Diagram Latimer dan Penentuan Potensial Reduksi Standar

Jumat, 25 November 2016

Beberapa soal terkait penentuan potensial reduksi standar dapat ditentukan dengan beberapa cara. Salah satu caranya adalah menggunakan diagram Latimer.
Berikut ini adalah diagram Latimer Mn dalam suasana asam.

+0,564
+0,274
+4,27
+0,95
+1,51
–1,18
MnO4MnO42–MnO43–MnO2Mn3+Mn2+Mn
+7
+6
+5
+4
+3
+2
0

$E^{o} = \dfrac{\sum n_{i} E_{i}}{\sum n_{i}} $
$n_{i} =~elektron~pada~reaksi~ke-i~(perubahan~biloks~unsur~yang~ditanya)\\
E_{i} =~potensial~reduksi~standar~pada~reaksi~ke-i$


Contoh Soal Nomor 1:
Dengan menggunakan diagram Latimer, hitunglah potensial reduksi dari
MnO4 (aq) ⟶ MnO2 (s)
Penyelesaian Soal Nomor 1:
Dengan menggunakan data diagaram Latimer itu dapat dihitung potensial reduksi dari  MnO4 yang biloksnya +7 menjadi MnO2  yang biloksnya +4.
$E^{o} = \dfrac{1(0,564)+1(0,274)+1(4,27)}{3} = +1,70 V$


Contoh Soal Nomor 2:
Dengan menggunakan diagram Latimer, hitunglah potensial reduksi dari
MnO4 (aq) ⟶ Mn2+  (aq)

Penyelesaian Soal Nomor 2:
Dengan menggunakan data diagaram Latimer itu dapat dihitung potensial reduksi dari  MnO4 yang biloksnya +7 menjadi Mn2+  yang biloksnya +2.
$E^{o} = \dfrac{1(0,564)+1(0,274)+1(4,27)+1(0,95)+1(1,51)}{5}=+1,51 V$


Contoh Soal Nomor 3:
Diketahui potensial reduksi untuk beberapa spesi mangan sebagai berikut:
MnO4 (aq) ⟶ MnO2 (s)     Eo = +1,70 V
MnO4 (aq) ⟶ Mn2+  (aq)      Eo = +1,51 V
Berdasarkan data tersebut dapat ditentukan potensial reduksi standar untuk setengah sel MnO2(s) | Mn2+ (aq) adalah....

Penyelesaian Soal Nomor 3:
MnO4(aq) + 3e ⟶ MnO2(s)Eo = +1,70 V nEo = 3×(+1,70 V)
MnO2(s) + 2e ⟶ Mn2+(aq) Eo = xnEo = 2x             +
MnO4(aq) + 5e ⟶ Mn2+(aq) Eo = +1,51 V nEo = 5×(+1,51 V)
3×(+1,70 V) + 2x = 5×(+1,51 V)
5,10 V + 2x = 7,55 V
2x = 7,55 V – 5,10 V
2x = 2,45 V
x = 1,225 v

Jadi MnO2(s) | Mn2+ (aq)   Eo = +1,225 V

Skema lain dapat dibuat untuk menentukan  Eo reaksi tersebut adalah sebagai berikut:

Mungkin ada yang menjadi pertanyaan dalam perhitungan di atas, mengapa dalam perhitungan sel biasa berapapun jumlah elektronnya maka nilai tidak perlu dikalikan dengan jumlah elektron (dalam hal ini sel adalah besaran intensif, besaran yang tidak ditentukan oleh faktor lain, seperti suhu, konsentrasi, massa jenis). Dalam perhitungan di atas jumlah elektron turut diperhitungkan. Asal muasal rumus di atas berasal dari $\Delta G^{o}_{(a+b)}=\Delta G^{o}_{a} +\Delta G^{o}_{b}$ dan $\Delta G^{o} = –nFE^{o}$. Diketahui besaran $\Delta G^{o}$  ini merupakan jenis besaran ekstensi yang ditentukan berdasarkan variabel jumlahnya elektron.
$\Delta G^{o}_{(a+b)}=\Delta G^{o}_{a} +\Delta G^{o}_{b}$
karena
$\Delta G^{o} = –nFE^{o}$
maka
\begin{align}
-(n_{a}+n_{b})FE^{o}_{(a+b)}&=-n_{a}FE^{o}_{a}+(-n_{b}FE^{o}_{b})\\
(n_{a}+n_{b})E^{o}_{(a+b)}&=n_{a}E^{o}_{a}+n_{b}E^{o}_{b}\\
E^{o}_{(a+b)}&=\dfrac{n_{a}E^{o}_{a}+n_{b}E^{o}_{b}}{n_{a}+n_{b}}
\end{align}
Secara matematis dari persamaan seperti di atas juga akan berlaku:
\begin{align}
\Delta G^{o}_{b} &= \Delta G^{o}_{(a+b)} - \Delta G^{o}_{a} \\
n_{b}E^{o}_{b}&=(n_{a}+n_{b})E^{o}_{(a+b)}-n_{a}E^{o}_{a}\\
E^{o}_{b}&=\dfrac{(n_{a}+n_{b})E^{o}_{(a+b)}-n_{a}E^{o}_{a}}{n_{b}}\\
\end{align}

Ok dilanjutkan beberapa soal lagi.

Contoh Soal Nomor 4:
Diketahui potensial reduksi untuk beberapa spesi besi (dalam larutan) sebagai berikut:
Fe2+ + 2e⟶ Fe     Eo = –0,44 V
Fe3+ + e⟶ Fe2+    Eo = +0,77 V
Hitunglah potensial reduksi standar untuk setengah sel  Fe3+ + 3e⟶ Fe2+ !

Penyelesaian Soal Nomor 4:
Potensial reduksi standar Fe3+ | Fe2+
\begin{align}E^{o} &= \dfrac{2(-0,44)+1(0,77)}{3}\\ &= \dfrac{-0,11}{3}\\&= -0,037~V\end{align}


Contoh Soal Nomor 5:
Diketahui potensial reduksi untuk beberapa spesi Cl (dalam larutan suasana asam) sebagai berikut:
ClO3 | Cl2           Eo = +1,67 V
ClO3 | HClO     Eo = +1,18 V
Hitunglah potensial reduksi standar untuk setengah sel  HClO2 | Cl2 !

Penyelesaian Soal Nomor 5:
Potensial reduksi standar HClO2 | Cl2
Perubahan biloks dari ClO3 ke Cl2 = +5 ke 0 = 5 dengan Eo = +1,67 V
Perubahan biloks dari ClO3 ke HClO2 = +5 ke +3 = 2 dengan Eo = +1,18 V
Perubahan biloks dari HClO ke Cl2 = +3 ke 0 = 3 dengan Eo = .....? 

Potensial reduksi standar HClO2 | Cl2
\begin{align}
E^{o} &= \dfrac{5(1,67)-2(1,18)}{3}\\&= \dfrac{8,35-2,36}{3}\\ &=\dfrac{5,99}{3}\\ &= +2,00~V
\end{align}
Diagram Latimer untuk klor dalam suasana asam

+1,20
+1,18
+1,65
+1,67
+1,36
ClO4ClO3HClO2HClOCl2Cl
+7
+5
+3
+1
0
–1
Diagram Latimer untuk klor dalam suasana basa

+0,37
+0,30
+0,68
+0,42
+1,36
ClO4ClO3ClO2ClOCl2Cl
+7
+5
+3
+1
0
–1
Contoh Soal Nomor 6
Dengan menggunakan diagram Latimer Cl dalam lingkungan basa, hitunglah Eo ClO2 | Cl

Penyelesaian Soal Nomor 6:
Perubahan biloks dari ClO2 ke Cl adalah 4
\begin{align}
E^{o} &= \dfrac{2(0,68)+1(0,42)+1(1,36}{4}\\&= \dfrac{1,36+0,42+1,36}{4}\\ &=\dfrac{3,14}{4}\\ &= +0,785~V
\end{align}


Bagikan di

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

 
Copyright © 2015-2016 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info