Hukum Faraday

Pembahasan dalam artikel ini merupakan kelanjutan dari sel elektrolisis, jadi tentang sel elektrolisis harus kalian fahami terlebih dahulu. Bila dalam sel elektrolisis dibahas penulisan reaksi di katoda dan anoda maka pada pembahasan kali ini adalah perhitingan matematisnya.

Hukum Faraday I

Jumlah massa zat yang dihasilkan pada katoda atau anoda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan selama elektrolisis. 

Apabila arus listrik sebesar 1 Faraday ( 1 F ) dialirkan ke dalam sel maka akan dihasilkan :

• 1 ekivalen zat yang disebut massa ekivalen (e)
• 1 mol elektron  ( e^- )

"sebelum melanjutkan materi.... yang perlu diperhatikan adalah lambang massa ekivelen mirip dengan lambang elektron, pada penulisan lambang elektron ada yang menuliskan e dan ada juga yang menyertakan muatannya e^-. Untuk membedakan dengan lambang massa ekivalen maka muatan pada elektron saya cantumkan."

Cara menghitung massa ekivalen (e)  :

e = Ar Unsur / jumlah muatan ionnya

sebagai contoh jika 1 F dialirkan ke reaksi elektrolisis :

Cu²⁺ + 2e^- → Cu

maka massa ekivalen ( e ) logam Cu (Ar Cu = 63,5) = e Cu = 63,5/2 = 31,75
jika arus listrik diperbesar menjadi 2 kalinya massa Cu yang diendapkan juga dikali 2.

Dalam penulisan perbandingan mol suatu reaksi yang dijadikan patokan adalah mol dari elekrton.....

1 F = 1 mol e

(penting banget.... :) )

jika mol elektron = 1 mol maka :

Cu²⁺    +    2e^- → Cu
1/2 mol   1 mol    1/2 mol



Hubungan Muatan Listrik dengan Arus Listrik

Keterangan :
C = muatan listrik ( Coloumb )
I  = arus listrik ( Ampere )
t  = waktu ( sekon )

sedangkan hubungan antara Faraday dan muatan listrik ( C ) :

maka rumus Faraday :

dan massa logam yang diendapkan :

Contoh soal:

Dalam elektrolisis FeSO4 digunakan listrik sebesar 0,4 F. Hitung massa Fe (Ar Fe = 56 ) yang dihasilkan di katoda!

reaksi penguraiannya :

FeSO4  → Fe²⁺   +   SO4^-
(ingat... muatan SO4 itu hafalan.....)

 klo lupa klik tombol ini.... 

Lanjut...

reaksi pada katoda :

Fe²⁺    +    2e^- → Fe

Jadi muatan Fe ( n Fe ) = 2
massa ekivalen Fe ( e Fe ) = 56/2 = 28

m Fe = e.F
              = 28.0,4 = 11,2 gram

cara lain.... bisa juga dihitung dengan prinsip Faraday = mol elektron, maka perbandingan mol dari persamaan reaksi di atas :

Fe²⁺    +    2e^- → Fe
0,2 mol  0,4 mol  0,2 mol

m Fe =  mol Fe . Ar Fe = 0,2 mol . 56 = 11,2 gram

antara 2 cara di atas ada kelebihannya masing-masing..... untuk cara pertama sebenarnya jika tahu muatan Fe = +2 maka sebenarnya massa Fe dapat dicari langsung dengan rumus tanpa menuliskan persamaan reaksinya....

sedangkan

Cara yang terakhir itu lebih umum... dapat menyelesaikan berbagai soal dalam bab ini.....

misalnya ada pertanyaan lanjutan : 

Berapa volume gas oksigen yang dihasilkan pada anoda dalam keadaan STP!

SO4 adalah sisa asam yang mengandung oksigen berarti yang bereaksi pada anoda adalah air :

2H2O(aq) → 4H⁺(aq) + O2(g)  +  4e^-
                             0,1 mol  0,4 mol

ingat perbandingan mol = koefisien reaksi jika 4e^- = 0,4 mol maka satu O2 = 0,1 mol
setelah mol oksigennya tahu.... tinggal dicari volumenya dengan rumus stokiometri :

Volume O2 = mol O2 . 22,4 liter = 0,1 . 22,4 liter = 2,24 liter


Hubungan Hukum Faraday dengan Elektrolisis

Jika arus listrik 1 A dialirkan ke dalam 100 ml larutan perak nitrat AgNO3 melalui elektroda Pt selama 1930 detik maka hitunglah Ph nya!

elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda Pt

                   

Katoda (+)   : Ag⁺(aq) + e^-  → Ag(s)                                                                   

Anoda (-)     : 2H2O(aq)     → 4H⁺(aq) + O2(g) + 4e^-                        
                                   

reaksi pada anoda terlihat dihasilkan ion  H⁺ maka larutan tersebut bersifat asam. mula2 kita cari dahulu muatan yang lewat dalam larutan :

karena F = mol elektron maka mol e^-  = 0,02 mol

2H2O(aq)     → 4H⁺(aq) + O2(g) + 4e^-

                      0,02 mol         0,02 mol

konsentrasi H dalam larutan :

Ph nya :  1 - log 2 (masih ingat caranya kan...)

Hukum Faraday II

Apabila 2 sel atau lebih dialiri arus listrik dalam jumlah yang sama (disusun seri) maka perbandingan massa zat-zat yang dihasilkan sebanding dengan massa ekivalen (e) zat-zat tersebut.

Keterangan :
m  = massa zat dalam gram
e   = massa ekivalen zat
Ar = massa molekul relatif
n   = muatan ion positif zat/kation

Contoh :

Jika arus listrik dialirkan melalui larutan AgNO3 dan Ni (NO3)2 yang disusun seri maka akan terjadi endapan perak sebanyak 27 gram. Hitung massa endapan nikel yang terjadi! (Ar Ag = 108 dan Ar Ni = 59)

n Ag = 1  dan n Ni = 2

m Ag : m Ni = Ar Ag/n Ag  :  Ar Ni/n Ni

27 : m Ni = 108/1 : 59/2

m Ni = 7,375 gram

Sumber : http://mediabelajaronline.blogspot.com/2011/09/hukum-faraday-i.html