Pilar elektrokimia modern: Jalinan kelahiran http://elkimkor.com/

January 14, 2013Articleselektrokimia, kelahiran, listrik, sejarahPilar elektrokimia modern dipandang berasal dari tumpukan kerja percobaan yang dilakukan oleh Alessandro Volta pada tahun 1800. Meskipun jauh sebelum masa itu, berdasarkan bukti arkeologi, telah dikenal baterai primitif (disebut baterai Baghdad) yang digunakan untuk electroplating di Mesopotamia pada tahun 200 SM. Volta terinspirasi oleh percobaan kaki katak yang dilakukan oleh Galvani, yang meyimpulkan fenomena tersebut hanyalah fenomena biologi. Perkembangan elektrokimia semakin cepat dengan kontribusi dari John Daniell dan Michael Faraday. Dari awal yang sederhana, elektrokimia sekarang telah matang menjadi sebuah cabang ilmu multi disiplin.

Keunikan elektrokimia terletak pada fakta bahwa aplikasi potensial atau medan listrik dapat membantu

mengatasi batasan kinetika pada suhu rendah. Selain itu, proses elektrokimia dapat diatur untuk memperoleh

produk tertentu secara kimia. Reaksi elektrokimia juga sensitif terhadap karakteristik permukaan elektroda dan

komposisi elektrolit, yang membuka jalan beberapa bidang analitis dan karakterisasi. Seperti banyak pemikir

maju yang mengabdikan hidupnya agar hidup manusia lebih nyaman, halaman sejarah dipenuhi dengan nama,

beberapa telah lama terlupakan, yang telah membuat elektrokimia seperti sekarang. Disini dicoba untuk

memberikan sekilas pilar elektrokimia ini melalui kontribusinya. Pada bagian pertama tulisan ini akan dibahas

jalinan kelahiran elektrokimia yang muncul dari temuan berbagai cabang ilmu, terutama yang berkaitan dengan

ditemukannya listrik.

Listrik baru mulai dipahami pada abad ke-16. Ilmuwan Inggris William Gilbert (1544-1603), yang dikenal

sebagai “bapak magnet” untuk penelitiannya pada magnet, adalah salah satu diantara peneliti pertama yang

melakukan percobaan dengan listrik. Ia menemukan metoda untuk menghasilkan maupun memperkuat magnet.

Generator listrik pertama dibangun oleh ahli fisika Jerman Otto von Guericke (1602-1686) pada tahun 1663.

Alat tersebut menghasilkan listrik statis dengan menggosok bola sulfur besar dengan kain. Sebelum pertengahan

tahun 1700, ahli kimia Perancis Charles Francois de Cisternay du Fay (1698-1739) menemukan dua tipe

listrik statis. Ia menemukan bahwa muatan listrik sejenis saling tolak sedangkan yang tidak sejenis saling tarik.

Selain itu, ia menyarankan bahwa listrik terdiri dari dua fluida: listrik positif dan listrik negatif. Teori dua fluida

ini dibantah oleh Benjamin Franklin (1706-1790) pada akhir abad ke-16.Franklin mengusulkan teori satu

fluida. Pada tahun 1781, Charles-Augustin de Coulomb(1736-1806) menawarkan hukum tarikan elektrostatis.

Coulomb, satuan muatan listrik, dinamai dengan namanya untuk menghormatinya.

Pada saat itulah, ketika pemahaman tentang fenomena baru listrik tumbuh, elektrokimia memiliki jalinan

kelahiran dengan ahli fisika Italia dan ahli anatomi Luigi Galvani (1737-1798) yang mengusulkan apa yang ia

sebut “listrik hewan”. Galvani, pada tahun 1791, mengusulkan bahwa jaringan hewan mengandung gaya vital

tak dikenal, yang mengaktifkan syaraf dan otot ketika disentuh dengan logam. Menurut Galvani, listrik hewan

adalah bentuk baru listrik selain listrik alam yang dihasilkan oleh kilat (atau oleh belut listrik dan sinar torpedo)

dan listrik statis buatan yang dihasilkan oleh gesekan. Gagasan fluida listrik hewan ditolak oleh Alessandro

Volta, yang beralasan bahwa kaki katak merespons berbeda ketika disentuh dengan logam yang jenis dan

komposisinya berbeda. Namun, Galvani tetap pada pendiriannya dan bahkan mendemonstrasikan aksi otot

dengan dua potong bahan yang sama.

Yang menarik, percobaan Galvani di Universitas Bologna tentang aksi fisiologi listrik tidak hanya melibatkan

katak hidup tetapi juga kaki katak yang telah dilepaskan dari tubuhnya. Ia menunjukkan bahwa kontraksi otot

pada katak dan hewan lain dapat dipicu oleh aliran listrik. Kejut kaki kata menandai fenomena percobaan yang

kemudian dikenal sebagai bioelektrogenesis. Pada kenyataannya, percobaan Galvani tidak hanya membantu

memantapkan basis untuk studi neurofisiologi biologi, tetapi juga menuju kepada perubahan konsep dengan

memperkenalkan syaraf sebagai konduktor listrik daripada hanya sekedar pipa air, seperti yang dianut oleh

sekolah Descartes. Nama Galvani kemudian dikaitkan dengan galvanisasi (teknik memasukkan kejutan listrik,

meskipun istilah lain, faradisme, juga digunakan untuk teknik tersebut). Kata galvanizing sekarang digunakan

untuk perlakuan perlindungan baja dengan seng. Galvani juga diabadikan dalam kata bahasa Inggris

“galvanize”, yang berarti mengaduk, aksi tiba-tiba.

Pilar elektrokimia modern: 1/4 pertama abad 19

January 24, 2013Articleselektrokimia, sejarah

Pada artikel sebelumnya telah diuraikan tentang jalinan lahirnya elektrokimia modern (lihat disini). Berikut ini

akan diuraikan perkembangan dan penemu elektrokimia modern pada seperempat pertama abad ke-19.

Seperti telah diuraikan sebelumnya, kredit untuk peletakan tonggak elektrokimia modern diberikan

kepada Alessandro Giuseppe Anastasio Volta (1745-1827). Ia adalah profesor filosofi alam pada Universitas

Pavia. Pada tahun 1800an ia menunjukkan bahwa jaringan hewan tidak diperlukan untuk menghasilkan arus

listrik. Ia beralasan bahwa kaki katak yang digunakan dalam percobaan Galvani hanya bertindak sebagai

elektroskop dan mengusulkan bahwa sumber stimulasi yang sebenarnya adalah kontak antara logam tak sejenis.

Ia menyebut listrik yang dihasilkan listrik logam. Ia menunjukkan, melaluitumpukan volta yang terdiri atas

piringan logam tak sejenis yang dipasang selang seling, baterai elektrokimia pertama. Penemuan penting

periode ini membentuk basis baterai modern dan asal muasal fenomena galvani lain yang meliputi korosi dan

anoda dikorbankan. Ini juga menandai kali pertama dihasilkannya arus listrik kontinyu. Volta, yang kajiannya

menolak secara efektif teori listrik hewan Galvani, memberi nama galvanisme. Napoleon Bonaparte

menganugerahi Volta dengan gelar “Count of Lombardy”. Volta juga dicatat sebagai penemu dan isolasi

metana. Alessandro Voltadiabadikan dengan nama satuan listrik “volt”, sebuah nomenklatur yang mulai

digunakan tahun 1881.

Volta menguraikan temuannya dalam surat tertanggal 20 Maret 1800 kepada Sir Joseph Banks (1743-1820),

yang kemudian menjadi Presiden the Royal Society. Judul suratnya adalah “On the Electricity Excited by the

Mere Contact of Conducting Substances of Different Kinds”. Banks menunjukkan surat tersebut

kepada Anthony Carlisle (1768-1842), seorang ahli bedah London. Bersama dengan William

Nicholson (1753-1815), seorang ahli kimia-insinyur, kawannya, Carlisle merangkai tumpukan volta. Dalam

usahanya untuk menentukan muatan listrik pada pelat atas dan bawah dengan bantuan elektroskop, mereka

meneteskan air pada piringan paling atas (untuk kontak yang lebih baik!), dan yang mengejutkan mereka,

terbentuk gelembung gas yang dilbebaskan. Segera mereka menemukan bahwa terminal baterai yang

dicelupkan dalam air menghasilkan hidrogen dan oksigen. Mereka telah menemukan elektrolisa atau reaksi

kimia yang didorong oleh arus listrik.

Beberapa bulan kemudian, Juhann Wilhelm Ritter (1776-1810) memperbaiki

percobaanCarlisle dan Nicholson dan menciptakan peralatan untuk mengumpulkan hidrogen dan oksigen

secara terpisah. Berikutnya, ia juga menemukan proses elektroplating. TemuanRitter mungkin lebih awal

daripada Carlisle dan Nicholson namun tidak memungkinkan baginya untuk mempublikasikan hasilnya karena

tugasnya sebagai apoteker. PengamatanRitter tentang potensial thermoelektrik (potensial listrik pada

sambungan dua logam tak sejenis yang dijaga pada suhu yang berbeda) pada tahun 1801 juga mengantisipasi

temuan thermoelektrik tahun 1821 oleh ahlli fisika Estonian-Jerman Thomas Johann Seebeck (1770-1831).

Namun, Seebeck gagal mengenali bahwa arus listrik dihasilkan ketika sambungan dua logam dipanaskan. Ia

menggunakan istilah arus thermomagnetik untuk menggambarkan temuannya. Efek Sebeck membentuk basis

thermocouple, yang merupakan alat paling akurat untuk mengukur suhu. Fenomena yang berlawanan, efek

Peltier, yang menghasilkan beda suhu ketika arus listrik dialirkan pada logam tak sejenis, diamati satu dekade

kemudian. Percobaan Ritter tentang eksitasi listrik otot memasukkan dirinya sebagai subyek tegangan tinggi

yang mungkin menuju pada kematiannya sendiri.

Pada periode waktu yang sama, ahli fisika dan kimia Inggris Henry Cavendish (1731-1810) melakukan

percobaan kuantitatif yang terkenal pada komposisi air dan juga menghasilkan versi hukum Ohm untuk larutan

elektrolit. Ia juga dikenal untuk percobaan Cavendish yang terkenal, pengukuran densitas bumi. Tidak nyaman

dengan publisitas, Cavendish kurang dikenal sebagai orang yang berkaliber ilmiah. Beberapa temuannya tidak

dipublikasi. Sebagai contoh, ia mengenali bahwa gaya antara pasangan muatan listrik berbanding terbalik

dengan jarak, kredit yang diberikan kepada ahli fisika PerancisCoulomb. Paling tidak ada dua bangunan yang

mengingatkan generasi sekarang akan Cavendish: lapangan di London, yang diberi nama dengan namanya dan

Cavendish Royal Laboratory di Universitas Cambridge.

Teknik elektroplating diungkapkan oleh ahli kimia Italia Luigi Brunatelli (1759-1828) pada tahun 1805.

Percobaannya pada pelapisan emas dilakukan dengan tumpukan volta sebagai sumber daya. Karena ditolak oleh

Napoleon Bonaparte, Brugnatelli dipaksa untuk menjaga hasilnya dalam profil rendah. Sementara itu, William

Hyde Wollaston (1766-1828) dan Smith Tennant (1761-1815), dalam usahanya menggunakan elektrokimia

untuk memurnikan platina, berakhir dengan penemuan unsur lain: palladium dan rhodium (Wollaston) dan

iridium dan omium (Tennant). Terinspirasi oleh kerja Ritter, Carlisle dan Nicholson, Sir Humphrey

Davey (1778-1829) menggunakan elektrolisa untuk mengisolasi logam seperti sodium, potasium, kalum,

magnesium dan lithium. Ia menyimpulkan bahwa listrik menyebabkan aksi kimia dan bahwa kombinasi kimia

terjadi antar senyawa yang muatan listriknya berlawanan.

Rival Davey saat itu, Jon Jakob Berzelius (1779-1848) juga membuat kontribusi penting terhadap

elektrokimia. Berzelius menemukan bahwa elektrolisa menghasilkan pembentukan unsur pada kutub sel, yang

mengarahkan ia untuk mengusulkan bahwa atom adalah bermuatan listrik dan senyawa terbentuk oleh

netralisasi muatan listrik. Ini adalah teori dualismenya, yang tidak berlaku untuk senyawa organik. Berzelius

juga memantapkan hukum proporsi tertentu. Ia juga diberi kredit untuk penemuan beberapa unsur penting yang

meliputi cerium, selenium dan thorium. Dialah yang menciptakan sistem logis simbol untuk unsur (H, C, Ca,

Cl, O, dll.) Dengan kajian Davy dan Berzelius, kimia tidak pernah sama lagi.

Penemuan penting dilakukan secara bersamaan pada tahun 1820 oleh filosof alam Denmark Hans Christian

Orsted (1777-1851). Ia mengamati pengaruh magnet terhadap arus listrik. Terinspirasi oleh Orsted, Andre-

Marie Ampere (1775-1836) melakukan percobaan dan merumuskan temuan Orsted secara matematika.

Kemudian muncul rumus yang menghubungkan tegangan, arus dan hambatan melalui hukum Ohm yang

dirumuskan oleh Georg Ohm (1787-1854) pada tahun 1827. Awalnya temuan Ohm ditertawakan oleh

koleganya. Namun, sebelum tahun 1833 pentingnya hukum dasar Ohm dalam analisa sirkuit listrik dikenali.

Michael Faraday (1791-1867) dipandang sebagai salah seorang ilmuwan terbesar dalam sejarah. Beberapa

menjulukinya sebagai eksperimentalis terbesar yang pernah ada, khususnya karena percobaannya tentang litrik

menemukan persamaan dalam teknologi sehari-hari. “Farad”, satuan kapasitansi, dan “tetapan Faraday”,

dinamai dengan namanya. Ia menemukan dinamo, awal dari pembangkit listrik sekarang. Konsepnya tentang

garis fluks yang muncul dari benda bermuatan listrik dan magnet membuka jalan untuk menggambarkan medan

listrik dan magnet. Keduanya merupakan hal yang sangat penting untuk keberhasilan pengembangan alat

elektromekanika yang mendominasi teknik dan industri untuk akhir abad ke-19. Ia juga menemukan “efek

Faraday”, fenomena diamagntisme. Dalam penelitiannya tentang listrik statis, Faraday menunjukkan bahwa

muatan listrik tinggal hanya pada bagian luar konduktor yang bermuatan listrik. Selain itu, muatan listrik bagian

luar tidak memengaruhi apapun yang terkurung dalam konduktor, efek perisai yang sekarang kita gunakan

dalam “sangkar Faraday”. Faraday juga melakukan banyak penelitian dalam kimia. Ia menemukan senyawa

seperti benzena, gas cair seperti khlorin dan mengusulkan sistem bilangan oksidasi. Ia juga menemukan hukum

elektrolisa dan mempopulerkan terminologi anoda, katoda, elektroda dan ion, istilah yang diciptakan oleh

William Whewell (1794-1866). Ia menolak teori fluida tradisional tentang listrik dan mengusulkan bahwa listrik

adalah bentuk gaya yang dialirkan dari partikel ke partikel dalam bahan.

Pilar elektrokimia modern: 1/4 kedua abad 19

February 12, 2013Articlesmodern, sejarah elektrokimia

Masalah utama dengan tumpukan Volta adalah sel tidak mampu menyediakan arus listrik untuk periode waktu

yang cukup lama. Pada tahun 1829, Antoine-Cesar Becquerel (1788-1878) menyusun sel arus konstan, yang

penerusnya dikenal sebagai sel Daniell. Sel asam-alkali Becquerel dapat mengirimkan arus listrik selama 1 jam.

Kajian Becquerel tentang elektrodeposisi logam membantu  membuktikan hukum Faraday tentang elektrolisa.

Kredit untuk solar cell harus diberikan kepada Becquerel, yang ditahun 1839 menunjukkan bahwa cahaya yang

mengenai elektroda yang tercelup dalam larutan konduktif akan menciptakan aliran listrik. Pada tahun

1830, William Sturgeon (1783-1850), ilmuwan lain yang bekerja dengan pembangkitan arus listrik kontinyu,

menghasilkan baterai dengan umur yang lebih lama daripada tumpukan Volta dengan membentuk amalgam

seng. Merkuri ditemukan mempertahankan polarisasi, suatu proses dimana lapisan tipis gelembung hidrogen

terbentuk pada elektroda positif. Lapisan gas tipis menyebabkan hambatan dalam yang tinggi dalam tumpukan

Volta, mengakibatkan aliran arus listrik turun. Pada tahun 1832, Sturgeon membuat motor listrik. Tahun yang

sama menyaksikan Hippolyte Pixii (1808-1835), pembuat instrumen Perancis, membuat dinamo pertama.

Kemudian, menggunakan komutator Sturgeon, Pixii membangun dinamo arus searah, yang merupakan

generator mekanis praktis pertama arus listrik.

Pada tahun 1836, John Frederic Daniell (1790-1845) mengungkapkan baterai dua fluida, yang merupakan

baterai pertama untuk menyediakan sumber arus konstan dan handal pada periode waktu yang lama. Daniell

menggunakan bejana tembaga yang bertindak sebagai kutub positif. Didalam bejana tembaga adalah bejana

batu dengan batang seng (kutub negatif) dan asam sulfat encer. Bejana berpori bertindak sebagai penghalang,

mencegah pencampuran cairan. Meskipun Daniell terkenal dengan temuannya mengenai baterai dua fluida, ia

kurang dikenal untuk temuannya pada tahun 1820 tentang higrometer titik embun untuk mengukur humidity

relatif.

Teknik elektroforming diperkenalkan pada tahun 1838 oleh Boris Jakobi (1801-1874). Jakobi menggunakan

tekniknya pada industri percetakan dan pembuatan koin. Segera toko elektroforming dibangun pada

Departemen Kertas Pemerintah, yang tercatat untuk mendepositokan 107.984 kg tembaga dan 720 kg emas

untuk dekorasi monumen arsitek dan katedral di St. Petersburg dan Moskow.

Sir William Robert Grove (1811-1896) menemukan pertama kali fuel cell pada tahun 1839. Grove juga diberi

kredit dengan penemuan sel asam nitrat Grove: seng dalam asam sulfat encer sebagai anoda dan platina dalam

asam nitrat pekat sebagai katoda, dipisahkan oleh batu berpori. Karena sel dapat menjaga luaran arus listrik

tinggi, sel ini menjadi favorit pada industri telegraf Amerika awal. Namun, sel ini digantikan oleh sel Daniell

karena nitrat oksida beracun yang dilepaskan dan karena ketidakmampuannya untuk mengalirkan arus listrik

pada tegangan konstan (tegangan turun ketika sel dipakai karena berkurangnya asam nitrat). Namun, temuannya

tentang baterai volta gas, awal dari fuel cell modern, membuatnya “bapak fuel cell”. Dalam percobaannya yang

menuju kepada temuannya, ia ingin membalik pelucutan elektrolitik air, untuk menggabungkan hidrogen dan

oksigen menghasilkan air dan listrik. Latar belakangnya dalam hukum dan sains membuka jalan untuk praktek

patent dan hukum terkait. Sebagai catatan, meskipun fuel cell pertama kali dibuat pada tahun 1839, istilah fuel

cell menjadi populer baru pada tahun 1839 ketika Ludwig Mond dan Charles Langer berusaha membuat fuel

cell pertama menggunakan udara dan gas batubara industri sebagai umpan gas.

Pada tahun 1841, Robert Wilhelm Eberhard Bunsen (1811-1899) membuka jalan untuk eksploitasi skala

besar sel Grove dengan mengganti platina yang mahal dengan elektroda karbon. Versi modifikasi dikenal

dengan nama populer “baterai Bunsen”. Nama Bunsen sering dikaitkan dengan pembakar, meskipun kredit

sebenarnya untuk pembakar seharusnya diberikan kepada teknisi bernama Peter Desaga dari Universitas

Heidelburg. Bunsen hannya menyetel halus rancangan pembakar agar sesuai dengan percobaan dalam fisika

yang ia lakukan dengan Gustav Kirchoff, ahli fisika Prusia. Keduanya menemukan spektroskop Bunsen-

Kirchoff.

Bertepatan dengan ini, ahli kimia Jerman Friedrich Wohler (1800-1882) menjungkalkan teori vitalisme yang

menyatakan bahwa diperlukan senyawa organik untuk membuat senyawa organik dengan mensitesa urea dari

amonium cyanate. Adolf Wilhelm Hermann Kolbe (1818-1884) adalah ahli kimia lain yang juga memercayai

bahwa senyawa organik dapat dibuat dari senyawa anorganik. Ia merubah karbon disulfida, senyawa anorganik,

menjadi asam asetat, senyawa organik, dalam beberapa tahap sintesa. Kolbe juga membuat asam salisilik

(reaksi Kolbe-Schmidt). Kolbelah yang pertama kali menggunakan elektrolisa untuk sintesa organik. Ia

menunjukkan bahwa elektrolisa asam karboksilik mengarah kepada dekarboksilasi. Pelepasan karbon dioksida

selama reaksi menuju kepada dimerisasi radikal alkyl yang dihasilkan menjadi senyawa simetri (sintesa Kolbe).

Selama tahun 1842 dan 1843, George Gabriel Stokes (1819-1903) mempublikasikan serangkaian makalah

tentang gerak fluida inkompresibel. Makalah tersebut menjadi dasar pemahaman kita larutan elektrolit. Sekitar

tahun 1845, yang ditandai sebagai revolusi dalam elektroplating industri, John Wright menunjukkan bahwa

potasium sianida merupakan media yang cocok untuk pelapisan perak dan emas. Pada tahun 1857,

elektroplating digunakan untuk perhiasan, dan dengan cepat elektroplater mengeruk banyak keuntungan dari

pasar perhiasan yang melambung tinggi.

Salah satu ahli fisika ternama abad 19 kelahiran Prusia, Gustav Robert Georg Kirchoff(1824-1887),

merumuskan apa yang sekarang dikenal sebagai hukum Kirchoff. Ketika ia mengumumkan hukum tersebut

pada tahun 1845, ia masih mahasiswa, meskipun dalam bentuk akhirnya hukum tersebut dikenal setelah tahun

1854. Hukum tersebut membantu dalam menghitung tegangan, arus dan hambatan dalam jaringan listrik banyak

kalang. Hukum tersebut mewakili prinsip konservasi muatan listrik dan energi. Bekerja sama dengan  Robert

Bunsen, Kirchoff memperkenalkan metoda spektroskopi untuk analisa kimia, yang mengarah pada proses

penemuan cesium (1860) dan rubidium (1861) maupun menyibak teknik baru untuk penemuan unsur baru.

Pilar elektrokimia modern: 1/2 akhir abad 19 (Bag 1)

March 12, 2013Articlesmodern, sejarah elektrokimia

Pada tahun 1853, Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914), seorang ahli fisika Jerman, mengamati bahwa ada ion

yang bergerak lebih cepat daripada ion lain pada arus listrik yang diberikan. Temuan ini menuju pada konsep

bilangan transport. Beberapa tahun kemudian, Adolph Fick (1829-1901), yang baru berusia 26 tahun,

mengembangkan konsep matematika dimana ia menunjukkan bahwa difusi berbanding lurus dengan gradient

konsentrasi. Itu terjadi tahun 1855. Namun, bukti percobaan konsep tersebut tidak kuat sampai 25 tahun

kemudian. Ia mahir dalam fisiologi, matematika dan fisika, dan membuat kontribusi menonjol dalam bentuk

monograf berjudul Fisika Medis, dimana ia membahas beberapa topik meliputi pencampuran udara dalam paru-

paru, penghematan panas tubuh, fisiologi kontraksi otot dan sirkulasi. Fisika medis harus menunggu selama

hampir satu abad untuk buku monumental lain, yang datang melalui Otto Glasser (1894-1964). Ahli kardiologi

mencatat bahwa Fick memberikan kontribusi menonjol pada tahun 1870 ketika ia menguraikan bagaimana

neraca massa dapat digunakan untuk mengukur luaran denyut jantung, yang dengan itu menyajikan basis

matematika aktivitas fisiologi.

Ahli elektrokimia menghubungkan nama Josiah Latimer Clark (1822-1898) dengan sel Clark standar yang

digunakan untuk mengukur electromotive force (emf) standar. Ahli teknik Inggris ini merupakan penemu

berbagai macam, dikenal untuk kerjanya tentang telegrafi tanpa kabel, khususnya kabel Atlantik Anglo-

Amerika. Clark-lah yang memperkenalkan volt sebagai satuan untuk tegangan. Pada tahun 1872, Clark

menemukan sel standar pertama dengan merkuri dan elektroda seng amalgam dalam larutan jenuh seng sulfat.

Sel ini memiliki sensitivitas suhu yang besar dan cenderung terjadi keretakan dimana platina timbal masuk ke

sel kaca.

Antara tahun 1858 dan 1860, penemu dan industrialis Amerika Isaak Adams, Jr. (1836-1911) memelopori

teknik pelapisan nikel, yang dengan cepat dipakai pada skala komersial. Adams juga dikenal sebagai penemu:

pembakar karbon tabung hampa bola listrik bercahaya, yang ditemukan pada tahun 1865, 14 tahun sebelum

penemuan serupa oleh Edison-Swann; senapan breech-loading dan pelapisan tembaga pada baja untuk

melekatkan karet pada baja.

Revolusi sumber daya portabel dunia ditandai dengan ditemukannya baterai timbal-asam pada tahun 1859 oleh

ahli fisika Perancis Gaston Plante (1834-1889). Baterai ini menggunakan pelat timbal sebagai elektroda dan

mengirimkan arus listrik terbatas karena elektroda positif memiliki bahan aktif yang sangat kecil. Pada tahun

1881, Camille Alphonse Faure (1840-1898) mengganti pelat timbal padat dengan pasta timbal oksida, yang

mempercepat kinetika pembentukan dan meningkatkan efisiensinya. Pentingnya temuan Plante dapat diperkuat

dari fakta bahwa teknologi baterai timbal-asam hanya berubah sedikit sejak pertama kali ditemukan kecuali

perubahan dalam rancangan elektroda dan bahan wadah, dan bahwa kimia baterai lain belum mendekati baterai

timbal-asam dalam hal kemampuan listrik dan ekonomi.

Tujuh tahun kemudian, pada tahun 1866, ilmuwan Perancis Georges Leclanche (1839-1882) mematenkan sel

primer dengan pot berpori berisi mangan oksida dan karbon sebagai positif dan batang seng sebagai negatif.

Elektroda dicelupkan dalam elektrolit amonium khlorida. Sel basah Leclanche merupakan pengembangan sel

kering seng-karbon yang menjadi sumber daya primer pertama yang digunakan didunia. Sel Leclanche dirubah

menjadi sel kering oleh ilmuwan Jerman Carl Gassner (1839-1882) yang dengan cerdiknya menata sel dengan

seng sebagai wadah dan elektroda negatif. Gassner juga memakai seng khlorida pada campuran katoda untuk

mengurangi korosi seng ketika baterai tidak digunakan. Pasar untuk sel kering mencapai puncaknya dengan

pemakaian filamen tungsten pada lampu senter pada tahun 1909.

Gabriel Lippmann (1845-1921) menerima hadiah Nobel 1908 dalam fisika atas temuannya pelat fotografi

berwarna. Bagi ahli elektrokimia, Lippmann dikaitkan dengan elektrometer kapiler yang ia temukan pada tahun

1872. Alat ini, berdasarkan pada meniskus merkuri yang sangat sensitif dalam pipa kapiler terhadap potensial,

yang kemudian dipakai untuk mengukur elektrokardiogram. Luasnya minat penelitiannya dapat dilihat dari

fakta bahwa ia juga penemu coelostat (alat yang terpapar lama yang mengijinkan daerah awan difoto dengan

mengkompensasi gerak bumi) dan melakukan penelitian dalam berbagai bidang yang meliputi piezoelektrik,

seismologi dan induksi dalam sirkuit hambatan rendah. Lippmann adalah pembimbing dari Marie Curie dan

profesor dari Pierre Curie.

Antara tahun 1875 dan 1879, ahli fisika Jerman Friedrich Wilhelm Georg Kohlrausch(1840-1910) yang

bekerja dengan larutan berbagai garam dan asam mengembangkan hukum migrasi ion bebas. Ia yang pertama

kali menggunakan arus bolak balik untuk penelitian elektrokimia. Dengan arus bolak balik, ia mampu

mencegah deposisi produk yang terurai pada permukaan elektroda dan memperoleh hasil dengan presisi tinggi.

Kohlrausch juga mendemonstrasikan konduktivitas ion bertambah dengan pelarutan. Ia juga mencatatkan untuk

kerjanya autoionisasi air, thermoelastisitas dan konduksi thermal dan untuk pengukuran presisi sifat magnet dan

listrik.

Pada waktu itu listrik masih baru lahir dan identifikasi elektron baru terjadi sepuluh tahun kemudian. Pada saat

ini muncul seorang yang berusaha menjawab pertanyaan Maxwell apakah hambatan koil yang dibangkitkan

arus listrik dipengaruhi adanya magnet. Edwin Herbert Hall (1855-1938), ahli fisika Amerika terkemuka saat

itu menemukan apa yang disebut efek Hall pada tahun 1879. Penemuan tersebut tetap menjadi pertanyaan

selama hampir seabad sampai munculnya semikonduktor yang dapat menghasilkan tegangan Hall. Sekarang,

efek Hall digunakan dalam sirkuit utama sistem penyalaan elektronik.

Ini juga menjadi periode monumental untuk perkembangan elektrokimia. Arsitek transformasi ini adalah

ilmuwan Amerika Josiah Williard Gibbs (1839-1903). Ia benar-benar jenius dan menarik konsep orang besar

seperti Johannes Diderik van der Waals(1837-1923) dan menarik pujian dari sejawat seperti Maxwell. Yang

menarik, gelar doctor pertama Universitas Yale untuk tesis teknik dianugerahkan kepada Gibbs. Ia juga dikenal

untuk kontribusinya terhadap astronomi dan teori elektromagnetik.

Pilar elektrokimia modern: 1/2 akhir abad 19 (Bag 2)

April 27, 2013Articlesmodern, sejarah elektrokimia

Setelah pada periode sebelumnya banyak dikembangkan teori peruraian elektrolitik, pada periode akhir abad ke-

19 banyak temuan mengenai fuel cell, elektrokimia organik, dan sebagainya. Dipandu oleh Hermann Kolbe di

Marburg dan Robert Bunsen di Heidelberg, Kudwig Mond (1839-1909) menjadi ahli kimia dan industrialis

terkenal. Awalnya, ketertarikannya adalah pada produksi sulfur, alkali dan amoniak. Ia juga mengembangkan

proses (proses Mond) untuk menghasilkan gas produser. Pada tahun 1889, ia dan asistennya Carl Langer

mengembangkan fuel cell hydrogen-oksigen dengan elektroda platina tipis berlubang-lubang kecil. Keduanya

Mond dan Langer menggunakan instrumen untuk mempopulerkan fuel cell. Dalam usaha mereka untuk

menggunakan gas batubara sebagai bahan bakar dalam fuel cell, mereka menemukan pembentukan nikel

karbonil (molekul yang diuraikan oleh Lord Kelvin sebagai logam dengan sayap) dari karbon monoksida dalam

gas batubara dan nikel dalam elektroda. Pengamatan ini membentuk basis proses Mond untuk ekstraksi nikel

melalui rute karbonil.

Pada tahun 1890, penemu jenius dan bisnisman Herbert Henry Dow (1866-1930), paling dikenal untuk

temuannya tentang kimia halogen, mengembangkan metoda elektrolisa untuk produksi brom dari larutan garam.

Sekarang, metoda tersebut dikenal sebagai proses Dow. Lanjutan temuannya adalah rute produksi elektrolisa

untuk khlor. Secara perlahan, dan dengan pemantapan perusahaan kimia Dow, ia menawarkan bahan kimia

khlor, organik dan kemudian logam magnesium dan kalsium. Dengan menginvestasikan pada sumber garam

dari laut tua didaerah tengah Amerika, Dow membuka jalan untuk penambangan sumber laut.

Catatan pertama untuk elektrokardiogram manusia dengan electrometer kapiler merkuri Lippmann

adalah Augustus Desire Waller (1856-1922), ahli fisiologi Perancis yang ditahun 1887 mengangkat gagasan

untuk menggunakan tubuh manusia sendiri sebagai konduktor listrik. Elektrokardiogram pertama manusia

dicatat oleh Alexander Muirhead(1848-1920), tetapi Wallerlah yang melakukannya dalam susunan klliniko-

fisiologi. Selain itu, Muirhead menggunakan perekam sifon Thomson untuk pengukurannya sedangkan Waller

menggunakan electrometer kapiler Lippmann. Willem Einthoven (1860-1927) memperbaiki percobaan dan

instrumentasi Waller. Pada tahun 1893, Edward Weston(1850-1936) mengembangkan sel standar yang

menjadi standar internasional untuk kalibrasi voltmeter. Sel tersebut tidak begitu sensitive terhadap fluktuasi

suhu daripada standar sebelumnya, sel Clark, dan memiliki keunggulan tambahan yaitu memiliki tegangan yang

sangat dekat dengan satu volt: 1,0183 V.

Berdasarkan pada penelitiannya tentang elektrolisa, Fritz Haber (1868-1934) pada tahun 1898 menunjukkan

bahwa produk yang berbeda dapat diperoleh dengan menjaga potensial elektroda pada nilai yang berbeda. Ia

menjelaskan temuannya dengan nitrobenzene, yang menjadi senyawa model untuk peneliti yang lain. Ia juga

meneliti transformasi quinone-hydroquinone, yang menjadi basis untuk elektroda quinhydrone Biilmann untuk

mengukur keasaman larutan. Haber juga dianggap penemu elektroda kaca, kontribusi yang ia lakukan dengan

Cremer, salah satu kawannya.

Periode ini juga menyaksikan sebanyak 1.093 temuan oleh satu orang, Thomas Alva Edison (1847-1931), yang

diberi julukan “Penyihir Taman Menlo.” Meskipun ia paling populer dengan temuannya bola lampu dan

phonograph, pengungkapannya tentang baterai nikel-besi tidak kalah penting. Secara bersamaan, dan bebas dari

pengaruh Edison, Waldemar Jungner (1869-1924) di Swedia mematenkan baterai nikel-besi. Pada tahun

1899, Jungner mengganti elektroda besi dengan elektroda kadmium yang lebih efisien yang menghasilkan

baterai nikel-kadmium yang paling banyak digunakan. Menarik untuk mencatat bahwa pada tahun 1899, dunia

mencatat jalanan dipenuhi oleh mobil listrik. Namun, dengan kemajuan yang cepat teknik pembakaran dalam,

pasar mobil listrik jatuh ke paling bawah dalam tiga decade berikutnya.

Tahun 1898 menandai titik balik elektrokimia organik dengan ahli kimia Swiss Julius Tafel (1862-1918) yang

mendemonstrasikan penggunaan timbal sebagai elektroda untuk reduksi senyawa organik. Tafel, yang

merupakan ahli kimia organik dan ahli kimia fisika, membuat kontribusi seminal elektrokimia organik dan

memantapkan persamaan Tafel yang menghubungkan kecepatan reaksi elektrokimia dan overpotensial.

Persamaan Tafel unik dalam hal persamaan tersebut dapat digunakan untuk reaksi kimia irreversibel yang tidak

dapat digambarkan dengan cara lain. Beberapa kontribusi yang ia buat dalam kimia organik meliputi reduksi

dengan amalgam dan penyusunan ulang Tafel. Tafel juga dikenal untuk pengenalan coulometer hydrogen untuk

pengukuran kecepatan reaksi elektrokimia dan pra-elektrolisa sebagai metoda untuk memurnikan larutan.

Pilar elektrokimia modern: Paruh pertama abad 20

May 12, 2013Articlesmodern, sejarah elektrokimia

Fokus pada periode ini adalah kajian energetik dan transport ion. Pada salah satu pendekatan awal untuk

mengkarakterisasi larutan dengan pelarut air, H. Friedenthalpada tahun 1904 menyarankan penggunaan

konsentrasi ion hidrogen. Ini yang mungkin merupakan awal dari konsep pH. Friedenthal juga menemukan

bahwa hasil kali konsentrasi ion hidrogen dan ion hidroksil dalam larutan air selalu sama. Namun perlu

ditekankan bahwa konsep pondus hydrogenii, atau pH sendiri diperkenalkan lima tahun kemudian oleh ahli

kimia Denmark Soren Peder Lauritz Sorensen (1868-1939). Pada awal ditandainya bioelektrokimia, Julius

Bernstein (1839-1917) dari Universitas Berlin mendemonstrasikan bahwa kerja potensial listrik dalam syaraf

adalah akibat dari perubahan sifat ion dari membran syaraf. Ia mengusulkan hipotesa membran dalam dua

bagian, yang pertama pada tahun 1902 dan yang kedua tahun 1912. Teorinya didasarkan pada penelitian

Helmholtz dan Du Bois-Reymond (1818-1896), “bapak eksperimen elektrofisiologi.” Penelitian Bernstein

tentang propagasi rangsangan syaraf dan potensial trans-membran mengarah pada perhatian yang besar pada

biolistrik dan pada teori kerja syaraf pada khususnya. Perlu dicatat bahwa penelitian Bernstein adalah tonggak

terakhir pada listrik hewan, dan tiba saatnya ketika listrik mencoba keluar dari bayang-bayang biologi. Pada

tahun 1910, Robert Andrews Millikan (1868-1953) menentukan muatan listrik pada elektron dengan

percobaan tetesan minyaknya yang terkenal. Tahun berikutnya, Frederick George Donnan (1870-1956)

memantapkan kondisi kesetimbangan antara dua larutan elektrolit yang dipisahkan oleh membran semi-

permeabel. Sekarang, nama Donna dihubungkan dengan sifat kesetimbangan dan potensial melalui membran.

Sekitar tahun 1922, Praha berubah menjadi “Mekah elektrokimia.” Pada 10 Pebruari tahun itu, Jaroslav

Heyrovsky (1890-1967), kadang-kadang disebut “bapak kimia elektroanalisa,” merekam kurva arus-tegangan

untuk larutan sodium hidroksida menggunakan elektroda tetesan merkuri dan mencatat arus melompat antara -

1,9 dan -2,0 V pada deposisi sodium pada merkuri. Ini menandai awal mulainya polarografi. Heyrpovsky

mengambil akar penelitian awal F.G. Donnan mengenai potensial elektroda alumunium, yang mengarahkannya

pada penelitian elektroda cair yang menyediakan permukaan elektroda yang dapat diperbaharui secara terus

menerus. Kemudian, ia bekerja sama dengan Masuzo Shikata (1895-1964) dan merancang polarograf tercatat

pertama. Pada tahun 1959, Heyrovsky dianugerahi hadiah Nobel untuk karya seminalnya tentang teknik

elektroanalisa. Polarografi mempercepat perkembangan teori reaksi elektrokimia dan perpindahan massa dalam

larutan elektrolit, dan meletakkan dasar semua metoda voltametri yang digunakan dalam elektroanalisa. Pada

tahun 1929, Heyrovsky bersama dengan Emil Votocek dari Universitas Teknik Praha, membuat

jurnalCollection of Czechoslovak Chemical Communications. Ahli kimia fisika dan fisika matematika

Slovakia Dionyz Ilkovic (1907-1980), asisten riset Heyrovsky, adalah salah satu ko-penemu polarografi.

Persamaan dasar polarografi, persamaan Ilkovic, diberi nama dengan namanya.

Hubungan antara struktur molekul dan sifat listrik juga mulai diungkap. Pada tahun 1923,Johannes Nicolaus

Bronsted (1879-1947) di Denmark dan Thomas Martin Lowry (1874-1936) di Inggris mengajukan, sendiri-

sendiri, teori asam-basa. Menurut mereka, asam adalah senyawa dengan kecenderungan menyumbangkan

proton (atau ion hidrogen), sedangkan basa adalah senyawa yang bergabung dengan proton. Tahun yang sama

juga menyaksikan ahli fisika Belanda-Amerika Petrus Josephus Wilhelmus Debye (1884-1966) dan ahli fisika

dan kimia fisika Erich Armand Arthur Joseph Huckel (1896-1980) menjabarkan teori dasar mereka tentang

perilaku larutan elektrolit kuat. Menurut mereka, larutan elektrolit kuat menyimpang dari perilaku larutan ideal

karena gaya tarik ion-ion. Mereka menyarankan bahwa ion dalam larutan memiliki efek penyaring medan listrik

dari ion sendirian, yang memunculkan panjang Debye. Huckel juga terkenal untuk kaidah Huckel untuk

menentukan molekul cincin dan metoda Huckel untuk pendekatan perhitungan orbital molekul.

Debye memenangkan hadiah Nobel 1936 dalam kimia untuk kontribusinya terhadap struktur molekul, untuk

hubungan momen dipole dan untuk difraksi sinar X dan elektron dalam gas. Pada tahun 1916, ia menunjukkan

bahwa studi difraksi sinar X dapat digunakan dengan sampel serbuk, menghilangkan dalam proses kebutuhan

menyiapkan Kristal yang bagus. Ini kemudian dikenal sebagai metoda difraksi sinar X Debye-Scherrer.

Orisinalitas dan besarnya kontribusi Debye dicerminkan dalam banyak konsep yang membawa namanya:

metoda difraksi sinar X Debye-Scherre, teori Debye-Huckel, teori Debye tentang panas spesifik, efek Debye-

Sears dalam cairan transparan, jarak perisai Debye, suhu Debye, frekuensi Debye dan teori Debye tentang

mekanika gelombang. Ia juga diabadikan dengan satuan momen dipole (debye), monument Dipole Moment di

Maastricht dan anugerah the American Chemical Society dengan namanya.

Sekitar waktu ini, Alexander Naumovich Frumkin (1895-1976) yang populer sebagai “bapak elektrokimia di

Rusia,” membuat kontribusi penting terhadap dasar-dasar reaksi elektroda – khususnya pengaruh antarmuka

elektroda-elektrolit terhadap kecepatan transfer elektron melintasinya. Berdasarkan pada studi adsorpsi senyawa

organik pada merkuri, Frumkin mengusulkan adsoropsi isothermis yang dikenal sebaga isothermis Frumkin. Ia

juga memperkenalkan konsep potensial muatan listrik nol. Ia bergandengan dengan Veniamin Grigorevich

Levich (1917-1987) dalam menghubungkan hasil percobaannya dengan teori. Kerjasama ini menuju pada

pengembangan elektroda piringan berputar dan analisa kuantitatif polarografik maksimum.

Daya listrik berkembang cepat dengan temuan yang disebut baterai daya Drumm. Temuan itu adalah baterai

alkaline nikel-seng yang ditemukan oleh James J. Drumm (1897-1974) dan menjadi populer dengan

pemakaiannya dalam kereta pedesaan di Irlandia. Pada tahun 1932, Francis Thomas Bacon (1904-1992)

memperkenalkan pemakaian elektrolit alkalin dan elektroda nikel yang murah dalam fuel cell. Dua puluh tujuh

tahun kemudian, pada tahun 1959, ia mendemonstrasikan fuel cell praktis 5 kW.

Pengukuran kuantitatif korosi elektrokimia mulai mapan dengan publikasi Thomas Percy Hoare (1889-1980)

dan Ulick Richardson Evans pada tahun 1932. Evans yang digambarkan dalam Biographical Memoirs of

Fellows of the Royal Society sebagai “bapak sains modern korosi dan perlindungan logam,” meletakkan dasar

sifat elektrokimia korosi. Bukunya Metallic Corrosion, Passivity, and Protection yang diterbitkan tahun 1937

mungkin merupakan buku paling komprehensif yang pernah ditulis oleh satu orang penulis tentang sains korosi.

Pada tahun 1933, dalam makalah tentang elektroda oksigen, Hoare menunjukkan bagaimana potensial

kesetimbangan dapat ditentukan dari plot Tafel. Hoare adalah penerima pertama penghargaan U.R. Evans

(1976) dari Institution of Corrosion Science and Technology. Herbert H. Uhlig (1907-1993) adalah kampiun

lain sains korosi. Corrosion Handbook yang ditulisnya pada tahun 1948 melanjutkan generasi ilmuwan dan

insinyur korosi bahkan setengah abad setelah publikasinya.

Digambarkan oleh F. Mansfeld sebagai “raksasa yang kurang dihargai dalam dunia elektrokimia dan korosi,”

ahli elektrokimia dan ilmuwan bahan Carl Wagner (1901-1977) juga diingat sebagai “bapak kimia keadaan

padat” untuk penelitian pelopor dalam berbagai bidang termasuk reaksi pemucatan, katalis, fotokimia, fuel cell,

semikonduktor dan cacat kimia. Pada tahun 1943, Wagner merumuskan mekanisme konduksi ion dalam

zirconia yang didoping, yang meletakkan dasar untuk bidang ion keadaan padat. Kontribusinya terhadap korosi

merupakan dasar pemahaman kita mengenai pertumbuhan dibatasi difusi kerak pada logam pada suhu tinggi

maupun aspek lain seperti kerja sel local, pasivitas, oksidasi paduan dan perlindungan katodik. Kontribusi

lainnya meliputi coulometri keadaan padat dan aspek teoritis dan eksperimen gabungan konduksi ion dan

elektron.

Pada tahun 1937, Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (1902-1971) membalik halaman lain sejarah elektrokimia

dengan penelitiannya tentang batas bergerak, yang kemudian menjadi zona elektroforesis. Ia menerima hadiah

Nobel 1948 untuk karyanya tentang elektroforesis untuk pemisahan protein dan asam amino. Pada tahun 1938,

insiyur listrik Amerika Hendrik Wade Bode (1905-1982) membuat dampak dalam elektrokimia melalui plot

Bode, yang banyak digunakan dalam analisa impedansi elektrokimia dari sistem elektrokimia.

Sampai tahun 1938, ahli elektrokimia Belgia Marcel Pourbaix (1904-1998) telah menyusun diagram potensial-

pH yang terkenal, yang juga disebut “diagram Pourbaix.” Karyanya mendukung banyak aspek dari sains korosi,

pemurnian elektrokimia, baterai, elektrodeposisi dan elektrokatalisis. Pada tahun 1952 ia mendirikan komisi

elektrokimia dari IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), yang pada tahun-tahun

berikutnya meletakkan kaidah yang mengatur tanda potensial elektrokimia.

Banyak teori dibelakang cyclic voltammetry dan electrochemical impedance spectroscopyberasal dari karya ahli

elektrokimia Inggris John Edward Brough Randles (1912-1998). Karyanya tahun 1947 tentang polarografi

sinar katoda (oscillopolarograph) menandai mulainya linear sweep voltammetry, penyelesaian arus puncak

yang tiba melalui persamaan Randles-Sevcik yang terkenal. Sevcik adalah ilmuwan Cheko, yang bersama

dengan Pual Delahay, mengembangkan beberapa instrumen dengan sapuan segitiga. Sebagai sampingan, harus

disebutkan bahwa Delahay-lah yang pada tahun 1950an memperkenalkan chronopotentiometry. Pada tahun

yang sama (1947), Randles mempublikasikan analisa sirkuit impedansi yang mengandung difusi dan transfer

elektron antarmuka, yang membuka metoda untuk mempelajari reaksi elektroda cepat. Randles tidak diberi

banyak publikasi, tetapi makalahnya menyediakan pandangan yang jelas tentang mekanisme proses

elektrokimia. Sirkuit ekivalen yang digunakan dalam analisa dikenal sebagai sirkuit ekivalen Randles. Namun,

agar sirkuit tersebut adil harus diberi istilah sirkuit Randles-Ershler, untuk Dolin dan Ershler yang telah

mempublikasikan hasil serupa di Rusia pada tahun 1940, yang karena pecah Perang Dunia II tidak mudah

menembus Barat.

Selama di C.A. Parson & Co., Ltd., perusahaan listrik yang basisnya di Newcastle-upon-Tyne, insinyur Inggris

Francis Thomas Bacon menjadi orang pertama yang mengembangkan fuel cell hidrogen-udara dan

menyarankan pemakaiannya dalam kapal selam. Tidak seperti sel Grove, yang menggunakan elektrolit asam

dan elektroda padat,fuel cell Bacon memiliki elektrolit basa yang tidak korosif dan elektroda difusi gas berpori

bertekanan. Aplikasi praktis pertama teknologinya tiba beberapa tahun kemudian dalam misi Apollo, yang

mengandalkan fuel cell untuk sumber daya penerbangan, pemanasan dan air minum (hasil reaksi elektrokimia).

Menarik untuk dicatat bahwa Bacon adalah penerima pertama medali Grove pada tahun 1991.

Pilar elektrokimia modern: paruh kedua abad 20 dan setelahnya (Bag. 1)

August 12, 2013Articles

Jika sistem energetik elektrokimia mendominasi paruh pertama abad ke-20, kinetika reaksi elektrokimia mulai

dikenali sebagai cabang penting elektrokimia teoritis dalam paruh kedua. Kredit untuk menghubungkan

elektrokimia dan kinetika harus diberikan kepada ahli kimia fisika Inggris John Alfred Valentine

Butler (1899-1977). Ia, bersama dengan ahli kimia permukaan Jerman Max Volmer (1885-1965), dan ahli

kimia fisika Hungaria Tibor Erdey-Gruz (1902-1976), meletakkan bibit basis fenomenologi kinetika

elektrokimia. Persaman Butler-Volmer merupakan produk kontribusi mereka terhadap elektrokimia teoritis.

Masyarakat di Berlin kenal baik dengan Institu Butler-Volmer di Universitas Teknik Berlin dan Max-

Volmerstrase. Pada tahun 1951, Butler bekerja sama dengan R.W. Gurney memperkenalkan konsep tingkat

energy dalam perhitungan elektrokimia. Kontribusi Butler terhadap biokimia kurang dikenal, khususnya

penelitiannya tentang kinetika aksi enzim. Kinetika elektroda juga tumbuh dengan sangat luar biasa melalui

penelitian ahli elektrokimia Jerman Klaus-Jurgen Vetter (1916-1974), yang membuat interpretasi jalan pintas

tentang densitas pertukaran arus, orde reaksi elektrokimia dan potensial Flade.

Pada akhir tahun 1950an, teknik elektroanalitis menjadi matang dengan studi elektroda tetesan merkuri

menggantung oleh ahli kimia Polandia Wiktor Kemula (1902-1985), yang penelitian seminalnya dalam kimia

elektroanalitis mengarah pada penelitian ekstensif dalam polarografi, elektrokimia amalgam, voltametri

pelucutan, voltametri siklus dan transfer elektron. Ahli kimia fisika dan analitis Belanda-Amerika Izaak

Maurits Kolthoff(1927-1962), lebih popular dikenal sebagai “bapak kimia analisa” membantu transformasi

kimia analisa dari sebuah seni dengan resep empiris ke disiplin ilmiah mandiri. Diantara kontribusinya terhadap

kimia elektroanalitis adalah analisa konduktometri dan potensiometri, polarografi untuk analisa logam jarang

lingkungan, elektroda selektif ion, transfer electron dan reaksi presipitasi, dan kimia media non-air. Ia

mengembangkan struktur kimia analisa dan galaksi mahasiswa, yang meliputi nama tercetak tebal sepertiJames

J. Lingane dan Herbert A. Latinen. Amalgamasi gagasan konsep dari bidang yang luas seperti energetic,

kinetika, stereokimia, elektrokimia, pH, reaksi asam-basa yang dibawa Kolthoff ke kimia analisa  merupakan

impor yang Lingane sekali waktu berkata, “ . . . kimia analisa belum pernah dilayani oleh pikiran yang lebih

orisinal, maupun pena yang lebih kreatif daripada Kolthoff.”

Perkembangan parallel juga terjadi dalam instrumentasi elektrokimia, paling signifikan diantara mereka

mungkin penemuan potensiostat oleh ahli fisika-insinyur Jerman Hans Wenking (lahir 1923). Berdasar pada

amplifier bola, yang ia rancang pada tahun 1952, sebagai inti temuannya, Wenking memberikan kontribusinya

terhadap elektrokimia melalui potensiostat. Sampai tahun 1957, potensiostatnya digunakan di Max Planck

Institute di Gottingen untuk studi korosi. Kemudian, Wenking bersama dengan Gerhard Bank, mulai membuat

instrument tersebut. Potensiosptat telah banyak berubah dalam sirkuitnya, tetapi potensistat Wenking tetap

nama dagang yang umum dan melayani elektrokimia dalam cara yang tak terhitung: pengukuran korosi,

elektrolisa terkontrol dan pasivasi elektrokimia.

Ketika Jerman terus melanjutkan kontribusinya terhadap pertumbuhan elektrokimia, muncul nama besar

lainnya: Heinz Gerischer (1919-1994). Studi elektrokimia dan fotoelektrokimia pada elektroda semikonduktor

dan elektrokimia keadaan tereksitasi brhutang budi asalnya pada jenius ini. Pada tahun 1960 dan 1961, ia

melakukan analisa matematika detail reaksi redoks pada elektroda logam dan semikonduktor, yang dengan itu

ia menunjukkan bahwa transfer electron melalui antarmuka elektroda-elektrolit terjadi melalui pengkanalan.

Berbekal latar belakang kimia dan fisika yang kuat, ia bermain dengan beberapa konsep, banyak diantaranya

hanya merupakan awal yang tak terselesaikan: tahap potensial ganda (atau modulasi AC) untuk memperlajari

reaksi elektrokimia cepat, elektrokimia antarmuka, elektroda Kristal tunggal dan difraksi electron energy rendah

(yang asistennya Gerhard Ertl [lahir 1936) lanjutkan, Ertl menerima Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun

2007], vakum ultra tinggi, dan spektroskopi terhadap waktu. Penelitiannya tentang kinetika elektroda mencakup

banyak dasar interpretasi mekanisme proses elektroda. Sebagai contoh, ia memperkenalkan teknik transient

potensiostat untuk studi mekanisme reaksi.

Pilar elektrokimia modern: paruh kedua abad 20 dan setelahnya (Bag. 2) – Selesai

August 14, 2013Articles

Penelitian ilmiah di India yang baru merdeka pada 1950an dipandang keanehan usaha  manusia daripada sebuah

profesi. Tetapi itu tidak menyurutkan ahli elektrokimia India Kadarundalige Sitharama Gururaja

Doss (1906-1989) memelopori  pengaruh AC terhadap adsorpsi dan kinetika elektroda. Ia juga memperkenalkan

teknik tensametri (secara mandiri dari Breyer) dan pengaruh redoksokinetika, yang sekarang diistilahkan

rektifikasi faradaik. Dampak dari teknik ini dalam studi adsorpsi, kinetika reaksi cepat dan elektroanalisa logam

kadar sangat kecil dikenal dengan baik. Salah satu muridnya yang patut dikenang,Sarukkai Krishnamachari

Rengarajan (1932-2008) dikenal dengan baik untuk pendekatan terpadu untuk memodelkan fenomena

antarmuka pada tingkat makro, molekuler dan elektron.

Periode ini juga melihat kolaborasi hebat antara murid dan guru dalam elektrokimia, menampilkan Brian

Evans Conway (1927-2005) dan John O’Mara Bockris (lahir 1923). Mereka adalah instrumen yang

membawa elektrokimia dari keadaan yang mati suri karena perang dunia II melalui multi-volume

monumental Modern Aspects of Electrochemistry. Secara tidak sengaja, murid Bockris yang lain, ahli

elektrokimia IndiaAmulya K. N. Reddy juga membantu membawa elektrokimia kedepan dengan

mengkompilasi kuliah Bockris kedalam Modern Electrochemistry, buku dua volume dan barangkali klasik.

Bockris dan Conway adalah pemberi arah kinetika elektroda dalam dunia barat. Conway merupakan ahli

elektrokimia “lengkap” dimana ia bekerja pada hamper semua aspek elektrokimia: antarmuka diberi listrik,

solvasi ion, adsorpsi, kinetika elektroda, pembentukan lapisan oksida, elektrokatalisa, baterai isi ulang dan

kapasitor elektrokimia.

Penemu Austria dan ahli elektrokimia Karl V. Kordesch (lahir 1922) nama yang sangat dikenal bagi peneliti

dalam bidang baterai dan sel bahan bakar. Ia adalah penemu sel primer alkalin (yang telah banyak

menggantikan sel kering seng-karbon dalam lampu senter) dan kunci promotor teknologi baterai RAM

(rechargeable alkaline manganese dioxide). Pada tahun 1960an, ia menjadi yang pertama yang

mengembangkan sel bahan bakar Apollo, sel bahan bakar alkalin dengan elektrolit disirkulasi.

Ini juga merupakan waktu ketika elektrokimia kuantum mengambil akar dengan penelitian yang mendobrak

jalan oleh ilmuwan Georgia Revaz Dogonadze (1931-1985). Ia yang pertama kali mengenali proses transfer

electron sebagai transisi mekanika kuantum antar dua keadaan electron. Kelompok risetnya yang pertama kali

mengusulkan model mekanika kuantum untuk transfer proton dalam pelarut polar, yang menuju pada formulasi

teori mekanika kuantum mengenai proses kimia, elektrokimia dan biokimia dalam zat cair polar.

Tetapi Rudolph Marcus-lah (lahir 1923) yang meletakkan elektrokimia kuantum pada peta. Ia adalah seorang

ahli kimia teoritis Amerika yang memenangkan hadiah Nobel 1992 dalam Kimia untuk teorinya transfer

electron dalam sistem kimia.

Saat ini elektrokimia tampaknya bergerak beriringan dengan kemajuan dalam sains bahan dan teknik

karakterisasi. Sebagai contoh, ada lonjakan tajam kearah eksploitasi bahan skala nano dan arsitektur. Harapan

dalam arah ini tinggi karena permukaan memainkan peran kunci dalam proses elektrokimia. Pengembangan

lanjutan dalam sintesa dan karakterisasi bahan juga telah mengarah pada diterimanya perubahan dalam riset

elektrokimia. Sebagai penutup, urutan kronologis perkembangan elektrokimia yang berharga telah diuraikan

meskipun pendekatan ini mungkin merampok interkoneksi diantara mereka. Ilmuwan yang dipotret sebagai

pilar elektrokimia disini telah membuat kontribusi seminal atau membantu meneruskan apa yang sebelumnya

hanya diusulkan. Mudah-mudahan daftar tersebut komprehensif, tidak diragukan lagi masih banyak yang

diabaikan.

APAKAH elektrokimia? http://electrochem.cwru.edu/estir

Zoltan Nagy Nagy Zoltán Department of Chemistry Departemen Kimia The University of North Carolina Universitas North Carolina Chapel Hill, NC 27599, USA Chapel Hill, NC 27599, USA E-mail: nagyz@email.unc.edu E-mail: nagyz@email.unc.edu (May, 2008) (Mei, 2008)Elektrokimia adalah cabang kimia yang berhubungan dengan reaksi kimia yang melibatkan arus listrik dan potensi . Beberapa reaksi kimia yang berjalan secara spontan dapat menghasilkan arus listrik, yang dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan yang berguna, sedangkan reaksi kimia lainnya dapat dipaksa untuk diolah dengan menggunakan arus listrik. Meskipun semua ini mungkin terdengar agak esoterik, perangkat praktis berdasarkan reaksi-reaksi, dan banyak produk yang dibuat oleh reaksi-reaksi ini dikenal, dalam perangkat rumah tangga sehari-hari.

Contoh elektrokimia dalam Kehidupan Sehari-hari

Yang dikenal sehari-hari perangkat elektrokimia terbaik mungkin adalahbaterai . Misalnya adalah baterai yang Anda gunakan dalam senter Anda, kamera digital, ia adalah sel elektrokimia .Baterai ini dibuat dengan bahan kimia tertentu di dalamnya, yang saling bereaksi satu dengan yanglain dan menghasilkan sebuah arus listrik segera setelah Anda menutup saklar. Setelah bahan kimia dalam sel semua habis, sel tersebut dibuang dan sel baru telah diinstal pada perangkat. Sebuah versi yang lebih canggih dari baterai dapat digunakan lagi setelah pengisian dengan listrik. Contoh baterai yang bisa diisi ulang adalah aki sebagai starter di mobil Anda yangtelah ada selama lebih dari seratus tahun. Semua perangkat elektronik portabel (komputer laptop, handphone, dll) menggunakan baterai yang dapat diisi ulang . Beberapa baterai dapat digunakan kembali lebih dari seribu kali sebelum baterai itu harus diganti karena usia tua mereka.Beberapa dari baterai yang digunakan dalam "hari ini mobil hybrid" dalam hubungannya dengan mesin bensin. Mereka juga menjadi calon sumber daya di dalam mobil yang penuh listrik, begitu berat baterai dan harga mereka bisa lebih jauh berkurang.

Dalam versi lain dari mobil listrik, daya akan diberikan oleh sel bahan bakar . Sel bahan bakar yang agak seperti baterai memiliki jumlah terbatas senyawa kimia yang dibentuk untuk dapat terus disuplai oleh bahan bakar. Sebuah mobil sel bahan bakar akan kadang-kadang diisi oleh bahan bakar, seperti mobil bensin hari ini-mesin. Bahan bakar kemungkinan besar akan hidrogen, tetapi penelitian yang dilakukan untuk menggunakan bahan bakar seperti bensin. Yang paling mungkin paling awal, aplikasi komersial praktis dari sel bahan bakar akan sumber daya untuk perangkat elektronik portabel, komputer lap-top, sel-telepon, dll Sel-sel bahan bakar

akan digunakan sebagai bahan bakar alkohol, maka, bukan kadang-kadang pengisian perangkat dari sumber listrik, satu hanya perlu memasukkan cartridge bahan bakar baru. Kesulitan utama dengan sel bahan bakar adalah harga mereka.. Jika tidak, sel bahan bakar teknis yang handal dan baik-kerja telah tersedia selama beberapa dekade: program ruang angkasa AS telah menggunakan mereka secara rutin, sejak program Apollo. Tentu saja, harga spasi kapsul bukan pertimbangan utama, tapi kehandalan.

Banyak produk kimia sehari-hari dalam rumah tangga yang terhubung ke elektrokimia. "Bleach" terbuat dari produk-produk dari elektrolisis air garam ("klorin" dan "soda kaustik"), atau dapat dilakukan secara langsung dengan sel elektrokimia. Jika Anda memiliki kolam renang, Anda mungkin memiliki perangkat kecil untuk memproduksi secara lokal dalam jumlah kecil atau pemutih klorin, yang Anda butuhkan untuk memperlakukan air kolam Anda. Air minum Anda mungkin diobati dengan klorin, mungkin diproduksi di tempat oleh sel elektrokimia kecil atau dibeli dari perusahaan memproduksi dengan elektrolisis air garam. Klorin juga merupakan bahan dasar di banyak plastik, seperti PVC, digunakan di banyak rumah untuk perpipaan.

Banyak agen-agen pembersih, deterjen, sabun dibuat dengan soda "kostik" yang juga dihasilkan dalam air garam-sel elektrolisis. Semua kertas yang Anda gunakan dihasilkan dengan jumlah besar soda kaustik, dan itu mungkin diperlakukan oleh klorin untuk pemutih itu. Soda kaustik juga digunakan dalam penyusunan produk makanan banyak.

Segala sesuatu di sekitar anda yang terbuat dari aluminium dibuat oleh proses elektrokimia, yang praktis dan ekonomis-satunya cara untukmenghasilkan logam aluminium dari bijih. Banyak logam lainnya yang umum digunakan dapat dihasilkan dari bijih atau olahan (disucikan) olehproses elektrokimia . Beberapa di antaranya adalah: tembaga, seng, perak, timah, dan banyak lagi. Logam artikel sering dilindungi dari  korosidengan lapisan mereka dengan logam tahan korosi lebih. Lebih sering daripada tidak, ini dilaksanakan oleh electroplating , plating chrome adalah contoh yang baik. Dekorasi pelapis juga diterapkan elektrokimia, peralatan dan perhiasan sering perak atau emas berlapis untuk memperbaiki penampilan. Kadang-kadang bagian seluruh perhiasan dibuat oleh elektrodeposisi proses yang disebut electroforming .

Lain pemakaian sehari-hari perangkat elektrokimia adalah dalam analisis kimia. Di laboratorium, teknik elektrokimia secara luas digunakan. Tetapi bahkan dalam kehidupan sehari-hari ada aplikasi elektrokimia. Sebagai contoh, sensor glukosa digunakan oleh penderita diabetes sering perangkat elektrokimia.

Di atas adalah gambaran singkat dan sepintas dari berbagai aspek kehidupan sehari-hari berhubungan dengan elektrokimia. Tapi bagaimana elektrokimia ini berbeda dari kimia secara umum? Apakah hubungan antara listrik dan kimia?

Isu sentral dalam elektrokimia

Reaksi elektrokimia adalah reaksi oksidasi reduksi selalu/ dilakukan pada keadaan khusus. Oksidasi (setidaknya dalam bentuk sederhana) adalah jenis reaksi yang sangat terkenal. Kebanyakan orang akan segera memikirkan pembentukan karat, reaksi dari besi dengan oksigen dari udara untuk menghasilkan oksida besi, karat. Tapi kimia mendefinisikan oksidasi dengan cara yang jauh lebih umum, reaksi dengan gas oksigen adalah salah satu contoh dari oksidasi.Atom dan molekul terdiri dari sebuah inti berat dengan elektron berputar-putar di sekitarnya. Definisi umum "oksidasi / reduksi" adalah sumbangan elektron oleh satu molekul atau atom lain. Spesies yang menyumbangkan elektron dikatakan "teroksidasi", dan spesies menerima elektron dikatakan "mengurangi". Oksidasi dan reduksi selalu terjadi bersama-sama, oksidasi selalu disertai oleh sesuatu yang berkurang, dan pengurangan selalu disertai oleh sesuatu yang teroksidasi. Elektron bisa berpindah dari suatu tempat ke tempat. Elektron-elektron ini adalah elektron yang sama yang membawa arus listrik pada rangkaian rumah tangga atau perangkat elektronik. Dalam kondisi normal, gerakan elektron antara atom-atom atau molekul tidak dapat digunakan untuk melaksanakan pekerjaan yang berguna, gerakan elektron yang terjadi dalam jarak sangat pendek, bisa dianggap sebagai “arus internal”. Tapi, jika dua bagian dari reaksi, oksidasi dan reduksi, dipisahkan oleh jarak (secara atomik) besar, dan kedua situs reaksi yang dihubungkan oleh sebuah kawat untuk

elektron untuk berpindah, dinamalkan dengan " arus eksternal" dapat digunakan untuk melaksanakan pekerjaan yang bermanfaat, cahaya bola lampu atau menjalankan motor.

Salah satu contoh yang paling sederhana adalah oksidasi hidrogen dengan oksigen untuk menghasilkan air. Hal ini juga diketahui bahwa gas hidrogen mudah meledak jika dicampur dengan udara, campuran tidak stabil, semua yang dibutuhkan adalah percikan atau nyala api kecil untuk memulai reaksi, yang dari hasil secara spontan (dan eksplosif) untuk menghasilkan uap air. Dalam reaksi ini, elektron bergerak dari hidrogen ke oksigen, tapi "arus listrik" ini tidak berguna sehingga sangat disayangkan. Tapi ini adalah reaksi yang sama bahwa dalam sebuah "hidrogen-oksigen"sel bahan bakar dapat menghasilkan arus yang berguna (misalnya untuk menggerakkan sebuah mobil di masa mendatang).

Seperti diilustrasikan dalam Gambar 1, hidrogen dan gas oksigen tidak diizinkan untuk mencampur dalam sel bahan bakar, mereka makan untuk dua struktur logam yang terpisah (yang elektroda sel bahan bakar) di mana mereka dapat menyumbangkan atau menerima elektron (hidrogen yang teroksidasi menyumbangkan elektron, sementara oksigen berkurang menerima elektron). Elektron kemudian berpindah dari satu elektroda ke yang lainnya melalui sebuah kabel eksternal, dan menghasilkan sebuah arus listrik yang bermanfaat. Pada elektroda perubahan permukaan arus dari elektronik untuk ion . Dalam sel bahan bakar, arus dilakukan dari satu elektroda ke yang lainnya melalui hanya ionically melakukan elektrolit (konduksi elektronik apapun secara internal akan pendek rangkaian sel bahan bakar). Ini pemisahan spasial dan bagian oksidasi reduksi oksidasi keseluruhan / reaksi reduksi adalah fitur penting dari elektrokimia. Elektron-elektron, bukan hanya berpindah dari satu atom atau molekul ke yang lain, tetapi dipaksa untuk bergerak melalui sebuah kabel eksternal, dan arus listrik yang dihasilkan tersedia untuk keperluan praktis dapat. Hal ini tentu saja lain, rincian yang terlibat, seperti yang akan disebutkan di bawah ini, tapi inti dari elektrokimia adalah pemisahan spasial bagian oksidasi (sumbangan elektron ke elektroda) dan bagian pengurangan (penerimaan elektron dari elektroda) reaksi secara keseluruhan. Reaksi sel bahan bakar ini adalah contoh yang baik dari satu jenis reaksi elektrokimia: reaksi kimia spontan menghasilkan listrik. Hidrogen dan oksigen yang sangat reaktif terhadap satu sama lain, mereka ingin bereaksi dan akan mengambil setiap kesempatan untuk melakukannya. Akibatnya, ketika mereka terpisah dan tidak dapat langsung bereaksi, mereka akan melakukannya jika elektroda yang tepat disediakan di mana mereka dapat menyumbangkan / menerima elektron dan gaya eksternal saat ini digunakan. Dalam jenis sel elektrokimia , reaksi kimia digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

Ada lagi jenis reaksi elektrokimia: satu yang tidak akan melanjutkan jika dipaksa untuk melakukannya. Reaksi kebalikan dari reaksi sel bahan bakar hidrogen-oksigen sebagai contoh yang baik adalah air. Air, yang terdiri dari hidrogen dan oksigen, dapat diuraikan untuk menghasilkan elemen murni. Tapi ini bukan reaksi spontan (setidaknya tidak di bawah "normal" kondisi, yaitu: pada suhu kamar dan tekanan atmosfer), itu harus dipaksa oleh masukan energi. Salah satu cara untuk memaksa itu adalah dengan sebuah arus listrik antara dua elektroda direndam dalam beberapa larutan air. Reaksi kebalikan dari yang ditunjukkan pada Gambar 1 akan terjadi: hidrogen dan gas oksigen akan dihasilkan, dan mereka dapat dikumpulkan secara terpisah. Dalam jenis sel elektrokimia , energi listrik digunakan untuk menghasilkan perubahan kimia. Lihat Lampiran untuk beberapa rincian tentang sel bahan bakar dan air elektrolisis reaksi.

Secara singkat, ini adalah prinsip penting dari elektrokimia. Semua contoh-contoh praktis yang diberikan dalam bagian sebelumnya hanya variasi pada tema yang sama. Tentu saja, electrochemists khawatir tentang beberapa rincian tambahan yang terlibat dalam sistem ini. Apa potensi listrik perbedaan antara elektroda ? Bagaimana potensi ini berubah ketikaarus mengalir? Bagaimana dengan ion membawa arus dalam elektrolitantara elektroda? Apa bahan kimia terbaik (untuk menjadi teroksidasi / dikurangi ) yang akan digunakan? Apa bahan elektroda paling tepat untuk digunakan? Apa elektrolit paling tepat untuk digunakan? Namun, untuk tujuan pengenalan ini, ini hanya bisa diabaikan.

Mungkin ada beberapa perincian yang layak untuk disebutkan. Elektroda pada sel elektrokimia biasanya terbuat dari logam atau paduan, kadang-kadang karbon. Elektroda dimana oksidasi terjadi (yaitu, di mana elektronyang disumbangkan untuk elektroda) disebut “anoda”, dan elektroda dimana reduksi terjadi (yaitu, di mana elektron

diterima dari elektroda) disebut ”katoda” . Elektrolit yang biasanya terlarut dalam air, kadang-kadang dalam pelarut lainnya, berupa campuran garam dalam cairan atau membetuk ion yang melarutkan padatan.

Ini juga mungkin layak disebutkan di atas dijelaskan bahwa dua contoh sel elektrokimia, bahan bakar hidrogen-oksigen sel dan sel elektrolisis air, akan menjadi komponen penting dari ekonomi "hidrogen yang diusulkan". Ini dibayangkan bahwa listrik tenaga surya dapat digunakan untuk electrolyze air dan menghasilkan bakar hidrogen. hidrogen itu akan disalurkan ke titik penggunaan, baik stasiun pusat, atau rumah pribadi, di mana sel bahan bakar akan mengubahnya kembali menjadi listrik. Hidrogen juga bisa digunakan dalam sistem transportasi (mobil listrik, dll) untuk menyediakan tenaga listrik melalui sel bahan bakar.

Ada beberapa variasi pada tema dasar.

Dalam baterai, dua bahan kimia, yang sangat ingin bereaksi, ditempatkan ke dalam baterai selama produksi sedemikian rupa sehingga tidak dapat bereaksi secara langsung (yang secara spasial terpisah), tetapi mereka dapat menyumbangkan / menerima elektron (mendapatkan teroksidasi / reduksi) pada elektroda dimasukkan ke dalam mereka, dan dengan demikian menghasilkan arus listrik yang bermanfaat. Dengan baterai isi ulang , arus listrik dapat dipaksa melalui baterai yang digunakan (pengisian baterai) yang akan dipulihkan dan memulihkan reaksi bahan kimia yang asli, sehingga baterai dapat digunakan lagi untuk menghasilkan arus listrik. Bahan kimia dan reaksi-reaksi yang terlibat dalam baterai umumnya lebih kompleks (kadang-kadang sangat banyak sehingga) daripada hidrogen-oksigen contoh sederhana yang dibahas di atas, tetapi ini merupakan detail, skema secara keseluruhan tetap sama.

Beberapa logam dalam kehidupan   sehari-hari banyak diproduksi (atau dimurnikan) dalam sel elektrokimia dimana energi listrik digunakan untuk menghasilkan perubahan kimia. Ini adalah reaksi yang harus dipaksa untuk terjadi, dan sering penggunaan arus listrik adalah pilihan terbaik untuk melakukannya, dalam beberapa kasus ini adalah satu-satunya pilihan praktis (seperti untuk produksi aluminium ). Bijih logam yang larut dalam beberapa pelarut, dan pelarutan yang dihasilkan terurai di dalam sel. Ion logam dikurangi pada katoda untuk menghasilkan padatan (dalam beberapa kasus cairan) deposit logam dari logam murni. Dalam kondisi khusus, proses-proses dapat digunakan untuk menghasilkan longgar serbuk logam , dengan bentuk dan ukuran dikontrol, bukan logam padat. The same reaction occurs in the electroplating cells, where a corrosion resistant or decorative metal coating is applied to a metal object that is made the cathode of the cell. Reaksi yang sama terjadi dielectroplating sel, dimana korosi logam hias tahan coating atau diterapkan pada benda logam yang dibuat katoda sel. In these cells, the inevitably occurring coupled oxidation reaction at the anode is more often than not oxygen evolution from the water, this oxygen is considered a useless byproduct and is vented into the air. Dalam sel, reaksi oksidasi terjadi dibarengi pasti di anoda lebih sering daripada tidak evolusi oksigen dari air, oksigen ini dianggap produk sampingan tak berguna dan dibuang ke udara.

Benda logam juga dapat dibentuk elektrokimia dengan menggunakan salah satu penurunan atau proses oksidasi yang terjadi dalam sel. Electroformingadalah aplikasi khusus elektroplating mana bentuk prafabrik terisi penuh dengan deposit logam tebal (oleh penurunan ion logam dari solusi) untuk memproduksi sebuah benda logam padat dalam bentuk formulir, tidak ada mesin lebih lanjut diperlukan untuk memperoleh objek akhir. Reaksi sebaliknya terjadi di pemesinan elektrokimia . Berikut logam yang akan dibentuk dibuat anoda dalam sel elektrokimia di mana logam tersebut akan dibubarkan (teroksidasi menjadi senyawa logam larut) setelah bentuk katoda spasi yang sangat dekat (dalam hal ini, evolusi hidrogen digabungkan pada katoda adalah dianggap produk sampingan tak berguna). Proses ini sering digunakan untuk memproduksi benda logam dari paduan yang sangat keras dan sulit untuk mesin menjadi bentuk kompleks (misalnya, turbin blades). Dalam seluruh proses ini bahan kimia dan reaksi-reaksi yang terlibat dapat lebih kompleks (kadang-kadang sangat banyak sehingga) tetapi ini adalah detail, oksidasi ruang yang dipisahkan secara keseluruhan / skema pengurangan tetap sama.

Banyak bahan kimia lainnya ( organik atau anorganik) juga diproduksi di sel elektrokimia. Seperti telah disebutkan di atas, selalu ada dua produk yang dihasilkan, baik oksidasi dan reduksi harus terjadi pada waktu yang sama. Sayangnya, sering kali hanya salah satu produk yang menarik, dan yang lainnya adalah produk

sampingan tak berguna. Namun demikian, proses ini seringkali masih memberikan pilihan yang paling ekonomis. Ada satu pengecualian penting: dengan elektrolisis air garam(larutan garam dapur umum). Reaksi oksidasi menghasilkan gas klorin, sedangkan penurunan memproduksi gas hidrogen dan dengan itu sebagai dasar solusi (lihat Persamaan. [11] dalamLampiran ), "soda kaustik". Baik klorin dan soda kaustik adalah produk berguna. Selama beberapa dekade, hidrogen itu umumnya dianggap produk sampingan tak berguna dan hanya dibakar, baru-baru ini, di beberapa instalasi hidrogen diumpankan ke sel bahan bakar hidrogen-oksigen untuk mendapatkan kembali sebagian daya listrik yang digunakan dalam proses, hal ini menghasilkan tiga produk yang berguna dari satu proses. Baik klorin dan kaustik sangat penting, bahan kimia skala besar, mereka digunakan dalam proses kimia banyak dan produk, banyak di antaranya untuk keperluan rumah tanggaHal ini menunjukkan skala dari proses yang menggunakan sekitar 1,5% dari seluruh tenaga listrik yang dihasilkan di AS, antara industri elektrokimia ini adalah yang kedua hanya untuk produksi logam aluminium , yang menggunakan sekitar dua kali lebih banyak listrik.

Ada satu perangkat elektrokimia yang berguna yang tidak mengikuti tema sentral. " kapasitor elektrokimia "dianggap dalam hubungannya dengan baterai dan sel bahan bakar untuk sumber daya listrik hibrida di mobil. Tidak ada reaksi (oksidasi / reduksi) yang terjadi dalam perangkat tersebut, mereka hanya berbeda (dan dalam beberapa hal lebih baik) versi klasik listrik kapasitor .

Beberapa yang kurang terkenal penggunaan elektrokimia

Ada banyak kegunaan lain (dan menggunakan mungkin) dari elektrokimia perlu disebutkan. Elektrokimia terlibat dalam kedua hewan dantumbuhan hidup . Hal ini juga terlibat dalam banyak aspek perlindungan lingkungan . Hal ini banyak digunakan untuk menghasilkan pelindung (dan dekoratif) lapisan oksidapada beberapa logam, terutama pada aluminium. Hal ini digunakan dalam produksi beberapa sering digunakan komponen sirkuit listrik . Selain sel bahan bakar dan baterai telah digunakan dalam program ruang, elektrokimia proses produksi juga diusulkan untuk aplikasi luar-ruang. Artikel tentang ini dan mata pelajaran lain banyak tersedia di Encyclopedia. Dan untuk orang yang tertarik dalam sejarah, ada artikel tentang sejarah elektrokimia , sejarah Society Elektrokimia , dan artikel tentang kehidupan dan pencapaian electrochemists besar: Heyrovský , Tafel , dan Volta .Appendix Lampiran

Contoh pada Gambar 1 adalah sel bahan bakar oksida padat di mana ion yang membawa arusdalam elektrolit adalah ion oksigen. (Karena operasi suhu tinggi, karbon monoksida dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam hal ini, untuk sel bahan bakar yang paling lainnya, ini merupakan racun elektroda.)Ada banyak cara yang berbeda untuk menulis reaksi hidrogen-oksigen untuk sel bahan bakar , tergantung pada apa elektrolit dan apa ion mendominasi, Menimbang sel dengan larutan terbentuk dalam air sebagai pelarut, reaksi terjadi dalam sel bahan bakar oksigen-hidrogen akan tergantung apakah solusinya adalah asam ataudasar . Air berada dalam kesetimbangan dengan ion-nya: "H 2 O <==> H + + OH -" tapi dalam larutan asam ion hidrogen mendominasi, sementara di solusi dasar ion hidroksil mendominasi.

Reaksi hidrogen-oksigen sel bahan bakar pada elektrolit asam adalah:

Reaksi hidrogen-oksigen sel bahan bakar di sebuah elektrolit dasar:

[1] [1]

H 2 ==> 2H + + 2e - H 2 ==> 2H + + 2e - (oxidation reaction) (Reaksi oksidasi)

[2] [2]

½O 2 + 2H + + 2e - ==> H 2 O ½ O 2 + 2H ++ 2e - ==> H 2 O

(reduction reaction) (Reaksi reduksi)

[3] [3]

H 2 + ½O 2 ==> H 2 O H 2 + ½ O 2 ==> H 2O(overall reaction) (Reaksi keseluruhan)

Dalam kedua kasus, reaksi oksidasi melibatkan hidrogen dan pengurangan oksigen untuk menghasilkan air. Untuk kasus keseluruhan reaksi sebaliknya, penguraian air menjadi hidrogen dan

oksigen, reaksi untuk elektrolit asam adalah:

Untuk dekomposisi air menjadi hidrogen dan oksigen, reaksi untuk elektrolit dasar:

Dalam kedua kasus, melibatkan reaksi dekomposisi air menjadi hidrogen dan oksigen, pada dasarnya oksidasi air untuk memproduksi oksigen dan, pada saat yang sama, penurunan air untuk memproduksi hidrogen. Ini bukan reaksi spontan, melainkan harus dipaksa untuk melanjutkan menggunakan arus listrik.

Bibliography Bibliografi

Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, Applications (four volumes), W. Vielstich, A. Lamm, and H. Gasteiger (editors), Wiley, Chichester, UK, 2003. Buku Pegangan Sel Bahan Bakar: Fundamentals, Teknologi, Aplikasi (empat jilid), W. Vielstich, A. Lamm, dan H. Gasteiger (editor), Wiley, Chichester, Inggris, 2003.

Handbook of Batteries  (3 rd edition), D. Linden and TB Reddy (editors), McGraw-Hill, New York, 2001. Handbook of Baterai (3 edisi September), D. Linden dan TB Reddy (editor), McGraw-Hill, New York, 2001.

Modern Electroplating  (4 th edition), M. Schlesinger and M. Paunovic (editors), Wiley, New York, 2000. Modern Elektroplating (edisi 4 th),M. Schlesinger dan M. Paunovic (editor), Wiley, New York 2000.

Modern Electrochemistry 2A: Fundamentals of Electrodics  (2 ndedition), J. O'M. Elektrokimia Modern 2A: Fundamentals of Electrodics (2 nd edition), J. O'M. Bockris, AKN Reddy, and M. Gamboa-Aldeco, Kluwer/Plenum, New York, 2000. Bockris, Reddy akn, dan M. Gamboa-Aldeco, Kluwer / Plenum, New York, 2000.

Modern Electrochemistry 2B: Electrodics in Chemistry, Engineering, Biology, and Environmental Science (2 nd edition), J. O'M.Elektrokimia Modern 2B: Electrodics di Kimia, Teknik, Biologi, dan Ilmu Lingkungan (2 nd edition), J. O'M. Bockris and AKN Reddy, Kluwer/Plenum, New York, 2000. Bockris dan Reddy akn, Kluwer / Plenum, New York, 2000.

Modern Electrochemistry 1: Ionics  (2 nd edition), J. O'M. Modern Elektrokimia 1: Ionics (2 nd edition), J. O'M. Bockris and AKN Reddy, Plenum Press, New York, 1998. Bockris dan Reddy akn, Plenum Press, New York, 1998.

[4] [4]

H 2 + 2OH - ==> 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH -

==> 2H 2 O + 2e -(oxidation reaction) (Reaksi oksidasi)

[5] [5]

½O 2 + H 2 O + 2e - ==> 2OH - ½ O 2 + H 2O + 2e - ==> 2OH -

(reduction reaction) (Reaksi reduksi)

[6] [6]

H 2 + ½O 2 ==> H 2 O H 2 + ½ O 2 ==> H 2O(overall reaction) (Reaksi keseluruhan)

[7] [7]

H 2 O ==> ½O 2 + 2H + + 2e - H 2 O ==> ½ O 2 + 2H + + 2e -

(oxidation reaction) (Reaksi oksidasi)

[8] [8]

2H + + 2e - ==> H 2 2H + + 2e - ==> H 2(reduction reaction) (Reaksi reduksi)

[9] [9]

H 2 O ==> H 2 + ½O 2 H 2 O ==> H 2 + ½ O 2(overall reaction) (Reaksi keseluruhan)

[10] [10]

2OH - ==> ½O 2 + H 2 O + 2e - 2OH - ==> ½ O 2 + H 2 O + 2e -

(oxidation reaction) (Reaksi oksidasi)

[11] [11]

2H 2 O + 2e - ==> 2OH - + H 2 2H 2 O + 2e- ==> 2OH - + H 2

(reduction reaction) (Reaksi reduksi)

[12] [12]

H 2 O ==> H 2 + ½O 2 H 2 O ==> H 2 + ½ O 2

(overall reaction) (Reaksi keseluruhan)

Industrial Electrochemistry  (2 nd edition), D. Pletcher and FC Walsh, Chapman Hall, London, 1989. Elektrokimia Industri (2 nd edition), D. Pletcher dan FC Walsh, Chapman Hall, London, 1989.

Industrial Electrochemical Processes,  AT Kuhn (editor), Elsevier, New York, 1971. Industri Proses elektrokimia, AT Kuhn (editor), Elsevier, New York, 1971.

Listings of electrochemistry books , review chapters , and proceedings volumes are also available in the Electrochemistry Science and Technology Information Resource (ESTIR) . Daftar dari elektrokimiabuku , bab tinjauan , dan volume proses juga tersedia dalam Elektrokimia Ilmu dan Teknologi Informasi Sumber Daya (ESTIR) . (http://electrochem.cwru.edu/estir/) (Http://electrochem.cwru.edu/estir

Diposkan oleh elektrochem   di 14.34