Panduan Lengkap Sel Volta: Konsep, Diagram Sel, Contoh Soal & Kuis

Setelah memahami konsep dasar reaksi redoks dan kespontanan reaksi, kita memasuki bab yang sangat aplikatif dalam kehidupan sehari-hari: Elektrokimia. Bagian pertama dari elektrokimia adalah Sel Volta (atau disebut juga Sel Galvani). Pernahkah Anda berpikir bagaimana baterai di ponsel atau jam dinding Anda menghasilkan listrik? Semua itu berawal dari prinsip dasar sel volta, di mana energi kimia diubah menjadi energi listrik secara spontan. Artikel ini akan mengupas tuntas komponen, cara kerja, perhitungan potensial, hingga contoh soal sel volta.

Konsep Dasar Sel Volta

Mari kita mulai dengan definisi fundamental.

Sel Volta adalah jenis sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi listrik dari reaksi redoks yang berlangsung secara spontan.

Agar arus listrik dapat dihasilkan, reaksi oksidasi dan reduksi harus dipisahkan secara fisik dalam dua wadah berbeda (disebut setengah-sel), namun tetap terhubung secara listrik.

Komponen Utama Sel Volta

Sebuah rangkaian sel volta standar terdiri dari empat komponen utama:

1. Anoda (Kutub Negatif): Elektroda tempat terjadinya reaksi Oksidasi (pelepasan elektron). Ingat jembatan keledai: ANOKS (Anoda Oksidasi). Karena melepas elektron, anoda menjadi sumber elektron (kutub negatif).
2. Katoda (Kutub Positif): Elektroda tempat terjadinya reaksi Reduksi (penangkapan elektron). Ingat jembatan keledai: KARE (Katoda Reduksi). Katoda menarik elektron, sehingga menjadi kutub positif.
3. Larutan Elektrolit: Larutan yang mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas untuk menghantarkan muatan di dalam masing-masing setengah sel.
4. Jembatan Garam (Salt Bridge): Tabung U berisi gel elektrolit (seperti KNO₃ atau NH₄Cl dalam agar-agar) yang berfungsi menetralkan kelebihan muatan pada kedua setengah sel agar arus listrik terus mengalir.

Notasi Sel (Diagram Sel)

Susunan sel volta dapat dituliskan secara singkat menggunakan notasi sel. Aturan penulisannya adalah: Oksidasi || Reduksi.

Logam Anoda | Ion Anoda || Ion Katoda | Logam Katoda

Tanda garis tunggal (|) menyatakan batas antarfasa (padat/larutan), dan garis ganda (||) menyatakan jembatan garam.

Menghitung Potensial Sel Standar (E°_sel)

Besarnya tegangan listrik yang dihasilkan sel volta dalam keadaan standar (25°C, 1 M, 1 atm) disebut Potensial Sel Standar. Nilainya dapat dihitung menggunakan data Potensial Reduksi Standar (E°) masing-masing elektroda.

$$E^\circ_{sel} = E^\circ_{\text{katoda}} - E^\circ_{\text{anoda}}$$ atau
$$E^\circ_{sel} = E^\circ_{\text{besar}} - E^\circ_{\text{kecil}}$$

Syarat reaksi berlangsung spontan adalah \( E^\circ_{sel} \) harus bernilai positif (\( > 0 \)).

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh Soal 1: Menentukan Komponen dan Potensial Sel

Diketahui data potensial reduksi standar:
Zn²⁺(aq) + 2e^- → Zn(s)   E° = -0,76 V
Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)   E° = +0,34 V

Ditanya:
a. Tentukan anoda dan katoda jika kedua logam tersebut dirangkai menjadi sel volta.
b. Tuliskan reaksi sel yang terjadi.
c. Hitunglah potensial sel standar (E°_sel) yang dihasilkan.
d. Tuliskan notasi selnya.

Pembahasan:
a. Menentukan elektroda:

• Katoda adalah yang memiliki E° lebih besar (lebih mudah reduksi) → Cu (+0,34 V).
• Anoda adalah yang memiliki E° lebih kecil (lebih mudah oksidasi) → Zn (-0,76 V).

b. Reaksi Sel:
Katoda (Reduksi): Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)
Anoda (Oksidasi): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^-
----------------------------------------------------------- (+)
Reaksi Total: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

c. Potensial Sel:

$$E^\circ_{sel} = E^\circ_{\text{Cu}} - E^\circ_{\text{Zn}}$$ $$E^\circ_{sel} = (+0,34) - (-0,76)$$ $$E^\circ_{sel} = +1,10 \, \text{Volt}$$

d. Notasi Sel: (Anoda | Ion || Ion | Katoda)
Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu

---

Contoh Soal 2: Memprediksi Kespontanan Reaksi

Diketahui:
Mg²⁺ + 2e^- → Mg   E° = -2,37 V
Ni²⁺ + 2e^- → Ni   E° = -0,25 V

Ditanya:
Apakah reaksi Mg²⁺(aq) + Ni(s) → Mg(s) + Ni²⁺(aq) dapat berlangsung spontan? Buktikan dengan perhitungan!

Pembahasan:
Untuk menentukan kespontanan, kita harus menghitung E°_sel sesuai reaksi yang diminta soal.
Berdasarkan persamaan reaksi yang diminta:

• Mg mengalami reduksi (dari Mg²⁺ menjadi Mg). Maka Mg dianggap sebagai katoda.
• Ni mengalami oksidasi (dari Ni menjadi Ni²⁺). Maka Ni dianggap sebagai anoda.

Perhitungan E°_sel berdasarkan reaksi tersebut:

$$E^\circ_{sel} = E^\circ_{\text{katoda (Mg)}} - E^\circ_{\text{anoda (Ni)}}$$ $$E^\circ_{sel} = (-2,37) - (-0,25)$$ $$E^\circ_{sel} = -2,12 \, \text{Volt}$$

Kesimpulan: Karena nilai E°_sel bertanda negatif (-2,12 V), maka reaksi tersebut TIDAK BERLANGSUNG SPONTAN.

---

Contoh Soal 3: Analisis dari Diagram Sel

Diketahui diagram sel volta sebagai berikut:
Al | Al³⁺ || Pb²⁺ | Pb

Data E°:
Al³⁺ | Al = -1,66 V
Pb²⁺ | Pb = -0,13 V

Ditanya:
Tentukan arah aliran elektron dan hitung potensial selnya!

Pembahasan:
Dari notasi sel Al | Al³⁺ || Pb²⁺ | Pb, kita tahu bahwa:

• Bagian kiri adalah Anoda (Oksidasi) = Al
• Bagian kanan adalah Katoda (Reduksi) = Pb

a. Arah aliran elektron: Elektron selalu mengalir dari Anoda (kutub negatif) ke Katoda (kutub positif) melalui kawat luar. Jadi, elektron mengalir dari elektroda Al menuju elektroda Pb.

b. Potensial Sel:

$$E^\circ_{sel} = E^\circ_{\text{Pb}} - E^\circ_{\text{Al}}$$ $$E^\circ_{sel} = (-0,13) - (-1,66)$$ $$E^\circ_{sel} = +1,53 \, \text{Volt}$$

Kuis Interaktif: Uji Pemahaman Sel Volta

Pilihlah satu jawaban yang paling tepat dari 10 soal di bawah ini. Nilai Anda akan muncul otomatis setelah menekan tombol "Cek Nilai". Selamat mengerjakan!

1. Pernyataan berikut yang benar mengenai sel volta adalah...

a. Mengubah energi listrik menjadi energi kimia. b. Reaksi redoks berlangsung tidak spontan. c. Anoda merupakan kutub positif. d. Di katoda terjadi reaksi reduksi. e. Elektron mengalir dari katoda ke anoda.

2. Fungsi utama jembatan garam dalam sel volta adalah...

a. Sebagai sumber arus listrik utama. b. Menetralkan kelebihan muatan listrik di kedua setengah sel. c. Mempercepat reaksi oksidasi di anoda. d. Menghubungkan dua elektroda secara langsung tanpa kabel. e. Mencegah terjadinya korosi pada elektroda.

3. Pada suatu sel volta, elektroda yang memiliki nilai potensial reduksi standar (E°) lebih besar akan berperan sebagai...

a. Anoda dan mengalami oksidasi. b. Anoda dan mengalami reduksi. c. Katoda dan mengalami oksidasi. d. Katoda dan mengalami reduksi. e. Jembatan garam.

4. Diketahui E° Ag⁺|Ag = +0,80 V dan E° Mg²⁺|Mg = -2,37 V. Jika kedua logam ini dirangkai dalam sel volta, maka notasi sel yang benar adalah...

a. Ag | Ag⁺ || Mg²⁺ | Mg b. Mg | Mg²⁺ || Ag⁺ | Ag c. Mg²⁺ | Mg || Ag | Ag⁺ d. Ag⁺ | Ag || Mg | Mg²⁺ e. Mg | Ag⁺ || Mg²⁺ | Ag

5. Berdasarkan data pada soal nomor 4, berapakah potensial sel standar yang dihasilkan?

a. +1,57 V b. -1,57 V c. +3,17 V d. -3,17 V e. +0,77 V

6. Dalam sel volta Ag-Zn, diketahui Ag adalah katoda dan Zn adalah anoda. Pernyataan berikut yang akan terjadi seiring berjalannya waktu adalah...

a. Massa elektroda Zn bertambah. b. Massa elektroda Ag berkurang. c. Konsentrasi ion Zn²⁺ dalam larutan bertambah. d. Konsentrasi ion Ag⁺ dalam larutan bertambah. e. Elektron mengalir dari Ag ke Zn.

7. Dari beberapa pasangan reaksi redoks berikut, manakah yang dapat berlangsung spontan?

a. Reaksi dengan E°_sel = -1,10 V b. Reaksi dengan E°_sel = -0,34 V c. Reaksi dengan E°_sel = 0,00 V d. Reaksi dengan E°_sel = +0,46 V e. Semua reaksi redoks adalah spontan.

8. Diketahui reaksi A(s) + B²⁺(aq) → A²⁺(aq) + B(s) memiliki E°_sel = +1,5 V. Pernyataan yang tepat adalah...

a. Logam A lebih mudah tereduksi daripada logam B. b. E° reduksi A lebih besar dari E° reduksi B. c. Logam B bertindak sebagai anoda. d. Logam A adalah reduktor yang lebih kuat dari B. e. Reaksi tidak spontan.

9. Di dalam deret volta, logam X terletak di sebelah kiri logam Y. Jika kedua logam ini disusun dalam sel volta, maka...

a. X menjadi katoda dan Y menjadi anoda. b. X akan teroksidasi dan Y akan tereduksi (ionnya). c. Potensial reduksi standar X lebih besar dari Y. d. Elektron mengalir dari Y ke X. e. Logam X bersifat kurang reaktif dibandingkan Y.

10. Manakah di antara berikut ini yang BUKAN merupakan contoh penerapan sel volta dalam kehidupan sehari-hari?

a. Aki kendaraan bermotor (Accu) b. Baterai kering (sel Leclanche) c. Baterai alkaline d. Baterai lithium-ion pada HP e. Proses penyepuhan emas (electroplating)

Hasil Kuis Anda

Skor: 0 / 100

Pertanyaan Sering Diajukan (FAQ)

Apa perbedaan mendasar antara Sel Volta dan Sel Elektrolisis?

Perbedaan utamanya terletak pada kespontanan reaksi dan konversi energinya. Sel Volta mengubah energi kimia dari reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Sebaliknya, Sel Elektrolisis menggunakan energi listrik dari luar untuk menjalankan reaksi redoks yang tidak spontan.

Mengapa katoda pada sel volta bermuatan positif, sedangkan pada elektrolisis bermuatan negatif?

Pada sel volta, katoda adalah tempat "menarik" elektron dari anoda untuk melangsungkan reduksi, sehingga ia menjadi kutub positif. Pada sel elektrolisis, katoda dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus luar untuk "memompa" elektron masuk, sehingga katoda menjadi kutub negatif. Namun, definisi Katoda tetap sama: tempat terjadinya REDUKSI.

Apa yang terjadi jika jembatan garam dihilangkan dari rangkaian sel volta?

Arus listrik akan berhenti mengalir. Ini karena terjadi penumpukan muatan positif di anoda dan muatan negatif di katoda yang melawan aliran elektron. Jembatan garam berfungsi menetralkan muatan tersebut.

Download Materi & Latihan Soal PDF

File disiapkan... Tunggu 15 detik.

Download PDF Sel Volta