Teori Dasar Sel Elektrokimia

📚 Definisi Sel Elektrokimia

Sel Elektrokimia adalah suatu sistem yang terdiri dari dua elektroda (anoda dan katoda) yang dicelupkan dalam larutan elektrolit, di mana terjadi reaksi kimia yang menghasilkan energi listrik (sel galvani) atau reaksi kimia yang memerlukan energi listrik (sel elektrolisis).

💡 Prinsip Dasar: Konversi energi antara energi kimia dan energi listrik melalui reaksi reduksi-oksidasi (redoks).

🔧 Komponen-komponen Sel Elektrokimia

⚡ Anoda: Elektroda negatif pada sel galvani, tempat oksidasi (kehilangan elektron)
⚡ Katoda: Elektroda positif pada sel galvani, tempat reduksi (penerimaan elektron)
⚡ Elektrolit: Larutan yang mengandung ion-ion untuk mengalirkan arus listrik
⚡ Jembatan Garam: Penghubung untuk menjaga netralitas muatan dalam sel

🎯 Diagram Interaktif Sel Elektrokimia

Klik pada Anoda atau Katoda untuk melihat animasi reaksi!

ANODA (-)

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

Oksidasi

⚡

Jembatan Garam

KATODA (+)

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

Reduksi

🌐 Visualisasi 3D Sel Elektrokimia

Hover dan drag untuk merotasi model 3D!

⚖ Perbedaan Sel Galvani & Sel Elektrolisis

Aspek	Sel Galvani (Volta)	Sel Elektrolisis
Proses	Energi kimia → Energi listrik	Energi listrik → Energi kimia
Reaksi	Spontan (ΔG < 0)	Tidak spontan (ΔG > 0)
Anoda	Negatif (oksidasi)	Positif (oksidasi)
Katoda	Positif (reduksi)	Negatif (reduksi)
Contoh	Baterai, sel kering	Penyepuhan logam, pemurnian tembaga

🔄 Konsep Aliran Elektron & Arus Listrik

⚡ Aliran Elektron: Bergerak dari anoda (kutub negatif) menuju katoda (kutub positif) melalui rangkaian luar (kawat konduktor).

🔌 Arus Listrik Konvensional: Berlawanan arah dengan aliran elektron, dari positif ke negatif.

Arah Aliran

Elektron: ANODA ← → KATODA

Arus Listrik: KATODA ← → ANODA

📊 Faktor yang Mempengaruhi Tegangan Sel

1. Jenis Elektroda: Perbedaan potensial reduksi standar (E°) antara anoda dan katoda

2. Konsentrasi Elektrolit: Konsentrasi ion dalam larutan mempengaruhi potensial sel

3. Temperatur: Suhu sistem mempengaruhi kecepatan reaksi dan potensial sel

4. Luas Permukaan Elektroda: Mempengaruhi kecepatan reaksi tetapi tidak mengubah potensial sel

Simulasi Konsentrasi Elektrolit:

Konsentrasi: 0.50 M | Tegangan: 1.10 V

📐 Persamaan Matematis Dasar

1. Potensial Sel Standar (E°sel)

E°sel = E°katoda - E°anoda

Dimana E°sel > 0 untuk reaksi spontan (sel galvani)

2. Persamaan Nernst

E = E° - (RT/nF) ln Q
atau pada 25°C:
E = E° - (0.059/n) log Q

E = potensial sel (volt)
E° = potensial sel standar (volt)
R = konstanta gas (8.314 J/mol·K)
T = temperatur (Kelvin)
n = jumlah elektron yang ditransfer
F = konstanta Faraday (96.485 C/mol)
Q = hasil bagi reaksi

3. Energi Gibbs (ΔG)

ΔG = -nFE

Hubungan antara energi bebas Gibbs dengan potensial sel

4. Hukum Faraday

m = (M × I × t) / (n × F)
atau
Q = I × t = n × F

m = massa zat yang dihasilkan/bereaksi (gram)
M = massa molar (g/mol)
I = arus listrik (Ampere)
t = waktu (detik)
Q = muatan listrik (Coulomb)