Tahukah kamu apa itu Hukum Faraday? Salah satu hukum yang berhubungan dengan elektromagnetisme dan memberikan prediksi interaksi, antara rangkaian listrik serta medan magnet sehingga dapat menghasilkan gaya gerak listrik.
Ditemukan tahun 1833 oleh ilmuwan asal Inggris Michael Faraday, sampai saat ini masih digunakan dan sangat bermanfaat pada bidang tertentu. Kamu mau tahu apa makna dan contoh soalnya?
Daftar Isi
Hukum Faraday 1
Terdapat dua Hukum Faraday, yang pertama berhubungan dengan proses elektrolisis dan muatan listrik.
Bunyinya adalah “ Massa zat hasil dari sebuah elektrode selama terjadinya proses elektrolisis akan berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang dipakai”
Persamaan yang digunakan adalah:
W ≈ Q
W = massa dari suatu zat
Q = muatan listrik elektron
Penggunaannya adalah:
Q = i x t
i = arus listrik (dengan satuan ampere)
t = waktu (dengan satuan detik)
Dengan penjelasan bahwa jumlah dari penggunaan muatan listrik, hasilnya akan sama dengan perkalian antara kuat arus dengan waktu.
Selanjutnya ada lagi persamaan dari hasil penggunaan hukum di atas, menjadi:
w ≈ I x ta
Sedangkan untuk rumus yang digunakan dalam penerapannya adalah:
W = e.i.t/F
Keterangan:
W = massa sebuah zat yang dihasilkan dalam sebuah proses elektrolisis (dengan satuan gram)
e = massa ekuivalen
i = kuat arus (dengan satuan ampere)
t = waktu ( dengan satuan sec)
F = ketetapan Faraday dengan angka pasti 96.500 Coulomb/mol.
Penerapan dari hukum Faraday dalam dunia kimia ini, bisa dilihat melalui beberapa komponen yang berhubungan dengan arus listrik dan elektrolisis.
Seperti pada generator listrik, yang merupakan alat khusus dengan fungsi untuk menghasilkan energi listrik melalui sumber kategori mekanik dan memanfaatkan induksi elektromagnetik. Generator memiliki dua jenis yaitu arusnya mengalir bolak balik dan searah.
Penerapan berikutnya adalah dinamo yang memiliki dua jenis yaitu arus bolak balik dan searah.
Baca: Hukum Kirchhoff
Hukum Faraday 2
Berbeda dengan Hukum Faraday 1, ada lagi yang kedua dengan bunyi “Massa zat yang dihasilkan oleh sebuah elektroda selama proses elektrolisis, akan berbanding lurus dengan massa ekuivalen dari zat tersebut.
Sedangkan yang dimaksud dengan massa zat adalah, massa dari sebuah zat yang ada dalam sebuah penerapan hukum tersebut. Kemudian massa ekivalen merupakan massa dari sebuah zat, secara stoikiometri punya jumlah mol yang sama dengan 1 mol dari sebuah elektron.
Persamaannya adalah:
w ≈ ME
Rumus yang digunakan pada penerapan hukum kedua ini adalah:
W1/W2 = e1/e2
Keterangan:
W1 = massa zat pertama (dengan satuan gram)
W2 = massa zat kedua (dengan satuan gram)
e1 = massa ekuivalen zat pertama
e2 = massa ekuivalen zat kedua
Pada penerapan hukum kedua ini, fungsi massa ekivalen sangat penting. Terbagi atas perubahan dari bilangan oksidasi yang muncul pada sebuah reksi eketrolisis.
Persamaannya adalah:
Mek = Ar
Perubahan bilangan oksidasi
Jika merujuk pada konsep stoikiometri dasar, ada hubungan antara massa,jumlah mo, dan massa dari molar yang akan sangat berhubungan dengan gabungan penggunaan hukum 1 dan 2 Faraday.
Persamaannya adalah:
Rangkumannya adalah persamaan gabungan antara dan 2 yaitu:
G ~ i x t x Mek
Keterangan:
G = massa dari zat hasil (dengan satuan gram)
Q = muatan listrik (dengan satuan coulomb)
i = kuat dari arus listrik (dengan satuan ampere)
t = waktu (dengan satuan sec)
Mek= massa ekivalen dari zat (dengan satuan gram/mol)
F = konstanta Faraday yaitu 96.500 coulomb/mol)
Baca: Hukum Hooke
Contoh Soal Hukum Faraday
Untuk lebih memahami penerapan dari Hukum Faraday, berikut ini beberapa contoh soal penerapannya.
1. Contoh 1
Telah terjadi endapan Cu pada sebuah rangkaian listrik dengan besar 5 gram. Berapa massa Ag yang sudah mengendap pada bagian elektrode? Sebagai informasi tambahan Ag = 108, dan Cu = 63,5.
Untuk rumus mencari massa Ag atau WAg kamu bisa menggunakan rumus berikut:
WCu = MECu
WAg= MEAg
ME diketahui dengan persamaan = Ar
Bilangan Oksidasi = 2
Diketahui:
WCu = 5 gram
Hitung terlebih dahulu ME dari kedua zat tersebut dengan menggunakan reaksi reduksi keduanya baik Cu maupun Ag seperti berikut ini:
Cu2+ + 2e– → Cu(s), MEcu
= Ar = 63,5
Bilangan oksidasi =2
= 31,75
Ag+ + e– → Ag(s) MEAg
= Ar = 108
Bilangan oksidasi = 1
= 108
selanjutnya 5gCu = 31.75
WAg 108
= 17
Jadi massa Ag yang mengendap adalah = 17 gram.
2. Contoh 2
Berapakah jumlah Faraday yang akan mereduksi ion Ca2+ dengan jumlah 12 gram? Berikut ini pembahasannya:
Ca2+→ valensinya adalah 2
Ar dari Ca adalah 40
Rumus yang digunakan adalah W = e x F
Dimana untuk mencari F = W/e
Jawabannya adalah:
Jadi, dibutuhkan 0,6 Faraday untuk mereduksi ion Ca2+ yang jumlahnya 12 gram.
Baca: Hukum Coulomb
3. Contoh 3
Arus listrik dengan jumlah 0,2 ampere dibiarkan mengalir dalam jangka waktu 50 menit, kemudian masuk ke dalam sel elektrolisis yang memiliki kandungan larutan CuCl2. Berapakah jumlah endapan dari Cu yang akan terbentuk pada bagian katode. Sebagai tambahan informasi Ar dari Cu = 63,5
Diketahui:
Arus dengan simbol I = 0,2 ampere
Waktu dengan simbol t = 50 menit, jika dijadikan detik adala 50 x 60 detik yaitu 3.000 detik
Ditanya: WCu?
Jawaban: ditulis terlebih dahulu reaksi reduksi Cu yaitu:
Cu2+ (aq) + 2e+ → Cu (s)
MECu = Ar
Bilangan oksidasi = 63,5/2
= 31,75
Rumus yang digunakan untuk mencari Wcu adalah:
Wcu = (1/96.500) x i x t x MEcu
= (1/96.500) x 0,2 A x 3.000 det x 31,75
= 0,197 gram
Jadi, nilai endapan Cu yang terjadi adalh 0,197 gram.
4. Contoh 4
Pada sebuah elektrolisis yang terdapat elektroda jenis karbon, ternyata mampu menghasilkan endapan jenis Cu dengan jumlah 12,7 gram. Menggunakan arus listrik dengan jumlah 4 ampere. Berapakah waktu dibutuhkan untuk elektrolisis tersebut?
Diketahui:
Ar dari Cu = 63,5
Ditanya: W?
Jawab:
Jadi didapatkan waktu untuk elektrolisis adalah 9.650 detik menggunakan rumus dari hukum Faraday yang berlaku.
Buat kamu yang sedang mempelajari Kimia, pastinya akan sangat butuh pemahaman yang tepat tentang hukum Faraday. Sehingga saat diberikan tugas yang berhubungan dengan penerapan hukum tersebut, kamu dapat menjawabnya dengan tepat dan tuntas menggunakan rumus yang sudah tersedia.
