SEL KERING: STRUKTUR DAN FUNGSI - KIMIA - 2025

Sebuah sel kering adalah baterai yang sedang electrolytic terdiri dari pasta dan bukan solusi. Namun, pasta tersebut memiliki tingkat kelembapan tertentu, dan karena alasan ini, pasta tidak benar-benar kering.

Sedikit air sudah cukup untuk ion bergerak dan, akibatnya, aliran elektron di dalam sel.

Sumber: Emilian Robert Vicol via Flickr.

Keunggulannya yang sangat besar dibandingkan baterai basah pertama adalah karena merupakan pasta elektrolitik, isinya tidak dapat tumpah; yang terjadi pada baterai basah, yang lebih berbahaya dan halus daripada baterai kering. Mengingat tidak mungkin terjadinya tumpahan, sel kering dapat digunakan di banyak perangkat portabel dan seluler.

Di gambar atas ada baterai seng-karbon kering. Lebih tepatnya, ini adalah versi modern dari tumpukan Georges Leclanché. Dari semuanya, ini adalah yang paling umum dan mungkin yang paling sederhana.

Perangkat ini mewakili kenyamanan energik karena fakta bahwa mereka memiliki energi kimia di saku yang dapat diubah menjadi listrik; dan dengan cara ini, tidak tergantung pada outlet listrik atau energi yang dipasok oleh pembangkit listrik besar dan jaringan menara dan kabelnya yang luas.

Struktur sel kering

Bagaimana struktur sel kering? Pada gambar Anda dapat melihat penutupnya, yang tidak lebih dari film polimer, baja, dan dua terminal yang washer isolasinya menonjol dari depan.

Namun, ini hanya tampilan luarnya; Di dalamnya terdapat bagian-bagian terpentingnya, yang menjamin fungsinya dengan benar.

Setiap sel kering akan memiliki karakteristiknya sendiri, tetapi hanya sel seng-karbon yang akan dipertimbangkan, di mana struktur umumnya dapat diuraikan untuk semua baterai lainnya.

Baterai dipahami sebagai penyatuan dua atau lebih baterai, dan yang terakhir adalah sel volta, seperti yang akan dijelaskan di bagian selanjutnya.

Elektroda

Sumber: Wikipedia

Gambar atas menunjukkan struktur internal baterai seng-karbon. Tidak peduli apa itu sel volta, harus selalu ada (biasanya) dua elektroda: satu dari mana elektron dilepaskan, dan yang lainnya menerimanya.

Elektroda adalah bahan penghantar listrik, dan agar ada arus, keduanya harus memiliki elektronegativitas yang berbeda.

Misalnya seng, timah putih yang membungkus baterai, adalah tempat elektron pergi ke sirkuit listrik (perangkat) tempat ia terhubung.

Di sisi lain, di seluruh media adalah elektroda karbon grafit; juga direndam dalam pasta yang terdiri dari NH ₄ Cl, ZnCl ₂ dan MnO ₂ .

Elektroda ini adalah yang menerima elektron, dan dicatat bahwa ia memiliki simbol '+', yang berarti terminal positif baterai.

Terminal

Seperti yang terlihat di atas batang grafit pada gambar, ada terminal listrik positif; dan di bawah, seng bagian dalam dari mana elektron mengalir, terminal negatif.

Itulah mengapa baterai diberi tanda '+' atau '-' untuk menunjukkan cara yang benar untuk menghubungkannya ke perangkat dan dengan demikian memungkinkannya untuk menyala.

Pasir dan lilin

Meskipun tidak diperlihatkan, pasta dilindungi oleh pasir bantalan dan segel lilin yang mencegahnya tumpah atau bersentuhan dengan baja di bawah pengaruh mekanis kecil atau agitasi.

Berfungsi

Bagaimana cara kerja sel kering? Pertama-tama, ini adalah sel volta, yaitu menghasilkan listrik dari reaksi kimia. Oleh karena itu, di dalam sel terjadi reaksi redoks, di mana spesies memperoleh atau kehilangan elektron.

Elektroda berfungsi sebagai permukaan yang memfasilitasi dan memungkinkan perkembangan reaksi ini. Bergantung pada muatannya, oksidasi atau reduksi spesies dapat terjadi.

Untuk lebih memahami ini, hanya aspek kimiawi dari baterai seng-karbon yang akan dijelaskan.

Oksidasi elektroda seng

Begitu perangkat elektronik dihidupkan, baterai akan melepaskan elektron dengan mengoksidasi elektroda seng. Ini dapat diwakili oleh persamaan kimia berikut:

Zn => Zn ²⁺ + 2e ^-

Jika terdapat banyak Zn ^{2+ yang} mengelilingi logam, maka akan terjadi bias muatan positif, sehingga tidak terjadi oksidasi lebih lanjut. Oleh karena itu, Zn ²⁺ harus berdifusi melalui pasta menuju katoda, dimana elektron akan masuk kembali.

Begitu elektron telah mengaktifkan artefak, mereka kembali ke elektroda lain: grafit, untuk menemukan beberapa spesies kimia "menunggu" untuk itu.

Reduksi amonium klorida

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, terdapat NH ₄ Cl dan MnO ₂ di dalam pasta , zat yang membuat pH-nya menjadi asam. Segera setelah elektron masuk, reaksi berikut akan terjadi:

2NH ₄ ⁺ + 2e ^- => 2NH ₃ + H ₂

Kedua produk, amonia dan molekul hidrogen, NH ₃ dan H ₂ , adalah gas, dan oleh karena itu dapat "membengkak" baterai jika tidak mengalami transformasi lain; seperti dua berikut ini:

Zn ²⁺ + 4NH ₃ => ²⁺

H ₂ + 2MnO ₂ => 2MnO (OH)

Perhatikan bahwa amonia tereduksi (memperoleh elektron) menjadi NH ₃ . Gas-gas ini kemudian dinetralkan oleh komponen pasta lainnya.

Kompleks ²⁺ memfasilitasi difusi ion Zn ²⁺ menuju katoda dan dengan demikian mencegah sel untuk "berhenti".

Sirkuit eksternal perangkat berfungsi sebagai jembatan untuk elektron; jika tidak, tidak akan pernah ada hubungan langsung antara kaleng seng dan elektroda grafit. Pada gambar struktur, rangkaian ini mewakili kabel hitam.

Unduh

Sel kering tersedia dalam berbagai varian, ukuran, dan tegangan kerja. Beberapa di antaranya tidak dapat diisi ulang (sel volta primer), sementara yang lain (sel volta sekunder).

Baterai seng-karbon memiliki tegangan kerja 1,5V. Bentuknya berubah berdasarkan elektroda dan komposisi elektrolitnya.

Akan tiba saatnya semua elektrolit bereaksi, dan tidak peduli seberapa banyak seng teroksidasi, tidak akan ada spesies yang menerima elektron dan mendorong pelepasannya.

Selain itu, mungkin saja gas yang terbentuk tidak lagi dinetralkan dan tetap memberikan tekanan di dalam sel.

Baterai seng-karbon, dan baterai lain yang tidak dapat diisi ulang, harus didaur ulang; karena komponennya, terutama komponen nikel-kadmium, berbahaya bagi lingkungan karena mencemari tanah dan air.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
3. Baterai "Sel Kering". Diperoleh dari: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 Desember 2014). Apa itu baterai sel kering? Dipulihkan dari: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24 April 2017). Bagaimana Cara Kerja Baterai Sel Kering? Sciencing. Diperoleh dari: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Baterai. Diperoleh dari: menjelaskanthatstuff.com.