Sel Voltaik Konstruksi Dasar dan Cara Kerja Sel Voltaik

Sel voltaik sederhana dibuat dengan merendam satu pelat seng dan satu pelat tembaga dalam larutan asam sulfat yang dilarutkan air. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, jika pelat tembaga dan pelat seng dihubungkan secara eksternal dengan beban listrik, arus listrik mulai mengalir dari pelat tembaga ke pelat seng melalui beban. Ini berarti ada beberapa perbedaan potensial listrik yang terbentuk antara pelat tembaga dan pelat seng. Karena arus mengalir dari tembaga ke seng, jelas bahwa pelat tembaga menjadi bermuatan positif dan pelat seng menjadi bermuatan negatif.

Kerja Sel Voltaik

Prinsip kerja sel voltaik bergantung pada prinsip bahwa, setiap kali dua logam yang berbeda direndam dalam larutan elektrolit, logam yang lebih reaktif akan cenderung larut dalam elektrolit sebagai ion logam positif, meninggalkan elektron di belakang pada pelat logam. Fenomena ini membuat pelat logam yang lebih reaktif bermuatan negatif.

Logam yang kurang reaktif akan menarik ion positif yang ada dalam elektrolit, dan oleh karena itu ion-ion positif ini tertumpuk pada pelat, membuat pelat tersebut bermuatan positif. Dalam kasus sel voltaik sederhana ini, seng keluar dalam larutan asam sulfat sebagai ion positif dan kemudian bereaksi dengan ion SO4 − − negatif dari larutan dan membentuk sulfat seng (ZnSO4). Karena tembaga adalah logam yang kurang reaktif, ion hidrogen positif dari larutan asam sulfat cenderung tertumpuk pada pelat tembaga. Semakin banyak ion seng yang keluar dalam larutan, semakin banyak jumlah elektron yang ditinggalkan di pelat seng. Elektron-elektron ini kemudian melewati konduktor eksternal yang terhubung antara pelat seng dan tembaga.

Setelah mencapai pelat tembaga, elektron-elektron ini kemudian bergabung dengan atom hidrogen yang tertumpuk pada pelat dan membentuk atom hidrogen netral. Atom-atom ini kemudian bergabung berpasangan untuk membentuk molekul gas hidrogen, dan gas akhirnya muncul sepanjang pelat tembaga dalam bentuk gelembung hidrogen. Reaksi kimia yang terjadi di dalam sel voltaik adalah sebagai berikut,

Namun, reaksi ini berhenti ketika potensial kontak antara Zn dan asam sulfat encer mencapai nilai 0,62 Volt. Selama operasi sel voltaik, pelat seng berada pada potensial yang lebih rendah dibandingkan dengan film larutan yang berdekatan dengannya seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Demikian pula, ketika pelat Cu diletakkan dalam kontak dengan elektrolit, maka ion hidrogen positif dalam larutan memiliki kecenderungan untuk tertumpuk padanya hingga potensialnya naik hampir 0,46 V di atas larutan tersebut. Oleh karena itu, perbedaan potensial listrik yang terbentuk dalam sel voltaik adalah 0,62 − (− 0,46) = 1,08 Volt.

Dalam sel voltaik sederhana terdapat dua kelemahan utama, yang disebut polarisasi dan tindakan lokal.

Polarisasi Sel Voltaik

Diamati bahwa dalam sel ini, arus secara bertahap berkurang dan setelah waktu operasi tertentu, arus mungkin berhenti sama sekali. Penurunan arus ini disebabkan oleh penumpukan hidrogen pada pelat tembaga. Meskipun hidrogen keluar dari sel dalam bentuk gelembung, masih ada pembentukan lapisan tipis hidrogen pada permukaan pelat. Lapisan ini berfungsi sebagai isolasi listrik, sehingga meningkatkan hambatan internal sel. Karena lapisan isolasi ini, ion hidrogen lainnya tidak dapat mendapatkan elektron dari pelat tembaga dan tertumpuk dalam bentuk ion. Lapisan ion hidrogen positif pada pelat tembaga memberikan gaya tolak pada ion hidrogen lain yang mendekati pelat tembaga. Oleh karena itu, arus berkurang. Fenomena ini dikenal sebagai polarisasi.

Tindakan Lokal Sel Voltaik

Ditemukan bahwa bahkan ketika sel voltaik tidak menyediakan arus, seng terus-menerus larut dalam elektrolit. Hal ini disebabkan fakta bahwa beberapa jejak impurities seperti besi dan timah dalam seng komersial membentuk sel-sel lokal kecil yang tersingkat oleh badan utama seng. Aksi sel-sel parasit ini tidak dapat dikontrol, sehingga ada pemborosan seng. Fenomena ini dikenal sebagai tindakan lokal.

Pernyataan: Hormati asli, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.