Sel Galvani dan Cara Kerja Jembatan Garam

A. SEL GALVANI

WANIBESAKc - Suatu elektroda logam yang dicelupkan ke dalam larutan ionnya sendiri dalam suatu bejana disebut setengah sel.

 Misalnya Zn yang dicelupkan dalam larutan ZnSO₄ disebut setengah sel atau Cu yang dicelupkan dalam larutan CuSO₄ disebut setengah sel. Logam seng dan logam Cu yang dicelupkan ke dalam larutan ionnya, dapat dihubungkan dengan sebuah kawat konduktor.

Kawat yang digunakan untuk menghubungkan kedua setengah sel diberi lampu bohlam, kemudian dihubungkan pada masing-masing elektrode. Lampu bohlam yang diletakan pada kawat penghubung akan menyala apabila kedua setengah sel dihubungkan dengan sebuah jembatan garam.

Gabungan dua setengah sel ini, akan membentuk suatu sel elektrokimia yang disebut sel galvani atau sel volta. Karena menggunakan jembatan garam sebagai penghubung, sel galvani disebut juga sebagai sel dengan hantaran.

 Sel galvani atau sel volta dapat diartikan sebagai sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi listrik, karena reaksi redoks yang terjadi berlangsung secara spontan. Salah satu contoh sel galvani yaitu sel Daniell.

Gambar Sel Galvani

Pada sel galvani elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif dari voltmeter disebut anoda dan merupakan tempat berlangsung reaksi oksidasi, sedangkan katoda adalah elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif dari voltmeter dan merupakan tempat berlangsung reaksi reduksi. Fungsi voltmeter pada sel galvani untuk mengetahui besarnya potensial sel.

Reaksi redoks yang terjadi pada sel volta, elektron berpindah secara tidak langsung yakni melalui kawat konduktor, karena masing-masing setengah sel dipisahkan menjadi dua tempat yang dihubungkan dengan jembatan garam. Jembatan garam memiliki bentuk seperti huruf U terbalik dan diisi dengan elektrolit yang telah diikat menggunakan agar-agar.

Setelah elektrolit dimasukan kedua ujung pipa ditutup menggunakan tutup berpori, misalnya kapas, agar tidak terjadi aliran mekanis. Elektrolit yang biasanya digunakan dalam laboratorium adalah KCl, KNO₃ dan K₂SO₄. Jembatan garam yang digunakan memiliki tiga fungsi yaitu sebagai berikut.

1. Untuk menghantarkan arus listrik antara kedua elektrolit yang berada pada masing-masing setengah sel.

2. Untuk memelihara kenetralan muatan ion-ion yang berada pada masing-masing setengah sel selama proses elektrokimia berlangsung.

3. Agar arus listrik dapat mengalir. Hal ini sesuai dengan teori kelistrikan dimana arus listrik hanya mengalir dalam sistem tertutup.

Jembatan garam memiliki fungsi yang sangat penting. Oleh sebab itu tidak semua elektrolit dapat digunakan pada jembatan garam. Syarat suatu elektrolit digunakan pada jembatan garam adalah

1. Kaya akan elektron atau berupa elektrolit kuat.

2. Tidak bereaksi dengan larutan yang berada di dalam masing-masing setengah sel.

B. CARA KERJA JEMBATAN GARAM

Dari Gambar di atas dapat diketahui bahwa elektroda Cu dihubungkan dengan kutub positif voltmeter (katoda) dan reaksi yang terjadi adalah reaksi reduksi, sedangkan elektroda Zn yang dihubungkan kutub negatif voltmeter (anoda) dan reaksi yang terjadi adalah reaksi oksidasi.

Berikut adalah reaksi yang terjadi pada masing-masing elektroda:

Anoda :       Zn(s) ⟶  Zn²⁺(aq) + 2e  (oksidasi)

Katoda :      Cu²⁺(aq) + 2e ⟶  Cu(s)  (reduksi)

Reaksi sel : Zn(s) + Cu²⁺(aq) ⟶  Zn²⁺(aq) + Cu(s)  (redoks)

Dari reaksi di atas diketahui Zn melepaskan 2 elektron. Elektron yang dilepaskan mengalir melalui melalui kawat koduktor menuju setengah sel disebelah yang menggunakan elektroda Cu.

Akibat dari pelepasan elektron akan menggangu kesetimbangan muatan ion pada masing-masing setengah sel. Pada setengah sel dengan elektroda Zn (anoda) akan bermuatan lebih positif akibat hilangnya elektron, sedangkan pada setengah sel lainnya akan bermuatan lebih negatif karena menerima elektron.

Untuk menjaga kesetimbangan muatan pada masing-masing setengah sel, dalam hal ini agar bersifat netral, maka jembatan garam akan memainkan perannya.

Jembatan garam yang kaya akan ion, melepaskan ion negatif (anion) pada pada setengah sel yang mengalami reaksi oksidasi dan melepaskan ion positif (kation) pada setengah sel yang mengalami reaksi reduksi.

Misalkan pada reaksi di atas jembatan garam yang digunakan adalah KNO₃, maka ion NO₃‾ dilepaskan ke dalam larutan yang menggunakan elektroda zeng dan ion K⁺ dilepaskan ke dalam larutan yang menggunakan elektroda Cu.

Logam Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn²⁺ dan melepaskan 2 elektron. Kedua elektron ini akan mengalir melewati voltmeter menuju elektrode Cu. Kelebihan elektron pada elektrode Cu akan diterima oleh ion Cu²⁺ yang disediakan oleh larutan Cu(NO₃)₂ sehingga terjadi reduksi ion Cu²⁺ menjadi Cu(s).

Ketika reaksi berlangsung, dalam larutan Zn(NO₃)₂ akan kelebihan ion Zn²⁺ (hasil oksidasi). Demikian juga dalam larutan CuSO₄ akan kelebihan ion NO₃^–  sebab ion pasangannya (Cu²⁺) berubah menjadi logam Cu yang terendapkan pada elektrode Cu. Kelebihan ion Zn²⁺ akan dinetralkan oleh ion NO₃^– dari jembatan garam, demikian juga kelebihan ion NO₃^– akan dinetralkan oleh ion Na⁺ dari jembatan garam. Jadi, jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks. Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanya sesaat sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yang menetralkan dan akhirnya reaksi berhenti seketika.

Setelah reaksi elektrokimia selesai kemudian kedua elektrode ditimbang, maka akan diperoleh massa anoda berkurang sedangkan elektrode yang diletakan pada katoda massanya bertambah.

Hal ini disebabkan elektroda Zn yang digunakan pada anoda sebagian direduksi menjadi ion-ion Zn²⁺ yang berdifusi ke dalam larutan, sedangkan Cu yang digunakan sebagai katoda massanya bertambah karena ion-ion Cu²⁺ yang terdapat di dalam larutan sebagian teroksidasi menjadi padatan logam Cu yang menempel pada katoda.

Hal inilah yang menyebabkan massa kedua elektroda berbeda setelah proses galvanisasi selesai.