Kespontanan Reaksi Redoks

Kespontanan Reaksi Redoks

Langkah berikutnya ialah melihat bagaimana E^o_sel dihubungkan dengan kuantitas termodinamika seperti  ∆ G^o dan K . Dalam sel galvanic,energy kimia diubah menjadi energy listrik. Energi listrik dalam hal ini adalah hasilkali dari emf sl dengan muatan listrik total (dalam coulomb) yang melewati sel :

                                                Energi listrik = volt x coulomb

                                                                               = joule

Muatan total ditentukan oleh banyaknya mol eletron (n) yang melewati rangkaian.

Berdasarkan definisi

muatan total = nF

Dimana F adalah konstanta Faraday,ialah muatan listrik yang terkandung dalam 1 mol electron.

Percobaan menunjukkan bahwa 1 faraday setara dengan 96.485.3 coulomb, atau 96.500 coulomb,dibulatkan menjadi tiga angka signifikan.Jadi,

1 F = 96.500 C/mol

Karena

1 J = 1 C x 1 V

Kita dapat juga menyatakan aturan faraday sebagai

1 F = 96.500 J/V . mol

Emf terukurnya ialah voltase maksimum yang dapat dicapai oleh sel.Nilai ini digunakan untuk menghitung jumlah maksimum energy listrik yang dapat diperoleh dari reaksi kimia.Energi ini digunakan untuk melakukan kerja listrik (W_ele),sehingga

W_maks = W_{ele(electrical)}

 = -nFE_sel

Dimana W_maks adalah jumlah maksimum kerja yang dapat dilakukan.Tanda negative pada ssi kanan menyatakan bahwa kerja listrik dilakukan oleh system pada lingkungan.Pada bab termodinamika yang nanti akan gue bahas di bab selanjutnya,kita medefinikan energy bebas sebagai enegi yang tersedia untuk melakukan kerja.Secara spesifik,perubahan enegi bebas(∆G) menyatakan jumlah maksimum kerja berguna yang dapat diperoleh dari suatu reaksi :

∆G = W_maks

Jadi,kita dapat menuliskan

∆G  =  -  nFE^o_sel                                                    (19.2)

Baik n maupun F adalah kuantitas positif dan ∆G adalah negative untuk proses spontan,sehingga E_sel  haruslah positif .Untuk reaksi yang reaktan dan produknya dalam keadaan standar.Persamaan (19.2) menjadi

∆G =  -     nFE^o_sel                                                                       (19.3)

Sekali lagi,E^o_sel positif untuk proses yang spontan.

Sekarang kita dapat menghubungkan E^o_sel dengan konstanta kesetimbangan(K) dari reaksi redoks.Kita lihat bahwa perubahan energy-bebas standar ∆G^o untuk reaksi dihubungkan dengan konstanta kesetimbangan sebagai  berikut

∆G^o = - RT ln K

Jadi,jika kita gabungkan persamaan(18.10) dan (19.3) kita peroleh

-nFE^o_sel = -RT ln K

Sehingga diperoleh,untuk E^o_sel

       

Jadi,jika salah satu dari ketiga kuantitas ∆G^o,K atau E^o_sel diketahui,dua lainnya dapat dihitung menggunakan persamaan (18.10). Persamaan (19.3),atau persamaan (19.4) (Gambar 19.5). Hubungan-hubungan antara ∆G^o ,K, dan E^o_sel dan karakteristik dari spontanan reaksi redoks dimuat secara ringkas pada table 19.2.Untuk sderhananya,kita hilangkan subskrip”sel” pada E^o dan E .