Pengertian Elektrokimia dan Aplikasinya

Daftar Isi

Pengertian Elektrokimia dan Aplikasinya

Elektrokimia merupakan bagian dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dengan arus listrik. Elektrokimia dapat diaplikasikan dalam berbagai keperluan manusia. 

Contohnya seperti keperluan sehari-hari dalam skala rumah tangga dan industri-industri besar seperti industri yang memproduksi bahan-bahan kimia baik organik maupun anorganik, farmasi, polimer, otomotiv, perhiasan, pertambangan, pengolahan limbah dan bidang analisis.

Aplikasi Elektrokimia

Sel Galvani

Beberapa contoh pengunaan elektrokimia diantaranya adalah sel galvani. Yang dimaksud dengan sel galvani adalah sel yang bekerja berdasarkan pada prinsip reaksi kimia yang dapat menghasilkan arus listrik (sel yang menghasilkan arus listrik). Contohnya seperti  baterai, aki dan sel bahan bakar (fuel cell).

Sel Elektrolisis

Penggunaan lain adalah sel elektrolisis. Sel elektrolisis adalah sel yang didasarkan pada reaksi kimia yang memerlukan arus listrik (sel yang menggunakan/memerlukan arus listrik). Contoh penggunaan sel elektrolisis yaitu elektrodeposisi. Elektrodeposisi adalah pengendapan logam dipermukaan elektroda. Teknik ini digunakan untuk pembuatan bahan nanoteknologi, elektroplating, pencegah korosi, perhiasan dan asesoris mobil.

Elektroanalisis adalah aplikasi elektrolisis untuk analisis, seperti: polarografi, voltametri, potensiometri, Linear Sweep Voltammetry (LSV), Cyclic Voltammetry (CV), Differential Pulse Voltammetry (DPV), Normal Pulse Voltammetry (NPV), Differential Normal Pulse Voltammetry (DNPV), Square Wave Voltammetry (SWV), Anodic stripping voltammetry  (ASV), Cathodic stripping voltammetry (CSV) dan Voltametri stripping adsorptif (AdSV).

Elektrosintesis adalah sintesis senyawa organik dan anorganik dengan cara elektrolisis. Teknik ini dapat mengatasi beberapa kelemahan sintesis dengan cara biasa. Beberapa senyawa organik dapat disintesis dengan cara elektrosintesis antara lain asam asetat, adiponitril, tetra alkil plumbum dan   tetrafluoro-p-xylen, sedangkan sintesis senyawa anorganik antara lain Ti, Al, Na, MnO₂ dan Cl₂.

Elektrodegradasi adalah penguraian limbah organik dan anorganik. Penguraian limbah dengan teknik ini lebih efisien dan hemat energi. Hasil akhir dari penguraian limbah organik adalah air dan gas CO₂, sedangkan limbah anorganik seperti logam-logam akan terendapkan di katoda. 

Logam yang sudah terendapkan di katoda, dapat dipisahkan dengan melarutkan logam tersebut dalam asam kuat, kemudian dipisahkan menjadi logam murni melalui pengendapan.

Pada peralatan elektrokimia biasanya terdiri dari minimal tiga komponen penting yaitu anoda, katoda dan elektrolit. Anoda adalah elektroda tempat berlangsungnya reaksi oksidasi, elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit). 

Anoda berupa logam penghantar listrik. Pada sebuah sel elektrokimia, anoda akan terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Anoda merupakan tempat berlangsung reaksi oksidasi pada sel galvani (baterai) maupun sel elektrolisis. 

Sedangkan katoda merupakan suatu elektroda yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Pada baterai biasa (baterai karbon-seng), yang menjadi katoda adalah seng, yang juga menjadi pembungkus baterai. Sedangkan, pada baterai alkalin, yang menjadi katoda adalah mangan dioksida (MnO₂).

Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ionnya. Zat terlarut atau solut, adalah  zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam suatu larutan. Sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven. 

Konsentrasi larutan merupakan komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan. Sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi.  Larutan terdiri dari dua jenis; larutan non elektrolit dan larutan elektrolit. 

Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Kebalikannya adalah larutan elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan mudah. Ion-ion merupakan atom-atom bermuatan elektrik.

Elektrolit dapat berupa senyawa garam, asam, atau amfoter. Beberapa gas tertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit, hal ini terjadi pada kondisi tertentu misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah. Elektrolit kuat identik dengan asam, basa, dan garam. Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan kovalen polar. 

Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit. Dapat kita ambil sebagai contoh adalah garam dapur atau NaCl. NaCl dapat menjadi bersifat elektrolit dalam bentuk larutan dalam bentuk cair dan lelehan. Senyawa ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit dalam wujud padat.

Reaksi elektrokimia melibatkan perpindahan elektron-elektron bebas dari suatu logam kepada komponen di dalam larutan. Kesetimbangan reaksi elektrokimia sangat penting dalam sel galvani dan sel elektrolisis. Sel galvani dan sel elektrolisis terdapat perbedaan yang nyata dalam hal elektrokimia. 

Perbedaannya yaitu berhubungan dengan reaksi spontan dan tidak spontan. Sel galvani secara umum terjadi reaksi spontan. Reaksi spontan artinya reaksi elektrokimia tidak menggunakan energi atau listrik dari luar. Sedangkan sel elektrolisis terjadi reaksi tidak spontan, yaitu reaksi yang memerlukan energi atau listrik.