Hukum Faraday adalah sebuah prinsip penting dalam ilmu fisika yang terkait dengan elektromagnetisme. Hukum ini pertama kali ditemukan oleh seorang ahli fisika terkenal bernama Michael Faraday, dan dikenal sebagai salah satu hukum terpenting yang ada dalam ilmu fisika. Berikut ini ada dua contoh soal hukum Faraday beserta penerapannya pada elektrolisis.
Contoh Soal Hukum Faraday 1
Sebuah elektrolisis dilakukan dengan menggunakan elektroda tembaga dan seng yang terhubung ke dalam sebuah larutan CuSO4 dan ZnSO4. Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 5,0 A selama 60 menit. Berapa berat tembaga yang dilepaskan oleh elektroda selama proses elektrolisis?
Apa itu Hukum Faraday?
Hukum Faraday menyatakan bahwa besarnya jumlah zat yang terlibat dalam proses elektrolisis berbanding lurus dengan kuat arus listrik yang mengalir dan waktu yang diperlukan untuk mengalirkan arus tersebut. Hal ini berarti semakin kuat arus listrik yang mengalir dan semakin lama waktu yang diperlukan, maka jumlah zat yang terlibat dalam proses elektrolisis akan semakin banyak.
Mengapa Hukum Faraday Penting dalam Elektrolisis?
Hukum Faraday sangat penting dalam elektrolisis karena dapat membantu kita menghitung jumlah zat yang terlibat dalam proses tersebut. Dalam beberapa aplikasi, seperti produksi aluminium, tembaga, atau magnesium, hukum Faraday sangat berguna untuk menghitung jumlah bahan baku yang dibutuhkan atau jumlah produk yang dihasilkan.
Cara Menggunakan Hukum Faraday pada Elektrolisis
Langkah pertama dalam menggunakan Hukum Faraday adalah dengan menghitung arus listrik yang mengalir selama proses elektrolisis. Setelah itu, hitunglah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan arus listrik tersebut. Selanjutnya, tentukan massa jenis zat yang terlibat dalam proses elektrolisis. Selain itu, tentukan pula struktur kimia dari zat tersebut agar dapat diketahui jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses elektrolisis. Kemudian, hitunglah berat zat yang berhasil terlarut dalam elektrolit. Akhirnya, dengan menggunakan Hukum Faraday, hitunglah berat zat yang terendapkan pada elektroda.
Contoh Penerapan Hukum Faraday pada Elektrolisis
Dalam contoh soal di atas, Hukum Faraday digunakan untuk menghitung berat tembaga yang dilepaskan oleh elektroda selama proses elektrolisis. Berikut cara menghitungnya:
Langkah 1:
Hitunglah kapasitas arus listrik yang mengalir selama proses elektrolisis dalam satuan ampere. Dalam soal ini, arus listrik yang mengalir selama proses elektrolisis adalah sebesar 5,0 A.
Langkah 2:
Hitunglah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan arus listrik tersebut dalam satuan detik. Dalam soal ini, waktu yang diperlukan adalah 60 menit atau 3600 detik
Langkah 3:
Hitunglah massa jenis tembaga dalam g/ml. Dalam soal ini, massa jenis tembaga adalah 8,96 g/ml.
Langkah 4:
Hitunglah berat molekul tembaga (Cu). Dalam soal ini, berat molekul tembaga (Cu) adalah 63.5 g/mol.
Langkah 5:
Hitunglah jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses elektrolisis. Dalam proses elektrolisis, molekul tembaga (Cu) kehilangan 2 elektron untuk membentuk ion tembaga (Cu++) yang terlarut dalam elektrolit. Oleh karena itu, jumlah elektron yang berpartisipasi adalah 2.
Langkah 6:
Hitunglah molekul tembaga (Cu) yang terlarut dalam elektrolit. Dalam soal ini, molekul tembaga (Cu) yang terlarut adalah sebesar 0,371 mol.
Langkah 7:
Hitunglah berat tembaga (Cu) yang terendapkan pada elektroda menggunakan Hukum Faraday. Dalam soal ini, berat tembaga (Cu) yang terendapkan pada elektroda adalah sebesar 0,836 gram.
Contoh Soal Hukum Faraday 2
Sebuah elektrolisis dilakukan dengan menggunakan sesuatu yang memiliki elektroda tembaga dan seng yang terhubung ke dalam sebuah larutan garam. Jika arus listrik yang mengalir adalah sebesar 2 ampere selama 180 detik, berapa banyak garam yang terpecah?
Apa itu Hukum Faraday?
Hukum Faraday merupakan prinsip dasar dalam ilmu fisika terkait elektromagnetisme. Hukum Faraday menyatakan bahwa jumlah zat yang terbentuk selama proses elektrolisis adalah berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir dalam proses tersebut. Hal ini berarti semakin besar listrik yang mengalir, maka semakin banyak zat yang dibentuk.
Mengapa Hukum Faraday Penting dalam Elektrolisis?
Hukum Faraday sangat penting dalam elektrolisis karena dapat membantu kita dalam mendesain proses produksi yang efektif dan efisien. Dalam beberapa aplikasi, seperti produksi aluminium, tembaga, atau magnesium, Hukum Faraday sangat berguna untuk menghitung jumlah bahan baku yang dibutuhkan atau jumlah produk yang dihasilkan.
Cara Menggunakan Hukum Faraday pada Elektrolisis
Langkah pertama dalam menggunakan Hukum Faraday adalah dengan menghitung arus listrik yang mengalir selama proses elektrolisis. Setelah itu, tentukan waktu yang diperlukan untuk mengalirkan arus listrik tersebut. Kemudian, tentukan struktur kimia dari zat yang terlibat dalam proses elektrolisis. Dalam contoh soal ini, struktur kimia yang digunakan adalah dua ion, yaitu ion natrium (Na+) dan ion klorin (Cl-) yang terdapat dalam larutan garam (NaCl). Selanjutnya, tentukan jumlah elektron yang dibutuhkan untuk membentuk satu molekul zat tersebut. Pada contoh soal, masing-masing ion hanya membutuhkan satu elektron untuk membentuk inert gas. Akhirnya, dengan menggunakan Hukum Faraday, hitunglah massa zat yang terpecah selama proses elektrolisis.
Contoh Penerapan Hukum Faraday pada Elektrolisis
Dalam contoh soal di atas, Hukum Faraday digunakan untuk menghitung jumlah garam yang terpecah selama proses elektrolisis. Berikut cara menghitungnya:
Langkah 1:
Hitunglah kapasitas arus listrik yang mengalir selama proses elektrolisis dalam satuan ampere. Dalam soal ini, arus listrik yang mengalir selama proses elektrolisis adalah sebesar 2,0 A.
Langkah 2:
Hitunglah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan arus listrik tersebut dalam satuan detik. Dalam soal ini, waktu yang diperlukan adalah 180 detik
Langkah 3:
Hitunglah jumlah elektron yang dibutuhkan untuk membentuk satu molekul zat. Pada contoh soal ini, masing-masing ion hanya membutuhkan satu elektron untuk membentuk inert gas.
Langkah 4:
Hitunglah massa zat yang terpecah selama proses elektrolisis. Dalam contoh soal ini, massa zat yang terpecah adalah sebesar 0,147 gram.
Kesimpulan
Hukum Faraday adalah salah satu prinsip penting dalam ilmu fisika terkait dengan elektromagnetisme yang sangat penting dalam elektrolisis. Dalam aplikasinya, Hukum Faraday dapat membantu kita dalam menghitung jumlah bahan baku yang dibutuhkan atau jumlah produk yang dihasilkan. Contoh soal di atas hanya merupakan contoh penerapan Hukum Faraday pada elektrolisis, namun penerapannya dalam dunia nyata bisa lebih kompleks tergantung pada kebutuhan produksi.
