Sebelumnya, sobat Materi Kimia SMA telah mempelajari bahwa potensial oksidasi merupakan kebalikan dari potensial reduksinya, maka data potensial elektrode suatu logam tidak perlu diketahui dua-duanya, melainkan salah satu saja. Misalnya, data potensial reduksi atau data potensial oksidasi. Menurut perjanjian IUPAC, potensial elektrode yang dijadikan sebagai standar (potensial elektroda standar) adalah potensial reduksi. Dengan demikian, semua data potensial elektrode standar dinyatakan dalam bentuk potensial reduksi standar.
Potensial reduksi standar adalah potensial reduksi yang diukur pada keadaan standar, yaitu konsentrasi larutan 1M (sistem larutan) atau tekanan 1atm (sel yang melibatkan gas) dan suhu 25oC .
Nilai GGL sel yang terukur dengan voltmeter merupakan selisih kedua potensial sel yang dihubungkan (bukan nilai mutlak). Berapakah nilai pasti dari potensial reduksi? Oleh karena nilai GGL sel bukan nilai mutlak maka nilai potensial salah satu sel tidak diketahui secara pasti. Jika salah satu elektrode dibuat tetap dan elektrode yang lain diubah-ubah, potensial sel yang dihasilkan akan berbeda. Jadi, potensial sel suatu elektrode tidak akan diketahui secara pasti, yang dapat ditentukan hanya nilai relatif potensial sel suatu elektrode.
Oleh karena itu, untuk menentukan potensial reduksi standar diperlukan potensial elektrode rujukan sebagai acuan. Dalam hal ini, IUPAC telah menetapkan elektrode standar sebagai rujukan adalah elektrode hidrogen, seperti ditunjukkan pada gambar disamping.
Elektrode hidrogen pada keadaan standar, E°, ditetapkan pada konsentrasi H+ 1 M dengan tekanan gas H2 1 atm pada 25°C. Nilai potensial elektrode standar ini ditetapkan sama dengan nol volt atau EoH+ → H2 = 0,00 V.
Potensial elektrode standar yang lain diukur dengan cara dirangkaikan dengan potensial elektrode hidrogen pada keadaan standar, kemudian GGL selnya diukur.
Oleh karena potensial elektrode hidrogen pada keadaan standar ditetapkan sama dengan nol, potensial yang terukur oleh voltmeter dinyatakan sebagai potensial sel pasangannya.
Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektrode
Kekuatan Oksidator dan Reduktor
Data potensial reduksi standar pada tabel disamping menunjukkan urutan kekuatan suatu zat sebagai oksidator (zat tereduksi).
Oksidator + ne– → Reduktor
Semakin positif nilai E°sel, semakin kuat sifat oksidatornya. Sebaliknya, semakin negatif nilai E°sel, semakin lemah sifat oksidatornya.
Berdasarkan data potensial pada tabel, oksidator terkuat adalah gas fluorin (F2) dan oksidator paling lemah adalah ion Li+. Reduktor paling kuat adalah logam Li dan reduktor paling lemah adalah ion F–.
Reduktor → Oksidator + ne–
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa suatu reduktor paling kuat merupakan oksidator yang paling lemah. Sebaliknya, suatu oksidator terkuat merupakan reduktor terlemah.
Berdasarkan pengetahuan kekuatan oksidator dan reduktor, sobat dapat menggunakan tabel nilai potensial reduksi standar untuk memperkirakan arah reaksi reduksi-oksidasi
dalam suatu sel elektrokimia.
Suatu reaksi redoks dalam sel elektrokimia akan berlangsung secara spontan jika oksidatornya (zat tereduksi) memiliki potensial reduksi standar lebih besar atau GGL sel berharga positif.
Penentuan GGL Sel
Nilai GGL sel elektrokimia dapat ditentukan berdasarkan tabel potensial elektrode standar. Syarat bahwa sel elektrokimia akan berlangsung spontan jika oksidator yang lebih kuat berperan sebagai pereaksi atau GGL sel berharga positif.
Esel = (Ekatode – Eanode)
Sel elektrokimia yang dibangun dari elektrode Zn dan Cu memiliki setengah reaksi reduksi dan potensial elektrode berikut.
Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) E°= –0,76 V
Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) E°= +0,34 V
Untuk memperoleh setengah reaksi oksidasi, salah satu dari reaksi tersebut dibalikkan.
Pembalikan setengah reaksi yang tepat adalah reaksi reduksi yang potensial setengah selnya lebih kecil. Pada reaksi tersebut yang dibalik adalah reaksi reduksi Zn2+ sebab akan menghasilkan nilai GGL sel positif. Pembalikan reaksi reduksi Zn2+ menjadi reaksi oksidasi akan mengubah tanda potensial selnya.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– E° = +0,76 V
Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) E° = +0,34 V
Penggabungan kedua setengah reaksi tersebut menghasilkan persamaan reaksi redoks dengan nilai GGL sel positif.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– E° = +0,76 V
Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) E° = +0,34 V
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) E°sel = +1,10 V
Nilai GGL sel sama dengan potensial standar katode (reduksi) dikurangi potensial standar anode (oksidasi). Metode ini merupakan cara alternatif untuk menghitung GGL sel.
E°sel = E°katode – E°anode
E°sel = E°Cu – E°Zn = 0,34 V – (–0,76 V) = 1,10 V
Materi kimia kelas XII selanjutnya sobat akan mempelajari sel elektrokimia yang lain, yaitu sel elektrolisis
