Elektrokimia

Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia fisik yang mempelajari aspek kelistrikan dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Secara umum elektrokimia terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Reaksi elektrokimia dapat berlangsung secara spontan, yaitu ketika dua elektroda yang direndam di dalam cairan elektrolit dihubungkan dengan untai listrik.^[1][2] Elektrokimia digunakan untuk pemurnian dan pelapisan logam serta elektrosintesis. ^[3]

Baterai asam-timbal

Jenis

Metode elektrokimia didasarkan pada reaksi redoks yang menggabungkan proses oksidasi dan reduksi. Reaksi ini dilakukan pada elektroda yang sama maupun yang berbeda. Sistem elektrokimia terbentuk melalui reaksi elektrokimia yang ditimbulkan oleh sel elektrokimia. Sel elektrokimia terbagi menjadi dua jenis yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Sel galvani menghasilkan listrik karena adanya reaksi spontan, sedangkan sel elektrolisis menghasilkan listrik karena adanya reaksi yang tidak spontan.^[3] Reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis disebabkan oleh perbedaan potensial yang dipicu dari luar sistem.^[4]

Redoks

Ilustrasi reaksi redoks

Redoks merupakan istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi.^[5][6]

• Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
• Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

Oksidator dan reduktor

Oksidator adalah zat yang mengoksidasi zat lain dalam suatu reaksi redoks. Sedangkan reduktor adalah zat yang mereduksi zat lain dalam suatu reaksi redoks.^[7]

• Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi.
• Reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi.

Fenomena alam

Korosi

Korosi merupakan kerusakan logam yang terjadi akibat reaksi elektrokimia ataupun reaksi kimia secara langsung. Peristiwa korosi yang paling umum ditemukan adalah karat pada besi, noda pada perak, serta platina hijau yang terbentuk pada tembaga dan kuningan. Medium korosi dapat dalam keadaan kering maupun basah. Contoh korosi yang berlangsung di dalam medium kering yaitu karat logam besi oleh gas oksigen atau oleh gas belerang dioksida. Sedangkan contoh korosi yang berlangsung dalam medium basah yaitu besi yang direndam dalam asam klorida. Kerusakan akibat korosi memberikan kerugian dalam bidang industri maupun ekonomi.^[8]

Penerapan

Elektrosintesis

Elektrosintesis adaah salah satu teknik sintesis yang diterapkan pada bahan anorganik. Prinsip dasar elektrosintesis adalah elektrokimia. Peralatan yang digunakan dalam proses elektrosintesis yaitu dua atau tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik. Pengaturan kecepatan rekasi dilakukan dengan mengatur beda potensial dan tingkat kerapatan arus listrik pada batas-batas yang diinginkan. Sintesis yang menggunakan metode elektrosintesis mudah untuk dikendalikan dan memiliki tingkat polusi yang sangat rendah.^[9]

Tranduser gas

Transduser gas merupakan transduser yang berfungsi untuk mengetahui keberadaan atau mengukur kuantitas suatu gas tertentu. Salah satu prinsip kerja yang dapat diterapkan pada transduser gas ialah sensor gas elektrokimia.^[10] Gas target akan memberikan reaksi kepada sensor gas elektrokimia dan menghasilkan sinyal listrik. Besarnya nilai sinyal listrik yang dikirim sebanding dengan konsentrasi gas. Sensor gas elektrokimia terdiri dari dua buah elektroda yang masing-masing berfungsi sebagai penginderaan dan pencacah kuantitas gas. Kedua elektroda ini dipisahkan oleh lapisan elektrolit yang tipis.^[11] Sebelum gas bersentuhan dengan sensor, gas melewati bukaan kapiler tipis dan mengalami difusi selama melalui penghalang hidrofobik hingga mencapai permukaan elektroda. Penghalang hidrofobik mencegah terjadinya kebocoran elektrolit cair dan menghasilkan sinyal listrik yang cukup di elektroda penginderaan.^[12] Sensor gas elektrokimia juga memiliki elektroda referensi yang bertugas mempertahankan reaksi elektrokimia berkelanjutan yang terjadi pada permukaan elektroda. Elektroda referensi ini membuat beda potensial yang stabil dan konstan pada elektroda penginderaan. Gas target yang mengalami reaksi elektrokimia menghasilkan aliran arus antara elektroda penginderaan dan pencacah. Pelintasan muatan listrik di elektrida dilakukan oleh elektrolit.^[13]

Pembuatan parasetamol

Parasetamol dapat dibuat dengan menggunakan reduksi elektrokimia yang memanfaatkan bahan baku berupa nitrobenzena. Pembuatan parasetamol dengan reduksi elektrokimia menghasilkan rendemen reaksi yang efisien dan memiliki kapasitas obat yang cukup besar. Proses elektrokimia dalam pembuatan parasetamol memerlukan energi yang sangat besar.^[14]

Potensiometri

Pada potensiometri, pengukuran didasarkan pada beda potensial sel elektrokimia saat sedang tidak dialiri oleh arus listrik.^[15] Elektrokimia dapat digunakan pada elektroda selektif ion dalam metode elektronalisis. Elektroda selektif ion adalah alat ukur yang digunakan untuk melakukan analisis nilai ion secara kuantitasi. Analisis dilakukan dengan bantuan sensor elektrokimia. Keaktifan rekasi ion akan memberikan perubahan beda potensial terjadi secara berulang-ulang. Elektroda selektif ion memanfaatkan sel elektrokimia sebagai sensor yang menggunakan membran selektif ion.^[16] Proses elektrokimia dalam potensiometri menggunakan elektroda selektif ion dengan asam sulfat yang memiliki membran Aliquat-336. Elektroda selektif ion terbuat dari suatu penghantar listrik berupa kawat platina yang dilapisi oleh membran.^[17]

Lihat pula

• Kimia fisik
• Redoks

Referensi

1. "Electrochemical reaction | chemistry". Encyclopedia Britannica (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-09-13.
2. "Electrochemistry | Encyclopedia.com". www.encyclopedia.com. Diakses tanggal 2020-09-13.
3. Ningsih 2016, hlm. 99.
4. Farandy, Gustav; Suwandi; Fitriyanti, Nurwulan (Desember 2020). "PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR TERHADAP DAYADAN TEGANGAN KELUARAN LISTRIK PADA BATERAI AIR GARAMDENGAN METODE SEL ELEKTROKIMIA" (PDF). e-Proceeding of Engineering. 7 (3): 9278–9285. ISBN 2355-9365 Periksa nilai: length |isbn= (bantuan).
5. "Redox Reactions". www.chemistry.wustl.edu. Diakses tanggal 2020-09-14.
6. "Definitions of oxidation and reduction (redox)". www.chemguide.co.uk. Diakses tanggal 2020-09-14.
7. "Oxidizing and Reducing Agents". chemed.chem.purdue.edu. Diakses tanggal 2020-09-14.
8. Subarkah, C. Z., dan Chusni, M. M. (2018). Nilai Keislaman pada Pembelajaran Elektrokimia (PDF). Bandung: Pusat Penelitian dan Penerbitan, Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung. hlm. 69. ISBN 978-602-582-301-5. Korosi pada umumnya digunakan sebagai istilah untuk kerusakan logam pada proses elektrokimia. Contoh peristiwa korosi sangat banyak dan yang paling umum adalah karat pada besi. Selain itu, noda pada perak, platina hijau yang terbentuk pada tembaga dan kuningan. Korosi mengakibatkan berbagai kerusakan dalam bidang industri maupun perekonomian (...). Dua jenis mekanisme utama dari korosi adalah berdasarkan reaksi kimia secara langsung, dan reaksi elektrokimia. Korosi dapat terjadi didalam medium kering dan juga medium basah. Sebagai contoh korosi yang berlangsung di dalam medium kering adalah penyerangan logam besi oleh gas oksigen (O2) atau oleh gas belerang dioksida (SO2), sedangkan korosi yang berlangsung dalam medium basah contohnya adalah besi yang direndam dalam HCl (...). Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
9. Ningsih 2016, hlm. 100.
10. Yusro dan Diamah 2019, hlm. 82.
11. Yusro dan Diamah 2019, hlm. 83.
12. Yusro dan Diamah 2019, hlm. 83-84.
13. Yusro dan Diamah 2019, hlm. 84.
14. Sumaryono, W., Dewi, E. L., dan Paryanto, I., ed. (2016). Outlook Teknologi Kesehatan: Teknologi untuk Industri Farmasi dan Alat Kesehatan Nasional Proyeksi 2035 (PDF). Tangerang Selatan: Pusat Teknologi Farmasi dan Medika. hlm. 83. ISBN 978-602-95911-2-5. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-01-12. Diakses tanggal 2021-05-01. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: editors list (link)
15. Iyabu 2014, hlm. 5.
16. Iyabu 2014, hlm. 13.
17. Iyabu 2014, hlm. 32.

Daftar pustaka

1. Iyabu, Hendri (2014). Pengantar Elektrode Selektif Ion (PDF). Gorontalo: UNG Press. ISBN 978-979-1340-70-0. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
2. Ningsih, Sherly Kasuma Warda (2016). Sintesis Anorganik (PDF). Padang: UNP Press. ISBN 978-602-1178-14-0. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
3. Yusro, M., dan Diamah, A. (2019). Sensor dan Transduser: Teori dan Aplikasi (PDF). Jakarta: Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)