Hukum Faraday 1 [PDF]

Citation preview

1. Hukum Faraday 1 Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa massa zat yang dibebaskan pada suatu elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir. Secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.



I . t = n (e¯) × 96.500 n (e¯) = (I . t) / 96.500 Banyaknya zat yang diendapkan selama elektrolisis dengan arus I ampere dan waktu t detik adalah seperti berikut. Ln+(aq) + n e¯ → L(s) n mol e¯ ~ 1 mol L



G ≈ Q ................. (1) mol e ~



Keterangan :



mol



G = massa zat yang dibebaskan (gram) Q = jumlah listrik yang digunakan (Coulomb)



Jadi untuk menghitung massa logam yang terendapkan dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini.



Apabila jumlah muatan listrik merupakan hasil kali kuat arus (I) dengan waktu (t), maka persamaan di atas dapat ditulis seperti berikut.



G = mol x Ar =



G = I . t ...................... (2) Seperti kita ketahui bahwa dalam reaksi elektrolisis di katode terjadi reaksi reduksi dengan persamaan:



G= Ar/n disebut juga massa ekuivalen (Me). Oleh karena itu, persamaan di atas dapat juga ditulis seperti berikut.



Ln+(aq) + n e¯ → L(s)



G = Me x



Untuk mengendapkan 1 mol L diperlukan sejumlah n mol elektron. Oleh karena itu, untuk mengendapkan sejumlah logam maka jumlah listrik yang diperlukan adalah.



Keterangan :



Q = n (e¯) x F ............................. (3)



x Ar



.................. (4)



G = massa zat terendapkan (gr) I = kuat arus (ampere) t = waktu (sekon) Me= massa ekuivalen n = muatan ion L (biloks)



Keterangan : Contoh Soal Hukum Faraday 1 (1) : F = Konstanta Faraday (96.500 C/mol) n (e¯) = mol elektron Jika persamaan (2) dan persamaan (3) kita substitusikan pada persamaan (1) maka diperoleh persamaan seperti berikut.



Elektrolisis larutan AgNO3 menggunakan elektrode platina, dengan kuat arus 5 ampere selama 20 menit. Hitung massa perak yang mengendap pada katode! Penyelesaian:



G = 2,02 gram Diketahui : Jadi, perak yang mengendap 2,02 gram. I = 5 ampere t = 20 menit = 1.200 detik Me untuk perak = Ar / n = 107,9 / 1 = 107,9 Ditanya : G ...?



G= G= G = 6,71 gram



Contoh Soal Hukum Faraday 1 (3) : Pada elektrolisis leburan garam CaCl2 dengan elektrode karbon digunakan muatan listrik sebanyak 0,02 F. Hitung volume gas klorin yang dihasilkan di anode, jika diukur pada tekanan dan suhu di mana 1 liter gas N2 (Mr N2 = 28) massanya 1,4 gram! Penyelesaian: Elektrolisis leburan CaCl2



Jadi, perak yang mengendap pada katode adalah 6,71 gram.



Katode : Ca2+(aq) + 2 e¯ → Ca(s) Anode : 2 Cl¯(aq) → Cl2(g) + 2 e¯



Contoh Soal Hukum Faraday 1 (2) : Diberikan reaksi sebagai berikut. Zn2+(aq) + 2 e¯ → Zn(s) Jika arus sebesar 10 ampere mengalir ke katode selama 10 menit, berapa banyak Zn yang terbentuk? (Ar Zn = 65)



Mol elektron = arus listrik = 0,02 mol Mol Cl2 = 0,01 mol (lihat koefisien) Menghitung volume gas Cl2, dengan membandingkan gas N2 pada suhu dan tekanan tertentu.



=



Penyelesaian : Diketahui : = I = 10 A t = 10 menit = 600 sekon Ar Zn = 65 Me = 65/2 = 32,5 Ditanya : GZn ... ? Pembahasan :



G=



x = 0,2 L = 200 mL Contoh Soal Hukum Faraday 1 (4) : Arus listrik sebanyak 9.650 A (selama beberapa waktu) dialirkan melalui 1 liter larutan perak nitrat 1 M dalam sebuah sel elektrolisis. Bila kedua elektrode dibuat dari platina, hitung pH larutan setelah elektrolisis! Penyelesaian :



G=



Ionisasi AgNO3 : AgNO3 (l) → Ag+ (aq) + NO3¯(aq) Reaksi elektrolisis AgNO3 sebagai berikut: Katode : Ag+ (aq) + e¯ → Ag(s) Anode : 2 H2O(l) → 4 H+(aq) + O2(g) + 4 e¯ Mol e¯ =



= 0,1 mol



mol H+ ≈ mol e¯ (lihat koefisien reaksi) (H+) = 0,1 mol / 1 liter = 0,1 M pH = - log (H+) = log (0,1) = 1 2. Hukum Faraday 2 Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa zat yang dibebaskan dalam elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat itu.



Jika arus listrik yang sama dialirkan dalam dua buah sel elektrolisis yang berbeda maka perbandingan massa zat yang dibebaskan akan sama dengan perbandingan massa ekuivalennya. Oleh karena itu, menurut hukum Faraday 2, massa zat terendapkan hasil dua buah elektrolisis dengan arus listrik yang sama secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.



Keterangan : G = massa hasil elektrolisis (gram) Me = massa ekuivalen Contoh Soal Hukum Faraday 2 : Pada dua elektrolisis, dengan sejumlah arus tertentu dalam waktu 2 jam dibebaskan 0,504 gram gas hidrogen (Ar H = 1). Hitung banyaknya gas oksigen (Ar = 16) yang dapat dibebaskan oleh arus yang sama dalam waktu yang sama! Penyelesaian Diketahui : GH2 = 0,504 gram MeH2 = 1/1 = 1 MeO2 = 16/2 = 8 Ditanya : GO2 ...?



Gambar 1. Rangkaian Dua Sel Elektrolisis dengan Sumber Listrik yang Sama. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan seperti berikut.



Jawaban :



G ≈ Me GO2 = 4,032 gram