sejarah perkembangan baterai
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Baterai adalah alat yang mampu menghasilkan energi listrik dengan menggunakan energi kimia. Baterai belumlah dikenal di zaman dahulu kala. Orang-orang bahkan belum mengenal listrik. Penerangan hanya bersumber dari api. Seiring dengan kemajuan zaman, orang-orang terus berpikir untuk menemukan kehidupan yang lebih efisien. Manusia terus melakukan penelitian-penelitian untuk menemukan suatu cara hidup yang lebih maju.
Berawal dari penemuan elektrolit di Baghdad pada tahun 1936, dilakukan banyak penelitian untuk mengembangkan penemuan tersebut, walaupun sebelumnya telah ditemukan sel Daniell, sel Leclanche, dan sel aki, namun penelitian tentang baterai baru menjadi popular di era itu. Kajian-kajian mendalam mengenai konsep dasar yang dikembangkan dengan penelitian berkelanjutan akhirnya menuju pada suatu hal yang semakin maju seperti yang kita rasakan sekarang. Konsep-konsep dasar itu antara lain hantaran elektrolit, oksidasi-reduksi, dan sel elektrokimia.
Hantaran elektrolit mencakup kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik akibat dicelupnya dua buah elektroda (katoda dan anoda). Oksidasi-reduksi adalah suatu konsep untuk menyatakan kemampuan suatu sel elektrokimia untuk mengadakan serah-tertima elektron. Adapun sel elektrokimia adalah sel yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi kimia atau sebaliknya serta terdiri dari dua buah elektroda (katoda dan anoda) yang dicelupkan pada suatu larutan elektrolit dengan atau tanpa jembatan garam.
Untuk mengembangkan suatu penelitian khususnya dalam hal baterai, sangat perlu unutuk menengok akan sejarah penemuan dan pembuatan baterai. Dalam makalah ini, akan dibahas mengenai sejarah baterai (awal mula ditemukannya baterai) serta dalam makalah ini pula akan dibahas mengenai tiga jenis baterai yang lebih awal ditemukan yakni sel Daniell, sel Leclanche, dan sel timbal-asam.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui dan mempelajari sejarah atau awal mula penemuan dan perkembangan baterai serta mengulas penemuan sel Daniell, sel Leclanche (sel kering), dan sel timbal-asam (aki).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Pendahuluan
a. Hantaran Elektrolit
Penghantar listrik dapat dibagi ke dalam dua golongan. Pertama, penghantar elektronik berupa logam dan padatan garam tertentu (misalnya CdS). Dalam hal ini hantaran terjadi karena bergeraknya elektron jika diberi potensial. Kedua, penghantar elektrolitik yang sering disebut sebagai elektrolit, misalnya lelehan garam atau larutan elektrolit dalam air (Achmad, 2001).
b. Oksidasi dan Reduksi
Oksidasi adalah suatu proses di mana suatu senyawa kimia melepaskan elektron. Reduksi merupakan kebalikan dari proses oksidasi, yaitu suatu proses di mana suatu senyawa kimia menerima elektron (Bird, 1993).
c. Sel Elektrokimia
Reaksi sel elektrokimia meliputi reaksi reduksi dan reaksi oksidasi. Sel elektrokimia digunakan untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya. Dalam sebuah sel, energi listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron pada elektroda lainnya (reduksi). Elektroda yang melepaskan elektron dinamakan anoda sedangkan elektroda yang yang menerima elektron dinamakan katoda. Jadi, sebuah sel selalu terdiri dari dua bagian atau dua elektroda, setengah reaksi oksidasi akan berlangsung pada anoda dan setengah reaksi reduksi akan berlangsung pada katoda. Dengan kata lain, pada sel elektrokimia kedua setengah reaksi dipisahkan dengan maksud agar aliran listrik (elektron) yang ditimbulkan dapat dipergunakan. Salah satu faktor yang mencirikan sebuah sel adalah gaya gerak listrik (GGL) atau perbedaan potensial listrik antara anoda dan katoda. Satuan GGL adalah volt. Satuan volt dapat didefenisikan sebagai : apabila muatan satu coulomb dilakukan pada perbedaan potensial sebesar 1 volt akan dihasilkan energi sebesar 1 Joule (Bird, 1993).
2.2 Sejarah Penemuan Bakteri
Baterai tidak diketahui di zaman dahulu. Penemuan baterai berawal di Baghdad, Irak. Penemuan ini berawal ketika sebuah silinder tembaga diletakkan di tengah-tengah batang besi dalam larutan yang tidak diketahui. Larutan ini belakangan disebut elektrolit dan peristiwanya dikenal sebagai ionisasi larutan elektrolit (Monk, 2004).
2.3 Sel Daniell
Salah satu jenis baterai yang dikembangkan di awal penemuan baterai yakni sel Daniell yang terbuat dari logam tembaga dalam larutan Cu2+ sebagai katoda dan dari logam seng dalam larutan Zn2+ sebagai anoda yang di mana keduanya dihubungkan dengan jembatan garam. Walaupun baterai ini efisien, tetapi kurang dikembangkan karena jika digunakan larutan berair pada baterai ini, maka akan mudah menimbulkan bahaya percikan (Monk, 2004). Selain itu, aliran listrik yang dihasilkan tidak stabil (Purba, 2006).
Gambar 1. Sel Daniell
Tembaga merupakan salah satu unsur logam transisi yang berwarna coklat kemerahan dan merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik. Seng memiliki warna putih kebiruan. Seng murni berbentuk Kristal logam dan sangat rapuh pada suhu normal. Seng tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol dan senyawa-senyawa asam (Sunardi, 2006).
Penemu elemen Daniell adalah John Frederic Daniell (Administrator, 2007). Pada Sel Daniel, elektroda Cu dibenamkan dalam larutan tembaga(II) sulfat atau CuSO4 dan elektroda seng sulfat atau ZnSO4.Pada anoda, Zn mengalami oksidasi: Zn(s)→ Zn2+(aq) + 2e-. Pada katoda, Cu mengalami reduksi: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) (Administrator, 2007).
Pada sel Daniell, kawat dan lampu dihubungkan dengan kedua elektroda. Elektron-elektron yang ditarik dari seng berjalan sepanjang kawat, yang harus merupakan kawat non-reaktif, menghasilkan arus listrik yang membuat lampu menyala. Pada sel seperti ini, ion-ion sulfat memainkan peranan penting. Setelah bermuatan negatif, anion-anion ini terkumpul di anoda untuk mempertahankan keseimbangan muatan. Sebaliknya, pada katoda, ion-ion Cu2+ terakumulasi untuk mempertahankan keseimbangan muatan ini. Kedua proses ini menyebabkan sebagian tembaga terakumulasi di katoda dan elektroda seng menjadi terlarut atau meluruh ke dalam larutan. Karena kedua reaksi tidak terjadi sendiri-sendiri (independently), kedua sel harus dihubungkan dengan konduktor misalnya agar ion-ion bergerak bebas. Digunakan dua wadah keramik yang berbeda untuk masing-masing larutan. Biasanya suatu salt bridge atau jembatan garam digunakan untuk menghubungkan kedua sel. Pada sel basah seperti ini, ion-ion sulfat bergerak dari katoda menuju anoda melalui jembatan garam dan kation-kation Zn2+ bergerak dalam arah sebaliknya (Administrator, 2007).
2.4 Baterai Kering Leclanche
Sel Leclanche pertama kali diperjualkan pada tahun 1880 dan masih sangat popular di zaman sekarang. Baterai kering mampu menghasilkan beda potensial sebesar 1,6 V (Monk, 2004). Penemu elemen kering pertama pada tahun 1802 adalah Johann Wilhelm Witter (Wahyudi, 2010). Pada sel Leclanche, wadah seng dan selubung luar berfungsi sebagai anoda. Di tengah-tengah sel ditempatkan katoda karbon inert. Elektrolit yang berupa pasta terdiri dari MnO2, ZnCl2, NH4Cl, dan karbon (Bird, 1993). Setengah reaksi oksidasi yang berlangsung pada anoda yaitu Zn Zn2+ + 2e-. Setengah reaksi oksidasi yang berlangsung pada katoda rumit, tetapi secara sederhana merupakan reaksi reduksi MnO2. Reaksinya adalah 2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e- 2MnO(OH)(s) + 2 OH-(aq). Adapun fungsi NH4Cl adalah untuk menghentikan pergerakan Zn2+ (Monk, 2004).
Komponen-komponen elektrolit lain berguna untuk membantu menyingkirkan produk buangan yang apabila dibiarkan menumpuk akan menghambat arus listrik. Sel Leclanche dikenal sebagai sel primer karena tidak dapat diisi kembali atau dengan kata lain reaksinya tidak dapat dibalik (Bird, 1993).
Gambar 2. Sel Leclanche
2.5 Baterai Timbal-Asam
Sel timbal-asam ditemukan oleh Plante pada tahun 1859 dan sudah dilakukan banyak modifikasi-modifikasi setelah itu dan yang kini digunakan adalah modifikasi Faure pada tahun 1881. Sel timbal asam sangat terkenal di dunia karena kemampuannya untuk diisi ulang sehingga terkenal dengan sebutan sel sekunder. Sel ini mampu menghasilkan beda potensial 2,0 Volt tiap unitnya (Monk, 2004).
Baterai timbal-asam merupakan alat tua yang cocok dengan pekerjaan stater mobil (dan merupakan satu-satunya yang ada). Selama pengisian, reaksi katodanya adalah reduksi Pb2+ dan pengendapannya sebagai timbal pada elektroda timbal yang terjadi bukanlah reduksi asam menjadi hidrogen, karena reaksi ini mempunyai rapatan arus pertukaran yang rendah pada timbal. Raksi anoda selama pengisian adalah oksidasi Pb2+ menjadi Pb4+ yang diendapkan sebagai oksida PbO2. Pada pengisian, kedua reaksi ini berlangsung sebaliknya. Karena keduanya mempunyai rapatan arus pertukaran yang sangat tinggi, maka pengisian dapat berlangsung dengan cepat. Inilah sebabnya baterai timbal dapat menghasilkan arus yang besar jika diperlukan (Atkins, 1997).
Biasanya, baterai timbal-asam disebut juga aki. Aki merupakan salah satu contoh sel sekunder karena reaksi reduksi yang berlangsung pada sel ini dapat dibalik dengan jalan mengalirkan arus listrik. Aki terdiri dari sebuah elektroda timbal dan sebuah elektroda PbO2 yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat. Kedua ekeltroda tadi mempunyai permukaan yang luas dan disusun berdekatan satu dengan yang lain dengan menggunakan rangka yang kaku. Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut (Bird, 1993):
Oksidasi : Pb(s) + HSO4-(aq) PbSO4(s) + H+(aq) + 2e-
Reduksi : PbO2(s) + 2H+(aq) + H2SO4(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(aq)
Total : Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O Eosel = 2,0 Volt
Apabila digunakan dalam waktu yang cukup lama, maka kedua elektroda akan dilapisi oleh lapisan PbSO4 dan H2O yang akan mengencerkan asam sulfat yang terdapat dalam sel. Dengan memberikan arus listrik dari luar dengan arah yang berlawanan, reaksi yang terjadi akan merupakan kebalikan dari reaksi-reaksi di atas. Asam sulfat akan terbentuk kembali dan PbSO4 akan membentuk Pb dan PbO2 lagi. Jadi, dengan mengalirkan arus listrik dari luar dengan arah yang berlawanan, sel akan dapat digunakan lagi (Bird, 1993).
Gambar 3. Sel timbal-asam
BAB III
PEMBAHASAN
Konsep dasar sehingga dapat terjadinya suatu reaksi spontan yakni ketika suatu baterai digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan menggunakan energi kimia karena menghasilkan potensial sel yang positif. Nilai potensial sel sendiri dapat diketahui melalui serangkaian percobaan menggunakan alat potensiometer. Sebaliknya, ketika reaksi spontan tersebut dibalik, maka reaksi tersebut menunjukkan bahwa baterai diisi ulang di mana energi listirk diubah kembali menjadi energi kimia. Namun, reaksi ini hanya dapat terjadi pada reaksi yang bersifat reversibel seperti sel aki. Tetapi ada pula reaksi yang bersifat irreversibel yang tidak dapat mengelami reaksi balik yakni zat berenergi kimia yang sudah menghasilkan energi listrik tak dapat diubah kembali seperti sedia kala walaupun dialiri kembali arus listrik.
Berdasarkan buku karangan Monk berjudul “Physical Chemistry Understanding Our Chemical World”, nilai potensial reduksi standar dari reaksi Cu2+ + 2e- Cu adalah +0,34 V, sedangkan potensial oksidasi standar dari reaksi Zn Zn2+ + 2e- adalah +0,76 V. Dengan demikian, nilai potensial sel dari sel Daniell adalah +1,10 V. Dengan nilai potensial sel yang positif seperti ini, memang memungkinkan untuk terjadinya reaksi spontan untuk menghasilkan energi listrik.
Dengan cara yang sama pula, kita dapat menentukan bahwa sel Leclanche dan sel timbal-asam (aki) adalah penghasil energi listrik dari energi kimia yang dapat terlihat dari nilai potensial selnya yang positif. Namun bedanya, sel aki dapat mengalami reaksi balik sehingga dapat diisi ulang sementara sel Daniell dan Leclanche tidak dapat diisi ulang karena tidak dapat mengalami reaksi balik. Adapun penjelasan mengapa ada reaksi yang dapat balik, namun ada pula yang tidak adalah karena kespesifikan reaksi yang lebih lanjut dibahas oleh rekan di bahasan materi yang lain.
BAB IV
KESIMPULAN
Perkembangan pesat tentang penelitian mengenai baterai memuncak pada tahun 1936 yaitu ketika ditemukannya fenomena aneh berupa ionisasi larutan elektrolit ketika silinder tembaga dengan batang besi di tengahnya dicelupkan dalam larutan tersebut. Namun, sebelum itu sebenarnya telah ditemukan beberapa jenis baterai antara lain sel Daniell, sel Leclenche, dan sel timbal-asam.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, H., 2001, Kimia Larutan, Citra Aditya Bakti, Bandung.
Administrator, 2007, Penemu Batere (Volta, Daniel, Aki) (online), (http://www.facebook.com, diakses pada tanggal 25 April 2011 pukul 15.31 WITA.
Atkins, P.W., 1997, Kimia Fisika Edisi Keempat, diterjemahkan oleh Irma I. Kartohadiprodjo, Erlangga, Jakarta.
Bird, T., 1993, Kimia Fisik untuk Universitas, Gramedia, Jakarta.
Monk, P., 2004, Physical Chemistry Understanding Our Chemical World, Wiley, West Sussex.
Purba, M., 2006, Kimia untuk SMA Kelas XII, Erlangga, Jakarta.
Sunardi, 2006, 116 Unsur Kimia Deskripsi dan Pemanfaatannya, Yrama Widya, Bandung.
Wahyudi, 2010, Johann Wilhelm Ritter Penemu Sel Baterai Kering (online), (http://www.chemistry.org, diakses pada tanggal 25 April 2011 pukul 19.01 WITA).
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Baterai adalah alat yang mampu menghasilkan energi listrik dengan menggunakan energi kimia. Baterai belumlah dikenal di zaman dahulu kala. Orang-orang bahkan belum mengenal listrik. Penerangan hanya bersumber dari api. Seiring dengan kemajuan zaman, orang-orang terus berpikir untuk menemukan kehidupan yang lebih efisien. Manusia terus melakukan penelitian-penelitian untuk menemukan suatu cara hidup yang lebih maju.
Berawal dari penemuan elektrolit di Baghdad pada tahun 1936, dilakukan banyak penelitian untuk mengembangkan penemuan tersebut, walaupun sebelumnya telah ditemukan sel Daniell, sel Leclanche, dan sel aki, namun penelitian tentang baterai baru menjadi popular di era itu. Kajian-kajian mendalam mengenai konsep dasar yang dikembangkan dengan penelitian berkelanjutan akhirnya menuju pada suatu hal yang semakin maju seperti yang kita rasakan sekarang. Konsep-konsep dasar itu antara lain hantaran elektrolit, oksidasi-reduksi, dan sel elektrokimia.
Hantaran elektrolit mencakup kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik akibat dicelupnya dua buah elektroda (katoda dan anoda). Oksidasi-reduksi adalah suatu konsep untuk menyatakan kemampuan suatu sel elektrokimia untuk mengadakan serah-tertima elektron. Adapun sel elektrokimia adalah sel yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi kimia atau sebaliknya serta terdiri dari dua buah elektroda (katoda dan anoda) yang dicelupkan pada suatu larutan elektrolit dengan atau tanpa jembatan garam.
Untuk mengembangkan suatu penelitian khususnya dalam hal baterai, sangat perlu unutuk menengok akan sejarah penemuan dan pembuatan baterai. Dalam makalah ini, akan dibahas mengenai sejarah baterai (awal mula ditemukannya baterai) serta dalam makalah ini pula akan dibahas mengenai tiga jenis baterai yang lebih awal ditemukan yakni sel Daniell, sel Leclanche, dan sel timbal-asam.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui dan mempelajari sejarah atau awal mula penemuan dan perkembangan baterai serta mengulas penemuan sel Daniell, sel Leclanche (sel kering), dan sel timbal-asam (aki).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Pendahuluan
a. Hantaran Elektrolit
Penghantar listrik dapat dibagi ke dalam dua golongan. Pertama, penghantar elektronik berupa logam dan padatan garam tertentu (misalnya CdS). Dalam hal ini hantaran terjadi karena bergeraknya elektron jika diberi potensial. Kedua, penghantar elektrolitik yang sering disebut sebagai elektrolit, misalnya lelehan garam atau larutan elektrolit dalam air (Achmad, 2001).
b. Oksidasi dan Reduksi
Oksidasi adalah suatu proses di mana suatu senyawa kimia melepaskan elektron. Reduksi merupakan kebalikan dari proses oksidasi, yaitu suatu proses di mana suatu senyawa kimia menerima elektron (Bird, 1993).
c. Sel Elektrokimia
Reaksi sel elektrokimia meliputi reaksi reduksi dan reaksi oksidasi. Sel elektrokimia digunakan untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya. Dalam sebuah sel, energi listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu elektroda (oksidasi) dan penerimaan elektron pada elektroda lainnya (reduksi). Elektroda yang melepaskan elektron dinamakan anoda sedangkan elektroda yang yang menerima elektron dinamakan katoda. Jadi, sebuah sel selalu terdiri dari dua bagian atau dua elektroda, setengah reaksi oksidasi akan berlangsung pada anoda dan setengah reaksi reduksi akan berlangsung pada katoda. Dengan kata lain, pada sel elektrokimia kedua setengah reaksi dipisahkan dengan maksud agar aliran listrik (elektron) yang ditimbulkan dapat dipergunakan. Salah satu faktor yang mencirikan sebuah sel adalah gaya gerak listrik (GGL) atau perbedaan potensial listrik antara anoda dan katoda. Satuan GGL adalah volt. Satuan volt dapat didefenisikan sebagai : apabila muatan satu coulomb dilakukan pada perbedaan potensial sebesar 1 volt akan dihasilkan energi sebesar 1 Joule (Bird, 1993).
2.2 Sejarah Penemuan Bakteri
Baterai tidak diketahui di zaman dahulu. Penemuan baterai berawal di Baghdad, Irak. Penemuan ini berawal ketika sebuah silinder tembaga diletakkan di tengah-tengah batang besi dalam larutan yang tidak diketahui. Larutan ini belakangan disebut elektrolit dan peristiwanya dikenal sebagai ionisasi larutan elektrolit (Monk, 2004).
2.3 Sel Daniell
Salah satu jenis baterai yang dikembangkan di awal penemuan baterai yakni sel Daniell yang terbuat dari logam tembaga dalam larutan Cu2+ sebagai katoda dan dari logam seng dalam larutan Zn2+ sebagai anoda yang di mana keduanya dihubungkan dengan jembatan garam. Walaupun baterai ini efisien, tetapi kurang dikembangkan karena jika digunakan larutan berair pada baterai ini, maka akan mudah menimbulkan bahaya percikan (Monk, 2004). Selain itu, aliran listrik yang dihasilkan tidak stabil (Purba, 2006).
Gambar 1. Sel Daniell
Tembaga merupakan salah satu unsur logam transisi yang berwarna coklat kemerahan dan merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik. Seng memiliki warna putih kebiruan. Seng murni berbentuk Kristal logam dan sangat rapuh pada suhu normal. Seng tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol dan senyawa-senyawa asam (Sunardi, 2006).
Penemu elemen Daniell adalah John Frederic Daniell (Administrator, 2007). Pada Sel Daniel, elektroda Cu dibenamkan dalam larutan tembaga(II) sulfat atau CuSO4 dan elektroda seng sulfat atau ZnSO4.Pada anoda, Zn mengalami oksidasi: Zn(s)→ Zn2+(aq) + 2e-. Pada katoda, Cu mengalami reduksi: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) (Administrator, 2007).
Pada sel Daniell, kawat dan lampu dihubungkan dengan kedua elektroda. Elektron-elektron yang ditarik dari seng berjalan sepanjang kawat, yang harus merupakan kawat non-reaktif, menghasilkan arus listrik yang membuat lampu menyala. Pada sel seperti ini, ion-ion sulfat memainkan peranan penting. Setelah bermuatan negatif, anion-anion ini terkumpul di anoda untuk mempertahankan keseimbangan muatan. Sebaliknya, pada katoda, ion-ion Cu2+ terakumulasi untuk mempertahankan keseimbangan muatan ini. Kedua proses ini menyebabkan sebagian tembaga terakumulasi di katoda dan elektroda seng menjadi terlarut atau meluruh ke dalam larutan. Karena kedua reaksi tidak terjadi sendiri-sendiri (independently), kedua sel harus dihubungkan dengan konduktor misalnya agar ion-ion bergerak bebas. Digunakan dua wadah keramik yang berbeda untuk masing-masing larutan. Biasanya suatu salt bridge atau jembatan garam digunakan untuk menghubungkan kedua sel. Pada sel basah seperti ini, ion-ion sulfat bergerak dari katoda menuju anoda melalui jembatan garam dan kation-kation Zn2+ bergerak dalam arah sebaliknya (Administrator, 2007).
2.4 Baterai Kering Leclanche
Sel Leclanche pertama kali diperjualkan pada tahun 1880 dan masih sangat popular di zaman sekarang. Baterai kering mampu menghasilkan beda potensial sebesar 1,6 V (Monk, 2004). Penemu elemen kering pertama pada tahun 1802 adalah Johann Wilhelm Witter (Wahyudi, 2010). Pada sel Leclanche, wadah seng dan selubung luar berfungsi sebagai anoda. Di tengah-tengah sel ditempatkan katoda karbon inert. Elektrolit yang berupa pasta terdiri dari MnO2, ZnCl2, NH4Cl, dan karbon (Bird, 1993). Setengah reaksi oksidasi yang berlangsung pada anoda yaitu Zn Zn2+ + 2e-. Setengah reaksi oksidasi yang berlangsung pada katoda rumit, tetapi secara sederhana merupakan reaksi reduksi MnO2. Reaksinya adalah 2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e- 2MnO(OH)(s) + 2 OH-(aq). Adapun fungsi NH4Cl adalah untuk menghentikan pergerakan Zn2+ (Monk, 2004).
Komponen-komponen elektrolit lain berguna untuk membantu menyingkirkan produk buangan yang apabila dibiarkan menumpuk akan menghambat arus listrik. Sel Leclanche dikenal sebagai sel primer karena tidak dapat diisi kembali atau dengan kata lain reaksinya tidak dapat dibalik (Bird, 1993).
Gambar 2. Sel Leclanche
2.5 Baterai Timbal-Asam
Sel timbal-asam ditemukan oleh Plante pada tahun 1859 dan sudah dilakukan banyak modifikasi-modifikasi setelah itu dan yang kini digunakan adalah modifikasi Faure pada tahun 1881. Sel timbal asam sangat terkenal di dunia karena kemampuannya untuk diisi ulang sehingga terkenal dengan sebutan sel sekunder. Sel ini mampu menghasilkan beda potensial 2,0 Volt tiap unitnya (Monk, 2004).
Baterai timbal-asam merupakan alat tua yang cocok dengan pekerjaan stater mobil (dan merupakan satu-satunya yang ada). Selama pengisian, reaksi katodanya adalah reduksi Pb2+ dan pengendapannya sebagai timbal pada elektroda timbal yang terjadi bukanlah reduksi asam menjadi hidrogen, karena reaksi ini mempunyai rapatan arus pertukaran yang rendah pada timbal. Raksi anoda selama pengisian adalah oksidasi Pb2+ menjadi Pb4+ yang diendapkan sebagai oksida PbO2. Pada pengisian, kedua reaksi ini berlangsung sebaliknya. Karena keduanya mempunyai rapatan arus pertukaran yang sangat tinggi, maka pengisian dapat berlangsung dengan cepat. Inilah sebabnya baterai timbal dapat menghasilkan arus yang besar jika diperlukan (Atkins, 1997).
Biasanya, baterai timbal-asam disebut juga aki. Aki merupakan salah satu contoh sel sekunder karena reaksi reduksi yang berlangsung pada sel ini dapat dibalik dengan jalan mengalirkan arus listrik. Aki terdiri dari sebuah elektroda timbal dan sebuah elektroda PbO2 yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat. Kedua ekeltroda tadi mempunyai permukaan yang luas dan disusun berdekatan satu dengan yang lain dengan menggunakan rangka yang kaku. Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut (Bird, 1993):
Oksidasi : Pb(s) + HSO4-(aq) PbSO4(s) + H+(aq) + 2e-
Reduksi : PbO2(s) + 2H+(aq) + H2SO4(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(aq)
Total : Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O Eosel = 2,0 Volt
Apabila digunakan dalam waktu yang cukup lama, maka kedua elektroda akan dilapisi oleh lapisan PbSO4 dan H2O yang akan mengencerkan asam sulfat yang terdapat dalam sel. Dengan memberikan arus listrik dari luar dengan arah yang berlawanan, reaksi yang terjadi akan merupakan kebalikan dari reaksi-reaksi di atas. Asam sulfat akan terbentuk kembali dan PbSO4 akan membentuk Pb dan PbO2 lagi. Jadi, dengan mengalirkan arus listrik dari luar dengan arah yang berlawanan, sel akan dapat digunakan lagi (Bird, 1993).
Gambar 3. Sel timbal-asam
BAB III
PEMBAHASAN
Konsep dasar sehingga dapat terjadinya suatu reaksi spontan yakni ketika suatu baterai digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan menggunakan energi kimia karena menghasilkan potensial sel yang positif. Nilai potensial sel sendiri dapat diketahui melalui serangkaian percobaan menggunakan alat potensiometer. Sebaliknya, ketika reaksi spontan tersebut dibalik, maka reaksi tersebut menunjukkan bahwa baterai diisi ulang di mana energi listirk diubah kembali menjadi energi kimia. Namun, reaksi ini hanya dapat terjadi pada reaksi yang bersifat reversibel seperti sel aki. Tetapi ada pula reaksi yang bersifat irreversibel yang tidak dapat mengelami reaksi balik yakni zat berenergi kimia yang sudah menghasilkan energi listrik tak dapat diubah kembali seperti sedia kala walaupun dialiri kembali arus listrik.
Berdasarkan buku karangan Monk berjudul “Physical Chemistry Understanding Our Chemical World”, nilai potensial reduksi standar dari reaksi Cu2+ + 2e- Cu adalah +0,34 V, sedangkan potensial oksidasi standar dari reaksi Zn Zn2+ + 2e- adalah +0,76 V. Dengan demikian, nilai potensial sel dari sel Daniell adalah +1,10 V. Dengan nilai potensial sel yang positif seperti ini, memang memungkinkan untuk terjadinya reaksi spontan untuk menghasilkan energi listrik.
Dengan cara yang sama pula, kita dapat menentukan bahwa sel Leclanche dan sel timbal-asam (aki) adalah penghasil energi listrik dari energi kimia yang dapat terlihat dari nilai potensial selnya yang positif. Namun bedanya, sel aki dapat mengalami reaksi balik sehingga dapat diisi ulang sementara sel Daniell dan Leclanche tidak dapat diisi ulang karena tidak dapat mengalami reaksi balik. Adapun penjelasan mengapa ada reaksi yang dapat balik, namun ada pula yang tidak adalah karena kespesifikan reaksi yang lebih lanjut dibahas oleh rekan di bahasan materi yang lain.
BAB IV
KESIMPULAN
Perkembangan pesat tentang penelitian mengenai baterai memuncak pada tahun 1936 yaitu ketika ditemukannya fenomena aneh berupa ionisasi larutan elektrolit ketika silinder tembaga dengan batang besi di tengahnya dicelupkan dalam larutan tersebut. Namun, sebelum itu sebenarnya telah ditemukan beberapa jenis baterai antara lain sel Daniell, sel Leclenche, dan sel timbal-asam.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, H., 2001, Kimia Larutan, Citra Aditya Bakti, Bandung.
Administrator, 2007, Penemu Batere (Volta, Daniel, Aki) (online), (http://www.facebook.com, diakses pada tanggal 25 April 2011 pukul 15.31 WITA.
Atkins, P.W., 1997, Kimia Fisika Edisi Keempat, diterjemahkan oleh Irma I. Kartohadiprodjo, Erlangga, Jakarta.
Bird, T., 1993, Kimia Fisik untuk Universitas, Gramedia, Jakarta.
Monk, P., 2004, Physical Chemistry Understanding Our Chemical World, Wiley, West Sussex.
Purba, M., 2006, Kimia untuk SMA Kelas XII, Erlangga, Jakarta.
Sunardi, 2006, 116 Unsur Kimia Deskripsi dan Pemanfaatannya, Yrama Widya, Bandung.
Wahyudi, 2010, Johann Wilhelm Ritter Penemu Sel Baterai Kering (online), (http://www.chemistry.org, diakses pada tanggal 25 April 2011 pukul 19.01 WITA).
