Hukum Faraday II: Penjelasan Lengkap & Contoh Soal

Hay guys! Kali ini kita bakal membahas tuntas tentang Hukum Faraday II dalam elektrokimia. Hukum ini penting banget buat memahami hubungan antara massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis dengan massa ekivalennya. Jadi, simak baik-baik ya!

Apa Itu Hukum Faraday II?

Hukum Faraday II menyatakan bahwa massa zat yang dihasilkan pada suatu elektroda selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekivalen zat tersebut. Secara matematis, hukum ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

\frac{m_1}{m_2} = \frac{e_1}{e_2}$ atau $m_1 : m_2 = e_1 : e_2

Dimana:

• $m_1$ dan $m_2$ adalah massa zat yang dihasilkan (dalam gram)
• $e_1$ dan $e_2$ adalah massa ekivalen zat

Massa ekivalen (e) sendiri dihitung dengan rumus:

$$e = \frac{Ar \text{ atau } Mr}{n}$$

Dimana:

• Ar adalah massa atom relatif (untuk atom)
• Mr adalah massa molekul relatif (untuk senyawa)
• n adalah jumlah mol elektron yang terlibat dalam reaksi (bilangan oksidasi ion yang mengalami perubahan)

Hukum Faraday II ini sangat berguna untuk membandingkan massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis beberapa larutan yang dihubungkan secara seri. Dalam rangkaian seri, jumlah muatan listrik (jumlah mol elektron) yang mengalir pada setiap sel elektrolisis adalah sama. Dengan kata lain, jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi dan oksidasi pada setiap sel adalah sama. Ini adalah kunci utama dalam memahami dan menerapkan Hukum Faraday II.

Penjelasan Lebih Mendalam tentang Massa Ekivalen

Guys, penting banget buat kita paham konsep massa ekivalen ini. Massa ekivalen itu kayak "berat" suatu zat dalam hal kemampuan dia buat bereaksi dengan zat lain. Jadi, zat yang punya massa ekivalen lebih besar, berarti dia butuh lebih banyak elektron buat bereaksi. Dalam konteks elektrolisis, massa ekivalen ini nunjukkin berapa gram zat yang bisa diendapkan atau dibebaskan oleh 1 mol elektron. Konsep ini crucial banget buat ngitung stoikiometri reaksi elektrolisis.

Misalnya, kita bandingin ion Ag⁺ dan ion Cu²⁺. Ion Ag⁺ cuma butuh 1 elektron buat jadi atom Ag (Ag⁺ + e⁻ → Ag), sementara ion Cu²⁺ butuh 2 elektron buat jadi atom Cu (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Nah, karena Cu²⁺ butuh elektron lebih banyak, massa ekivalennya bakal beda sama Ag⁺. Ini yang bikin perbandingan massa yang diendapkan antara Ag dan Cu jadi nggak 1:1, tapi sesuai sama perbandingan massa ekivalennya.

Kapan Kita Pakai Hukum Faraday II?

Hukum Faraday II ini kepake banget pas kita punya beberapa sel elektrolisis yang dirangkai seri. Ingat ya, rangkaian seri itu artinya arus listrik yang ngalir di setiap sel sama. Nah, karena arus sama, jumlah elektron yang terlibat di setiap sel juga sama. Jadi, kita bisa bandingin massa zat yang dihasilkan di sel yang beda-beda, asalkan kita tau massa ekivalen masing-masing zat. Ini ngebantu banget buat nyelesaiin soal-soal stoikiometri elektrolisis yang kompleks.

Bayangin deh, kita punya dua sel: satu isinya larutan perak nitrat (AgNO₃) dan satu lagi larutan tembaga sulfat (CuSO₄). Keduanya dirangkai seri dan dialiri listrik. Nah, dengan Hukum Faraday II, kita bisa ngitung berapa massa perak (Ag) dan tembaga (Cu) yang diendapkan di masing-masing elektroda, meskipun kita cuma tau salah satu massanya aja. Keren kan?

Contoh Soal dan Pembahasan

Biar makin paham, yuk kita bahas contoh soal berikut:

Soal:

2 buah sel elektrokimia dihubungkan secara seri, sel pertama berisi $AgNO_3$ dan sel kedua berisi $FeCl_2$. Elektrode sel pertama berupa Ag dan elektrode sel kedua berupa Fe. Setelah elektrolisis berlangsung beberapa waktu, ternyata massa Ag yang diendapkan sebanyak 2,16 gram. Hitung massa Fe yang diendapkan pada sel kedua (Ar Ag = 108, Ar Fe = 56).

Penyelesaian:

1. Identifikasi data yang diketahui:

   • Sel 1: $AgNO_3$, massa Ag ($m_1$) = 2,16 gram, Ar Ag = 108
   • Sel 2: $FeCl_2$, Ar Fe = 56

2. Tentukan reaksi elektrolisis:

   • Sel 1 (AgNO₃): $Ag^+ + e^- \rightarrow Ag$ (n = 1)
   • Sel 2 (FeCl₂): $Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe$ (n = 2)

3. Hitung massa ekivalen (e):

   • Sel 1 (Ag): $e_1 = \frac{Ar}{n} = \frac{108}{1} = 108$
   • Sel 2 (Fe): $e_2 = \frac{Ar}{n} = \frac{56}{2} = 28$

4. Gunakan Hukum Faraday II:

   $$\frac{m_1}{m_2} = \frac{e_1}{e_2}$$

   $$\frac{2,16}{m_2} = \frac{108}{28}$$

   $$m_2 = \frac{2,16 \times 28}{108} = 0,56 \text{ gram}$$

Jadi, massa Fe yang diendapkan pada sel kedua adalah 0,56 gram.

Tips dan Trik Menyelesaikan Soal Hukum Faraday II

• Pahami Konsep Massa Ekivalen: Ini kunci utama buat nyelesaiin soal Hukum Faraday II. Pastiin kalian ngerti gimana cara ngitung massa ekivalen dan apa artinya dalam konteks reaksi kimia.
• Identifikasi Reaksi Elektrolisis: Tulis reaksi elektrolisis yang terjadi di setiap sel. Ini ngebantu buat nentuin jumlah elektron yang terlibat (nilai 'n') dalam perhitungan massa ekivalen.
• Perhatikan Satuan: Pastiin semua satuan udah sesuai sebelum masukin ke rumus. Biasanya, massa dalam gram dan Ar/Mr dalam g/mol.
• Berlatih Soal: Cara terbaik buat nguasain materi ini adalah dengan banyak latihan soal. Coba kerjain berbagai tipe soal, dari yang sederhana sampe yang kompleks.

Contoh Soal Lain dan Pembahasannya

Okay, biar makin mantap, kita coba bahas satu contoh soal lagi, ya!

Soal:

Dua buah sel elektrolisis dihubungkan seri. Sel pertama mengandung larutan CuSO₄ dan sel kedua mengandung larutan AgNO₃. Jika massa Ag yang diendapkan adalah 10,8 gram, berapa massa Cu yang diendapkan? (Ar Ag = 108, Ar Cu = 63,5)

Penyelesaian:

1. Data yang diketahui:

   • Sel 1: CuSO₄
   • Sel 2: AgNO₃, massa Ag (m₂) = 10,8 gram, Ar Ag = 108
   • Ar Cu = 63,5

2. Reaksi elektrolisis:

   • Sel 1 (CuSO₄): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (n = 2)
   • Sel 2 (AgNO₃): Ag⁺ + e⁻ → Ag (n = 1)

3. Hitung massa ekivalen:

   • Sel 1 (Cu): e₁ = Ar Cu / n = 63,5 / 2 = 31,75
   • Sel 2 (Ag): e₂ = Ar Ag / n = 108 / 1 = 108

4. Gunakan Hukum Faraday II:

   m₁ / m₂ = e₁ / e₂ m₁ / 10,8 = 31,75 / 108 m₁ = (31,75 / 108) * 10,8 m₁ = 3,175 gram

Jadi, massa Cu yang diendapkan adalah 3,175 gram.

Kesimpulan

Hukum Faraday II adalah konsep penting dalam elektrokimia yang menghubungkan massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis dengan massa ekivalennya. Dengan memahami hukum ini, kita bisa menghitung dan membandingkan massa zat yang dihasilkan pada sel elektrolisis yang dirangkai seri. Jangan lupa, kunci utama buat nguasain materi ini adalah dengan memahami konsep massa ekivalen dan banyak berlatih soal. Semangat terus belajarnya, guys!

Semoga penjelasan ini bermanfaat ya! Kalau ada pertanyaan, jangan ragu buat nanya di kolom komentar. Sampai jumpa di pembahasan materi kimia lainnya!