Deret Volta dan Kalkulator Potensial Sel
Deret Volta: Urutan, Cara Menghafal, dan Kalkulator E°sel
Pilih dua logam atau setengah sel untuk menghitung potensial sel standar, menentukan anoda dan katoda, reaksi spontan atau tidak, notasi sel, dan logam mana yang lebih dulu terkorosi.
Klik dua unsur pada deret volta, atau pilih di bawah:
Apa itu deret volta?
Deret volta (deret kereaktifan logam atau deret elektrokimia) adalah urutan logam berdasarkan potensial reduksi standar (E°). Di kiri ada logam yang paling mudah melepas elektron, di kanan logam yang paling sulit bereaksi. Namanya diambil dari Alessandro Volta, fisikawan Italia yang membuat baterai pertama, tumpukan volta, sekitar tahun 1800.
Urutan deret volta
- Makin ke kiri, logam makin mudah teroksidasi (melepas elektron) dan makin kuat sebagai reduktor.
- Makin ke kanan, ion logamnya makin mudah tereduksi dan logamnya makin sulit bereaksi. Ag, Pt, dan Au disebut logam mulia.
- Logam di kiri dapat mendesak ion logam di kanannya dari larutan. Seng yang dicelupkan ke larutan CuSO₄ akan larut, dan tembaga mengendap: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu. Sebaliknya, tembaga tidak bereaksi dengan larutan ZnSO₄.
- Logam di kiri H bereaksi dengan asam encer (HCl, H₂SO₄ encer) menghasilkan gas H₂. Cu, Hg, Ag, Pt, dan Au tidak.
- H₂O sering disisipkan di antara Mn dan Zn. Dalam elektrolisis larutan, ion logam dari Li sampai Mn tidak direduksi di katoda; yang direduksi adalah air.
Cara menghafal deret volta
Cara yang paling banyak dipakai siswa adalah memecah deret menjadi beberapa kelompok, lalu membuat jembatan keledai: kalimat yang huruf awal tiap katanya mengikuti lambang unsur. Contohnya:
| Kelompok | Lambang | Jembatan keledai |
|---|---|---|
| 1 | Li K Ba Ca Na | Lihat Kakak Bawa Cabai Nanas |
| 2 | Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd | Mang Ali Mana? Zaenal Cari Feri Cadangan |
| 3 | Co Ni Sn Pb H | Coba Nikmati Senja Pantai Bali Hari ini |
| 4 | Cu Hg Ag Pt Au | Cuaca Hangat, Agus Putra Aulia |
Kalimat buatan sendiri biasanya lebih melekat, jadi silakan ganti kata-katanya. Untuk ujian, ingat juga beberapa nilai E° yang sering muncul: Zn −0,76 V, Fe −0,44 V, Cu +0,34 V, dan Ag +0,80 V.
Tabel potensial reduksi standar (E°)
E° diukur terhadap elektroda hidrogen standar (SHE, E° = 0 V) pada 25 °C, tekanan 1 atm, dan konsentrasi 1 M. Buku pelajaran biasanya membulatkan nilainya ke dua desimal.
| Logam | Setengah reaksi reduksi | E° (V) |
|---|---|---|
| Li (litium) | Li⁺(aq) + e⁻ → Li(s) | −3,040 |
| K (kalium) | K⁺(aq) + e⁻ → K(s) | −2,931 |
| Ba (barium) | Ba²⁺(aq) + 2e⁻ → Ba(s) | −2,912 |
| Ca (kalsium) | Ca²⁺(aq) + 2e⁻ → Ca(s) | −2,868 |
| Na (natrium) | Na⁺(aq) + e⁻ → Na(s) | −2,710 |
| Mg (magnesium) | Mg²⁺(aq) + 2e⁻ → Mg(s) | −2,372 |
| Al (aluminium) | Al³⁺(aq) + 3e⁻ → Al(s) | −1,662 |
| Mn (mangan) | Mn²⁺(aq) + 2e⁻ → Mn(s) | −1,185 |
| Zn (seng) | Zn²⁺(aq) + 2e⁻ → Zn(s) | −0,762 |
| Cr (kromium) | Cr³⁺(aq) + 3e⁻ → Cr(s) | −0,744 |
| Fe (besi) | Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s) | −0,447 |
| Cd (kadmium) | Cd²⁺(aq) + 2e⁻ → Cd(s) | −0,403 |
| Co (kobalt) | Co²⁺(aq) + 2e⁻ → Co(s) | −0,280 |
| Ni (nikel) | Ni²⁺(aq) + 2e⁻ → Ni(s) | −0,257 |
| Sn (timah) | Sn²⁺(aq) + 2e⁻ → Sn(s) | −0,138 |
| Pb (timbal) | Pb²⁺(aq) + 2e⁻ → Pb(s) | −0,126 |
| H (hidrogen) | 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g) | 0,000 |
| Cu (tembaga) | Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) | +0,342 |
| Hg (raksa) | Hg₂²⁺(aq) + 2e⁻ → 2Hg(l) | +0,797 |
| Ag (perak) | Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s) | +0,800 |
| Pt (platina) | Pt²⁺(aq) + 2e⁻ → Pt(s) | +1,180 |
| Au (emas) | Au³⁺(aq) + 3e⁻ → Au(s) | +1,498 |
Setengah sel lain di kalkulator
| Pasangan | Setengah reaksi reduksi | E° (V) |
|---|---|---|
| 2H₂O/H₂ + OH⁻ (basa) | 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) | −0,828 |
| O₂/OH⁻ (basa) | O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq) | +0,401 |
| I₂/I⁻ | I₂(s) + 2e⁻ → 2I⁻(aq) | +0,536 |
| Fe³⁺/Fe²⁺ | Fe³⁺(aq) + e⁻ → Fe²⁺(aq) | +0,771 |
| Br₂/Br⁻ | Br₂(l) + 2e⁻ → 2Br⁻(aq) | +1,066 |
| O₂/H₂O (asam) | O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l) | +1,229 |
| Cl₂/Cl⁻ | Cl₂(g) + 2e⁻ → 2Cl⁻(aq) | +1,358 |
| MnO₄⁻/Mn²⁺ (asam) | MnO₄⁻(aq) + 8H⁺(aq) + 5e⁻ → Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l) | +1,507 |
| F₂/F⁻ | F₂(g) + 2e⁻ → 2F⁻(aq) | +2,866 |
Sumber: CRC Handbook of Chemistry and Physics, bagian Electrochemical Series (P. Vanýsek); A. J. Bard, R. Parsons & J. Jordan, Standard Potentials in Aqueous Solution (IUPAC, 1985). Nilai dibulatkan ke tiga desimal. Untuk raksa dipakai pasangan Hg₂²⁺/Hg; pasangan Hg²⁺/Hg bernilai +0,851 V.
Rumus potensial sel (E°sel)
- Jembatan keledai KARAOKE: KAtoda Reduksi, Anoda OKsidasi.
- Pada sel volta, katoda kutub positif dan anoda kutub negatif (KPAN). Pada sel elektrolisis tandanya terbalik.
- E°sel positif berarti reaksi spontan, karena ΔG° = −nFE°sel bernilai negatif. E°sel negatif berarti tidak spontan.
- E° tidak ikut dikalikan ketika koefisien setengah reaksi dikalikan untuk menyamakan jumlah elektron.
Notasi sel
Anoda ditulis di kiri, katoda di kanan: Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s). Garis tunggal menandai batas fasa, garis ganda menandai jembatan garam. Setengah sel tanpa logam, misalnya hidrogen atau klorin, memakai elektroda platina yang inert: Pt(s) | H₂(g) | H⁺(aq).
Contoh soal sel volta
Contoh 1: sel Daniell (Zn–Cu)
Diketahui E° Zn²⁺/Zn = −0,76 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V. Tentukan anoda, katoda, E°sel, reaksi sel, dan notasinya.
- E° Cu lebih besar, jadi Cu menjadi katoda (reduksi): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
- Zn menjadi anoda (oksidasi): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
- E°sel = 0,34 − (−0,76) = +1,10 V
- Reaksi sel: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
- Notasi: Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu
Jawaban: E°sel = +1,10 V, reaksi berlangsung spontan.
Contoh 2: elektron yang tidak sama (Mg–Ag)
Hitung E°sel dari sel Mg | Mg²⁺ || Ag⁺ | Ag jika E° Mg²⁺/Mg = −2,37 V dan E° Ag⁺/Ag = +0,80 V.
- Katoda: Ag⁺ + e⁻ → Ag, dikali 2 menjadi 2Ag⁺ + 2e⁻ → 2Ag (E° tetap +0,80 V)
- Anoda: Mg → Mg²⁺ + 2e⁻
- E°sel = 0,80 − (−2,37) = +3,17 V
- Reaksi sel: Mg + 2Ag⁺ → Mg²⁺ + 2Ag
Jawaban: E°sel = +3,17 V.
Contoh 3: apakah reaksi berlangsung?
Apakah reaksi Cu(s) + Zn²⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + Zn(s) berlangsung spontan?
- Cu dioksidasi, jadi Cu sebagai anoda. Zn²⁺ direduksi, jadi Zn sebagai katoda.
- E°sel = E°katoda − E°anoda = −0,76 − 0,34 = −1,10 V
Jawaban: E°sel negatif, reaksi tidak berlangsung. Tembaga yang dicelupkan ke larutan ZnSO₄ tidak bereaksi.
Contoh 4: logam yang bereaksi dengan asam
Manakah yang menghasilkan gas H₂ bila dimasukkan ke HCl encer: Fe, Cu, Zn, atau Ag?
- Logam di kiri H (E° negatif) dapat mereduksi H⁺ menjadi H₂.
- Fe (−0,45 V) dan Zn (−0,76 V) ada di kiri H; Cu dan Ag di kanan H.
Jawaban: Fe dan Zn.
Semua contoh di atas bisa dicek ulang dengan kalkulator di bagian atas halaman. Kalkulator memakai nilai E° tiga desimal, jadi hasilnya bisa berbeda 0,01 V dari hitungan dengan nilai dua desimal.
Deret volta dan korosi
Korosi adalah rusaknya logam karena bereaksi dengan lingkungannya melalui reaksi redoks. Perkaratan besi adalah contoh paling umum. Permukaan besi yang basah bekerja seperti sel volta kecil: sebagian permukaan menjadi anoda yang melepas elektron, dan oksigen terlarut menerima elektron di bagian yang menjadi katoda.
Katoda: O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
Fe²⁺ lalu teroksidasi lebih lanjut menjadi karat, Fe₂O₃·xH₂O
Korosi makin cepat bila ada air, oksigen, elektrolit (garam, air laut), suasana asam, dan suhu tinggi.
Korosi galvanik: dua logam bersentuhan
Bila dua logam berbeda bersentuhan di dalam elektrolit, terbentuk sel volta. Logam yang letaknya lebih kiri dalam deret volta menjadi anoda dan terkorosi lebih cepat, sedangkan logam di kanannya terlindungi. Paku besi yang dililit kawat tembaga berkarat lebih cepat daripada paku biasa. Sebaliknya, paku besi yang dililit pita magnesium atau seng justru terlindungi.
Cara mencegah korosi
| Cara | Prinsip | Contoh |
|---|---|---|
| Pelapisan (cat, oli, plastik, enamel) | Memutus kontak logam dengan air dan oksigen | Pagar dicat, rantai dilumasi |
| Galvanisasi (lapisan seng) | Zn lebih aktif daripada Fe, jadi tetap melindungi besi walau lapisannya tergores | Atap seng, pipa galvanis |
| Pelapisan timah | Sn kurang aktif daripada Fe. Bila tergores, besi justru berkarat lebih cepat | Kaleng makanan |
| Proteksi katodik, anoda korban | Logam yang lebih aktif (Mg, Zn, Al) dipasang sebagai anoda dan dikorbankan | Lambung kapal, pipa bawah tanah, tangki |
| Proteksi katodik, arus terpasang | Arus searah membuat struktur logam menjadi katoda | Jaringan pipa, dermaga |
| Paduan | Cr dan Ni membentuk lapisan oksida pasif | Baja tahan karat |
| Inhibitor korosi | Zat yang memperlambat reaksi di permukaan logam | Cairan radiator, air pendingin |
Dari deret volta ke pengujian korosi di laboratorium
Deret volta hanya menjawab apakah logam cenderung terkorosi. Seberapa cepat korosinya, misalnya berapa milimeter per tahun, harus diukur. Caranya bisa dengan menimbang kehilangan berat sampel setelah direndam berhari-hari, atau secara elektrokimia memakai potensiostat dalam hitungan menit sampai jam.
- Potensial rangkaian terbuka (OCP): potensial korosi logam di larutan uji.
- Polarisasi potensiodinamik dan ekstrapolasi Tafel: menghasilkan rapat arus korosi (icorr) yang diubah menjadi laju korosi. Lihat panduan Tafel dan laju korosi.
- Resistansi polarisasi linear (LPR): pemantauan laju korosi yang cepat.
- EIS: menilai kinerja cat, coating, dan inhibitor.
Pengukuran memakai sel tiga elektroda: sampel logam sebagai elektroda kerja (WE), elektroda referensi (RE) seperti Ag/AgCl atau kalomel jenuh (SCE), dan elektroda bantu (CE) dari platina atau grafit. Penjelasan lengkapnya ada di halaman uji korosi dengan potensiostat dan fungsi potensiostat.
Potensial terhadap elektroda referensi
SHE jarang dipakai di laboratorium. Potensial biasanya dilaporkan terhadap Ag/AgCl atau SCE, lalu dikonversi dengan E(vs SHE) = E(vs referensi) + E(referensi).
| Elektroda referensi | E vs SHE, 25 °C |
|---|---|
| SHE (hidrogen standar) | 0,000 V |
| Ag/AgCl, KCl jenuh | +0,197 V |
| Ag/AgCl, KCl 3,5 M | +0,205 V |
| Kalomel jenuh (SCE) | +0,241 V |
Contoh: potensial korosi baja −0,650 V vs SCE sama dengan −0,650 + 0,241 = −0,409 V vs SHE. Nilai referensi dibulatkan dari literatur elektrokimia (Bard & Faulkner, Electrochemical Methods).
Peralatan uji korosi elektrokimia
AMI Scientific adalah distributor resmi Corrtest di Indonesia. Potensiostat, sel korosi, dan elektroda berikut tersedia di toko kami:
Pilihan lain ada di halaman potensiostat dan galvanostat. AMI Scientific juga melayani analisis elektrokimia (CV, EIS, charge-discharge), lihat layanan karakterisasi. Topik terkait: elektrokimia dan cyclic voltammetry.
Pertanyaan umum
Apa itu deret volta?
Deret volta adalah urutan logam berdasarkan potensial reduksi standarnya (E°), dari yang paling mudah teroksidasi (Li) sampai yang paling sulit teroksidasi (Au). Deret ini juga disebut deret kereaktifan logam atau deret elektrokimia.
Bagaimana urutan deret volta?
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, (H₂O), Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
Mengapa hidrogen ada di deret volta?
Hidrogen menjadi titik nol pembanding (E° = 0 V). Logam di kiri H dapat bereaksi dengan asam encer menghasilkan gas hidrogen, sedangkan logam di kanan H tidak.
Bagaimana cara menghitung E°sel?
E°sel = E°katoda − E°anoda. Katoda adalah setengah sel dengan E° lebih besar (mengalami reduksi), anoda yang E°-nya lebih kecil (mengalami oksidasi). Contoh Zn–Cu: 0,34 − (−0,76) = +1,10 V.
Apakah E° ikut dikalikan bila koefisien reaksi dikalikan?
Tidak. E° adalah sifat intensif yang tidak bergantung pada jumlah zat, jadi tetap sama walaupun setengah reaksinya dikalikan untuk menyamakan elektron.
Logam apa yang paling mudah berkarat?
Makin kiri letaknya, makin mudah logam teroksidasi. Namun aluminium, kromium, dan seng membentuk lapisan oksida rapat yang melindungi logam di bawahnya, sehingga di udara tampak awet. Karat besi berpori dan mudah lepas, jadi besi terus terkorosi.
Apa beda sel volta dan sel elektrolisis?
Sel volta menghasilkan listrik dari reaksi spontan (E°sel positif), anodanya kutub negatif. Sel elektrolisis memakai listrik untuk menjalankan reaksi tidak spontan, anodanya kutub positif. Pada keduanya oksidasi terjadi di anoda dan reduksi di katoda.
Bagaimana mengukur laju korosi?
Dengan menimbang kehilangan berat sampel setelah direndam (misalnya mengikuti ASTM G31), atau secara elektrokimia memakai potensiostat: polarisasi potensiodinamik dan ekstrapolasi Tafel, lalu arus korosi diubah menjadi laju korosi (ASTM G102).
Butuh alat uji korosi atau elektroda?
AMI Scientific adalah distributor resmi Corrtest di Indonesia. Kami bantu memilih potensiostat, sel korosi, dan elektroda referensi sesuai sampel Anda, lengkap dengan penawaran resmi dan faktur pajak.
Halaman terkait: elektrokimia, fungsi potensiostat, uji korosi, Tafel dan laju korosi, kalkulator kimia, tabel periodik.
