Faraday mengamati peristiwa elektrolisis melalui berbagai percobaan yang dia lakukan

Faraday mengamati peristiwa elektrolisis melalui berbagai percobaan yang dia lakukan. Dalam pengamatannya jika arus listrik searah dialirkan ke dalam suatu larutan elektrolit, mengakibatkan perubahan kimia dalam larutan tersebut.

Sehingga Faraday menemukan hubungan antara massa yang dibebaskan atau diendapkan dengan arus listrik. Hubungan ini dikenal dengan Hukum Faraday.

Menurut Faraday

1. Jumlah berat (massa) zat yang dihasilkan (diendapkan) pada elektroda sebanding dengan jumlah muatan listrik (Coulumb) yang dialirkan melalui larutan elektrolit tersebut.

2. Masa zat yang dibebaskan atau diendapkan oleh arus listrik sebanding dengan bobot ekivalen zat-zattersebut.

Dari dua pernyataan diatas, disederhanakan menjadi persamaan :

dimana,

M = massa zat dalam grame = berat ekivalen dalam gram = berat atom: valensii = kuat arus dalam Amperet = waktu dalam detikF = Faraday

Dalam peristiwa elektrolisis terjadi reduksi pada katoda untuk mengambil elektron yang mengalir dan oksidasi pada anoda yang memberikan eliran elektron tersebut. Dalam hal ini elektron yang dilepas dan yang diambil dalam jumlah yang sama.

Bobot zat yang dipindahkan atau yang tereduksi setara dengan elektron, sehingga masa yang dipindahkan merupakan gram ekivalen dan sama dengan mol elektron. Faraday menyimpulkan bahwa Satu faraday adalah jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan satu ekivalen zat pada elektroda.

Muatan 1 elektron = 1,6 x 10-19 Coulomb1 mol elektron = 6,023 x 1023 elektronMuatan untuk 1 mol elektron = 6,023 . 1023 x 1,6 . 10-19= 96.500 Coulomb= 1 Faraday

Top of Form

Bottom of Form

Seorang ahli kimia Inggris bernama Michael Faraday pada awal tahun 1830-an menemukan bahwa larutan tertentu dapat segera mengalirkan arus listrik. Ia menamakan larutan tersebut dengan elektrolit dan aliran listrik yang melalui larutan elektrolit disebut elektrolisis. Selanjutnya Michael Faraday melakukan percobaan untuk meneliti hubungan antara besarnya arus yang mengalir dalam suatu elektrolisis dengan jumlah zat yang bereaksi. Untuk menggambarkannya diambil elektrolisis larutan perak nitrat (AgNO3). Pada katode akan terjadi reaksi reduksi seperti berikut.

Dari reaksi di atas dapat dikatakan bahwa untuk menghasilkan 1 mol logam Ag, diperlukan 1 mol elektron. Jumlah listrik yang dialirkan ke dalam sel elektrolisis untuk mendapatkan 1 mol elektron dinamakan 1 Faraday. Berdasarkan percobaan diperoleh bahwa 1 mol elektron mengandung muatan listrik sebesar 96500 Coulomb.

1 mol elektron = 1 Faraday = 96500 Coulomb

Sebagai hasil dari percobaannya pada tahun 1832 Faraday mengemukakan dua hukum yang penting tentang hubungan antara arus listrik dengan jumlah zat yang terbentuk pada elektrode.

1. Hukum Faraday 1Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa massa zat yang dibebaskan pada suatu elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir. Secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.

Keterangan:G = massa zat yang dibebaskan (gram)

Q = jumlah listrik yang digunakan (Coulomb)

Apabila jumlah muatan listrik merupakan hasil kali kuat arus (I) dengan waktu (t), maka persamaan di atas dapat ditulis seperti berikut.

Jika persamaan (3-2) dan persamaan (3-3) kita substitusikan pada persamaan (3-1) maka diperoleh persamaan seperti berikut.

Banyaknya zat yang diendapkan selama elektrolisis dengan arus I ampere dan waktu t detik adalah seperti berikut.

Jadi untuk menghitung massa logam yang terendapkan dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini.

Keterangan:G = massa zat terendapkan (gr)

I = kuat arus (ampere)

t = waktu (sekon)

Me= massa ekuivalen

n = muatan ion L (biloks)

Contoh1. Elektrolisis larutan AgNO3 menggunakan elektrode platina, dengan kuat arus 5 ampere selama 20 menit. Hitung massa perak yang mengendap pada katode!

Penyelesaian:

Jadi, perak yang mengendap pada katode adalah 6,71 gram.

2. Diberikan reaksi sebagai berikut.

3. Pada elektrolisis leburan garam CaCl2 dengan elektrode karbon digunakan muatan listrik sebanyak 0,02 F. Hitung volume gas klorin yang dihasilkan di anode, jika diukur pada tekanan dan suhu di mana 1 liter gas N2 (Mr N2 = 28) massanya 1,4 gram!

Penyelesaian:

4. Arus listrik sebanyak 9.650 A (selama beberapa waktu) dialirkan melalui 1 liter larutan perak nitrat 1 M dalam sebuah sel elektrolisis. Bila kedua elektrode dibuat dari platina, hitung pH larutan setelah elektrolisis!

Penyelesaian :

2. Hukum Faraday 2Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa zat yang dibebaskan dalam elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat itu. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan seperti berikut.

Jika arus listrik yang sama dialirkan dalam dua buah sel elektrolisis yang berbeda maka perbandingan massa zat yang dibebaskan akan sama dengan perbandingan massa ekuivalennya.

Oleh karena itu, menurut hukum Faraday 2, massa zat terendapkan hasil dua buah elektrolisis dengan arus listrik yang sama secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.

Keterangan:G = massa hasil elektrolisis (gram)

Me= massa ekuivalen

ContohPada dua elektrolisis, dengan sejumlah arus tertentu dalam waktu 2 jam dibebaskan 0,504 gram gas hidrogen (Ar H = 1). Hitung banyaknya gas oksigen (Ar = 16) yang dapat dibebaskan oleh arus yang sama dalam waktu yang sama!

Penyelesaian

Latihan1. Pada elektrolisis AgNO3 dengan elektrode karbon digunakan arus listrik 2 ampere selama

20 menit. Hitung perak (Ar Ag = 108) yang diendapkan pada katode!

2. Larutan Cu(NO3)2 dielektrolisis dengan elektrode platina dan diperoleh tembaga 12,7 gram.

Hitung volume oksigen yang dihasilkan pada anode!

3. Arus listrik yang sama dialirkan ke dalam larutan CuCl2 dan ke dalam larutan CrCl2. Bila

0,635 gr Cu terendapkan hitung massa Cr yang terendapkan! (Ar Cr = 52, Ar Cu = 63,5)

4. Pada suatu elektrolisis larutan MSO4 pada katode terbentuk 0,28 gram logam M. Larutan hasil elektrolisis dapat dinetralkan dengan 50 mL larutan 0,2 mol NaOH. Hitung massa atom relatif unsur M!

Dalam dunia listrik dikenal beberapa hukum-hukum dasar listrik, yaitu:1. Hukum Faraday2. Hukum Ampere-Biot-Savart3. Hukum Lenz4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik

Kesemua hukum diatas, bersama dengan hukum kekekalan energi akan menjelaskan mengenai prinsip kerja dasar dari suatu mesin listrik dinamis.

Artikel kali ini akan menjelaskan secara sederhana hubungan kesemua hukum tersebut. Selamat membaca dan semoga bermanfaat.

Hukum Faraday

Michael faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris menyatakan bahwa:

1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang menjelaskan mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan antara perubahan flux dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam suatu rangkaian, aplikasi dari hukum ini adalah pada generator. Gambar 1 akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Gambar 1. Hukum Faraday, Induksi Elektromagnetik.

Hukum Ampere-Biot-Savart

3 orang ilmuwan jenius dari perancis, Andre Marie Ampere (1775-1863), Jean Baptista Biot (1774-1862) dan Victor Savart (1803-1862) menyatakan bahwa:

Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar yang berada diantara medan magnetik

Hal ini juga merupakan kebalikan dari hukum faraday, dimana faraday memprediksikan bahwa tegangan induksi akan timbul pada penghantar yang bergerak dan memotong medan magnetik. Hukum ini diaplikasikan pada mesin-mesin listrik, dan gambar 2 akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Gambar 2. Hukum Ampere-Biot-Savart, Gaya induksi Elektromagnetik.

Hukum Lenz

Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:

arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)

Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan.

Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.

Gambar 3. Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.

Konversi Energi Elektromekanik

Ketiga hukum dasar listrik diatas terjadi pada proses kerja dari suatu mesin listrik dan hal ini merupakan prinsip dasar dari konversi energi. Secara garis besar, elektromekanik dari mesin listrik dinamis dinyatakan:

Semua energi listrik dan energi mekanik mengalir kedalam mesin, dan hanya sebagian kecil saja dari energi listrik dan energi mekanik yang mengalir keluar mesin (terbuang) ataupun disimpan didalam mesin itu sendiri, sedangkan energi yang terbuang tersebut dalam bentuk panas

Sedangkan hukum kekelan energi pertama menyatakan bahwa:

energi tidak dapat diciptakan, namun dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya

Aplikasi dari 4 dasar prinsip kerja mesin listrik dinamis dan hukum kekalan energi digambarkan sebagai berikut:

Gambar 4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik.

Tanda positif (+) menunjukkan energi masuk, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan energi keluar. Panas yang dihasilkan dari suatu mesin yang sedang melakukan proses selalu dalam tanda negatif (-).

Sedangkan untuk energi yang tersimpan, tanda positif (+) menujukkan peningkatan energi yang tersimpan, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan pengurangan energi yang tersimpan.

Keseimbangan dari bentuk-bentuk energi diatas tergantung dari nilai efisiensi mesin dan sistem pendinginannya.

Arah medan listrik di beberapa titik dapat di lukiskan secara grafis dengan menggunakan garis-garis gaya.konsep ini di kemukakan oleh Michael faraday yang berbunyi :

Sebuah garis gaya dalam suatu medan listrik adalah sebuah garis gaya yang dilukiskan apabila garis singgung pada setiap titiknya menunjukan arah medan listrik pada titik tersebut.

Garis gaya menuju keluar dari muatan positif dan masuk menuju kemuatan negatif. untuk menunjukan arah-arah garis gaya dapat dilakukan percobaan sebagai berikut:Kuat medan listrik pada sebuah titik di dalam ruang adalah sebanding dengan jumlah garis gaya per satuan luas permukaan yang tegak lurus dengan medan listrik pada titik tersebut. dapat disimpulkan bahwa kuat medan listrik akan terasa kuat apabila jarak antara kedua muatan tersebut saling berdekatan.

Sehingga garis gaya yang dihasilkan sangat rapat. sebaliknya jika kedua muatan tersebut berjauhan,maka kuat medan listrik yang terbentuk akan lemah.

Pengunaan dari potensial listrik dapat dihubungkan dengan konsep medan listrik ,dasar-dasar rangkaian listrik serta masalah praktis yang terkait dengan piranti-piranti listrik. untuk menjelaskan definisi dan sifat dari dua buah titik yang saling beda potensial dan terletak pada sebuah medan listrik sebagai beda potensial antara dua titik tersebut.

Beda potensial antara dua titik adalah kerja yang dilakukan per satuan muatan jika muatan tersebut dipindahkan.dalam satuan SI, satuan beda potensial listrik adalah volt (disingkat V), dengan 1 volt =1 joule/coloumb. potensial listrik dapat didefinisikan sebagai bentuk perbandingan energi listrik dengan muatan titik tersebut.PRINSIP PERHITUNGAN ELEKTROLISIS1.Hukum Faraday I"Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut".Rumus:m = e . i . t / 96.500q = i . tm = massa zat yang dihasilkan (gram)e = berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensii = kuat arus listrik (amper)t = waktu (detik)q = muatan listrik (coulomb)

2.Hukum Faraday II"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut."Rumus:m1 : m2 = e1 : e2m = massa zat (garam)e = beret ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi

Contoh:Pada elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda inert, dialirkan listrik 10 amper selama 965 detik.Hitunglah massa tembaga yang diendapkan pada katoda dan volume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada (OC, 1 atm), (Ar: Cu = 63.5 ; O = 16).Jawab:CuSO4 (aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq)Katoda [elektroda - : reduksi] : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)Anoda [elektroda + : oksidasi]: 2 H2O(l) O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e-a.massa tembaga:m = e . i . t/96.500 = (Ar/Valensi) x (10.965/96.500) = 63.5/2 x 9.650/96.500 = 31.25 x 0,1 = 3,125 gram

b.m1 : m2 = e1 : e2mCu : mO2 = eCu : eO23,125 : mO2 = 6.32/2 : 32/43,125 : mO2 = 31,25 : 8mO2 = (3.125 x 8)/31.25 = 0.8 grammol O2 = 0.8/32 = 8/320 = 1/4 molvolume O2 (0C, 1 atm) = 1/40 x 22.4 = 0.56 liter

Hukum Faraday menyatakan hubungan antara jumlah listrik yang digunakan dengan massa zat yang dihasilkan baik di katode maupun anode pada proses elektrolisis. Hukum Faraday I menyatakan massa zat yang dihasilkan sebanding dengan jumlah muatan listrik yang melewati sel elktrolit tersebut, sementara Hukum faraday II menyatakan massa zat yang dihasilkan sebanding dengan massa ekuivalensi (w) zat tersebut pada sel elektrolisis.

Kata Kunci Artikel hukum Faraday

Hukum FaradayMonday, May 31, 2010 15:59

Faraday mengamati peristiwa elektrolisis melalui berbagai percobaan yang dia lakukan. Dalam pengamatannya jika arus listrik searah dialirkan ke dalam suatu larutan elektrolit, mengakibatkan perubahan kimia dalam larutan tersebut.Sehingga Faraday menemukan hubungan antara massa yang dibebaskan atau diendapkan dengan arus listrik. Hubungan ini dikenal dengan Hukum Faraday.Menurut FaradayJumlah berat (massa) zat ...

Artikel ini termasuk kategori: Reaksi Kimia|Baca Selengkapnya |0 Komentar

Potensial Elektroda dan Hukum FaradayWednesday, December 16, 2009 18:29

Potensial ElektrodaPengertian Merupakan ukuran terhadap besarnya kecenderungan suatu unsur untuk melepaskan atau mempertahankan elektron Elektroda Hidrogen - E H2 diukur pada 25 C, 1 atm dan {H+} = 1 molar - E ...

Michael Faraday (1791-1867) : Penemu Kelistrikan yang Belajar Autodidak Endang Rustijan DALAM hal kelistrikan, memang banyak tokoh yang telah berpartisipasi. Sebut saja de Coulomb, Alesandro Volta, Hans C. Cersted, dan Andre Marie Ampere. Mereka ini dianggap "jago-jago" terbaik di bidang listrik. Namun, dari semua itu, orang tak boleh melupakan satu nama yang sangat berjasa dan dikenal sebagai perintis dalam meneliti tentang listrik dan magnet. Dialah Michael Faraday, seorang ilmuwan asal Inggris.

Michael Faraday lahir pada tanggal 22 September 1791 di Newington Butts, Inggris. Orang tuanya tergolong keluarga miskin. Ayahnya hanya seorang tukang besi yang harus memberi makan sepuluh anaknya. Tak heran jika ayahnya tak mampu membiayai sekolah anak-anaknya tak terkecuali dengan Faraday. Untuk membantu ekonomi keluarga, pada usia 14 tahun Faraday bekerja sebagai penjilid buku sekaligus penjual buku. Di sela-sela pekerjaannya ia manfaatkan untuk membaca berbagai jenis buku, terutama ilmu pengetahuan alam, fisika, dan kimia.

Ketika umurnya menginjak 20 tahun, dia mengikuti ceramah-ceramah yang diberikan oleh ilmuwan Inggris kenamaan. Salah satunya adalah Sir Humphry Davy, seorang ahli kimia yang juga kepala laboratorium Royal Institution. Selama mengikuti ceramah, Faraday membuat catatan dengan teliti dan menyalinnya kembali dengan rapi apa yang didengarnya. Kemudian, berkas catatan itu ia kirimkan kepada Humphry Davy disertai lamaran kerja. Ternyata sang dosen tertarik dan mengangkat Faraday sebagai asistennya di Laboratorium Universitas terkenal di London. Saat itu dia berusia 21 tahun.

Di bawah bimbingan Davy, Faraday menunjukkan kemajuan pesat. Awalnya, ia hanya bekerja sebagai seorang pencuci botol. Tetapi, berkat kegigihannya dalam belajar, hanya dalam waktu relatif singkat, ia dapat membuat penemuan-penemuan baru atas hasil kreasinya sendiri, yaitu menemukan dua senyawa klorokarbon dan berhasil mencairkan gas klorin dan beberapa gas lainnya. Berkat kepandainnya pula, Faraday dapat berhubungan dengan para ahli ternama, seperti Andre Marie Ampere. Di samping itu, ia juga mendapat kesempatan berkeliling Eropa bersama Davy. Pada kesempatan itu, Faraday mulai membangun pengetahuannya yang praktis dan teoretis.

Davy memiliki pengaruh besar dalam pemikiran Faraday dan telah mengantarkan Faraday pada penemuan-penemuannya. Penemuan Faraday pertama yang penting di bidang listrik terjadi tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnet kompas biasa dapat beringsut jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Dari temuan ini, Faraday berkesimpulan, jika magnet diketatkan, yang bergerak justru kawatnya. Bekerja atas dasar dugaan ini, dia berhasil membuat suatu skema yang jelas di mana kawat akan terus-menerus berputar berdekatan dengan magnet sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat.

Sesungguhnya, dalam hal ini Faraday sudah menemukan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Betapa pun primitifnya, penemuan Faraday ini merupakan "nenek moyang" dari semua motor listrik yang digunakan dunia sekarang ini. Sejak penemuannya yang pertama pada tahun 1821, Michael Faraday si ilmuwan autodidak ini namanya mulai terkenal. Hasil penemuannya dianggap sebagai pembuka jalan dalam bidang kelistrikan.

Hukum Faraday

Dalam percobaan-percobaan yang dilakukannya pada tahun 1831, ia menemukan bahwa bila magnet dilalui sepotong kawat, arus akan mengalir di kawat, sedangkan magnet bergerak. Keadaan ini disebut "pengaruh elektromagnetik" dan penemuan ini disebut "Hukum Faraday". Penemuan ini dianggap sebagai penemuan monumental. Mengapa? Pertama, "Hukum Faraday" memiliki arti penting dalam hubungan dengan pengertian teoretis kita tentang elektromagnetik. Kedua, elektromagnetik dapat dipergunakan sebagai penggerak secara terus-menerus arus aliran listrik seperti yang digunakan oleh Faraday dalam pembuatan dinamo listrik pertama.

Dengan berbagai temuannya, tak berlebihan jika Faraday termasuk salah satu tokoh yang telah memberi sumbangan terbesar pada umat manusia. Ia seorang yang sederhana, seorang penemu yang mulai belajar secara autodidak. Kesederhanaannya ia tunjukkan ketika dia menolak diberi gelar kebangsawanan dan juga menolak jadi ketua British Royal Society. Karena masalah kesehatan, Michael Faraday berhenti meneliti. Tetapi, ia meneruskan pekerjaannya sebagai dosen sampai 1861. Ia meninggal dunia pada tanggal 25 Agustus 1867 dan dimakamkan di dekat kota London, Inggris.

kibat aliran arus listrik searah ke dalam larutan elektrolit akan terjadi perubahan kimia dalam larutan tersebut. Menurut Michael Faraday (1834) lewatnya arus 1 F mengakibatkan oksidasi 1 massa ekivalen suatu zat pada suatu elektroda (anoda) dan reduksi 1 massa ekivalen suatu zat pada elektroda yang lain (katoda).

Hukum Faraday I: Massa zat yang timbul pada elektroda karena elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melalui larutan.

W ~QW =berat zat yang diendapkan (g).

W ~I tQ =jumlah arus listrik = muatan listrik (C)

W =e I te =tetapan = (gek : F)

I =kuat arus listrik (A).

=gek I tt =waktu (dt).

Fgek =massa ekivalen zat (gek).

Ar =massa atom relatif.

=ArLtn =valensi ion.

nFF =bilangan faraday = 96 500 C.

Massa ekivalen = massa zat yang sebanding dengan 1 mol elektron = 6,02 x 1023 e

1 gek 1 mol e

Jika arus listrik 1 F dialirkan ke dalam larutan AgNO3 maka akan diendapkan 1 gram ekivalen Ag.

Ag+ (aq) + e Ag (s)1 mol e 1 mol Ag 1 gram ekivalen Ag

Untuk mendapatkan 1 gram ekivalen Ag diperlukan 1 mol e

1 gram ekivalen Ag = 1 mol e = 1 mol Ag = 108 gram Ag

Jika listrik 1 F dialirkan ke dalam larutan CuSO4 maka akan diendapkan 1 gek Cu.

Cu2+ (aq) + 2e Cu (s)2 mol e 1 mol Cu

1 mol e mol Cu

1 gek Cu = 1 mol e = mol Cu = ( x 64) gram Cu = 32 gram Cu

Q = banyaknya arus listrik yang dialirkan (Coulomb) = I . t (Ampere.detik)

Muatan 1 e = 1,6 x 1019 C

Muatan 1 mol e = (6,02 x 1023) x (1,6 x 1019) C

96 500 C

= 1 F

Contoh soal:

1. Berapa gram Ni yang diendapkan pada elektrolisis larutan NiSO4 dengan arus listrik 24 125 C ?

Jawab:

NiSO4 (aq) Ni2+ (aq) + SO42 (aq)

w = (59 g/mol x 24125 C)/(2x96500 C/mol)= 7,375 g

2. Bila arus 20 A dialirkan melalui leburan kriolit yang mengandung Al2O3 selama 50 menit, berapa gram Al yang terbentuk dan berapa liter gas O2 yang timbul jika diukur pada keadaan standar (STP) ?

Jawab:

massa Al = (27 g/mol x 20 A x 50 menit x 60 dt/menit)/(3 x 96500 C/mol)

= 5,60 g

massa O= (16 g/mol x 20 A x 50 menit x 60 dt/menit)/(2 x 96500 C/mol)

= 4,97 g

Volume gas pada keadaan STP = 22,4 L/mol

Volume O2 =4,97 g/(32 g/mol) x 22,4 L/mol = 3,48 L

Hukum Faraday II: Massa dari bermacam-macam zat yang timbul pada elektrolisis dengan jumlah listrik sama, berbanding lurus dengan massa ekivalennya.

W Cu : W Au : W Ag

= ArCu : ArAu : ArAg nCunAu nAg

= 64/1,5 : 197/1 : 108/0,3

= 96 : 197 : 324

Melalui berbagai percobaan, Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris akhirnya berhasil membuktikan bahwa arus listrik memang dapat dihasilkan dari perubahan medan magnetik .

Peristiwa dihasilkannya arus listrik akibat adanya perubahan medan magnetik dinamakan induksi elektromagnetik, sedangkan arus yang dihasilkan dari induksi elektromagnetik dinamakan arus induksi. Penemuan ini dikenal dengan Hukum Faraday. Penemuan ini dianggap sebagai penemuan monumental. Mengapa? Pertama, Hukum Faraday memiliki arti penting dalam hubungan dengan pengertian teoretis tentang elektromagnetik. Kedua, elektromagnetik dapat dipergunakan sebagai penggerak secara terus-menerus arus aliran listrik seperti yang digunakan oleh Faraday dalam pembuatan dinamo listrik pertama .

Kesimpulan Percobaan Faraday Ketika magnet digerakkan ( keluar- masuk ) dalam kumparan, jarum pada galvanometer akan menyimpang. Ketika magnet tidak digerakkan (berhenti) dalam kumparan, jarum pada galvanometer tidak menyimpang (menunjukkan angka nol). Penyimpangan jarum galvanometer ini menunjukkan bahwa di dalam kumparan mengalir arus listrik. Arus listrik seperti ini disebut arus induksi. Arus listrik timbul karena adanya perubahan jumlah garis gaya magnet, yang mengakibatkan pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial. Beda potensial ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi). Hukum Faraday1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.Persamaan Ggl induksi (ind) yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Apa arti tanda negatif itu ? Tanda negatif berati sesuai dengan Hukum Lenz , yaitu Ggl Induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber perubahan fluks magnetik. Percobaan Hukum LenzFluks Magnetik ()Fluks Magnetik () adalah kerapatan garis-garis gaya dalam medan magnet, artinya fluks magnetik yang berada pada permukaan yang lebih luas kerapatannya rendah dan kuat medan magnetik lebih lemah, sedangkan pada permukaan yang lebih sempit kerapatan fluks magnet akan kuat dan kuat medan magnetik lebih tinggi.

Satuan internasional dari besaran fluks magnetik diukur dalam Weber, disingkat Wb dan didefinisikan dengan:

Suatu medan magnet serba sama mempunyai fluks magnetik sebesar 1 weber bila sebatang penghantar memotong garis-garis gaya magnetik selama satu detik akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar satu volt

Michael Faraday bapak penemu listrik, menemukan bahwa GGL (Gaya Gerak Listrik) hasil induksi magnet bergantung pada laju perubahan fluks magnetik yang melalui suatu kumparan.

Telah kita ketahui seperti halnya hari ini, bahwa sebuah baterai akan mengalirkan arus listrik melalui suatu rangkaian tertutup. Apabila arus listrik mengalir didalam suatu rangkaian maka disekitar arus tersebut akan timbul fluks magnetik (Lihat: Hukum Biot-Savart). Kemudian muncul suatu pertanyaan, bagaimanakah hubungan antara GGL hasil induksi dengan fluks magnetik??

Pertanyaan itulah yang coba dijawab oleh Michael Faraday. Melalui penelitiannya ia menyimpulkan bahwa:

GGL Induksi yang timbul di antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebutKesimpulan ini didapatkan setelah ia melakukan serangkaian percobaan dengan cara menggerak-gerakkan sebatang magnet kedalam sebuah kumparan kawat penghantar. Dari sini ia mengetahui bahwa perubahan kerapatan fluks magnetik mengakibatkan perubahan potensial listrik pada ujung-ujung kumparan kawat penghantar.

Secara matematis, hukum faraday dirumuskan sebagai berikut:

Dimana,

: GGL Induksi antara ujung-ujung penghantar (Volt)

N: Banyaknya lilitan kumparan

: Perubahan fluks magnetik (Wb)

t: Selang waktu perubahan fluks magnetik (s)

Hukum GGL Induksi Faraday:Bila suatu magnet permanen digerakkan masuk dan keluar suatu kumparan penghantar maka pada kumparan tersebut akan timbul tegangan listrik (GGL).

Mugkin teman - teman sudah tau tentang hukum dasar Listrik , hukum ini selalu berlaku ketika kita melakukan interaksi dengan Listrik dan Elektronika......

Dalam dunia listrik dikenal beberapa hukum-hukum dasar listrik, yaitu:1. Hukum Faraday2. Hukum Ampere-Biot-Savart3. Hukum Lenz4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik

Kesemua hukum diatas, bersama dengan hukum kekekalan energi akan menjelaskan mengenai prinsip kerja dasar dari suatu mesin listrik dinamis.

Hukum Faraday

Michael faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris menyatakan bahwa:

1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang menjelaskan mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan antara perubahan flux dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam suatu rangkaian, aplikasi dari hukum ini adalah pada generator. Gambar 1 akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Gambar 1. Hukum Faraday, Induksi Elektromagnetik.

Hukum Ampere-Biot-Savart

3 orang ilmuwan jenius dari perancis, Andre Marie Ampere (1775-1863), Jean Baptista Biot (1774-1862) dan Victor Savart (1803-1862) menyatakan bahwa:

Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar yang berada diantara medan magnetik

Hal ini juga merupakan kebalikan dari hukum faraday, dimana faraday memprediksikan bahwa tegangan induksi akan timbul pada penghantar yang bergerak dan memotong medan magnetik. Hukum ini diaplikasikan pada mesin-mesin listrik, dan gambar 2 akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Gambar 2. Hukum Ampere-Biot-Savart, Gaya induksi Elektromagnetik.

Hukum Lenz

Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:

arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)

Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan.

Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.

Gambar 3. Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.

Konversi Energi Elektromekanik

Ketiga hukum dasar listrik diatas terjadi pada proses kerja dari suatu mesin listrik dan hal ini merupakan prinsip dasar dari konversi energi. Secara garis besar, elektromekanik dari mesin listrik dinamis dinyatakan:

Semua energi listrik dan energi mekanik mengalir kedalam mesin, dan hanya sebagian kecil saja dari energi listrik dan energi mekanik yang mengalir keluar mesin (terbuang) ataupun disimpan didalam mesin itu sendiri, sedangkan energi yang terbuang tersebut dalam bentuk panas

Sedangkan hukum kekelan energi pertama menyatakan bahwa:

energi tidak dapat diciptakan, namun dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya

Aplikasi dari 4 dasar prinsip kerja mesin listrik dinamis dan hukum kekalan energi digambarkan sebagai berikut:

Gambar 4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik.

Tanda positif (+) menunjukkan energi masuk, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan energi keluar. Panas yang dihasilkan dari suatu mesin yang sedang melakukan proses selalu dalam tanda negatif (-).

Sedangkan untuk energi yang tersimpan, tanda positif (+) menujukkan peningkatan energi yang tersimpan, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan pengurangan energi yang tersimpan.

Keseimbangan dari bentuk-bentuk energi diatas tergantung dari nilai efisiensi mesin dan sistem pendinginannya

klo teman teman masih belum jelas atau kurang mengeri bisa tinggalkan koment di bawah , klo bisa saya jawab akan saya jawab , tapi klo tidak bisa saya tannya dulu sama guru teknik saya,.....hehe namanya juga belajar....

Hukum I Faraday (1831 1832): massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q). G=Q

Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i) dengan waktu (t)

Q = i . t (coulomb)

Jadi persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:

G = it

Contoh

arus 1 amper yang dialirkan selama 1 menit (60 detik) ke dalam larutan CuSO4 mengendapkan 0,4 gram tembaga dikatode, maka:

a). Arus 2 amper dalam 1 menit (120 coulomb) akan mengendapkan 0,8 g Cu

b). Arus 1 amper dalam 2 menit (120 coulomb) akan mengendapkan 0,8 g Cu

c). Arus 2 amper dalam 2 menit (240 copulomb) akan mengendapkan 1,6 g Cu

Hukum II Faraday : massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME).

G = ME

Massa ekivalen dari unsur-unsur logam sama dengan massa atom relatif (Ar) di bagi dengan perubahan bilangan oksidasinya (pbo)

ME= Ar/pbo