Hukum Faraday – Pengantar
Aspek kuantitatif dr elektrolisis dirumuskan oleh Michael Faraday, spesialis kimia & fisika dr Inggris, dlm dua aturan elektrolisis Faraday. Hukum-aturan elektrolisis Faraday menyatakan relasi antara massa zat yg dihasilkan di elektrode dgn muatan listrik yg disuplai pada elektrolisis.
Daftar Isi
Hukum Faraday I
“Massa zat yg dihasilkan pada suatu elektrode selama elektrolisis (G) berbanding lurus dgn jumlah muatan listrik yg dipakai (Q).”
Secara matematis, hukum Faraday I dapat ditulis dlm persamaan berikut.
Sebagaimana jumlah muatan listrik (Q) sama dgn hasil kali dr berpengaruh arus listrik (i) dgn selang waktu (t),
Q = i × t
massa zat yg dihasilkan selama elektrolisis (G) pula berbanding lurus dgn kuat arus (i) & selang waktu (t).
Muatan listrik (Q) yg digunakan dlm elektrolisis berbanding lurus dgn jumlah mol elektron yg terlibat dlm reaksi redoks (ne). Secara eksperimen diperoleh bahwa 1 mol elektron memiliki muatan listrik sebesar 96.500 coulomb. Nilai muatan listrik elektron ini ditetapkan sebagai konstanta Faraday (F). Jadi, relasi ini mampu dirumuskan sebagai berikut.
Q = ne × F
Hukum Faraday II
“Massa zat yg dihasilkan pada suatu elektrode selama elektrolisis (G) berbanding lurus dgn massa ekivalen zat tersebut (Mek).”
Secara matematis, hukum Faraday II dapat ditulis dlm persamaan berikut.
Massa ekivalen zat yakni massa zat dgn jumlah mol setara dengan-cara stoikiometri dgn 1 mol elektron. Massa ekivalen dr sebuah bagian sama dgn massa atom relatif (Ar) dr unsur tersebut dibagi dgn pergantian bilangan oksidasi (biloks) yg dialami dlm reaksi elektrolisis.
Berdasarkan konsep stoikiometri dasar tentang hubungan massa (m), jumlah mol (n) & massa molar ( ) sebagai berikut:
akan didapat persamaan di atas yg merupakan campuran dr kedua aturan Faraday, di mana:
G = massa zat yg dihasilkan (gram)
Q = muatan listrik (coulomb)
i = kuat arus listrik (ampere)
t = waktu (sekon)
Mek = massa ekivalen zat (gram/mol)
F = konstanta Faraday (96.500 coulomb/mol)
Oleh alasannya adalah itu, jikalau diberikan jumlah muatan listrik yg sama, maka perbandingan massa zat-zat yg dihasilkan akan sama dgn perbandingan massa ekivalennya masing-masing.
Secara sistematis, hubungan antara jumlah listrik yg dialirkan dgn massa zat yg dihasilkan dlm elektrolisis mampu dilihat pada denah berikut.
Contoh Soal Hukum Faraday & Pembahasan
1. Berapa gram kalsium yg dapat dihasilkan dr elektrolisis lelehan CaCl2 dgn elektroda grafit selama satu jam jikalau dipakai arus 10 A? (Ar Ca = 40)
Jawab:
Massa Ca yg dihasilkan dapat dihitung dgn rumus:
Diketahui i = 10 A; t = 1 jam = 3.600 s
Setengah reaksi reduksi kalsium pada elektrolisis: Ca2+ + 2e− → Ca, sehingga:
Jadi, diperoleh:
2. Sejumlah arus dapat mengendapkan 1,56 gram perak dr larutan AgNO3. Jika arus yg sama dialirkan selama selang waktu yg sama ke dlm lelehan AlCl3, berapa gram aluminium yg mampu diendapkan? (Ar Ag = 108; Al = 27)
Jawab:
Massa Al dapat dijumlah dgn rumus:
Diketahui GAg = 1,56 g
Setengah reaksi reduksi Al & Ag:
Al3+ + 3e− → Al, sehingga .
Ag+ + e− → Ag, sehingga .
Jadi, .
3. Hitunglah volum gas hidrogen pada kondisi STP yg terbentuk dr elektrolisis larutan KBr menggunakan arus 1,93 A selama 5 menit.
Jawab:
Muatan listrik yg digunakan dijumlah dgn rumus: Q = i × t
Diketahui i = 1,93 A; t = 5 menit = 300 s
Q = (1,93 A)(300 s) = 579 C
Jumlah mol elektron yg terlibat dlm reaksi elektrolisis dihitung dgn rumus: Q = ne × F
Setengah reaksi pembentukan H2 pada elektrolisis larutan KBr:
2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq)
Berdasarkan perbandingan koefisien reaksi, .
Makara, volum .
volum
volum
Hukum Faraday: Sumber Referensi
Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Housecroft, Catherine E. & Constable, Edwin C. 2010. Chemistry (4th edition). Harlow: Pearson Education Limited
Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2008. Kimia Sekolah Menengan Atas & MA untuk Kelas XII Jilid 3. Jakarta: Esis
McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Purba, Michael. 2007. Kimia 3B untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga
Judul Artikel: Hukum Faraday
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia UI
Materi Wargamasyarakat.org yang lain: