Bunyi Hukum Faraday, Rumus, Contoh Soal, dan Pembahasannya

Bunyi Hukum Faraday, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasannya

Gurubagi.com. Hukum Faraday merupakan hukum dalam ilmu kimia yang ditemukan oleh imuwan Michael Faraday dari  Inggris.

Hukum-hukum Faraday ini menjelaskan tentang hubungan antara massa zat yang dihasilkan di elektrode dengan muatan listrik yang digunakan.

Hukum Faraday menyatakan bahwa besarnya muatan listrik yang terjadi dalam sel merupakan hasil kali antara kuat arus yang dialirkan dengan lamanya waktu elektrolisisnya.

Berikut ini merupakan pernyataan ini dari prinsip dasar Hukum Faraday.

1. Di dalam sel elektrokimia, massa zat yang diendapkan pada suatu electrode sebanding dengan besarnya muatan listrik (aliran elektron yang terlibat di dalam sel)

2. Massa ekuivalen zat yang diendapkan pada eleckrode akan setara dengan muatan listrik yang dialirkan ke dalam sel.

Bunyi Hukum Faraday

Hukum Faraday terbagi menjadi dua jenis, yaitu Hukum Faraday I dan Hukum Faraday II.

Hukum Faraday I

Hukum Faraday I berbunyi: “massa zat yang dihasilkan (w) pada suatu elektrode selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik (Q) yang digunakan.”

Secara sistematis, Hukum Faraday I dapat disimpulkan dengan persamaan berikut:

w ≈ Q

Keterangan :

w = massa zat (kg)

Q = muatan listrik dalam elektron (C)

Baca : Sifat Koligatif Larutan Elektrolit, Soal, dan Pembahasannya

Jumlah muatan listrik yang dipakai (Q) sama dengan hasil kali antara kuat arus listrik (i) dan selang waktu (t).

Secara sistematis: dirumuskan sebagai berikut.

Q = i x t

Keterangan :

i = arus listrik (Ampere)

t = waktu (Ssekon)

Dengan demikian, persamaan diatas dapat dirumuskan sebagai berikut:

Hukum Faraday II

Hukum Faraday II berbunyi: “massa zat yang dihasilkan pada suatu elektrode selama elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekivalen zat tersebut.”

Secara sistematis, Hukum Faraday II dapat disimpulkan dengan persamaan berikut:

Keterangan:

w=massa zat (kg)

ME=massa ekivalen zat (kg)

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

ME = Ar/biloks atau muatan ion

Perbandingan ini menjadi persamaan dengan penambahan faktor 1/96.500, sehingga diperoleh rumus Hukum Faraday

Keterangan :

w = massa zat yang dihasilkan (kg)

I = Arus listrik (ampere)

t= Waktu (sekon)

ME = Massa ekivalen zat (kg)

Sebelum membahas soal-soal sebaiknya perlu dingat reaksi yg terjadi pada elektrolisi, sebagai berikut.

1. Reaksi pada anoda

2. Reaksi pada katoda

Contoh Soal Hukum Faraday dan Pembahasan

Soal nomor 1

Fluorin dapat diperoleh dari elektrolisis leburan KHF₂, sesuai dengan reaksi berikut :

HF₂^– ⟶ HF + ½ F₂ + e.

Hitunglah waktu yang diperlukan untuk memperoleh 26,88 liter F₂ (pada 0^oC, 1 atm) dengan arus 10 ampere! (Ar F = 19)

Pembahasan :

Karena gas F₂ yang dihasilkan diukur pada keadaan STP maka Jumlah mol F₂ = 26,88 L : 22,4 L/mol = 1,2 mol

Jumlah mol elektron = 2 × mol F₂ Jumlah mol elektron = 2 × 1,2 mol = 2,4 mol

Jumlah mol elektron = (i × t) : 96500

2,4 mol = (10 ampere × t) : 96500

t = (2,4 × 96.500) : 10

t = 23.160 detik = 386 menit

Soal nomor 2

Larutan K₂SO₄ dielektrolisis selama 1 jam dengan arus 2 A pada suhu 0^oC dan tekanan 1 atm. Tulislah reaksi yang terjadi pada anode dan katode serta hitunglah volume gas yang terjadi di katode dan anode!

Pembahasan :

Perhatikan reaksi sebagai berikut :

K₂SO_4(aq)  → 2K⁺_(aq)  +  SO₄^2-_(aq)

Perhatikan reaksi yang terjadi pada  anoda dan katonya berikut ini :

Anode : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Katode : 2H₂O + 2e →H₂ + 2OH^–

Di katode yang direduksi adalah H₂O karena ion golongan IA tidak mengalami reaksi reduksi. Pada anode yang dioksidasi adalah H₂O karena SO₄^2- merupakan sisa asam oksi sehingga tidak mengalami oksidasi pada katoda.

1 jam = 3.600 detik

jumlah mol elektron = 

=

Pada anoda jumlah mol O₂

=  1/4 x 0,075 = 0,01875 mol pada kondisi suhu 0^oC, danP = 1 atm

Volume O₂

= 0,01875 x 22,4L/mol

Volume O2 = 0,42 L

Pada katode jumlah H₂

= 1/2 x 0,075

= 0,0375 mol

Volume H₂

= 0,0375 x 22,4

= 0,84 L

Soal nomor 3

Fluorin dapat diperoleh dari elektrolisis leburan KHF₂, sesuai persamaan reaksi berikut.
HF₂^– ⟶ HF + ½ F₂ + e.

Hitunglah muatan listrik yang diperlukan untuk menghasilkan gas fluorin sebanyak 2,24 liter (STP)! (1F = 96500C)

Pembahasan :

Karena gas F₂ yang dihasilkan diukur pada keadaan STP, maka jumlah mol F₂ = 2,24 L : 22,4 L = 0,1 mol

Jumlah mol elektron = 2 × mol F₂

Jumlah mol elektron = 2 × 0,1 mol = 0,2 mol

Muatan listrik = 0,2 mol × 96500 C/mol = 19.300 C

Soal nomor 4

Pada elektrolisis larutan NiSO₄ selama 45 menit menghasilkan endapan Ni sebanyak 9,75 gram. Berapa gram Ag yang dihasilkan jika arus dalam waktu yang sama dialirkan pada elektrolisis larutan AgNO₃? (Ar Ni = 58,5; Ag = 108)

Pembahasan :

Diketahui:

m Ni = 9,75 g

e Ni = 58,5/2 = 29,25

e Ag = 108/1 = 108

Ditanya: m Ag….?

Jawab:

m Ni : m Ag = e Ni : e Ag

9,75 : m Ag = 29,25 : 108

m Ag = 9,75 x 108 : 29,25 = 36 gr

Jadi Ag yang dihasilkan jika arus dalam waktu yang sama dialirkan pada elektrolisis larutan AgNO₃ sebesar 36 gr.

Demikian ulasan mengenai bunyi Hukum Faraday, rumus, contoh soal, dan pembahasannya. Semoga bermanfaat.