Penentuan Anode-Katode Sel Volta (Galvani)

Dalam sel Volta (sel galvani), arus listrik dihasilkan dari reaksi redoks spontan antara dua logam berbeda. Untuk mengetahui logam mana yang menjadi anode dan mana yang menjadi katode, cukup membandingkan nilai potensial reduksi standar (E°) kedua logam tersebut.

Logam dengan E° lebih kecil (atau lebih negatif) menjadi anode, tempat oksidasi terjadi. Logam dengan E° lebih besar (atau lebih positif) menjadi katode, tempat reduksi terjadi. Elektron selalu mengalir dari anode menuju katode.

Langkah-langkah menentukan anode dan katode

1. Catat data potensial reduksi standar (E°) tiap logam

   Setiap logam punya nilai E° yang biasanya diberikan dalam soal atau dicari di tabel deret Volta. Satuannya volt (V), diukur terhadap elektroda hidrogen standar.

2. Urutkan nilai E° dari yang paling kecil ke paling besar

   Mengurutkan data akan langsung memperlihatkan logam mana yang paling mudah teroksidasi (E° terkecil) dan mana yang paling mudah tereduksi (E° terbesar).

3. Tetapkan anode dan katode

   Logam dengan E° terkecil → anode (mengalami oksidasi, melepas elektron). Logam dengan E° terbesar → katode (mengalami reduksi, menerima elektron).

4. Tulis persamaan setengah reaksi

   Reaksi katode ditulis persis seperti pada tabel (reduksi). Reaksi anode dibalik menjadi oksidasi, dan tanda E°-nya ikut dibalik.

5. Hitung potensial sel (E°_sel)

   Gunakan rumus E°_sel = E°_katode − E°_anode, dengan nilai E° yang dipakai adalah nilai reduksi aslinya (belum dibalik). Jika hasilnya positif, reaksi memang berlangsung spontan.

6. Tulis notasi sel Volta

   Format bakunya: anode | larutan anode || larutan katode | katode, dengan garis ganda (||) melambangkan jembatan garam.

   Format penulisan notasi sel Volta lebih details dan lengkap dapat dilihat di sini.

Ciri-ciri anode

• E° reduksi lebih negatif
• Mengalami oksidasi
• Massa logam berkurang (larut jadi ion)
• Dituliskan di sisi kiri notasi sel

Ciri-ciri katode

• E° reduksi lebih positif
• Mengalami reduksi
• Massa logam bertambah (ion mengendap)
• Dituliskan di sisi kanan notasi sel

−

Anode

oksidasi

aliran elektron (e⁻) melalui kawat penghantar

ion mengalir melalui jembatan garam

+

Katode

reduksi

Tabel deret Volta (referensi cepat)

Semakin ke bawah, E° semakin besar (semakin mudah tereduksi/semakin sulit teroksidasi).

Setengah reaksi reduksi	E° (V)
Li+ + e− → Li	−3,05
K+ + e− → K	−2,93
Ca2+ + 2e− → Ca	−2,87
Na+ + e− → Na	−2,71
Mg2+ + 2e− → Mg	−2,37
Al3+ + 3e− → Al	−1,66
Zn2+ + 2e− → Zn	−0,76
Fe2+ + 2e− → Fe	−0,44
Ni2+ + 2e− → Ni	−0,25
Pb2+ + 2e− → Pb	−0,13
2H+ + 2e− → H2	0,00
Cu2+ + 2e− → Cu	+0,34
Ag+ + e− → Ag	+0,80
Au3+ + 3e− → Au	+1,50

Data potensial reduksi standar lebih lengkap dapat dilihat di sini.

Contoh 1: dua logam

Sel Volta Zink–Tembaga

Diketahui E°(Zn²⁺ | Zn) = −0,76 V dan E°(Cu²⁺ | Cu) = +0,34 V. Tentukan anode, katode, dan E°_sel.

Langkah 1. urutkan: −0,76 V (Zn) lebih kecil daripada +0,34 V (Cu).

Langkah 2. tetapkan elektrode: Zn menjadi anode, Cu menjadi katode.

Langkah 3. setengah reaksi:

Anode (oksidasi): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻   E° = +0,76 V

Katode (reduksi): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu   E° = +0,34 V

Langkah 4. hitung E°_sel:

E°_sel = E°_katode − E°_anode = 0,34 − (−0,76) = 1,10 V

Langkah 5. notasi sel:

Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)

E°_sel = +1,10 V, reaksi berlangsung spontan

Contoh 2: tiga logam sekaligus

Memilih pasangan terbaik dari tiga logam

Diketahui E°(Mg²⁺ | Mg) = −2,37 V, E°(Fe²⁺ | Fe) = −0,44 V, dan E°(Ag⁺/Ag) = +0,80 V. Jika ketiganya dirangkai menjadi satu sel Volta, logam mana yang menjadi anode dan katode?

Logam	E° (V)	Peran
Mg	−2,37	Anode (paling negatif)
Fe	−0,44	Tidak dipakai pada pasangan ini
Ag	+0,80	Katode (paling positif)

Karena hanya dua elektrode yang bisa dirangkai dalam satu sel, pilih pasangan dengan selisih E° terbesar agar sel menghasilkan tegangan maksimum: logam dengan E° paling negatif (Mg) sebagai anode dan logam dengan E° paling positif (Ag) sebagai katode. Fe berada di tengah sehingga tidak dipakai pada pasangan ini.

Anode: Mg → Mg²⁺ + 2e⁻   E° = +2,37 V

Katode: 2Ag⁺ + 2e⁻ → 2Ag   E° = +0,80 V

E°_sel = 0,80 − (−2,37) = 3,17 V

E°_sel = +3,17 V

Kesalahan yang sering terjadi

• Membalik tanda E° pada saat menghitung E°_sel = rumus E°_katode − E°_anode selalu memakai nilai E° reduksi asli, bukan nilai yang sudah dibalik untuk reaksi oksidasi.
• Mengalikan nilai E° dengan koefisien reaksi. E° adalah sifat intensif, jadi nilainya tidak berubah walaupun koefisien setengah reaksi disetarakan.
• Menukar posisi anode-katode dalam notasi sel. Anode selalu di kiri, katode selalu di kanan, dipisahkan oleh jembatan garam (||).
• Lupa bahwa semakin negatif E°, semakin reaktif (mudah teroksidasi) logam tersebut, bukan sebaliknya.

Latihan mandiri

Diketahui E°(Ni²⁺ | Ni) = −0,25 V dan E°(Pb²⁺ | Pb) = −0,13 V. Tentukan anode, katode, dan E°sel.

Ni memiliki E° lebih kecil sehingga menjadi anode; Pb menjadi katode.

Anode: Ni → Ni²⁺ + 2e⁻

Katode: Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb

E°_sel = −0,13 − (−0,25) = +0,12 V

Diketahui E°(Al³⁺ | Al) = −1,66 V dan E°(Au³⁺ | Au) = +1,50 V. Tentukan anode, katode, E°sel, dan notasi selnya.

Al menjadi anode (E° paling negatif), Au menjadi katode (E° paling positif).

E°_sel = 1,50 − (−1,66) = +3,16 V

Al(s) | Al³⁺(aq) || Au³⁺(aq) | Au(s)

Ringkasan

Menentukan anode dan katode pada sel Volta hanya soal membandingkan dua angka: logam dengan E° reduksi lebih kecil selalu menjadi anode (oksidasi), dan logam dengan E° lebih besar selalu menjadi katode (reduksi). Setelah itu, E°_sel dihitung dengan mengurangkan E° anode dari E° katode, dan notasi sel disusun mengikuti urutan anode–katode dengan jembatan garam di tengah. Jika E°_sel yang dihasilkan positif, reaksi sel Volta tersebut berlangsung spontan.