---
title: "Sel Elektrokimia dan Elektrolisis"
book: "Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12"
subject: chemistry
language: id
chapter: 47
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/47-sel-elektrokimia-dan-elektrolisis
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 47 — Sel Elektrokimia dan Elektrolisis

Sebuah ponsel menunjukkan 1 % pada suatu malam di musim dingin, lalu mati. Setelah diisi semalaman, ponsel itu penuh lagi pada pagi harinya. Di dalam baterainya, [reaksi kimia](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reaction) yang sama berlangsung ke satu arah pada siang hari, sambil melepaskan energi listrik, dan dipaksa ke arah sebaliknya pada malam hari oleh pengisi daya. Sebuah [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) menjadi sumber listrik jika [elektron-elektronnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) dipaksa berjalan melalui kawat; dan listrik, yang didorong melalui larutan, dapat memaksakan [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) yang tidak akan pernah terjadi dengan sendirinya.

**Yang sudah kamu ketahui.**

[Oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) menerima [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus), [reduktor](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) melepaskannya; [setengah reaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-couple), [pasangan redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-couple), dan [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) ([Bab 35](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#ch-g11-redox)). Sebuah sistem berubah sampai $Q = K$ ([Bab 43](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/43-kesetimbangan-kimia-kuosien-dan-tetapan#ch-g12-equilibrium)). Larutan [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) menghantarkan listrik ([Bab 17](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#ch-g9-ions)); [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) dan [tetapan Avogadro](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-avogadro) ([Bab 25](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#ch-g10-the-mole)).

![Mengisi daya ponsel: sebuah reaksi yang dipaksa berbalik arah semalaman.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-cells-and-electrolysis/img-49517e36d302.jpg)

*Mengisi daya ponsel: sebuah reaksi yang dipaksa berbalik arah semalaman.*

## 47.1 Reaksi redoks yang dibelah dua

Jika sebilah seng dicelupkan ke dalam larutan tembaga sulfat, seng teroksidasi dan [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) tembaga tereduksi di permukaan bilah itu, $\ce{Zn + Cu^{2+} -> Zn^{2+} + Cu}$: [elektron-elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) berpindah langsung dari [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) ke [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion), dan energinya hilang sebagai sedikit panas. Pisahkanlah kedua bagian itu, lalu hubungkan dengan kawat: [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) kini harus berjalan melalui kawat, dan dapat menyalakan lampu di perjalanannya.

**Definisi 47.1 (Sel elektrokimia, setengah sel, jembatan garam).**

Sebuah *sel elektrokimia* menghasilkan energi listrik dari [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) yang [oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) dan [reduksinya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) berlangsung di dua ruang yang terpisah. Setiap ruang, yaitu sebuah elektrode [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) yang dicelupkan ke dalam larutan [ion-ionnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion), disebut *setengah sel*. Sebuah *jembatan garam*, berupa tabung atau secarik kertas yang dibasahi larutan [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion), menghubungkan kedua larutan dan menutup rangkaian sambil menjaga keduanya tetap terpisah.

**Definisi 47.2 (Anode, katode).**

Elektrode tempat terjadinya [oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) disebut *anode*; elektrode tempat terjadinya [reduksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) disebut *katode*.

![Sel Daniell. Elektron meninggalkan anode seng melalui kawat dan memasuki katode tembaga; di dalam jembatan garam, ion-ion bergerak untuk menjaga setiap larutan tetap netral.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-cells-and-electrolysis/fig-e15e23b87f9c.svg)

*Sel Daniell. [Elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) meninggalkan [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) seng melalui kawat dan memasuki [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) tembaga; di dalam [jembatan garam](#def-g12-cells-and-electrolysis-cell), [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) bergerak untuk menjaga setiap larutan tetap netral.*

**Proposisi 47.3 (Ke mana elektron pergi).**

Dalam sel yang mengalirkan arus, [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) meninggalkan sel melalui [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), tempat [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) dilepaskan oleh [oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation), berjalan melalui rangkaian luar, dan masuk melalui [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), tempat [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) diterima oleh [reduksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation). [Anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) adalah kutub negatif, [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) kutub positif. Di dalam sel, arus dibawa oleh [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion): [kation](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) bergerak menuju [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), [anion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) menuju [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode).

**Bukti.** [Oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) menghasilkan [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) di [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode); [reduksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) menghabiskannya di [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode); kawat adalah satu-satunya jalan di antara keduanya. Kalau tidak, setiap larutan akan menjadi bermuatan, dan hal itu dicegah oleh [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) [jembatan garam](#def-g12-cells-and-electrolysis-cell). ∎

**Metode 47.4 (Menguraikan sebuah sel).**

1. Tuliskan [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) keseluruhan yang berlangsung spontan.
2. Pecahlah reaksi itu menjadi dua [setengah reaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-couple) : [oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) ( [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ) dan [reduksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) ( [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ).
3. Tandai kutubnya: [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) $-$ , [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) $+$ ; arah [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) di dalam kawat (dari [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ke [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ) dan arah arus (dari [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ke [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ).
4. Uraikan gerakan [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) di dalam [jembatan garam](#def-g12-cells-and-electrolysis-cell) .

**Sejarah — Tumpukan Volta, 1800.**

Pada tahun 1800 fisikawan Alessandro Volta menumpuk cakram-cakram dari dua [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) yang berbeda, seng dan tembaga atau perak, yang dipisahkan oleh potongan kain yang dibasahi air garam, dan memperoleh arus listrik yang tetap: baterai pertama. Baterai itu memberi para fisikawan sumber listrik kontinu yang pertama, dan para ahli kimia sebuah alat baru: dalam beberapa tahun, [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) telah memisahkan natrium dan kalium untuk pertama kalinya.

![Tumpukan Volta di sebuah museum. Foto: GuidoB, CC BY-SA 3.0.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-cells-and-electrolysis/img-90c8f7e514de.jpg)

*Tumpukan Volta di sebuah museum. Foto: GuidoB, CC BY-SA 3.0.*

## 47.2 Tegangan sel

**Definisi 47.5 (Tegangan sel).**

Yang disebut *tegangan sel* adalah tegangan yang diukur di antara kutub-kutub sebuah sel yang tidak mengalirkan arus (rangkaian terbuka), dengan voltmeter; nilainya positif jika kutub positif voltmeter berada pada [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode).

**Contoh 47.6 (Sel Daniell).**

Dengan kedua larutan pada $1\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, sel Daniell memberikan $1.10\,\mathrm{V}$. Cara meramalkan tegangan semacam itu dari tabel potensial elektrode diperlihatkan dalam buku Tahun Pertama universitas.

**Catatan 47.7 (Mengapa sel menjadi habis).**

Reaksi sel itu, $\ce{Zn + Cu^{2+} -> Zn^{2+} + Cu}$, memiliki tetapan $K$ yang sangat besar. Selama sel bekerja, $Q = [\ce{Zn^{2+}}]/[\ce{Cu^{2+}}]$ bertambah, dan reaksinya terus berlangsung selama $Q < K$. Jika sebuah [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) habis (seng, atau [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) tembaga), arusnya berhenti: sel itu “habis”.

## 47.3 Muatan dan kapasitas

**Definisi 47.8 (Tetapan Faraday, kapasitas).**

Yang disebut *tetapan Faraday* $F$ adalah muatan listrik satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus), $F = N_A e = 96\,485\,\mathrm{C}/\mathrm{mol}$. Yang disebut *kapasitas* sebuah sel adalah muatan listrik terbesar yang dapat dialirkannya, sering dinyatakan dalam ampere-jam: $1\,\mathrm{A}\,\mathrm{h} = 3600\,\mathrm{C}$.

**Proposisi 47.9 (Muatan dan jumlah elektron).**

Arus $I$ yang mengalir selama waktu $\Delta t$ membawa muatan $Q = I\,\Delta t$, yaitu jumlah [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)

$$
n(e^-) = \frac{Q}{F} = \frac{I\,\Delta t}{F} .
$$

**Bukti.** Setiap [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) membawa muatan elementer $e$; $n$ [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) membawa $n N_A e = n F$. ∎

**Contoh 47.10 (Kapasitas sel Daniell).**

Elektrode seng mengandung $6.5\,\mathrm{g}$ seng yang dapat bereaksi, yaitu $6.5/65.4 = 0.099\,\mathrm{mol}$. Setiap [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) seng melepaskan dua [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus): $n(e^-) = 0.199\,\mathrm{mol}$, jadi $Q = 0.199 \times 96485 = 1.9 \times 10^{4}\,\mathrm{C}$, sekitar $1.9 \times 10^{4}\,/3600 = 5.3\,\mathrm{A}\,\mathrm{h}$, jika [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) tembaga tidak habis lebih dahulu.

## 47.4 Elektrolisis

**Definisi 47.11 (Elektrolisis, akumulator).**

Yang disebut *elektrolisis* adalah [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) yang dipaksa oleh sebuah generator listrik, ke arah yang berlawanan dengan arah yang akan diambilnya dengan sendirinya. Yang disebut *akumulator* adalah sel yang dapat diisi ulang: selama pengisian, generator memaksa reaksinya berbalik arah, sebagai sebuah elektrolisis.

**Di laboratorium — Elektrolisis air.**

Dua elektrode dicelupkan ke dalam air yang dibuat dapat menghantarkan listrik dengan sedikit natrium sulfat, masing-masing di bawah sebuah tabung reaksi terbalik yang penuh berisi larutan itu. Dengan generator beberapa volt, gelembung-gelembung naik dari kedua elektrode: di [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) (yang terhubung ke kutub $-$) gas hidrogen, di [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) gas oksigen, dengan gas yang pertama dua kali lebih banyak daripada yang kedua. Bilah kayu yang menyala menimbulkan letupan dalam gas pertama; bilah kayu berbara menyala kembali dalam gas kedua.

![Elektrolisis air: gas hidrogen yang terkumpul di atas elektrode dua kali lebih banyak daripada gas oksigen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-cells-and-electrolysis/fig-d3385fb38234.svg)

*[Elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) air: gas hidrogen yang terkumpul di atas elektrode dua kali lebih banyak daripada gas oksigen.*

**Contoh 47.12 (Air yang dipecah).**

Di [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode): $\ce{2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-}$; di [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode): $\ce{6H2O -> O2 + 4H3O+ + 4e-}$. Untuk empat [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus), terbentuk dua [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) hidrogen dan satu [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) oksigen, sementara [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) $\ce{H3O+}$ dan $\ce{OH-}$ yang terbentuk di kedua elektrode bergabung kembali menjadi air: secara keseluruhan $\ce{2H2O -> 2H2 + O2}$, kebalikan dari [pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) hidrogen, yang memerlukan energi agar dapat terjadi.

**Metode 47.13 (Massa yang diendapkan elektrolisis).**

1. Tuliskan [setengah reaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-couple) di elektrode tempat [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) terbentuk, misalnya $\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}$ .
2. Hitung muatan $Q = I \Delta t$ dan $n(e^-) = Q/F$ .
3. Bagilah dengan jumlah [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) per [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) : $n(\ce{Cu}) =  n(e^-)/2$ ; lalu $m = n \times M$ .

**Contoh 47.14 (Pemurnian tembaga).**

Tembaga tak murni dari tanur peleburan dijadikan [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) sebuah sel [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) dalam larutan tembaga sulfat, dan selembar tipis tembaga murni dijadikan [katodenya](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode). Di [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), tembaga [larut](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/2-mencampur-dan-melarutkan#def-g2-mixing-and-dissolving-dissolve), $\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2e-}$; di [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), tembaga murni diendapkan, $\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}$; pengotornya jatuh ke dasar atau tetap dalam larutan. Arus $100\,\mathrm{A}$ selama $24\,\mathrm{h}$ membawa $Q = 100 \times 86400 = 8.64 \times 10^{6}\,\mathrm{C}$, yaitu $n(e^-) = 89.5\,\mathrm{mol}$, yang mengendapkan $89.5/2 = 44.8\,\mathrm{mol}$ tembaga: $2.84\,\mathrm{kg}$.

![Pemurnian tembaga dengan elektrolisis: tembaga berpindah dari anode yang tak murni ke katode yang murni melalui larutan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-cells-and-electrolysis/fig-7ebd5d9e6f7d.svg)

*Pemurnian tembaga dengan [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis): tembaga berpindah dari [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) yang tak murni ke [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) yang murni melalui larutan.*

## 47.5 Baterai, akumulator, dan sel bahan bakar

Setiap baterai adalah sel, setiap baterai isi ulang adalah [akumulator](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis). Aki timbal–asam pada mobil bekerja dengan timbal, timbal oksida, dan asam sulfat; [akumulator](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) litium-ion pada ponsel memindahkan [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) litium di antara dua elektrode, yang satu dari grafit dan yang lain dari oksida [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal), melalui elektrolit cair atau polimer, sementara [elektron-elektronnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) berputar melalui rangkaian luar. Sel [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) adalah sel yang [pereaksinya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) dimasukkan terus-menerus: sel [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) hidrogen menjalankan reaksi $\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$, kebalikan dari [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) air, dan menghasilkan listrik dan air. Gas hidrogen yang dibuat dengan [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) memakai listrik dari angin atau matahari, lalu dipakai dalam sel [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel), adalah salah satu cara menyimpan listrik itu.

![Aula elektroliser: air dipecah menjadi gas hidrogen dan gas oksigen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-cells-and-electrolysis/img-2386bb811d27.jpg)

*Aula elektroliser: air dipecah menjadi gas hidrogen dan gas oksigen.*

## 47.6 Latihan

**Latihan 47.1 ★.**

Pada sel Daniell, elektrode mana yang menjadi [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode)? [Katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode)? Tuliskan [setengah reaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-couple) pada masing-masing elektrode.

**Solusi Latihan 47.1.**

Elektrode seng adalah [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), $\ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e-}$; elektrode tembaga adalah [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), $\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}$.

**Latihan 47.2 ★.**

Arus $0.20\,\mathrm{A}$ mengalir selama $30\,\mathrm{min}$. Hitung muatan yang dibawa dan jumlah [elektronnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus).

**Solusi Latihan 47.2.**

$Q = 0.20 \times 1800 = 360\,\mathrm{C}$; $n(e^-) = 360/96485 =
3.7 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$.

**Latihan 47.3 ★.**

Apa peran [jembatan garam](#def-g12-cells-and-electrolysis-cell)? Apa yang terjadi jika jembatan itu dilepas?

**Solusi Latihan 47.3.**

[Jembatan garam](#def-g12-cells-and-electrolysis-cell) menutup rangkaian dan menjaga setiap larutan tetap netral secara listrik, dengan [ion-ionnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) bergerak ke dalam ruang-ruang itu. Tanpanya, rangkaiannya terbuka: tidak ada arus yang mengalir, voltmeter menunjukkan nol, dan lampu tetap padam.

**Latihan 47.4 ★.**

Ubahlah [kapasitas](#def-g12-cells-and-electrolysis-capacity) $2.5\,\mathrm{A}\,\mathrm{h}$ menjadi coulomb.

**Solusi Latihan 47.4.**

$2.5 \times 3600 = 9000\,\mathrm{C}$.

**Latihan 47.5 ★.**

Dalam [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis), apakah reaksinya spontan? Apa yang memasok energinya?

**Solusi Latihan 47.5.**

Tidak: reaksinya berlangsung ke arah yang berlawanan dengan arah spontannya. Generator memasok energinya.

**Latihan 47.6 ★★.**

Sebuah sel dibuat dari elektrode perak dalam perak nitrat dan elektrode tembaga dalam tembaga sulfat. Voltmeter menunjukkan bahwa [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) meninggalkan sel melalui tembaga. Tuliskan [setengah reaksinya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-couple), sebutkan [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) dan [katodenya](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), dan berikan reaksi keseluruhannya.

**Solusi Latihan 47.6.**

[Anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) (tembaga, $-$): $\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2e-}$. [Katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) (perak, $+$): $\ce{Ag+ + e- -> Ag}$. Keseluruhan: $\ce{Cu + 2Ag+ -> Cu^{2+} + 2Ag}$.

**Latihan 47.7 ★★.**

Sebuah baterai jam tangan mengalirkan $10\,\text{µ}\mathrm{A}$ terus-menerus selama tiga tahun. Berapa [kapasitasnya](#def-g12-cells-and-electrolysis-capacity) dalam $\mathrm{mA}\,\mathrm{h}$?

**Solusi Latihan 47.7.**

Tiga tahun sama dengan $3 \times 365 \times 24 = 26\,280\,\mathrm{h}$; $0.010 \times 26280 = 263\,\mathrm{mA}\,\mathrm{h}$.

**Latihan 47.8 ★★.**

Sebuah sendok dilapisi perak dengan arus $0.50\,\mathrm{A}$ selama $40\,\mathrm{min}$, $\ce{Ag+ + e- -> Ag}$. Berapa massa perak yang diendapkan?

**Solusi Latihan 47.8.**

$Q = 0.50 \times 2400 = 1200\,\mathrm{C}$; $n(e^-) = n(\ce{Ag}) =
1200/96485 = 0.0124\,\mathrm{mol}$; $m = 0.0124 \times 107.9 =
1.34\,\mathrm{g}$.

**Latihan 47.9 ★★.**

Pada gambar sel Daniell, tentukan arah arus di dalam kawat, dan arah gerak [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) $\ce{K+}$ dan $\ce{NO3-}$ di dalam [jembatan garam](#def-g12-cells-and-electrolysis-cell).

**Solusi Latihan 47.9.**

Arus di dalam kawat mengalir dari tembaga ($+$) ke seng ($-$), berlawanan dengan [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus). [Ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) $\ce{K+}$ bergerak menuju ruang tembaga, yang kehilangan $\ce{Cu^{2+}}$; [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) $\ce{NO3-}$ menuju ruang seng, yang mendapat tambahan $\ce{Zn^{2+}}$.

**Latihan 47.10 ★★.**

Bandingkan sel dan [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis): tanda [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode), arah reaksi, dan perubahan bentuk energinya.

**Solusi Latihan 47.10.**

Pada keduanya, [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) adalah tempat terjadinya [oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation). Pada sel, [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) bertanda $-$, reaksinya spontan, dan energi kimia berubah menjadi energi listrik; pada [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis), [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) dihubungkan ke kutub $+$ generator, reaksinya dipaksakan, dan energi listrik berubah menjadi energi kimia.

**Latihan 47.11 ★★.**

Dalam [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) air, $24\,\mathrm{mL}$ gas hidrogen terkumpul. Berapa volume gas oksigen yang terkumpul pada waktu yang sama? Mengapa?

**Solusi Latihan 47.11.**

$12\,\mathrm{mL}$: persamaan $\ce{2H2O -> 2H2 + O2}$ memberikan dua [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) hidrogen untuk satu [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) oksigen, dan jumlah gas yang sama menempati volume yang sama.

**Latihan 47.12 ★★★.**

Sebuah sel Daniell mengandung $5.0\,\mathrm{g}$ seng dan $100\,\mathrm{mL}$ tembaga sulfat $0.50\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$. [Pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) mana yang habis lebih dahulu? Berapa [kapasitas](#def-g12-cells-and-electrolysis-capacity) sel itu? Berapa lama sel itu dapat mengalirkan $50\,\mathrm{mA}$?

**Solusi Latihan 47.12.**

$n(\ce{Zn}) = 5.0/65.4 = 0.076\,\mathrm{mol}$; $n(\ce{Cu^{2+}}) = 0.100 \times 0.50 = 0.050\,\mathrm{mol}$; keduanya bereaksi satu banding satu, jadi [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) tembaga habis lebih dahulu. $n(e^-) = 2 \times 0.050
= 0.100\,\mathrm{mol}$, $Q = 9.65 \times 10^{3}\,\mathrm{C} = 2.68\,\mathrm{A}\,\mathrm{h}$. Pada $50\,\mathrm{mA}$: $2.68/0.050 = 54\,\mathrm{h}$.

**Latihan 47.13 ★★★.**

Sebuah baterai $1.5\,\mathrm{V}$ mengalirkan $2.0\,\mathrm{A}\,\mathrm{h}$. Hitung energi yang disimpannya ($E = Q U$), dalam joule dan dalam watt-jam.

**Solusi Latihan 47.13.**

$Q = 2.0 \times 3600 = 7200\,\mathrm{C}$; $E = 7200 \times 1.5 =
1.08 \times 10^{4}\,\mathrm{J}$, yaitu $1.5 \times 2.0 = 3.0\,\mathrm{W}\,\mathrm{h}$.

**Latihan 47.14 ★★★.**

Air dielektrolisis dengan $2.0\,\mathrm{A}$ selama $1.0\,\mathrm{h}$. Hitung jumlah, lalu volume pada $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ($V_m = 24.1\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}$), gas hidrogen dan gas oksigen yang dihasilkan.

**Solusi Latihan 47.14.**

$Q = 7200\,\mathrm{C}$, $n(e^-) = 0.0746\,\mathrm{mol}$. Dua [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) per $\ce{H2}$: $n(\ce{H2}) = 0.0373\,\mathrm{mol}$, $V = 0.90\,\mathrm{L}$. Empat per $\ce{O2}$: $n(\ce{O2}) = 0.0187\,\mathrm{mol}$, $V = 0.45\,\mathrm{L}$.

**Latihan 47.15 ★★★.**

Pada pemurnian tembaga, [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) kehilangan $3.00\,\mathrm{kg}$ bahan sementara [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) bertambah $2.84\,\mathrm{kg}$ tembaga. Berapa persentase tembaga dalam [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) yang tak murni itu, dengan menganggap bahwa hanya tembaga yang teroksidasi di [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) dan pengotornya hanya berjatuhan?

**Solusi Latihan 47.15.**

Tembaga yang [larut](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/2-mencampur-dan-melarutkan#def-g2-mixing-and-dissolving-dissolve) di [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) sama dengan tembaga yang diendapkan, karena [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) yang sama melewati keduanya: $2.84/3.00 = 94.7\,\%$ tembaga.

## 47.7 Soal: Baterai Ponsel

**Soal 47.1.**

Soal akhir pekan — berapa massa litium yang bolak-balik di antara elektrode-elektrode baterai ponsel $4000\,\mathrm{mA}\,\mathrm{h}$?

Sebuah baterai ponsel berlabel “$3.7\,\mathrm{V}$, $4000\,\mathrm{mA}\,\mathrm{h}$”. Dalam gambaran yang disederhanakan, selama pengosongan setiap [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) litium yang tersimpan dalam elektrode grafit melepaskan satu [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) dan keluar sebagai [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) litium, $\ce{Li -> Li+ + e-}$; [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) itu menyeberangi elektrolit dan diterima oleh elektrode oksida [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal), yang pada saat yang sama menerima sebuah [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus).

**Bagian I — Selnya.**

1. Selama pengosongan, apakah elektrode grafit merupakan [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) atau [katode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode) ? Mengapa?
2. Kutub mana yang negatif?
3. Ke arah mana [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) berjalan melalui ponsel? Dan [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) litium di dalam baterai?
4. Mengapa sel ini merupakan [akumulator](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) ?

**Bagian II — Muatannya.**

5. Ubahlah $4000\,\mathrm{mA}\,\mathrm{h}$ menjadi ampere-jam, lalu menjadi coulomb.
6. Hitung jumlah [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) yang diwakili muatan ini.
7. Berapa banyak [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) itu?
8. Ponsel itu rata-rata menarik arus $0.25\,\mathrm{A}$ . Berapa lama baterai yang penuh dapat bertahan?
9. Layarnya menunjukkan 20 %. Berapa muatan, dalam coulomb, yang tersisa?

**Bagian III — Energinya.**

10. Hitung energi yang tersimpan, $E = Q U$ , dalam joule.
11. Ubahlah menjadi watt-jam.
12. Bandingkan dengan energi yang dilepaskan oleh [pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) $1\,\mathrm{g}$ metana ( $55.7\,\mathrm{kJ}$ ).
13. Berapa kali pengisian penuh yang diberikan $1\,\mathrm{kW}\,\mathrm{h}$ listrik, jika tidak ada energi yang hilang?

**Bagian IV — Pengisian ulang.**

14. Selama pengisian, reaksi apa yang terjadi di elektrode grafit? Apakah reaksi itu [oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) atau [reduksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation) ?
15. Mengapa pengisian ulang merupakan [elektrolisis](#def-g12-cells-and-electrolysis-electrolysis) ?
16. Pengisi dayanya mengalirkan $2.0\,\mathrm{A}$ . Paling cepat berapa lama pengisian ulang penuh berlangsung?
17. Berapa jumlah [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) litium yang menyeberangi elektrolit selama satu pengisian penuh?
18. Hitung massanya.
19. Nyatakan jawaban akhirnya: berapa massa litium yang bolak-balik di antara elektrode-elektrode dalam satu pengisian penuh?

**Solusi Soal 47.1.**

**1.** [Anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode): litium teroksidasi di sana.

**2.** Elektrode grafit, yaitu [anode](#def-g12-cells-and-electrolysis-anode).

**3.** [Elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) berjalan melalui ponsel dari elektrode grafit ke elektrode oksida; [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) litium menyeberangi elektrolit ke arah yang sama, dari grafit ke oksida.

**4.** Reaksinya dapat dipaksa berbalik arah oleh pengisi daya.

**5.** $4.000\,\mathrm{A}\,\mathrm{h}$, yaitu $4.000 \times 3600 =
14\,400\,\mathrm{C}$.

**6.** $14400/96485 = 0.1492\,\mathrm{mol}$.

**7.** $0.1492 \times 6.022 \times 10^{23} = 8.99 \times 10^{22}$ [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus).

**8.** $4.000/0.25 = 16\,\mathrm{h}$.

**9.** $0.20 \times 14400 = 2880\,\mathrm{C}$.

**10.** $E = 14400 \times 3.7 = 5.3 \times 10^{4}\,\mathrm{J}$, sekitar $53\,\mathrm{kJ}$.

**11.** $53280/3600 = 14.8\,\mathrm{W}\,\mathrm{h}$.

**12.** [Pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) $1\,\mathrm{g}$ metana melepaskan energi sedikit lebih banyak ($55.7\,\mathrm{kJ}$) daripada yang disimpan baterai ponsel yang penuh.

**13.** $1000/14.8 = 67.6$: 67 kali pengisian penuh.

**14.** $\ce{Li+ + e- -> Li}$: sebuah [reduksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidation).

**15.** Pengisi daya memaksa reaksinya ke arah yang berlawanan dengan arah spontannya.

**16.** $14400/2.0 = 7200\,\mathrm{s}$, $2.0\,\mathrm{h}$.

**17.** Satu [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) litium per [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus): $0.1492\,\mathrm{mol}$.

**18.** $0.1492 \times 6.9 = 1.03\,\mathrm{g}$.

**19.** Sekitar $1.03\,\mathrm{g}$ litium bolak-balik di antara elektrode-elektrode dalam satu pengisian penuh.