Hukum Faraday – Blog Ilmu Pengetahuan

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.

Lihat pula materi Wargamasyarakat.org yang lain:

Teori Asam Basa

Elektron Valensi

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.

$G \sim Q$

Sebagaimana jumlah muatan listrik (Q) sama dgn hasil kali dr berpengaruh arus listrik (i) dgn selang waktu (t),

Q = i × t

$G \sim i \times t$

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 (n_e). 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 = n_e × F

Hukum Faraday II

“Massa zat yg dihasilkan pada suatu elektrode selama elektrolisis (G) berbanding lurus dgn massa ekivalen zat tersebut (M_ek).”

Secara matematis, hukum Faraday II dapat ditulis dlm persamaan berikut.

$G \sim M_ ek$

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 (A_r) dr unsur tersebut dibagi dgn pergantian bilangan oksidasi (biloks) yg dialami dlm reaksi elektrolisis.

Penemu Lutesium - Georges Urbain

$M_ ek = \frac A_r perubahan biloks$

Berdasarkan konsep stoikiometri dasar tentang hubungan massa (m), jumlah mol (n) & massa molar ( ) sebagai berikut:

$m = n \times \$

$G = n_e \times M_ el$

$G = \frac Q F \times M_ ek$

$G = \frac i \times t F \times M_ ek$

akan didapat persamaan di atas yg merupakan campuran dr kedua aturan Faraday, di mana:

$G \sim i \times t \times M_ ek$

G = massa zat yg dihasilkan (gram)

Q = muatan listrik (coulomb)

i = kuat arus listrik (ampere)

t = waktu (sekon)

M_ek = 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.

$G_A : G_B = M_ ek A : M_ ek B$

Secara sistematis, hubungan antara jumlah listrik yg dialirkan dgn massa zat yg dihasilkan dlm elektrolisis mampu dilihat pada denah berikut.

hukum faraday listrik & elektrolisis

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? (A_r Ca = 40)

Jawab:

Massa Ca yg dihasilkan dapat dihitung dgn rumus:

$G_ Ca = \frac i \times t F \times M_ ek Ca$

Diketahui i = 10 A; t = 1 jam = 3.600 s

Setengah reaksi reduksi kalsium pada elektrolisis: Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca, sehingga:

$M_ ek Ca = \frac A_r Ca perubahan biloks Ca = \frac 40 g mol^ -1 2$

$M_ ek Ca = 20 g mol^ -1$

Jadi, diperoleh:

$G_ Ca = \frac (10 A)(3.600 s) 96.500 C mol^ -1 \times 20 g mol^ -1$

$G_ Ca = 7,461 g$

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? (A_r Ag = 108; Al = 27)

Jawab:

Massa Al dapat dijumlah dgn rumus:

$G_ Al : G_ Ag = M_ ek Al : M_ ek Ag$