Laporan Praktikum Uji Kualitatif Reaksi Logam Dengan Asam

BAB VI

UJI KUALITATIF REAKSI LOGAM DENGAN ASAM

6.1    Tujuan

1.        Menganalisa secara kualitatif kereaktifan logam dengan asam

2.        Mengetahui kereaktifan logam dengan asam

3.        Mengetahui reaksi logam saat direaksikan dengan asam

4.        Mengetahui tingkat kereaktifan logam melalui deret volta.

5.        Menentukan pengaruh letak logam dalam periodik terhadap kereaktifan terhadap asam

6.2    Dasar Teori

Reaksi redoks sangat mudah dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Perkaratan besi, perubahan warna daging apel menjadi kecoklatan ketika dikupas merupakan contoh dari peristiwa oksidasi. Konsep reaksi redoks dapat ditinjau dari penggabungan dan pelepasan oksigen, pelepasan dan penerimaan elektron, dan berdasarkan perubahan bilangan oksidasi. Reaksi redoks terdiri atas setengah reaksi redksi dan setengah reaksi oksidasi.

Reduksi adalah penurunan bilangan oksidasi (biloks) dengan cara pelepasan oksigen dan senyawanya, serta penerimaan elektron. Sedangkan oksidasi adalah kenaikan bilangan oksidasi (biloks) dengan cara penggabungan oksigen dengan unsur/ senyawa dan pelepasan elektron.

Bilangan oksidasi adalah muatan yang dimiliki oleh atom atau unsur jika elektron valensinya cenderung tertarik ke atom lain yang berikatan dengannya dan memiliki kelektronegatifan lebih besar.

Reaksi oksidasi dan reaksi reduksi selalu terjadi bersamaan. Oleh karena itu, reaksi oksidasi dan reaksi reduksi disebut juga reaksi reduksi-oksidasi atau reaksi redoks. Zat yang mengalami oksidasi disebut reduktor, sedangkan zat yang mengalami reduksi disebut oksidator.

Pereduksi (reduktor) adalah zat yang dalam reaksi redoks mereduksi zat lain, dalam hal ini zat pereduksi mengalami oksidsi. Sedangkan pengoksidasi (oksidator) adalah zat yang dalam reaksi redoks mengoksidasi zat lain, dalam hal ini zat pengoksidasi mengalami reduksi. Atom H (potensial nol) merupakan batas antara logam dengan potensial negatif dan potensial positif.

Unsur-unsur logam cenderung mengalami oksidasi dan bersifat reduktor. Jika kita mereaksikan suatu logam dengan asam misanya:

2Na_(s) + 2HCl_(aq)     ->     2NaCl_(aq) + H_2(g)

 Mg_(s) + 2HCl_(aq)               MgCl_2(aq) + H_2(g)

Reaksi pertama dapat dituliskan

Na_(s) + 2H⁺_(aq)           Na⁺_(aq) + H_2(g)

Pada reaksi logam dengan asam, atom logam mengalami oksidasi dan ion hydrogen mengalami reduksi. Namun, tidak semua logam mampu bereaksi dengan asam, contohnya perak dan tembaga tidak mampu mereduksi ion hidrogen.

Ag_(s) + H⁺_(aq)       ->     Tidak bereaksi

Cu_(s) + H⁺_(aq)       ->      Tidak bereaksi

Reaksi redoks antara logam dengan asam berlangsung spontan bergantung pada mudah atau sukarnya logam itu mengalami oksidasi (kuat atau lemahnya sifat reduktor). Logam yang lebih reaktif dapat mendesak yang kurang reaktif dari larutannya. Alessando Volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun deret potensial logam yang dikenal dengan deret volta. Berikut deret volta sebagai berikut:

Li – K – Ba – Sr – Ca – Na – La – Ce – Mg – Al – Lu –  Mn – H₂O – Zn – Cr – Fe – Cd – Co – Ni – Sn – Pb – (H) – Sb – Bi – Cu – Hg – Ag – Pt – Au

Deret volta diatur dimulai dari logam dengan potensial elektrode paing negatif sehingga makin ke kiri letak logam dalam deret volta, maka:

1.        Logam makin reaktif (mudah melepaskan elektron)

2.        Logam merupakan reduktor (unsur yang mengalai oksidasi yang semakin kuat)

Sedangkan semakin ke kanan letak logam dalam deret volta, maka:

1.      Logam makin kurang reaktif (makin sulit melepas elektron)

2.      Logam merupakan oksidator (unsur yang mengalami reduksi) yang semakin kuat.

Semakin kiri suatu unsur dalam deret volta, sifat reduktornya semakin kua. Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur disebelah kanannya, tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion disbelah kirinya. Logam Na, Mg, dan Al terletak disebelah kiri atom H sehingga logam tersebut dapat mereduksi ion H⁺ dn menghasilkan gas H₂, sedangkan logam Cu dan Hg terletak disebelah kanan atom H sehingga tidak dapat mereduksi ion H⁺ (tidak bereaksi dengan asam). Deret volta juga menjelaskan  reaksi logam dengan logam lainnya. Misalnya logam Zn yang dimasukkan kedalam lautan CuSO₄. Reaksi yang terjadi adalah Zn mereduksi Cu²⁺ dan menghasilkan endapan logam Cu, karena Zn terletak disebelah kiri Cu.

Zn_(s) + CuSO_4(aq)    ->    ZnSO_4(aq) + Cu_(s)

Atau

Zn_(s) + Cu²⁺_(aq)     ->    Zn²⁺ _(aq) + Cu_(s)

Diagram sel volta ditulis dengan cara berikt:

Anode  ion   ion  katode.

Potensial listrik atau potensial sel dirumuskan sebagai berikut:

 

..................................... ...........................................................Persamaan 5.1

Elektron mengalir dari anode ke katode. Logam yang mempunyai E° lebih kecil ditempatkan sebagai anode (mengalami oksidasi), sedangkan logam yang mempunyai logam yang mempunyai E° lebih besar ditempatkan sebagai katode (mengalami reduksi). Reaksi bisa berlangsug spontan jika E° sel mempunyai harga positif.

Sel volta dapat dibedakan menjadi sel volta primer, sekunder, dan sel bahan bakar. Sel primer dalah sel yang dibentuk dari katode dan anode yang langsung setimbang ketika menghasilkan aru. Sel sekunder adalah sel yang dapat diperbarui dengan cara mengembalikan elektrodenya ke kondisi awal. Adapun sel bahan bakar adalah sebuah sel yang secara bertahap menghabiskan pereaksi yang disuplai ke elektrode-elektrode dan secara bertahap pula membuang produk-produknya. Tipe-tipe sel volta beserta contohnya adalah sebagai berikut:

1.        Sel Volta primer

Sel kering Lechlanche merupakan contoh sel Volta primer. Sel kering atau baterai kering terdiri atas wadah yang terbuat dari seng dan bertindak sebagai anode serta batang karbon sebagai katode. Elektrolit sel ini adalah campuran MnO₂,NH₄Cl, sedikit air, dan kadang-kadang ditambahkan ZnCl₂ dalam bentuk pasta.

Cara kerja sel kering:

·      Elektrode Zn teroksidasi menjadi ion Zn²⁺

Zn → Zn²⁺ + 2 e^–

·      Elektron yang dilepaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode karbon.

·      Elektron-elektron pada elektrode karbon mereduksi MnO₂ dan NH₄⁺ menjadi Mn₂O₃ dan NH₃.

Sel yang sering digunakan sebagai ganti sel kering Lechlanche adalah baterai alkali. Baterai ini terdiri atas anode seng dan katode mangan dioksida serta elektrolit kalium hidroksida. Baterai alkali ini dapat menghasilkan energi dua kali energi total Lechlanche dengan ukuran yang sama.

2.        Sel Volta Sekunder

Sel aki merupakan contoh sel Volta sekunder. Sel aki terdiri atas elektrode Pb (anode) dan PbO₂ (katode). Keduanya dicelupkan dalam larutan H₂SO₄ 30%.

Cara kerja sel aki:

·      Elektrode Pb teroksidasi menjadi Pb²⁺

Pb(s) → Pb²⁺(aq) + 2 e^–

Pb²⁺ yang terbentuk berikatan dengan SO₄^2– dari larutan.

Pb²⁺(aq) + SO₄^2–(aq) → PbSO₄(s)

·      Elektron yang dibebaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode PbO₂.

·      Pada elektrode PbO₂ elektron-elektron dari anode Pb akan mereduksi PbO₂ menjadi Pb²⁺ yang kemudian berikatan dengan SO₄^2– dari larutan.

PbO₂(s) + 4 H⁺(aq) + 2 e^– → Pb²⁺(aq) + 2 H₂O(l)

Pb²⁺(aq) + SO₄^2–(aq) → PbSO₄(s)

3.        Sel bahan bakar

Sel hidrogen-oksigen termasuk jenis sel bahan bakar yang terus-menerus dapat berfungsi selama bahan-bahan secara tetap dialirkan ke dalamnya. Sel ini digunakan pada pesawat ruang angkasa. Sel hidrogen-oksigen terdiri atas anode dari lempeng nikel berpori yang dialiri gas hidrogen dan katode dari lempeng nikel oksida berpori yang dialiri gas oksigen. Elektrolitnya adalah larutan KOH pekat.

Cara kerja sel ini adalah :

·      Gas hidrogen yang dialirkan pada pelat nikel berpori teroksidasi membentuk H₂O.

2 H₂ + 4 OH^– → 4 H₂O + 4 e^–

·      Elektron yang dibebaskan bergerak melalui kawat penghantar menuju elektrode nikel oksida.

·      Pada elektrode nikel oksida elektron mereduksi O₂ menjadi OH^–.

O₂ + 2 H₂O + 4 e^– → 4 OH^–

Contoh dari kehidupan sehari-hari adalah aki dan baterai. Baterai adalah sel volta yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai berdasarkan jenis larutannya digolongkan sebagai baterai basah contohnya aki dan baterai kering. Jenis aki yang paling sering digunakan datau dijumpai adalah aki timbale (Pb). Secara fisik aki ini terdiri dari dua kumpulan pelat yang dimasukkan pada larutan Asam Sulfat  encer (H₂SO₄) pada saat aki digunakan tiap molekul Asam Sulfat pecah menjadi dua ion hydrogen yang bermuatan positif dan Sulfat yang bermuatan negatif.

Penerapan di dalam dunia migas tentang Uji Kualitatif Reaksi Logam ini adalah untuk pengecekan karat atau korosi yang terjadi pada alat-alat di industri migas.