Elektrokimia

Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang berkenaan dengan interkonversi energi listrik dan energi kimia. Proses elektrokimia adalah reaksi redoks (oksidasi-reduksi) dimana dalam reaksi ini energi yang dilepas oleh reaksi spontan diubah menjadi listrik atau dimana energi listrik digunakan agar reaksi yang nonspontan bisa terjadi (Chang, 2005).
Sel elektrokimia adalah sel yang terdiri dari dua elektroda atau konduktor logam, yang dicelupkan ke dalam elektrolit koduktor ion ( yang dapat berupa cairan, larutan atau padatan). Elektroda dan elektrolitnya membentuk kompartemen elektroda. kedua elektroda dapat menempati kompartemen yang sama. Jika elektrolitnya berbeda, kedua kompartemen dapat dihubungkan dengan jembatan garam, yaitu larutan elektrolit yang melengkapi sirkuit listrik dan memungkinkan sel itu berfungsi (Atkins, 1994).
Reaksi elektrokimia dapat digunakan untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Sel elektrokimia adalah alat yang digunakan untuk melangsungkan perubahan diatas. 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 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 elektroda kimia, kedua setengah reksi 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 (Bird, 1993).
Salah satu contoh dari sel elektrokimia ini adalah sel Daniel, dimana elektroda seng larut ke dalam larutan ZnSO4 dan ion Cu 2+ mengendap pada katoda tembaga. Elektroda Cu dan Zn ditempatkan pada dua tempat terpisah. Anggaplah dalam dua wadah dimana elektroda Cu berada pada wadah sebelah kanan, sedangkan Zn berada pada wadah sebelah kiri. Pada wadah sebelah kiri, berlangsung reaksi oksidasi sedangkan pada wadah sebelah kiri terjadi reaksi reduksi. kedua larutan kemudian dihubungkan dengan menggunakan jembatan garam. Jembatan garam biasanya terbuat dari kertas saring yang direndam dalam larutan elektrolit seperti NH4NO3 atau KCl. Jembatan garam berguna agar diperoleh sebuah rangkaian listrik yang lengkap. Dengan adanya jembatan garam, penumpukan ion positif (Zn2+) pada wadah sebelah kiri dapat dihindarkan, yaitu dengan jalan mendifusikan ion positif tersebut ke wadah sebelah kanan. Pada wadah sebelah kiri akan terjadi penumpukan ion negatif, dengan adanya jembatan garam penumpukan ini dapat dihindarkan. Sel seperti ini reaksinya bersifat spontan dan dikenal sebagai sel galvani atau sel volta (Bird, 1993).
Aplikasi metode elektrokimia untuk lingkungan dan laboratorium pada umumnya didasarkan pada proses elektrolisis, yakni terjadinya reaksi kimia dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber luar. Proses ini merupakan kebalikan dari proses Galvani, di mana reaksi kimia yang berlangsung dalam suatu sistem elektrokimia dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik, misalnya dalam sel bahan bakar (fuel-cell). Aplikasi lainnya dari metode elektrokimia selain pemurnian logam dan elektroplating adalah elektroanalitik, elektrokoagulasi, elektrokatalis, elektrodialisis dan elektrorefining (Putra, 2005).
Sedangkan aplikasi lain yang tidak kalah pentingnya dari metode elektrokimia dan sekarang sedang marak dikembangkan oleh para peneliti adalah elektrosintesis. Prinsip dari metode elektrosintesis didasarkan pada penerapan teori-teori elektrokimia biasa sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Baik teknik elektrosintesis maupun metode sintesis secara konvensional, mempunyai variabel-variabel yang sama seperti suhu, pelarut, pH, konsentrasi reaktan, metode pencampuran dan waktu. Akan tetapi perbedaannya, jika di elektrosintesis mempunyai variabel tambahan yakni variabel listrik dan fisik seperti elektroda, jenis elektrolit, lapisan listrik ganda, materi/jenis elektroda, jenis sel elektrolisis yang digunakan, media elektrolisis dan derajat pengadukan (Putra, 2005).