Kimia Penyelamatan Harta karun yang tenggelam

 Kimia Penyelamatan Harta karun yang tenggelam  

Ketika kapal sepanyol Atocha dihancurkan oleh Badai pada 1622, kapal Spanyol itu membawa sekitar 47 ton tembaga, emas, dan perak dari Dunia Baru. Sebagian besar harta itu adalah perak batangan dan koin dikemas dalam peti kayu. Ketika pemburu harta karun Mel Fisher menyelamatkan perak pada tahun 1985, korosi dan pertumbuhan hewan laut telah mengubah logam mengkilap menjadi sesuatu yang tampak seperti karang. Mengembalikan perak ke kondisi aslinya diperlukan pemahaman tentang perubahan kimia yang terjadi selama 350 tahun tenggelam di lautan. 

Seperti peti kayu (berisi perak) yang membusuk dimana pasokan oksigen habis sehingga mendukung pertumbuhan bakteri tertentu yang menggunakan ion sulfat sebagai agen oksidasi untuk menghasilkan energi. Bakteri yang mengkonsumsi ion sulfat kemudian melepaskan gas hidrogen sulfida yang bereaksi dengan perak membentuk perak sulfida yang berwarna hitam: Dengan demikian, selama bertahun-tahun, permukaan perak menjadi tertutup dengan lapisan korosi yang melekat kuat, yang untungnya melindungi perak di bawahnya dan mencegahnya konversi total perak menjadi sulfida perak. 

Perubahan lain yang terjadi saat kayu membusuk adalah pembentukan karbon dioksida. Ini menggeser ekuilibrium yang adar di lautan, 

CO2(aq) + H2O(l) ↔ HCO3-(aq) + H+(aq)

ke kanan, menghasilkan HCO3- konsentrasi yang lebih tinggi. Kemudian ion HCO3- bereaksi dengan ion yang ada di air laut untuk membentuk kalsium karbonat: 

Ca2+(aq) + HCO3- (aq) ↔ CaCO3(s) + H+(aq)

Kalsium karbonat adalah komponen utama batu kapur. Dengan demikian, seiring waktu, koin dan batang perak berkarat menjadi terbungkus batu kapur. 

Baik batu kapur dan korosi harus ditangani. Karena CaCO3 mengandung anion sisa asam lemah maka larutan asam dapat melarutkan batu kapur: Merendam massa koin dalam bak mandi buffer asam untuk beberapa jam memungkinkan beberapa potong harta karun untuk dipisahkan, dan Ag2S hitam pada permukaan harta karun akan terlihat. Senyawa abrasif tidak bisa digunakan untuk menghilangkan korosi ini; karena akan merusak detail ukiran (fitur koin yang sangat berharga bagi sejarawan atau kolektor) dan proses ini juga melarutkan beberapa perak. Sebaliknya, reaksi korosi dapat dibalik melalui pengurangan elektrolitik. Koin-koin itu dihubungkan ke katoda dari sel elektrolitik dalam encer larutan natrium hidroksida seperti yang terlihat dalam gambar.

Ketika elektron mengalir, ion Ag+ dalam perak sulfida adalah direduksi menjadi logam perak: 

Ag2S + 2e- 🡪 Ag + S2-

Sebagai produk sampingan, gelembung gas hidrogen dari reduksi air akan nampak di permukaan koin: 

2H2O + 2e- 🡪 H2(g) + 2OH-(aq)

Agitasi yang disebabkan oleh gelembung mengendurkan serpihan logam sulfida dan membantu membersihkan koin. Prosedur ini telah memungkinkan untuk mengembalikan harta karun hampir mirip dengan kondisinya ketika Atocha berlayar bertahun-tahun yang lalu.

John Mc Murry, General Chemistry, 4th Edition

Zhumdahl, Chemistry, 8th Edition