Elektrolisis & Elektroplating

Apa ya kira-kira arti dari judul post ini?

Elektrolisis yang menjadi elektroplating

Electrolysis atau elektrolisis : Wikipedia.org

Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektrode dan larutan elektrolit.

Ok kalo begitu apa itu energi listrik, sederhananya energi/elektron yang mengalir dari kutub negatip "cathode" menuju kutub positip "anode" atau dari muatan tinggi kemuatan rendah.

Energi kimia sederhananya energi yang mengubah susunan atom, molekul atau senyawa, menjadi atom, molekul atau senyawa lainnya, sebetulnya ini juga bisa dikatakan yang terjadi adalah energi listrik, toh isinya adalah atom-atom yang bermuatan. 

Kenapa dibedakan ya? Jika kita berbicara diskala partikel yang terjadi adalah muatan energi quantum, ya termasuk didalamnya listrik, magnetik, cahaya, panas dan gravitasi, hanya kimia membedakan dari struktur partikelnya....hehe...kalo disekolahan ga boleh berfikir seperti ini, pasti salah, itulah banyak para cendekia jagonya diteori (text book ato COPAS), tapi sangat jarang yang memahami secara mendalam dan bisa mempertanggung jawabkannya berbentuk karya, itulah sebabnya dinegri kita yang kaya ini kebanyakan DEBAT bukannya KARYA NYATA, WACANA/TEORI bukannya ACTION, hahaha....sepertinya adalah masalah dengan sistem sekolah dikita.

Proses Elektrolisis

Elektrolisis memiliki komponen penting yaitu elektroda dan cairan/larutan elektrolit, pada gambar diatas elektrodanya adalah 2 buah kabel telanjang berarus listrik DC 9 volt, cairan/larutan elektrolitnya adalah air mentah. H2O termasuk cairan/larutan elektrolit lemah, karena ikatan partikelnya tersusun dari ikatan kovalen bukan ionik, itulah mengapa cairan ini bisa menghantarkan listrik namun memiliki hambatan yang besar.

Elektrolisis elektroda

Gambar diatas menunjukan elektrolisis menggunakan 2 buah elektroda, Cu (tembaga) dialiri arus (+), dan Al (alumunium) dialiri arus (-), dan hasilnya kedua elektroda menghasilkan gelembung-gelembung gas, apa jadinya jika kita balik menjadi Cu (tembaga) dialiri arus (-), dan Al (alumunium) dialiri arus (+)....????

Ternyata tidak terjadi gelembung, jika adapun sangat kecil sekali, kenapa bisa begitu? hahaha...selamat datang didunia skala partikel, dunia yang sangat menantang keingintahuan saya yang uneducated ini.

Lha jawabannya gimana?

Kita perlu tau dulu rumus kimianya Cu dan Al, berapa elektron valensi kedua atom tersebut, masing-masing termasuk golongan metal transisi dan post metal transisi, hal ini mempengaruhi proses reaksi REDOKS alias reaksi oksidasi dan oksidasi. 

• Secara kimia oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

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

Proses oksidasi dan reduksi ini akan berbeda ketika kita tinjau dari reaksi biologi atau fisiologi.

Krebs Cycle atau siklus asam sitrat

Kita tidak akan membahas terlalu jauh, untuk mengetahui apa itu KREBS CYCLE atau siklus asam sitrat dan bagaimana tenaga dihasilkan dalam tubuh silahkan membaca artikel Tenaga dalam, KREBS CYCLE, cellular respiration.

Ok jadi singkatnya elektrolisis menghasilkan proses oksidasi dan reduksi suatu atom, hal inilah yang mengakibatkan elektroda Al (alumunium) dan Cu (tembaga) dapat menghasilkan gelembung udara, karena terjadi pelepasan dan penerimaan elektron pada skala partikel hingga memecah larutan H2O menjadi atom yang stabil dalam bentuk gas hydrogen dan oxygen.

Li-ion battery rechargeable battery

Batre yang bisa dicharge ulang seperti pada gambar diatas menggunakan proses oksidasi dan reduksi, pada awalnya susunan kimiawinya dapat menghasilkan listrik, seiring elektron mengalir terjadi pemecahan kimia hingga pada akhirnya tidak ada lagi elektron yang dapat dialirkan dari katoda ke anoda, maka dari itu dilakukan pengisian ulang atau dengan kata lain melakukan elektrolisis yaitu menggunakan arus listrik untuk mengubah susunan kimiawi yang ada hingga berubah menjadi susunan kimia seperti semula agar dapat mengalirkan elektron (arus listrik), lebih jelasnya silahkan membaca artikel Bikin power bank sendiri.

Untuk memperkuat larutan H2O agar menjadi larutan atau cairan elektrolit kuat, campurkan H2O dengan NaCl atau garam dapur, bisa juga dicampurkan soda kue atau NaHCO3, atau bisa juga dicampur dengan soda api atau NaOH, dan banyak lagi, NaCl, NaHCO3 dan NaOH adalah senyawa dengan ikatan ionik dan ketika dilarutkan didalam air maka senyawa ini akan terpisah menjadi ion dan larutan air ini menjadi memiliki ikatan ionik bukan lagi ikatan kovalen, ikatan ionik lebih mudah mengestafetkan elektron, dari pada ikatan kovalen.

Elektroda katoda (-) mengeluarkan elektron mengalir dalam larutan/cairan elektrolit menuju elektroda anoda (+), energi ini akan memecah H2O menjadi atom H+ dan OH-, H+ akan mendekati elektroda katoda (-), dan OH- akan mendekati elektroda anoda (+), H+ kekurangan elektron (ion+) lalu diberi elektron dari elektroda katoda (-) hingga menjadi stabil menjadi H, lalu kemudian bergabung dengan H yang lain menjadi H2 atau gas hydrogen, itulah kenapa hydrogen dihasilkan pada kutub elektroda katoda (-).

Pada bagian elektroda anoda (+) atom OH- dipecah, kemudian atom H+ akan mencari pasangannya setelah lari mengejar elektroda katoda (-), kemudian atom O- ini akan distabilkan oleh elektroda anoda (+) dan diambil elektronnya hingga menjadi stabil menjadi O dan bergabung dengan atom O lainnya menjadi atom O2 Oxygen, inilah proses reduksi, proses pelepasan/kehilangan elektron, itulah kenapa gas oxygen dihasilkan pada elektroda anoda (+), namun perbandingannya lebih banyak hydrogen dari pada Oxygen, kenapa?

Karena senyawa H2O memiliki 2 atom hydrogen dan 1 atom oxygen, ini pada larutan H2O tanpa larutan elektrolit, jika digunakan larutan elektrolit maka senyawa yang dimasukan seperti NaCl, NaHCO3, dan NaOH akan bersifat sebagai katalis dan bersifat sebagai spektator. Dan hasilnya bukan lagi menjadi hydrogen dan oxygen, soda kue akan menghasilkan CO2 dan sisa reaktan, begitu seterusnya.

Video percobaan Elektrolisis pada cairan H2O

Pada video diatas digunakan batre 9 volt dan air yang digunakan air PAM, elektroda yang bergelembung banyak dan besar-besar itu adalah elektroda katoda (-), dan yang kecil gelembungnya adalah elektroda anoda (+).

Perhatikan pada elektroda katoda gas mengarah keatas, karena hydrogen memang ringan, jika dimasukan kedalam balon maka balon tersebut akan mengapung, tapi kalau dibakar maka akan meledak, berbeda dengan gas helium yang mampu menerbangkan balon tapi tidak akan meledak jika terbakar, karena gas helium adalah gas mulia atau stabil tidak reaktip, karena elektron valensinya sudah stabil yaitu berjumlah 8, kenapa begitu?

hehe...ga kelar-kelar kalau harus ditulis semua penjelasan disini ya... :D

Terus elektroplating itu apa?

Nah elektroplating itu sebetulnya elektrolisis yang menggunakan elektroda dari jenis atom yang berbeda, itulah kenapa pada percobaan pertama elektroda yang digunakan adalah Cu (tembaga) pada elektroda (+) dan Al (alumunium) pada elektroda (-), dan hasilnya adalah gelembung-gelembung gas pada kedua elektroda, tapi kenapa ketika dibalik Cu (tembaga) (-) dan Al (alumunium) (+) tidak terjadi gelembung?

Video percobaan elektroplating

Ga ngerti ah, jadi kenapa tidak terjadi gelembung?

Tidak terjadinya fenomena gelembung gas, artinya tidak terjadinya proses oksidasi dan reduksi, kenapa bisa begitu silahkan teliti karakteristik atom Cu (tembaga) dan Al (alumunium), diatas sudah dijelaskan secara singkat kenapa hal ini menghasilkan fenomena terbalik.

Pada saat arus listrik ditingkatkan arusnya (ampere), maka jumlah elektron yang mengalir dalam larutan akan lebih banyak, hal ini akan mempercepat reaksi oksidasi dan reduksi, itulah kenapa pada video diatas cairan/larutan H2O+NaCl menjadi hitam kehijau-hijauan, karena atom Cu (tembaga) melepaskan partikel atomnya menuju elektroda katoda (-) yang menggunakan atom campuran Alumunium (uang koin), lama-lama elektroda Cu (tembaga) akan habis. Mungkin kalau cairan ini diminum akan membuat badan menjadi HULK, hahaha.... :P

Lha kemana perginya, ko bisa abis tembaganya?

Pergi menuju uang koin utuk melapisinya, atom Cu (tembaga) lepas dari elektroda anoda (+) karena direduksi, karena kelebihan elektron maka atom Cu lari mengejar elektroda katoda (uang koin), disinilah atom Cu (tembaga) menjadi kehilangan elektronnya pada elektroda Al (alumunium), dan disitulah akhir perjalanannya mereka merasa cocok, ideal, stabil dan hidup bahagia, inilah proses oksidasi, pada proses elektrolisis hal ini sulit atau sangat lama terjadi, karena jumlah elektron kurang banyak, hingga tidak mampu untuk memecah atom tembaga, jadi kalau mau elektroplating yang dinaikin nilai ampere (arus) nya bukan volt (tegangannya).

Tegangan = beda potensial antara 2 muatan (tegangan permukaan).

Arus = Jumlah muatan elektron yang mengalir pada satuan detik, rumusnya coulomb/detik. Dimana coulomb adalah satuan muatan listrik.

Hasil dari elektrolisis yang berdampak elektroplating

Pada gambar diatas terlihat jelas kawat tembaga menjadi kurus dan terlihat jelas juga uang koin tidak lagi berwarna keperakan, tapi cenderung oranye seperti berkarat, itu akibat atom Cu (tembaga) berpindah dan menempel pada uang koin, proses elektroplating ini terjadi hanya sebentar dengan menggunakan energi listrik DC 12 volt 35 amper, jika diteruskan maka tembaga akan habis dan uang koin akan semakin butek tertutup tembaga.

Itulah proses karat, karat adalah proses oksidasi, dimana atom kehilangan elektronnya, seperti besi Fe dengan oksigen O2 atau oleh H2O (air), karena air mengandung Oxygen.

Sebetulnya ada manfaat pada saat terjadinya proses ini, apakah itu? 

Pada proses ini terjadi aliran listrik, yaitu pelepasan elektron pada sisi lain dan penerimaan elektron pada sisi lain, jadi sebetulnya pada proses besi berkarat proses tersebut bisa dimanfaatkan sebagai batre, dengan menentukan senyawa tertentu maka anda bisa melakukan singularity dan continuity, bukan tidak mungkin pengetahuan ini jika ditafakuri dapat menghasilkan sumber power yang sempurna, murah dan long last time.

Selamat befikir dan berkarya.

Sampai ketemu ditulisan-tulisan saya selanjutnya.