Pilar elektrokimia modern: 1/4 pertama abad 19

• Pilar elektrokimia modern: Jalinan Kelahiran

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, melalui tumpukan 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 Volta diabadikan 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 percobaan Carlisle dan Nicholson dan menciptakan peralatan untuk mengumpulkan hidrogen dan oksigen secara terpisah. Berikutnya, ia juga menemukan proses elektroplating. Temuan Ritter mungkin lebih awal daripada Carlisle dan Nicholson namun tidak memungkinkan baginya untuk mempublikasikan hasilnya karena tugasnya sebagai apoteker. Pengamatan Ritter 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 Perancis Coulomb. 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.

Disadur dari:

Pillars of Modern Electrochemistry: A Brief History oleh A. K. Shukla & T. P. Kumar, 2008.

• Pilar elektrokimia modern: 1/4 kedua abad 19
• Pilar elektrokimia modern: 1/2 akhir abad 19 (Bag 1)
• Pilar elektrokimia modern: 1/2 akhir abad 19 (Bag 2)
• Pilar elektrokimia modern: Paruh pertama abad 20
• Pilar elektrokimia modern: paruh kedua abad 20 dan setelahnya (Bag. 1)
• Pilar elektrokimia modern: paruh kedua abad 20 dan setelahnya (Bag. 2) – selesai