Tujuan dasar elektrokimia adalah studi tentang sistem yang mampu memberikan kerja listrik yang berguna dari reaksi oksireduksi (sel galvanik) atau sistem di mana proses oksireduksi terjadi ketika menerima kerja listrik yang berguna (elektrolisis).
Studi elektrokimia pertama tanggal kembali ke 1786 dan dilakukan oleh Galvani. Dia mengamati bahwa kaki katak “bergerak” ketika perbedaan potensial listrik diterapkan padanya. Salah satu kutub unsur pelepasan listrik dipasang pada saraf dan yang lainnya pada otot. Galvani membayangkan bahwa sistem itu membentuk sebuah kapasitor, mengeluarkan listriknya ke dalam kaki.
Kemudian dia memverifikasi bahwa jalinan kaki memungkinkan aliran listrik, kemudian menjelaskan fenomena tersebut. Pada saat itu konduktor logam sudah dikenal dan oleh karena itu saluran baru dikenal sebagai konduktor elektrolitik.
Sementara itu, penemuan terbesar Volta adalah tumpukan volta pada tahun 1796 yang terdiri dari timbal dan perak yang direndam dalam elektrolit.
Penemuan elektrolisis air yang melibatkan pelepasan hidrogen dan oksigen (Nicholson & Carlisle, 1800), usulan mekanisme lompatan proton untuk menghantarkan listrik dalam larutan asam (Grotthuss, 1805) dll., segera diikuti.
Akhirnya, pada tahun 1835, hukum Faraday muncul, yang terus berlaku hingga hari ini, mengingat hubungannya yang erat dengan struktur fungsional materi. Faraday-lah yang memperkenalkan istilah elektrokimia seperti ion, kation, anion, elektroda, elektrolit, dll. yang digunakan sampai hari ini.
Karena konduksi listrik adalah karakteristik intrinsik dari bahan yang berpartisipasi, maka tepat untuk mempertimbangkan sistem elektrokimia yang terdiri dari setidaknya dua konduktor elektronik (disebut elektroda) yang dipisahkan oleh konduktor elektrolitik.
hukum faraday
Ketika arus listrik dilewatkan melalui antarmuka logam / elektrolit, reaksi kimia oksidasi atau reduksi terjadi di mana logam dapat berpartisipasi atau tidak. Misalnya, ketika arus listrik positif melewati antarmuka, seperti dalam kasus elektroda perak metalik yang direndam dalam larutan garam perak terlarut, elektron mengalir melalui antarmuka dalam arah yang berlawanan dengan elektroda. secara bersamaan ion perak mengalir menuju bagian dalam larutan, reaksi yang terjadi:
Ada kemungkinan lain dan salah satu contoh paling umum adalah kasus elektroda yang tidak berpartisipasi dalam reaksi. Misalnya, pada pelat atau karbon yang direndam dalam larutan ion besi:
Kesimpulan dari contoh-contoh yang disajikan dapat diringkas sebagai berikut: “Perjalanan arus listrik dari konduktor logam ke konduktor elektrolit, atau sebaliknya, selalu disertai dengan reaksi elektrokimia”. Ini adalah bentuk umum dari pernyataan Hukum Faraday.
Secara kuantitatif, Faraday juga mengusulkan “Besarnya efek kimia, dalam ekivalen kimia, adalah sama baik pada permukaan logam maupun dalam larutan elektrolit dan hanya ditentukan oleh jumlah listrik yang lewat.” Ini sesuai dengan mengatakan bahwa, jika ekivalen elektron mengalir melalui antarmuka, ekivalen gram dari spesies yang terlibat dalam proses elektrolitik harus dioksidasi atau direduksi. Muatan sesuai dengan ekivalen elektron dan secara tradisional dikenal dengan nama penulis hukum (Faraday) dan secara matematis sesuai dengan bentuk:
F = Ne
Dimana F adalah Faraday, N adalah bilangan Avogadro dan e adalah muatan elektron. Mensubstitusi nilai N dan e , diperoleh dengan pendekatan yang baik bahwa F = 96.500 C.
Oleh karena itu, dalam elektrolisis di mana arus dijaga konstan, massa bahan yang terlibat dalam setiap proses elektrolitik dapat dihitung dengan reaksi:
Dimana I adalah arus, t adalah waktu dan Persamaan adalah gram ekivalen dari spesies yang terlibat dalam proses elektrolitik, yaitu;
Dimana n adalah jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi elektrokimia.