Hukum Faraday

Hukum Faraday adalah salah satu prinsip dasar dalam ilmu elektromagnetisme yang merumuskan hubungan antara perubahan fluks magnetik dan induksi elektromagnetik.

Michael Faraday (1791-1869) dari Inggris pada tahun 1831-1832, menemukan hubungan kuantitatif antara masa zat yang dibebaskan pada elektrolisis dengan jumlah listrik yang digunakan. Penemuan ini disimpulkan dalam dua hukum sebagai berikut.

Hukum Faraday I

“Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan.”

contoh
Ag⁺(aq) + e → Ag(s)

Dari reaksi tersebut dapat terbaca bahwa 1 mol Ag⁺ menangkap 1 mol elektron untuk menghasilkan 1 mol logam perak (Ag).
Jumlah listrik yang dialirkan ke dalam sel elektrolisa untk mendapatkan 1 mol elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi, dikenal sebagai satu Faraday. Dari hasil percobaan diketahui bahwa 1 Faraday setara dengan 96487 Coulumb, dan sering dibulatkan menjadi 96500 Coulumb.
1 F = 1 mol elektron
1 F = 96500 Coulumb

Jumlah muatan listrik sama dengan hasil kali kuat arus dengan waktu.
Q = i . t
dimana:
Q = muatan listrik (Coulumb)
i = kuat arus (ampere)
t = waktu (secon)

Jadi, rumus massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis sebagai berikut.
m = a . F

Dengan mengingat bahwa 1 Colulumb = 1 ampere detik, maka hukum Faraday I dapat dijabarkan menjadi

dimana:
m =  massa zat yang dibebaskan
a = massa ekuivalen
Ar = massa atom relatif
n = perubahan bilangan oksidasi
F = tetapan Faraday (96.500 Coulumb)
i = kuat arus listrik
t = waktu dalam secon

Hukum Faraday I juga dapat dijabarkan menjadi:

dimana

grek adalah mol elektron dari suatu reaksi, yang sama dengan perubahan bilangan oksidasi 1 mol zat. Dari rumusan di atas diperoleh:
jumlah Faraday = grek
jumlah Faraday = jumlah bilangan oksidasi 1 mol zat
jumlah Faraday = mol ekuivalen

Hukum Faraday II

“Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat itu.”

contoh
apabila arus listrik yang sama dihubungkan secara seri dan dialirkan selama t detik yang sama ke dalam dua atau lebih sel elektrolisis yang berbeda, maka perbandingan massa zat-zat yang dibebaskan sama dengan massa ekuivalennya. m₁ : m₂ = a₁ : a₂

Contoh 1
Buktikan bahwa muatan 1 mol elektron sama dengan 96.500 Coulumb

Contoh 2
Pada elektrolisis larutan CuSO₄ terjadi reduksi ion Cu²⁺ menjadi Cu, sesuai dengan persamaan : Cu²⁺(aq) + 2e → Cu(s)

1. 1. tentukan massa ekuivalen Cu (Ar Cu = 63,5)
   2. bila larutan CuSO₄ dielektrolisis dengan listrik sejumlah 0,5 Faraday, tentukan massa Cu yang diendapkan
   3. bila larutan CuSO₄ dielektrolisis dengan arus sebesar 10 ampere selama 100 detik, tentukan massa Cu yang dibebaskan

Contoh 3
Arus listrik sebesar 500 coulumb dialirkan ke dalam larutan CuSO₄. Jika Ar Cu = 63,5 tentukan banyaknya logam Cu yang dibebaskan pada elektrolisis tersebut.

Contoh 4
Berapa Faraday arus listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 10,8 gram logam perak (Ar Ag = 108) yang dialirkan ke dalam larutan AgNO₃?