Contoh Soal Diagram Latimer dan Penentuan Potensial Reduksi Standar

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
MnO4 MnO42– MnO43– MnO2 Mn3+ Mn2+ Mn
+7 +6 +5 +4 +3 +2

$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 = x nEo = 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

Baca juga  Unsur yang Digunakan untuk Membuat Gelas Kaca

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⟶ Fe !

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

Baca juga  Cara Mudah Menentukan Orde Ikatan

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
ClO4 ClO3 HClO2 HClO Cl2 Cl
+7 +5 +3 +1 –1

Diagram Latimer untuk klor dalam suasana basa

+0,37 +0,30 +0,68 +0,42 +1,36
ClO4 ClO3 ClO2 ClO Cl2 Cl
+7 +5 +3 +1 –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}

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *