Faraday
mengatakan bahwa sel elektrolisis dapat digunakan untuk menentukan banyaknya
zat yang bereaksi berdasarkan jumlah muatan listrik yan digunakan dalam rentang
waktu tertentu.
Dalam
sel Volta maupun sel elektrolisis terdapat hubungan antar jumlah zat yang
bereaksi dan muatan listrik yang terlibat dalam reaksi redoks. Berdasarkna
hasil penyelidikan Millikan (model
tetes minya) diketahui bahwa muatan elektron (e) adalah 1,60218 x 10-19
C. Oleh karena itu, jika satu mol elektron ditransfer maka muatan listriknya adalah
Qe
= (6,022 x 1023 mol-1) x (1,60218 x 10-19 C)
= 96.500 C.mol-1
Jadi
nilai muatan listrik untuk 1 mol elektron ditetapkan sebesar 1 Faraday.
F = 96.500 C.mol-1
1. Hukum Faraday I
Hukum
ini menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan atau dilarutkan sebanding dengan
muatan yang dilewatkan dalam sel dan massa molar zat tersebut.
Rumusnya :
Keterangan :
w = massa zat yang dihasilkan
e = massa ekuivalen
i = kuat arus listrik (ampere)
t = waktu (detik)
F = tetapan Faraday (1 F = 96.500 C.mol-1)
Hukum Faraday I dapat juga di tulis :
Pada Hukum Faraday I, biasanya Ar sudah diketahui, sehingga nilai e berubah menjadi
Keterangan
Ar = massa molekul relatif dan
n = jumlah elektron yang diterima atau dilepas
Sehingga rumus Hukum Faraday I sebagai berikut :
CONTOH SOAL :
Ke dalam larutan NiSO4 dialirkan arus listrik sebesar 0,2 faraday. Tentukan volume gas oksigen yang dihasilkan di anode jika diukur pada keadaan standar.
Pembahasannya :
Diketahui :
Reaksi di anode : 2H2O (l) → 4H+(aq) + O2 (g) + 4e-
(karena anionnya mengandung oksigen maka yang teoksidasi adalah H2O)
1 mol O2 ekuivalen dengan 4 mol elektron, berarti nilai n = 4
Arus listrik = 0,2 faraday
Volume O2 pada STP = n x 22,4 L/mol
= 0,05 mol x 22,4 L/mol
= 1,12 L
Setiap larutan mendapatkan arus listrik yang sama sehingga dari setiap larutan akan dihasilkan massa zat secara ekivalen (grek = gram ekivalen) sama.
Jadi rumus Hukum Faraday II sebagai berikut :
CONTOH SOAL :
Kedalam
larutan ANO3 dan larutan NaCl yang disusun seri, dialirkan arus
listrik sehingga larutan NaCl memiliki pH 13. Jika diketahui Ar Ag = 108 gr/mol
dan volume setiap larutan adalah 1 L. Tentukan massa perak yang diendapkan.
Pembahasannya
:
Ar Ag = 108 gram/mol
pH = 13
pOH = 14 - pH sehingga pOH = 14 - 13
[OH-] = 10-1 M
n = 1 (OH- ionnya = 1)
Rumus Jumlah mol mol = M . V
Jumlah mol OH- mol = 0,1 M x 1 L
mol = 0,1 mol
Karat merupakan hasil
korosi, yaitu oksidasi suatu logam. Besi yang mengalami korosi membentuk karat
dengan rumus Fe2O3 . xH2O. Korosi atau proses
pengaratan merupakan proses elektrokimia, dimana besi (Fe) bertindak sebagai
pereduksi dan oksigen yang terlarut dalam air bertindak sebagai pengoksidasi.
Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
Karat yang terbentuk dapat mempercepat proses pengaratan berikutnya. Oleh sebab itu karat disebut juga dengan autokatalis.
Mekanisme terjadinya karat pada besi, logam besi yang kontak langsung dengan udara akan dioksidasi menjadi ion Fe2+, ion ini larut dalam tetesan air. Tempat terjadinya reaksi ksidasi diujung tetesan air ini adalah anode. Ion Fe2+ yang terbentuk bergerak dari anode ke katode melalui tetesan air, sedangkan elektron mengalir dari anode ke katode melalui logam. Elektron ini selanjutnya mereduksi oksigen dari udara dan menghasilkan air. Ujung tetesan air tempat terjadinya reaksi reduksi ini adalah katode. Sebagian oksigen dalam udara larut dalam tetesan air dan mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ yang mebentuk karat besi, Fe2O3 . xH2O.
Pencegahan Korosi
Kerugian yang cukup besar akibat dari peristiwa korosi ini mengharuskan adanya upaya-upaya pencegahan terjadinya karat. Cara pencegahan proses pengaratan diantaranya adalah :
1.
Cara modifikasi Lingkungan
Karena
oksigen (O2) dan kelembaban udara adalah faktor utama dalam penyebab
terjadinya proses pengaratan, maka kadar oksigen dan kelembaban udara harus
diturunkan agar dapat memperlambat proses pengaratan. Sebagai contoh, untuk
mengurangi kelembaban udara dalam ruangan maka ruangan tersebut harus
menggunakan pendingin ruangan, AC.
2.
Cara modifikasi besi
Besi
dalam bentuk aloi akan lebih tahan terhadap pengaratan. Seperti baja (aloi dari
besi) mengandung 11-12% kromium dan sedikit mengandung karbon, ini yang disebut
stainless steel. Stainless steel banyak digunakan di industri untuk bahan kimia
dan alat rumah tangga.
3.
Cara Proteksi Katodik
Jika
logam besi dihubungkan dengan seng, maka besi tersebut akan sukar mengalami
korosi. Hal ini disebabkan seng memiliki potensial reduksi lebih negatif dari
besi sehingga seng lebih mudah untuk teroksidasi.
Seng
akan bereaksi dengan oksigen dan air dalam lingkungan yang mengandung karbon
dioksida dan membentuk senyawa seng karbonat. seng karbonat yang terbentuk berfungsi
melindungi seng itu sendiri dari korosi. Cara perlindungan ini yang disebut
perlindungan katodik. Selain seng (Zn)
yang bisa untuk perlindungan katodik adalah magnesium (Mg).
4.
Cara Pelapisan
Jika
logam besi dilapisi tembaga (Cu) atau timah (Sn), besi akan terlindungi dari
karat. Hal ini dikarenakan Cu dan Sn memiliki potensial reduksi yang lebih
positif dari pada besi. Selain tembaga dan timah besi juga dapat dilapisi oleh
logam lain yang memiliki potensial reduksi lebih positif, misalnya perak, emas,
nikel dan platina.
Selain
menggunakan logam untuk pelapisan dapat juga menggunakan senyawa non logam,
misalnya melapisi besi dengan cat, gelas, plastik atau vaselin (gemuk).
Postingan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar