Michael Faraday adalah seorang ahli fisika dan kimia dari Inggris. Pada abad ke-19, Faraday membuka pintu baru bagi dunia terkait dengan peran listrik dalam perubahan kimia. Dari sinilah kita sekarang mengenal Hukum Faraday.

Apa itu Hukum Faraday, Sobat Pintar? Baca sampai akhir ya, kita akan belajar semua tentang Hukum Faraday sampai contoh soal Hukum Faraday.

Pengertian Hukum Faraday

Photo by Trnava University on Unsplash

Hukum Faraday adalah salah satu konsep penting yang berkaitan erat dengan elektrokimia. Kamu tahu apa itu elektrokimia, Sobat? Elektrokimia merupakan sebuah cabang ilmu kimia yang mempelajari interaksi antara reaksi kimia dan arus listrik.

Jenis-Jenis Hukum Faraday

Photo by ThisisEngineering on Unsplash

Terdapat dua jenis Hukum Faraday. Mudah saja mengingatnya, Sobat. Yang pertama adalah Hukum Faraday 1 dan yang kedua adalah Hukum Faraday 2.

Hukum Faraday 1 (Induksi Elektromagnetik)

Hukum Faraday 1 sering dikaitkan dengan prinsip induksi elektromagnetik. Keduanya memiliki konsep yang saling berkaitan dalam elektromagnetisme. Berikut rumus Hukum Faraday 1.

Rumus Hukum Faraday 1

Keterangan:
Q = muatan listrik yang dihasilkan
n = banyaknya mol zat yang terlibat
F = konstanta Faraday (96.485 C/mol)

Prinsip Hukum Faraday 1

Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa besarnya muatan listrik (Q) yang dihasilkan dalam suatu sel elektrokimia selama reaksi redoks sebanding dengan banyaknya mol zat yang terlibat dalam reaksi tersebut (n). Konstanta F adalah konstanta Faraday, yang menyatakan besarnya muatan satu mol elektron.

Bunyi Hukum Faraday 1

"Jumlah muatan listrik yang dihasilkan dalam selama reaksi elektrokimia sama dengan jumlah mol zat yang berpartisipasi dalam reaksi tersebut, dikalikan dengan konstanta Faraday."

Contoh Penerapan Hukum Faraday 1

Hukum Faraday 2 (Hukum Elektrolisis Faraday)

Hukum Faraday 2 menjelaskan tentang hubungan antara jumlah zat yang dihasilkan di elektroda dan jumlah listrik yang digunakan dalam proses tersebut. Rumus Hukum Faraday 2 adalah sebagai berikut.

Rumus Hukum Faraday 2

Keterangan:
m = massa zat yang terdeposisi atau dilepaskan
Q = muatan listrik yang dilewati melalui sel
z = valensi ion
F = konstanta Faraday (96.485 C/mol)

Prinsip Hukum Faraday 2

Hukum Faraday 2 berkaitan dengan hubungan antara perubahan massa (m) suatu zat dalam elektrolisis dengan muatan listrik (Q) yang dilewati melalui sel elektrokimia. Dalam rumus ini, z adalah valensi ion dan F adalah konstanta Faraday.

Bunyi Hukum Faraday 2

"Massa zat yang terdeposisi atau dilepaskan selama elektrolisis sebanding dengan muatan listrik yang dilewati melalui sel, dengan mempertimbangkan valensi ion yang terlibat."

Contoh Penerapan Hukum Faraday 2

Perbandingan Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2

Photo by Roberto Sorin on Unsplash

Meskipun namanya sama, Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2  menjelaskan dua konsep yang berbeda. Apa bedanya?

• Hukum Faraday 1 berkaitan dengan hubungan antara muatan listrik dan banyaknya mol zat dalam sel elektrokimia.
• Hukum Faraday 2 berkaitan dengan hubungan antara perubahan massa zat dengan muatan listrik dalam elektrolisis.

Kedua prinsip dalam Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2 saling melengkapi dan menjadi fondasi matematika untuk memahami peran listrik dalam reaksi elektrokimia. Industri galvanisasi, elektroplating, dan berbagai aplikasi lain yang melibatkan transformasi kimia oleh arus listrik menggunakan prinsip-prinsip Hukum Faraday.

Penerapan Hukum Faraday dalam Kehidupan Sehari-hari

Photo by Markus Winkler on Unsplash

Sebenarnya kita menerapkan prinsip-prinsip dalam Hukum Faraday sehari-hari, Sobat.  Bila kegiatan-kegiatan di bawah ini mungkin dianggap biasa saja, mulai sekarang kamu akan melihatnya dengan kaca mata yang berbeda.

Baterai dan Aki Mobil

Hukum Faraday diterapkan dalam prinsip kerja baterai dan aki mobil. Ketika baterai atau aki di-charge atau diisi ulang, terjadi reaksi elektrokimia di dalamnya yang menghasilkan aliran listrik. Hukum Faraday membantu dalam menghitung jumlah muatan listrik yang dihasilkan selama proses pengisian dan pengosongan baterai.

Charger Ponsel dan Gadget

Ketika kita mengisi daya ponsel atau perangkat elektronik lainnya, prinsip Hukum Faraday turut berperan. Proses pengisian daya ini melibatkan aliran elektron dari sumber daya listrik ke baterai perangkat. Hukum Faraday dapat digunakan untuk mengukur muatan listrik yang ditransfer selama proses ini. 

Listrik Arus Bolak-balik (AC) di Rumah

Sistem distribusi listrik di rumah yang menggunakan arus bolak-balik (AC) juga melibatkan prinsip Hukum Faraday. Transformator yang digunakan dalam distribusi listrik mengubah tegangan arus bolak-balik, sehingga transmisi energi listrik dapat berjalan dengan lebih efisien. 

Generator Listrik

Pembangkit listrik, seperti turbin angin, turbin air, atau generator di pembangkit listrik tenaga panas bumi, menghasilkan listrik melalui gerakan mekanis yang memutar kumparan dalam medan magnet. Dalam hal ini, gerakan relatif antara kumparan dan medan magnet yang menghasilkan arus listrik merupakan penerapan dari prinsip Hukum Faraday.

Elektrolisis dalam Industri

Proses elektrolisis digunakan dalam industri untuk memisahkan unsur-unsur kimia dari senyawa mereka. Misalnya, elektrolisis air dapat digunakan untuk memisahkan hidrogen dan oksigen dari air. Hukum Faraday digunakan dalam perhitungan jumlah listrik yang dibutuhkan untuk mendeposisi atau melepaskan zat dari senyawa kimia. 

Peralatan Elektroplating

Industri elektroplating menggunakan Hukum Faraday untuk mengontrol ketebalan lapisan logam yang dideposisikan pada suatu objek. Selama proses elektroplating, Hukum Faraday membantu dalam menghitung jumlah muatan listrik yang diperlukan untuk melapisi objek dengan lapisan logam yang diinginkan. 

Penggunaan Baterai dalam Kendaraan Listrik

Kendaraan listrik mengandalkan baterai untuk menyimpan dan menghasilkan energi listrik. Selama proses pengisian dan penggunaan baterai pada kendaraan listrik, energi listrik dihasilkan atau disimpan. Proses ini melibatkan prinsip Hukum Faraday.

Pemindahan Elektron dalam Proses Kimia

Banyak reaksi kimia melibatkan pemindahan elektron dari satu zat ke zat lain. Hukum Faraday memberikan dasar matematis untuk mengukur dan memahami muatan listrik yang terlibat dalam proses ini.

Contoh Soal Hukum Faraday 

Contoh Soal Hukum Faraday 1

Soal

Dalam sebuah sel elektrokimia, 3 mol elektron dilewati selama suatu reaksi redoks. Tentukan muatan listrik yang dihasilkan menggunakan Hukum Faraday 1 jika konstanta Faraday (F) adalah 96.485 C/mol.

Jawaban

Rumus Hukum Faraday 1 adalah Q = nF, yang mana Q adalah muatan listrik, n adalah banyaknya mol elektron yang dilewati, dan F adalah konstanta Faraday.

Q = 3 mol x 96.485 C/mol
Q = 289.455 C

Jadi, muatan listrik yang dihasilkan dalam sel elektrokimia tersebut adalah 289.455 Coulomb. 

Contoh Soal Hukum Faraday 2

Soal

Jawaban

Rumus Hukum Faraday 2 adalah m = Q/(zF) di mana m adalah massa zat yang terdeposisi, Q adalah muatan listrik, z adalah valensi ion, dan F adalah konstanta Faraday.

m = Q/(zF)
m = (0,1 mol x 2 x 96.485 C/mol)/zF
m = (19.297 C)/(96.485 C/mol)
m = 0,2 mol

Jadi, massa nikel yang terdeposisi selama elektrolisis adalah 0,2 mol.

Hukum Faraday merupakan fondasi penting dalam memahami hubungan antara reaksi kimia dan arus listrik. Dengan Hukum Faraday 1 dan Hukum Faraday 2, kita dapat menjelaskan dan menghitung perubahan kimia yang terjadi dalam sel elektrokimia dengan mempertimbangkan peran kritis muatan listrik.

Hukum Faraday menjadi konsep yang berharga dalam dunia akademis dan perkembangan teknologi modern karena dapat diterapkan secara luas dalam industri maupun teknologi. Nah, Sobat Pintar, kamu bisa belajar lebih banyak tentang Hukum Faraday dalam materi Reaksi Redoks dan Elektrokimia.

Penulis: Muhammad Fahmi Ridlo

Penyunting: Deni Purbowati