HUKUM FARADAY: HUKUM FARADAY 1 dan HUKUM FARADAY 2

Faraday mengemukakan teori mengenai aspek kuantitatif elektrolisis, yang dikenal dengan Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2. Simak penjelasannya berikut ini

HUKUM FARADAY

Michael Faraday adalah ahli kimia dan fisika yang mempelajari aspek kuantitatif dan kualitatif dari elektrolisis. Ia menemukan hubungan antara massa zat yang dihasilkan di elektrode dengan jumlah listrik yang digunakan. Hubungan tersebut dinyatakan dengan dua hukum Faraday. Untuk memahami hukum tersebut, akan digunakan istilah mol elektron dan satu faraday. Lalu apa itu mol elektron dan satu faraday?

Di dalam reaksi reduksi dan oksidasi pada elektrolisis terjadi transfer elektron. Sebagai contoh, pada reaksi reduksi Cu2+, ion Cu2+ dalam lelehan menerima arus listrik (elektron) dari luar untuk membentuk Cu(s).

Cu2+(aq) + 2e(arus dari luar)   →     Cu(s)

Dikatakan:

  • Untuk menghasilkan 1 mol logam Cu, diperlukan 2 mol elektron.
  • Untuk menghasilkan 2 mol logam Cu, diperlukan 4 mol elektron.
  • Untuk menghasilkan 3 mol logam Cu, diperlukan 6 mol elektron, dan seterusnya.

Jika kita mengetahui jumlah mol elektron yang dibutuhkan, lalu bagaimana menghitung jumlah listrik yang diperlukan?

Secara eksperimen telah diperoleh bahwa 1 mol elektron mengandung muatan listrik sebesar 96.500 coulomb. Untuk menghormati Michael Faraday, 1 mol elektron disebut juga sebagai satu faraday (1F).


1 mol elektron = 1 faraday

1 mol elektron atau 1 faraday mengandung muatan listrik 96.500 coulomb.


Dengan demikian untuk reaksi di atas dapat disimpulkan:

  • Untuk menghasilkan 1 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik 2 x 96.500 coulomb.
  • Untuk menghasilkan 2 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik 4 x 96.500 coulomb.
  • Untuk menghasilkan 3 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik 6 x 96.500 coulomb.

Jadi, muatan listrik (Q) yang dibutuhkan berbanding lurus dengan mol elektron, dan dirumuskan sebagai berikut:

Q = n F

Dengan n = jumlah mol elektron (mol), F = muatan listrik per 1 mol elektron (coulomb /mol).

Dari penjelasan di atas, kita sekarang dapat  mengaitkan hubungan antara massa zat yang terbentuk pada elektrode dengan jumlah listrik yang digunakan. Inilah yang disebut dengan Hukum Faraday 1.


Hukum Faraday 1

Massa zat yang dihasilkan pada suatu elektrode selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang digunakan.

Kita sudah mengetahui bahwa massa zat (w) yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan jumlah molelektron. Sementara, jumlah mol elektron berbanding lurus dengan muatan listrik (Q) dalam elektron. Jadi, dapat disimpulkan:

Massa zat ≈ muatan listrik dalam elektron

w ≈ Q

Dengan Q menunjukan besarnya muatan listrik di suatu titik di kawat jika arus listrik I ampere melewatinya selama t detik. Secara matematis:

Q = I x t

dengan I = arus listrik (ampere) dan t =  waktu (detik).

Sehingga, persamaan di atas dapat ditulis menjadi:

w ≈ I x t


Hukum Faraday 2

Massa zat yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa ekivalen zat.

Di dalam hukum Faraday 2 dinyatakan bahwa massa yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa ekivalen zat.

massa zat ≈ massa ekivalen zat

w ≈ ME

Massa ekivalen zat adalah massa atom relatif (Ar) dibagi dengan perubahan bilangan oksidasinya atau muatan ionnya.

ME = Ar/biloks atau muatan ion


Contoh Soal Hukum Faraday

Tembaga (Cu) mempunyai Ar =63,5. Berapakah massa ekivalen untuk reaksi berikut?

Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)

Jawab:

Pada reaksi di atas, perubahan bilangan oksidasinya adalah +2.

Jadi, massa ekivalen Cu adalah: ME = Ar/biloks = 63,5/2 = 31,75

hukum faraday


Selanjutnya, jika jumlah listrik sama dialirkan ke dalam dua atau lebih sel elektrolisis dengan elektrolit yang berbeda, maka perbandingan massa zat yang dibebaskan sama dengan perbandingan massa ekivalen zat. Perhatikan gambar di atas, terlihat bahwa jika jumlah listrik yang sama melewati ketiga coulometer, maka massa zat H2, Cu, dan Ag yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan massa ekivalennya.

hukum faraday

Secara umum, jika terdapat dua macam zat A dan B, maka

hukum faraday


Contoh soal Hukum Faraday

Jika pada rangkaian di atas terbenttuk endapan Cu sebesar 5 gram, berapakah massa Ag yang mengendap pada elekrode? (Cu = 63,5; Ag = 108)

Jawab:

Untuk menghitung massa Ag, wAg, gunakan rumus:

soal hukum faraday

Diketahui massa Cu, wCu = 5 gram

Hitung MECu dan MEAg dengan menulis reaksi reduksi Cu dan Ag.

soal hukum faraday


Mari kita lihat kembali Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2:

Hukum Faraday 1 : w ≈ I x t

Hukum Faraday 2 : w ≈ ME

Jika digabungkan, kita peroleh w ≈ I x t x ME

Perbandingan ini menjadi persamaan dengan penambahan faktor 1/96.500, sehingga diperoleh rumus hukum faraday :

w = 1/96.500 x I x t x ME

dengan     w = massa zat yang dihasilkan (gram)

                   I = arus listrik (ampere)

                   t = waktu (detik)

              ME = massa ekivalen zat


Contoh soal Hukum Faraday 

Arus listrik 0,2 ampere dilewatkan selama 50 menit ke dalam sel elektrolisis yang mengandung larutan CuCl2. Hitunglah endapan Cu yang terbentuk pada katode. (Ar Cu=63,5)

Jawab:

Hitung endapan Cu, wCu, menggunakan rumus:

wCu = (1/96.500) x I x t x MECu = dimana ME = Ar/biloks

Diketahui:

Arus, I =  0,2 A;

Waktu, t = 50 menit = 50 x 60 detik = 3.000 detik

Cari nilai MECu dengan menuliskan reaksi reduksi Cu:

Cu2+(aq) + 2e → Cu(s) ;   MECu = Ar/biloks = 63,5/2 = 31,75

Jadi, diperoleh:

WCu = (1/96.500) x 0,2 A x 3.000 detik x 31,75 = 0,197 g.


Soal Hukum Faraday

Jika ingin soal lebih banyak mengenai Hukum Faraday, bisa download di sini: soal elektrolisis. (Hukum Faraday biasanya digunakan bersama konsep elektrolisis)


Demikian ulasan mengenai Hukum Faraday: Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2. Semoga bermanfaat…..

 

Sumber:

Johari, J.M.C & Rachmawati, M.(2008). KIMIA 3; SMA dan MA untuk Kelas XII. Esis: Jakarta

 


Bab Reaksi Redoks dan Elektrokimia

  1. Sel Volta Beserta Soal dan Pembahasannya
  2. Notasi Sel Volta Beserta Soal dan Pembahasannya
  3. Korosi
  4. Elektrolisis Beserta Soal dan Pembahasannya

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *