Hukum Faraday – Pada postingan sebelumnya kita telah belajar tentang elektrolisis yang merupakan proses penguraian zat-zt kimia oleh arus lisrik searah. Dalam peristiwa tersebut terjadi proses perubahan bentuk energi dari energi listrik menjadi energi kimia melalui sel elektrolisis. Nah hubungan kuantitatif antara muatan listrik dengan perubahan kimia ini dijelaskan melalui hukum Faraday. Hukum ini dikemukakan oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris bernama Michael Faraday. Selain dikenal sebagai ilmuwan di bidang kimia ia juga dikenal ahli dibidang kelistrikan dan magnet. Hukum Faraday berbunyi:
Hukum Faraday I
|
Secara matematis ditulis
m = e . q/ 96.500
m = massa zat yang diendapkan atau dihasilkan (Gram)
e = berat ekuivalen –> Ar /valensi atau Mr/valensi
q = muatan listrik (Coulomb)
Jika sobat ingat kembali rumus muatan listrik pada listrik statis
“muatan listrik 1 coulomb (C) = muatan listrik yang ada jika arus sebesar 1 ampere mengalir selama 1 detik”
q = i . t
i = arus listrik (ampere)
t = waktu (sekon)
Jadi dari kedua rumus di atas, di dapat rumus hukum faraday I
m = e . i . t /96.500
Hukum Faraday II
|
Massa ekuivalen sendiri adalah perbandingan antara massa atom atau massa molekul relatif suatu unsur atau senyawa dibagi dengan jumlah elektron yang diterima atau dilepaskan oleh setiap mol unsur atau senyawa tersebut.
massa ekuivalen = Ar X atau Mr X / ne– tiap mol X
Ilustrasi
Reduksi ion Cu2+ pada katode mengahasikan logam Cu
Cu2+ + 2e– → Cu
Menurut hukum faraday I dan II maka untuk mengendapkan 1 mol Cu diperlukan 2 mol elektron. Jika mol Cu yang diendapkan 2 mol maka diperlukan 4 mol elektron dan seterusnya. Dengan demikian banyaknya Cu yang bisa diendapkan bergantung pada banyaknya listrik (elektron) yang bisa dialirkan.
Asal Bilangan Faraday 96.500
1 mol elektron mengandung 6,02 x 1023 elektron
1 muatan elektron jika dikonversi ke coulomb = 1.6022 x 10-19 Coulomb
Jadi 1 mole elektron = 6,02 x 1023 x 1.6022 x 10-19 = 96.494 colulomb ∼ 96.500 coulomb
96.500 coulomb kemudian kita kenal dengan nama 1 F atau 1 Faraday
Contoh Soal
Larutan tembaga (II) Sulfat, CuSO4,dielektrolisis dengan elektrode inert. Jika arus sebedar 0,5 ampere dialirkan dalam larutan tersebut selama 1,5 jam. Coba sobat tentukan
a. berapa gram logam tembaga yang dihasilkan?
b. berapa liter gas oksigen yang dihasilkan diukur pada suhu 0 derajat celcius tekanan 1 atm.
Jawab
Jumlah total muatan yang dialirkan dalam larutan tersebut adalah
q = i. t = 5 x 1,5 x 60 x 60 =2,7 x 104 Coulomb
jika dijadikan dalam satuan faraday
=2,7 x 104 / 96.500 = 0,28 F
A. Reaksi di Katode
| Cu2+(aq) | + | 2e– | → | Cu |
| 1 mol | ∼ | 2 F | ∼ | 1 mol |
dari reaksi di atas,
2 mol elektron atau 2 Faraday dapat menghasilkan 1 mol Cu dengan demikian
0,28 mol elektron atau 0,28 Faraday dapat menghasilkan 0,14 mol Cu (setengahnya)
Jadi jumlah gram Cu yang dihasilkan = 0,14 x Ar Cu = 0,15 x 63,5 = 8,9 gram Cu
B Reaksi di Anode
| 2H2O | → | O2(g) | + | 4H+ + 4 e– |
| 2 mol | ∼ | 1 mol | ∼ | 4 mol (4 F) |
dari reaksi di atas
1 mol O2 dihasilkan dari 4 F jadi jumlah mol oksigen yang dapat dihasilkan = 1/4 x 0,28 = 0,07 mol O2
Volume O2 = 0,07 x 22,4 L = 1,568 Liter gas O2
Sekian belajar kita tentang Hukum Faraday berikut contoh soalnya, semoga berguna 😀