Elektrokimia

Elektrokimia mengkaji hubungan antara tenaga elektrik dan tindak balas kimia.

Elektrolit ialah bahan yang mengkonduksikan elektrik dalam keadaan leburan atau larutan akueus kerana kehadiran ion bebas bergerak.

Elektrolisis ialah penguraian elektrolit oleh arus elektrik:

• Katod (elektrod negatif) menarik kation, di mana berlaku penerimaan elektron (penurunan).
• Anod (elektrod positif) menarik anion, di mana berlaku pelepasan elektron (pengoksidaan).

Pemilihan ion untuk dinyahcas bergantung pada kedudukan dalam siri elektrokimia, kepekatan ion, dan jenis elektrod yang digunakan.

Sel kimia pula menukar tenaga kimia kepada tenaga elektrik. Dalam sel ringkas, logam yang lebih elektropositif bertindak sebagai terminal negatif. Semakin jauh jarak dua logam dalam siri elektrokimia, semakin tinggi voltan yang terhasil.

Penyaduran elektrik menyalut logam dengan lapisan logam lain untuk mencantikkan dan mencegah kakisan; objek yang hendak disadur diletakkan sebagai katod.

Siri elektrokimia ialah susunan unsur mengikut kecenderungan atomnya melepaskan elektron untuk membentuk ion positif; unsur di atas siri paling mudah membentuk ion, dan ionnya paling sukar dinyahcas.

Susunan kation yang biasa digunakan (dari paling sukar kepada paling mudah dinyahcas di katod):

• K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺, H⁺, Cu²⁺, Ag⁺.

Susunan anion (dari paling sukar kepada paling mudah dinyahcas di anod):

• F⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, OH⁻.

Dalam larutan akueus, ion H⁺ dan OH⁻ daripada air sentiasa hadir dan bersaing dengan ion daripada zat terlarut:

• Larutan natrium klorida cair — di katod, H⁺ dinyahcas kerana lebih rendah daripada Na⁺, menghasilkan gas hidrogen. Di anod, OH⁻ dinyahcas menghasilkan gas oksigen.
• Larutan natrium klorida pekat — kepekatan ion Cl⁻ tinggi, jadi Cl⁻ dinyahcas di anod menghasilkan gas klorin. Katod tetap menghasilkan hidrogen.
• Larutan kuprum(II) sulfat dengan elektrod karbon — kuprum terenap di katod dan oksigen terbebas di anod. Warna biru larutan semakin pudar.
• Larutan kuprum(II) sulfat dengan elektrod kuprum — anod kuprum melarut menjadi ion Cu²⁺ dan kuprum terenap di katod. Warna biru tidak berubah kerana kepekatan ion Cu²⁺ kekal. Prinsip ini digunakan untuk penulenan kuprum.

Soalan elektrokimia menguji keupayaan meramal hasil di elektrod dan menulis setengah persamaan dengan betul.

• Dalam sel elektrolisis, anod disambung ke terminal positif; dalam sel kimia, logam lebih elektropositif menjadi terminal negatif. Jangan campur aduk kedua-duanya.
• Pengoksidaan sentiasa berlaku di anod dan penurunan di katod, bagi kedua-dua jenis sel.
• Elektron mengalir melalui wayar luar, bukan melalui elektrolit. Dalam elektrolit, yang bergerak ialah ion.
• Jangan lupa faktor kepekatan dan jenis elektrod apabila meramal hasil elektrolisis larutan akueus.