berpengaruh pada waktu berlangsungnya
reaksi dalam sel volta tersebut.

7. Larutan Cu2+ dan larutan Ag+ digunakan sebagai elektrolit sel volta berikut. Elektroda yang
digunakan yaitu tembaga dan perak dan terukur Eosel sebesar 0,46 V, seperti yang
ditunjukan pada gambar disamping. Apa yang terjadi pada sel ini jika elektroda tembaga
(Cu) ditempatkan pada beaker glass yang berisi elektrolit Ag+ dan elektroda perak (Ag)
ditempatkan pada beaker glass yang berisi larutan elektrolit Cu2+?

a. Reaksi tidak akan terjadi sehingga sel volta
tidak dapat menghasilkan arus listrik secara
spontan.

b. Akan terbentuk Ag+ secara spontan di beaker
glass yang mengandung larutan Cu2+

c. Akan terbentuk prespitat perak pada
elektroda tembaga

d. Eosel yang terukur menjadi meningkat
e. Eosel yang terukur menjadi menurun

29

8. Disajikan data potensial reduksi standar berikut:

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

Cd2+(aq) + 2e- → Cd(s) Eosel = -0,40V

Pb2+(aq) + 2e- → Pb(s) Eosel = -0,13V

Pt2+(aq) + 2e- → Pt(s) Eosel = 1.18V

Berdasarkan data tersebut, notasi sel untuk reaksi yang berlangsung spontan

adalah…

a. Zn|Zn2+||Cd2+|Cd

b. Pb|Pb2+||Cd2+|Cd

c. Pt|Pt2+||Pb2+|Pb

d. Pb|Pb2+||Zn2+|Zn

e. Pt|Pt2+||Cd2+|Cd

9. Diketahui:
Zn2+/Zn Eo = -0.76V
Cu2+/Cu Eo = +0,34V
Diagram sel yang paling tepat dalam sel volta dari reaksi tersebut adalah…
a. ZnSO4|Zn||CuSO4|Cu
b. Zn|Zn2+|| Cu2+|Cu
c. Zn2+|SO42-|| Cu2+| SO42-
d. Cu|CuSO4||ZnSO4|Zn
e. Cu|Cu2+||Zn2+|Zn

10. Disajikan data potensial reduksi standar berikut:

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

Pb2+(aq) + 2e- → Pb(s) Eosel = -0,13V

Besar potensial standar reaksi berikut:

Zn(s) + Pb2+(aq) → Zn2+(aq) + Pb(s) adalah…

a. 0,89 V

b. -0,89 V

c. -0,63 V

d. 0,63 V

e. 1,12 V

30

11. Diketahui potensial elektrode standar (E°) unsur-unsur:
P2+ (aq) + 2e– → P (s) ; E° = – 2,37 volt
Q3+;(aq) + 3e– → Q (s) ; E° = – 1,66 volt
R2+ (aq) + 2e– → R (s) ; E° = – 0,28 volt
Urutan yang benar dari yang paling mudah mengalami oksidasi adalah ….

a. P – Q – R
b. P – R – Q
c. Q – P – R
d. Q – R – P
e. R – Q – P

12. Berdasarkan data:

Fe2+(aq) + 2e → Fe(s) Eo = -0,44V

Pb2+(aq) + 2e → Pb(s) Eo = -0,13V

Zn2+(aq) + 2e → Zn(s) Eo = -0,76V

Sn2+(aq) + 2e → Sn(s) Eo = -0,14V

Maka reaksi yang dapat berlangsung yang memiliki Eosel terbesar adalah…

a. Fe2+ + Zn → Fe + Zn2+

b. Pb2+ + Fe → Pb + Fe2+

c. Zn + Pb2+ → Zn2+ + Pb

d. Sn2+ + Zn → Sn + Zn2+

e. Zn2+ + Pb → Zn + Pb2+

13. Diketahui potensial standar untuk reaksi sel berikut:

A2+(aq) + B(s) → A(s) + B2+(aq) Eo = +1,1V

C2+(aq) + B(s) → C(s) + B2+(aq) Eo = +0,63V

A2+(aq) + C(s) → A(s) + C2+(aq) Eo = +0,47V

Berdasarkan data potensial sel diatas, maka urutan ketiga logam dalam deret Volta,

adalah…

a. A, B, C

b. A, C, B

c. B, A, C

d. B, C, A

e. A, C, B

31

14. Persamaan reaksi reduksi pada baterai Pb ketika digunakan adalah sebagai berikut:
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e → PbSO4 + 2H2O
Bagaimana densitas dan pH larutan elektrolit?

a. Densitas bertambah, pH bertambah
b. Densitas bertambah, pH berkurang
c. Densitas berkurang,pH berkurang
d. Desitas berkurang, pH bertambah
e. Densitas tetap, pH tetap

15. Bahan yang digunakan sebagai elektroda pada sel aki adalah…
a. Pt dan Cu
b. Zn dan C
c. Pb dan Pb2O
d. Zn dan Cu
e. Cu danPbO2

Jawablah pertanyaan berdasarkan kasus dibawah ini!
Kondisi geografis Indonesia yang luas dan jumlah masyarakat yang tersebar di

pelosok Indonesia menyebabkan PT. PLN sebagai penyuplai energi tidak dapat memenuhi
semua kebutuhan listrik masyarakat. Jika kebutuhan manusia akan listrik tidak dapat
terpenuhi, tidak menutup kemungkinan seluruh kegiatan manusia akan terganggu. Tim
Program Kemitraan Masyarakat bekerjasama dengan kemenristek dikti mengadakan
kegiatan pengolahan tanah merah menjadi energi listrik didesa muara dilam. Desa Muara
Dilam mempunyai sumber daya tanah liat merah yang cukup melimpah. Namun,
pemanfaatan tanah merah masih sebatas untuk proses pembuatan genteng dan batu
bata, belum dimanfaatkan untuk free energy. Untuk mengatasi permasalahan-
permasalahan diatas, maka dikembangkanlah Pemanfaatan tanah merah sebagai energi
listrik yang merupakan salah satu solusi untuk menerangi jalan di desa tersebut
menggunakan prinsip sel volta.

Tanah merah merupakan tanah penghasil energi listrik terbaik karena memiliki
senyawa sulfat atau SO42-. Energi listrik yang dapat dihasilkan berkisar 0,8 hingga 1,1 Volt.
Untuk elektrodanya bentuk terbaik yakni silinder pejal. Perawatan lampu agar tegangan
tetap stabil yaitu dengan mengecek komponen-komponen dari sel volta berupa
penggantian plat elektroda yang telah mengalami korosi dan menginjeksi cairan garam ke
dalam sel volta jika sudah mulai kering.

32

16. Apa saja masalah yang dihadapi dalam kasus diatas?
………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

17. Tanah liat dalam sel volta yang dikembangkan berperan sebagai…
a. Elektroda
b. Elektrolit
c. Jembatan Garam
d. Packaging
e. Wadah

18. Dari hasil analisa anda, anoda dan katoda apa yang cocok untuk digunakan dalam sel
volta tanah merah yang dikembangkan?
a. Anoda lempeng seng, katoda lempeng tembaga
b. Anoda lempeng tembaga, katoda lempeng magnesium
c. Anoda lempeng alumunium, katoda lempeng besi
d. Anoda lempeng nikel, katoda lempeng seng
e. Anoda lempeng emas, katodablempeng seng

19. Gambarkan desain sel volta sederhana dari tanah merah, kemudian beri label dan
jelaskan apa yang berperan sebagai eletrolit, katoda, anoda, beserta reaksi setengah
sel dalam sel volta!
………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………

33

Tabel Potensial Reduksi Standar pada 25oC

Setengah Reaksi Eo (V)
F2(g) + 2e- 2F-(aq) +2,87
O3(g) + 2H+(aq) + 2e- O2(g) + H2O(l) +2,07
Co3+(aq) + e- Co2+(aq) +1,82
H2O2(aq) +2H+(aq) + 2e- 2H2O(l) +1,77
PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l) +1,70
Ce4+(aq) + e- Ce3+(aq) +1,61
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- Mn2+(aq) + 4H2O(l) +1,51
Au3+(aq) + 3e- Au(s) +1,50
Cl2(g) + 2e- 2Cl-(aq) +1,36
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) +1,33
MnO2(s) + 4H+(aq) + 2e- Mn2+(aq) + 2H2O(l) +1,23
O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l) +1,23
Br2(l) + 2e- 2Br-(aq) +1,07
NO3-(aq) + 4H+(aq) + 3e- NO(g) + 2H2O(l) +0,96
2Hg2+(aq) + 2e- Hg22+(aq) +0,92
Hg22+(aq) + 2e- 2Hg(l) +0,85
Ag+(aq) + e- Ag(s) +0,80
Fe3+(aq) + e- Fe2+(aq) +0,77
O2(g) + 2H+(aq) +2e- H2O2(aq) +0,68
MnO4-(aq) + 2H2O(l) + 3e- MnO2(s) + 40H-(aq) +0,59
I2(s) + 2e- 2I-(aq) +0,53
O2(g) + 2H2O(l) + 4e- 4OH-(aq) +0,40
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) +0,34
AgCl(s) + e- Ag(s) + Cl-(aq) +0,22
SO42-(aq) +4H+(aq) + 2e- SO2(g) + 2H2O(l) +0,20
Cu2+(aq) + e- Cu+(aq) +0,15
Sn4+(aq) + 2e- Sn2+(aq) +0,13
2H+(aq) + 2e- H2(g) 0,00

Tabel Potensial Reduksi Standar pada 25oC

Setengah Reaksi Eo (V)
Pb2+(aq) + 2e- Pb(s) -0,13
Sn2+(aq) + 2e- Sn(s) -0,14
Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) -0,25
Co2+(aq) + 2e- Co(s) -0,28
PbSO4(s) + 2e- Pb(s) + SO42-(aq) -0,31
Cd2+(aq) + 2e- Cd(s) -0,40
Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) -0,44
Cr3+(aq) + 3e- Cr(s) -0,74
Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) -0,76
2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) -0,83
Mn2+(aq) + 2e- Mn(s) -1,18
Al3+(aq) + 3e- Al(s) -1,66
Be2+(aq) + 2e- Be(s) -1,85
Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) -2,37
Na+(aq) + e- Na(s) -2,71
Ca2+(aq) + 2e- Ca(s) -2,87
Sr2+(aq) + 2e- Sr(s) -2,89
Ba2+(aq) + 2e- Ba(s) -2,90
K+(aq) + e- K(s) -2,93
Li+(aq) + e- Li(s) -3,05



Evaluation Key Answer

1. B 6. B 11. A

2. D 7. A 12. C

3. C 8. E 13. D

4. A 9. B 14. A

5. D 10. D 15. C

16. - Suplai energi listrik dari PT. PLN belum merata di seluruh
Indonesia, termasuk desa muara dilam.

- Desa muara dilam mempunyai sumber daya tanah liat merah
yang melimpah namun belum termanfaatkan sebagai free
energy.

17. B
18. A
19. - Elektrolit : Tanah merah + larutan garam

- Reaksi setengah sel:
Anoda(-): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e –
Katoda(+): Cu2+(aq) + 2e – → Cu(s)
Reaksi sel: Zn(s)+Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+Cu(s)

Anoda (-) e→– e–
Zn
→ Katoda (+)

Cu

tanah merah Na+ Cl– SNOa4+2-.Cl–
dan larutan SO42-.

garam

Glosarium

A Anoda : Elektroda tempat elektron datang dari sel elektrokimia dan

D Deret volta terjadi oksidasi
E Elektroda : Susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektroda.
: Konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian

atau media non-logam dari sebuah sirkuit.

Elektrolit : zat yang teruari menjadi ion-ion dan dapat berperan sebagai

G Gaya Lorentz konduktor elektrik.
: Gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau

oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet.
J Jembatan garam :Peralatan laboratorium yang digunakan untuk

menghubungkan setengah-sel reduksi dan oksidasi dari sel

volta.

K Katoda : Elektroda tempat elektron memasuki sel elektrokimia dan

terjadi reduksi

O Oksidasi : Reaksi pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, ion

P Potensial sel volta : Beda potensial yang terjadi antara dua elektroda pada suatu

sel elektrokimia

R Reduksi : Reaksi penambahan oksigen oleh sebuah molekul, atom, ion.

S Sel Volta : Sel elektrokimia yang mengubah reaksi redoks spontan
menjadi arus listrik

Daftar Pustaka

Chang, Raymond. (2005). Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti Jilid 2/Edisi Ketiga. Jakarta:
Erlangga.

Harahap, Muhamad Ridwan. 2016. Sel Elektrokimia: Karakteristik dan Aplikasi. Aceh: UIN
Ar-Raniry Banda Aceh.

Holum., J. E. ( 1988). Fundamental of Chemistry. Newyork: John Wiley & Sons, Inc.
Kim, J. L.-B. (2014). Research Trend of Electrode Materials for Lithium

Reachargeable Battries. J. Korean Powder Metall. Inst., 473-479.
Mantiq, A. (2016, Agustus 4). Bisa Kimia. Retrieved Juny 5, 2019, from Bisakimia.com:

https://bisakimia.com/2016/08/04/baterai-ramah-lingkungan-yang-tahan-lama-
dan-bertegangan-tinggi/
Saputra, E. Y. (2019, Agustus 4). TEMPO.CO. Retrieved Agustus 18, 2019, from
TEMPO.CO: https://dunia.tempo.co
Center, T. (2019). Fisika Study Center. Retrieved Juli 5, 2019, from
http://fisikastudycenter.com/animasi-fisika/357-prinsip-kerja-motor-listrik
Wheeler, L. B. ( 2014). Engineering Design Challenge. Charlottesville: University Virginia.
Sulcius, A. (2014). Student Misconceptions in Studing “Galvanic Cells”. Lituania: Kaunas
University of Technology.