Sel Volta: Pengertian, Rumus, Contoh, Soal

Pengertian Sel Volta

Sel volta adalah sel yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui mekanisme reaksi oksidasi reduksi (redoks) yang terjadi secara spontan.

Sel volta disebut pula sebagai sel galvani.

Mengapa demikian?

Galvani diambil dari nama ilmuan fisiologi berkebangsaan italia, yaitu Luigi Galvani (1737-1798) yang menemukan fenomena adanya sifat listrik pada tulang.

Sedangkan kata volta sendiri berasal dari nama ilmuan fisika dari berkebangsaan italia, Alessandro Volta (1745-1827) yang melakukan percobaan dan menyatakan bahwa kontak dua logam yang berbeda dapat menimbulkan listrik.

Pernyataan ini membantah pernyataan Luigi Galvani sekaligus menjelaskan lebih lanjut fenomena tersebut.

Energi listrik pada sel volta berasal dari pergerakan elektron dari reaksi redoks yang spontan.

Contoh gambar sel volta digambarkan sebagai berikut

Sel volta tersusun atas 2 setengah sel yang dihubungkan dengan jembatan garam. Setengah sel terdiri dari elektroda (logam) dan elektrolitnya.

Jembatan garam digunakan untuk menyeimbangkan muatan antar sel yang terbuat dari pipa berisi gel elektrolit.

Contoh sel volta yaitu sel yang menggunakan logam Zn dan Cu. Ketika rangkaian ditutup kedua logam tersebut dapat bereaksi secara spontan dan mengalirkan listrik.

Logam Zn teroksidasi menjadi Zn²⁺ sedangkan pada sel Cu terjadi reduksi Cu²⁺ menjadi Cu. Jadi selama pemakaian sel volta massa logam Zn akan berkurang sedangkan logam Cu menjadi bertambah.

Mengapa demikian?

Coba amati reaksi yang terjadi berikut ini.

Anoda :  Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e^– 

Katoda : Cu²⁺ (aq) + 2e^– → Cu (s)

Sehingga reaksi sel volta yang terjadi yaitu

Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + Cu (s)

Dari reaksi tersebut kita ketahui bahwa logam Zn menghasilkan elektron yang mengalir menuju Cu²⁺.

Sehingga sel Zn merupakan anoda (negatif) dan Cu merupakan katoda (positif). Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut.

Penulisan reaksi sel volta tidaklah dituliskan seperti reaksi yang telah dijelaskan sebelumnya. Reaksi pada sel volta dituliskan dalam bentuk notasi sel yaitu A|A^x+||K^y+|K. A yaitu reaksi pada anoda sedangkan K reaksi pada katoda.

Sebagai contoh notasi sel reaksi logam Zn dengan Cu sebagai berikut.

Zn (s)|Zn²⁺(aq)||Cu²⁺(aq)|Cu (s)

Coba pikirkan kembali, kenapa bukan Cu yang menjadi anoda?

Bagaimana menentukan anoda dan katoda?

Kembali ke syarat sel volta yaitu reaksi yang terjadi haruslah spontan, yaitu dengan menghasilkan potensial.

Oleh karena itu, anoda dan katoda bergantung pada potensial reduksi masing-masing logam.

Lalu bagaimana cara menghitungnya? Perhatikan rumus berikut.

E⁰ sel = E⁰ katoda – E⁰ anoda

Potensial sel standar (E⁰ sel) harus bernilai positif agar reaksi terjadi spontan, sehingga E⁰ anoda harus lebih kecil dari E⁰ katoda.

Untuk lebih memahami coba kerjakan contoh soal di bawah. Namun sebelum mengerjakan contoh soal, taukah kamu apa kegunaan sel volta?

Simak pembahasan berikut ini.

Baca juga Elektrolisis.

Kegunaan Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-Hari

Beberapa catu daya yang kita gunakan menggunakan prinsip sel volta, yaitu mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Pasti sudah menduga apa saja itu.

Berikut kegunaan sel volta:

1. Akumulator (Aki)

Akumulator menggunakan timbal (Pb) sebagai anoda, timbal oksida (PbO₂) sebagai katoda, dan asam sulfat (H₂SO₄) sebagai elektrolit.

Reaksi yang terjadi dalam akumulator yaitu

Anoda : Pb (s) + SO₄^2- (aq) → PbSO₄ (s) + 2e^–

Katoda : PbSO₄ (s) + 4H⁺ (aq) + SO₄^2- (aq) + 2e^– → PbSO₄ (aq) + 2H₂O (l)

Akumulator dipakai diberbagai otomotif seperti motor, mobil, dan truk. Jenis penyimpanan energi ini merupakan penyimpanan yang murah dan dapat diisi ulang.

2. Baterai Lithium

Pernahkah kamu melihat baterai handphone-mu? Di keterangan tertulis baterai lithium-ion. Ya, baterai tersebut menggunakan elektroda lithium. Reaksi sel dinotasikan sebagai berikut.

Li|Li⁺|KOH (pasta)|MnO₂,Mn(OH)₃,C

3. Fuel cell (sel bahan bakar)

Fuel cell merupakan suplai masa depan yang ramah lingkungan karena menggunakan gas oksigen dan hidrogen yang bereaksi redoks menghasilkan energi listrik yang cukup tinggi.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut.

Katoda: O₂ (g) + 2H₂O (l) + 4e^– → 4OH^– (aq)

Anoda: H₂ (g) + 2OH^– (aq) → 2H₂O (l) + 2e^–

Reaksi sel : O₂ (g) + 2H₂ (g) → 2H₂O (l)

Masih banyak lagi penggunaan sel volta. Selanjutnya mari kita kerjakan contoh soal.

Baca juga Korosi.

Contoh Soal Sel Volta

1. Diketahui potensial reduksi standar beberapa logam berikut ini.

Mg²⁺ + 2e^– → Mg E⁰ = -2,35 V

Cu²⁺ +  2e^– → Cu E⁰ = +0,32 V

Ag⁺ +  e^– → Ag E⁰ = +0,79 V

Zn²⁺ + 2e^– → Zn E⁰ = -0,78 V

Fe²⁺ + 2e^– → Fe E⁰ = -0,48 V

Manakah dari sel berikut yang merupakan sel volta?

• a) Mg|Mg²⁺||Cu²⁺|Cu
• b) Fe|Fe²⁺||Cu²⁺|Cu
• c) Ag|Ag⁺|| Cu²⁺|Cu
• d) Fe|Fe²⁺|| Ag⁺|Ag
• e) Mg|Mg²⁺||Fe²⁺|Fe
• f) Zn|Zn²⁺|| Fe²⁺|Fe

2. Apabila suatu sel volta menggunakan logam Ag dan Zn, tentukan anoda, katoda, reaksi yang terjadi, notasi, dan potensial selnya! Diketahui potensial reduksi Ag dan Zn sebagai berikut.

Ag⁺ +  e^– → Ag E⁰ = +0,79 V

Zn²⁺ + 2e^– → Zn E⁰ = -0,78 V

Penutup

Bagaimana mudah kan materi sel volta?

Intinya sel ini dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik menggunakan reaksi redoks spontan.

Sel volta sering kita temui sebagai penyimpanan energi listrik seperti akumulator (aki), baterai HP, baterai alkalin, dll.

Semoga pembahasan tentang sel volta ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Baca juga Kesetimbangan Kimia.