Rumus Hukum Faraday dan Penerapannya, Yuk Belajar!

10 Okt 2023, 18:05 WIB

Ilustrasi Kabel (IDN Times/Sukma Shakti)

Salah satu hukum fisika yang memiliki pengaruh besar terhadap kemajuan listrik adalah Hukum Faraday. Melalui hukum ini listrik menjadi sesuatu yang penting untuk kehidupan manusia. Penemuan induksi elektromagnetik dan terciptanya generator listrik pertama oleh Michael Faraday berperan penting bagi kebutuhan manusia.

Hukum Faraday tidak hanya digunakan dalam ilmu Kimia saja, melainkan juga ilmu Fisika. Terdapat dua hukum elektrolisis Faraday dari penemuan terhadap aspek kuantitatif pada elektrolisis. Aspek kuantitatif ini dibutuhkan untuk berlangsungnya proses yang meliputi massa zat hasil, volume gas, jumlah mol elektron, kuat arus, dan waktu elektrolisis.

Lantas, bagaimana bunyi Hukum Faraday? Bagaimana rumusnya? Simak yuk penjelasan berikut ini.

Pengertian Hukum Faraday

Terlebih dahulu perlu memahami mengenai Hukum Faraday sebelum lebih mendalami dalam penerapan hukum ini. Pertama perlu memahami mengenai apa itu Hukum Faraday?

Menurut Moch. Rizal Sahidinnur dan Ishafit dalam Prosiding Mathematics and Sciences Forum 2014 Hukum Faraday merupakan gaya gerak listrik pada rangkaian tertutup dipengaruhi oleh medan magnet yang sebanding dengan laju perubahan fluks medan magnet yang melewati atau menembus kumparan. Hukum ini ditemukan oleh Michael Faraday, seorang ahli kimia dan fisika asal Inggris pada tahun 1834.

Menghitung besar muatan menggunakan konstanta Faraday dalam setiap satu mol elektron. Untuk memudahkan dalam perhitungan stoikiometri dan mengetahui dampaknya dibutuhkan konstanta Faraday. Hal ini dikarenakan konstanta Faraday mampu menghitung stoikiometri tanpa menghitung muatan elektron.

Dilansir ScienceDirect yang mengutip Encyclopedia of Electrochemical Power Sources (2009) Konstanta Faraday yang diketahui 96.485 C/mol yang diambangkan dengan simbol F atau disebut juga 1 F, sesuai dengan jumlah listrik yang dibawa oleh 1 mol elektron. Angka tersebut diperoleh dari muatan satu elektron (1,6023 × 10^ −19 C) dikalikan jumlah elektron dalam 1 mol, yang diberikan oleh bilangan Avogadro (6,02 × 10 ^23 elektron).

Secara umum Hukum Faraday digunakan untuk memprediksi bagaimana medan magnet dan rangkaian listrik dapat berinteraksi. Selanjutnya, yang perlu dipahami adalah pembagian dari hukum ini. Hukum Faraday terbaik menjadi dua jenis, yaitu Hukum Faraday I dan Hukum Faraday II.

Hukum Faraday I

Melansir dari Vedantu Hukum Faraday I menjelaskan massa suatu zat yang disimpan pada elektroda apapun akan berbanding lurus dengan jumlah muatan yang dilewatkan. Sehingga massa produk dengan simbol W ketikan dilarutkan atau diendapkan dalam elektroda akan semakin banyak selama beriringan dengan peningkatan muatan listrik (Q) yang digunakan.

Menurut Modul Kimia yang diterbitkan Kemendikbud menyimpulkan bahwa W=Q dengan rumus hukum Faraday I adalah W = e.i.t/F.

W adalah massa zat yang dihasilkan dengan ketentuan gram.
e adalah massa ekivalen.
i adalah kuat arus dengan ketentuan ampere.
t adalah waktu dengan ketentuan sekon.
F adalah tetapan Faraday yakni 96.500 Coulomb/mol.

Hukum Faraday II

Dilansir Sampoerna Academy hukum ini dapat digunakan pada dua sel elektrolisis yang mempunyai zat berbeda. Jumlah zat produk elektrolisis yang berbeda akan menghasilkan perbandingan lurus dengan massa ekivalen zat-zat tersebut. Hal ini sesuai dengan bunyi Hukum Faraday II.

Melansir dari Vedantu, Hukum Faraday II menjelaskan bahwa massa suatu zat yang disimpan pada elektroda mana pun saat melewati sejumlah muatan tertentu berbanding lurus dengan berat ekivalen kimianya. Atau ketika jumlah listrik yang sama dialirkan melalui beberapa elektrolit, massa zat yang disimpan sebanding dengan ekivalen atau berat ekivalen kimia masing-masing.

Rumus Hukum Faraday II adalah W1 / W2 = e1 / e2

W1 adalah massa zat 1 (gram)
W2 adalah massa zat 2 (gram)
e1 adalah ekivalen zat 1
e2 adalah ekivalen zat 2

Penerapan Hukum Faraday

Berbagai bidang industri menerapkan Hukum Faraday. Berikut contoh penerapan hukum Faraday dalam kehidupan sehari-hari yang dikemukakan oleh Michael Faraday:

Produksi bahan kimia
Dalam dunia industri maupun laboratorium bahkan kehidupan sehari-hari bahan-bahan kimia sering digunakan dan dihasilkan dengan proses elektrolisis. Seperti pembuatan gas oksigen.
Penyepuhan logam
Penyepuhan logam dilakukan dengan melapisi kembali logam dengan proses elektrolisis yang bertujuan agar logam terlindungi dari korosi dan menambah tampilan logam agar semakin indah. Seperti penyepuhan alat makan dengan emas.

Contoh Soal Hukum Faraday I dan Hukum Faraday II

Contoh Soal Hukum Faraday I

Soal

Tembaga (Cu) mempunyai Ar =63,5. Berapakah massa ekivalen untuk reaksi berikut?

Jawaban

Dari reaksi tersebut terlihat jika terdapat perubahan bilangan oksidasi yaitu pada +2.

Oleh karena itu, massa ekivalen dari CU adalah ME = Ar/biloks = 63,5/2 = 31,75.

Jika jumlah listrik yang sama dialirkan pada dua atau lebih elektrolisis dengan elektrolit yang berbeda maka perbandingan zat yang dibebaskan akan berbanding lurus dengan perbandingan massa ekivalen zat.

Contoh soal hukum Faraday II

Soal

Jika pada rangkaian di atas terbentuk endapan Cu sebesar 5 gram, berapakah massa Ag yang mengendap pada elektrode? (Cu = 63,5; Ag = 108)

Jawaban

Untuk menghitung massa Ag, w Ag , gunakan rumus di mana ME = Ar / biloks.

Jika diketahui bahwa Cu, wcu = 5 gram. Untuk menghitung MEcu dan MEag perlu menuliskan terlebih dahulu reaksi reduksi Cu dan Ag. apabila hukum Faraday I dan Faraday II digabungkan maka diperoleh w = I x t x ME, kemudian perbandingan ini menjadi persamaan dengan menambahkan faktor 1/96.500 dan diperoleh rumus hukum Faraday w= 1/96.500 x I x t x ME.

Berikut penjelasan mengenai prinsip Hukum Faraday. Semoga ulasan ini membantu kamu memahami Hukum Faraday!