Hukum Faraday

Hukum Faraday I dan Faraday II

Michael Faraday selain mengembangkan metode elektrolisis juga menerangkan hubungan kuantitatif anatar jumlah arus yang dilewatkan pada sel elektrolisis dengan jumlah zat yang dihasilkan.

Hubungan kuantitatif antara jumlah arus dengan jumlah zat pada elektrolisis dikenal dengan hukum Faraday.

1.       Jumlah zat yang dihasilkan pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah arus yang dilewatkan melalui sel elektrolisis

2.       Jika jumlah arus listrik yang dilewatkan sama, maka jumlah zat yang dihasilkan pada masing-masing sel elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalennya.

Berat ekuivalen =  

MIsalnya   Ar CU = 63,5 , untuk merduksi ion Cu diperlukan 2 mol elektron maka massa ekuivalen Cu

Reaksi : Cu2+ (aq)  +  2 e           Cu(s)   

Massa ekuivalen Cu (e)  =

Berat ekuivalen berbagai unsur sebagai berikut :

a.       gas Hidrogen

Reaksi : 2 H+(aq)  +  2 e           H2 (g)   

Massa ekuivalen H2 (e)  =

b.       Gas oksigen

Reaksi : 2 H2O (l)          O2 (g) + 4 H+(aq)  + 4 e  

Massa ekuivalen O2 (e)  =

c.        Gas halogen (X)

Reaksi : 2 X-(aq)           X2 (g)  +  2 e              

Massa ekuivalen X2 (e)  =

X = F, Cl, Br, I

d.       Logam

Reaksi :   Ln+(aq)  +  n e           L (s)   

Massa ekuivalen L (e)  =

Besaran 1 Faraday = besarnya muatan untuk 1 mol elektron.

1 F = 1 mol elektron x muatan 1 elektron

1 F = 6,02 x 10 23 x 1,602 x 10-19  C = 9,64853 x 104 C

Dalam perhitungan selanjutnya = 1 F = 96.500 C

Kuat arus (i) : menyatakan banyaknya muatan yang melalui suatu penghantar tiap satuan waktu.

Kuat arus (i) =

Q = i x t              F =

Menurut Hukum Faraday I

Massa yang mengendap (w) berbdanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir pada sel elektrolisis.

w = e Q

w =    

w =    

keterangan :

w   = massa yang mengendap

i     = kuat arus

t     = waktu (sekon)

n    = muatan ion

Dengan perhitungan stoikiometri reaksi dapat dijelaskan :

Reaksi reduksi ion Cu2+ sebagai berikut :

Reaksi             : Cu2+ (aq)  +  2 e               Cu(s)   

Jumlah mol    :                           2 mol            1 mol

2 mol ekuivalen dengan  1 mol atom Cu

1 mol ekuivalen dengan  ½ mol atom Cu

1 F akan menghasilkan ½ mol Cu

Untuk muatan listrik Q coulumb =

Jika muatan listrik = Q coulumb maka Cu yang diendapakan sebanyak  =  mol

Maka massa yang dapat diendapakan = x Ar Cu

Q = i x t

massa Cu yang dapat diendapakan = x Ar Cu

Contoh 1

Arus 5 amper dilairkan ke dalam larutan CuSO4, selama 1 jam. Hitung massa Cu yang dapat diendapkan jika Ar Cu = 63,5

Penyelesaian

t = 1 jam = 1 x 60 x 60 = 3600 detik

i = 5 amper

Ar Cu = 63,5

CuSO4          Cu2+    + SO42-

n = 2  

Menurut Hukum Faraday I

w =

w =

w =

w =

Contoh 2

Arus 15 amper dilairkan ke dalam larutan K2SO4, selama 2 jam. Jika menggunaka elektroda inert (C) 

a.       tuliskan reaksi elektrlisis

b.       hitung volume gas pada anoda dan katoda jika diukur pada STP.

Penyelesaian

t = 1 jam = 2 x 60 x 60 = 7200 detik

i = 5 amper

Volume gas STP = 22,4 liter

a.       Reaksi yang terjadi:

Di Katoda :     2 H+(aq)  +  2 e           H2 (g)

Di anoda   :    2 H2O (l)          O2 (g) + 4 H+(aq)  + 4 e

Gas di katoda = hidrogen (H2) maka n = 2

Gas di anoda = Oksigen (O2)   maka n = 4

Menurut Hukum Faraday I

Gas di Katoda

V H2 =

V H2  =

V H2  =

V H2  =

Gas di Anoda

V O2 =

V O2  =

V O2  =

V O2  =

Hukum Faraday II

Jika pada elektrolisis disusun seri, maka massa yang mengendap sebanding dengan massa ekuivalennya

W1 : W2 = e1 : e2

Contoh 1

Sejumlah arus dilairkan ke dalam larutan AgNO dan CuSO yang disusun secara seri. Jika massa Ag yang mengendap sebanyak 5,4 gram. Hitung massa Cu yang mengendap ! Ar Ag = 108 dan Ar Cu = 63,5

Penyelesaian

Ar Ag = 108           Ar Cu = 63,5

n Ag = 1                    n Cu = 2

W Ag = 5,4              W Cu =  ?

Menurut Hukum Faraday II