2. Bahan Ajar Hukum Faraday_Fitri Handayani

SMA XII HUKUM FARADAY Fitri Handayani, S.Pd., M.Si.

DAFTAR ISI Cover ………………………………………………………………………………………………………………………………… 1 Daftar Isi …………………………………………………………………………………………………………………………… 2 A. Mind Map B. Bahan Ajar 1. Pendahuluan ………………………………………………………………………………………………………… 4 2. Kompetensi Inti ……………………………………………………………………………………………………. 5 3. Kompetensi Dasar ………………………………………………………………………………………………… 5 4. Indikator Pencapaian Kompetensi ……………………………………………………………………….. 6 5. Tujuan Pembelajaran …………………………………………………………………………………………… 7 6. Petunjuk Penggunaan Bahan Ajar ………………………………………………………………………… 7 7. Materi ………………………………………………………………………………………………………………….. 8 C. Sumber Rujukan 2

A.MIND MAP Sel Elektrolisis Terdiri atas Katoda Anoda Mengalami Mengalami Reaksi Oksidasi Reaksi Reduksi Berlaku memiliki Hukum Faraday Terdiri atas Hukum Faraday II Hukum Faraday I Kegunaan dalam kehidupan sehari-hari Penyepuhan Logam Contoh Pelapisan krom, timah, seng , emas dan lain-lain 3

PENDAHULUAN Kita pasti pernah melihat atau memakai perhiasan seperti cincin, kalung atau gelang. Umumnya perhiasan yang dikenakan terbuat dari logam yang mempunyai daya pantul yang tinggi terhadap cahaya sehingga terlihat kilau dari perhiasan tersebut. Logam yang dipakai biasanya perak(Ag) dan emas(Au). Logam emas murni mempunyai harga yang cukup mahal. Bagi kalangan menengah ke atas memang tidak menjadi masalah, tetapi bagaimana jika orang yang tidak ingin mengeluarkan biaya tinggi untuk sebuah perhiasan, cara yang digunakan ialah dengan cara penyepuhan, emas tersebut dapat dilapiskan ke permukaan logam lain. Walaupun tidak setara dengan emas murni atau campuran emas, secasa sepintas akan terlihat seperti emas. Dengan demikian harga dari sebuah pehiasan dapat lebih terjangkau. Pada proses penyepuhan ini, larutan elektrolit yang digunakan adalah emas klorida (AuCl3), dengan emas sebagai anodanya, sedangkan katodanya adalah tembaga. Pada katoda akan terjadi pengendapan emas, sedangkan pada anoda emas terus menerus larut. Endapan yang dihasilkan dari proses elektrolisis ini dapat kita hitung massanya dengan menggunakan perhitungan dalam hukum Faraday. 4

KOMPETENSI INTI KI 3 Memahami,menerapkan,menganalisis,dan mengevaluasi pengetahuanfaktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif pada tingkat teknis, spesifik, detil, dan kompleks dalam ilmu pengetahuan,teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian pada bidang kerja yang spesifik untuk memecahkan masalah. KI 4 Menunjukkan keterampilan menalar, mengolah, dan menyaji dalam ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan secara: efektif, kreatif, produktif, kritis, mandiri, kolaboratif, komunikatif, dan solutif. KOMPETENSI dasar 3.6 Menerapkan stoikiometri reaksi redoks dan hukum Faraday untuk menghitung besaran-besaran yang terkait sel elektrolisis 4.6 Menyajikan rancangan prosedur penyepuhan benda dari logam dengan ketebalan lapisan dan luas tertentu 5

Indikator pencapaian kompetensi 3.6.1 Menentukan reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada larutan atau lelehan dengan elektroda aktif 3.6.2 Menentukan reaksi yang terjadi dianoda dan katoda pada larutan atau lelehan dengan elektroda inert 3.6.3 Menentukan massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis jika diketahui waktu, kuat arus, dan massa ekivalen logam 3.6.4 Menghitung massa ekivalen jika diketahui masa endapan yang dihasilkan pada dua atau lebih sel elektrolisis yang dihubungkan secara seri 4.6.1 Melakukan percobaan penyepuhan benda dari logam 6

TUJUAN PEMBELAJARAN Pertemuan 1: Melalui diskusi peserta didik dapat menggunakan Hukum Faraday untuk menentukan hubungan antara muatan listrik yang digunakan dengan banyaknya hasil reaksi dengan benar Pertemuan 2: Peserta didik dapat merancang dan melakukan percobaan penyepuhan benda dari logam dengan ketebalan lapisan dan luas tertentu. PETUNJUK PENGGUNAAN BAHAN AJAR A. Bacalah dengan seksama indikator pencapaian kompetensi dan tujuan pembelajaran untuk mengetahui apa yang akan diperoleh setelah mempelajari materi ini. B. Bahan ajar ini memuat informasi tentang Hukum Faraday dan Penyepuhan Logam. C. Pelajari dengan seksama semua materi yang disajikan secara berurutan, jika ada informasi yang kurang jelas atau mengalami kesulitan dalam mempelajari setiap materi, sebaiknya berkonsultasi pada guru. D. Pelajari contoh – contoh soal yang disajikan dalam bahan ajar. E. Kerjakan latihan/tugas yang terdapat pada akhir uraian materi dan kumpulkan kepada guru berdasarkan waku yang disepakati. 7

HUKUM FARADAY MATERI Pada tahun 1831-1832, jauh sebelum penemuan elektron, Michael Faraday dari Inggris, telah menemukan hubungan kuantitatif antara massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis dengan jumlah listrik yang digunakan. Penemuan ini disimpulkannya dalam dua hukum berikut. Hukum Faraday 1: “Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)”. G≈Q ...... (1.1) Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i) dengan waktu (t). Q=ixt ………(1.2) Jadi, persamaan (1.1) di atas dapat dituliskan sebagai berikut. G≈i×t ………(1.3) Hukum Faraday 2: “Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME)”. G ≈ ME ...... (1.4) Jika jumlah listrik yang sama dialirkan ke dalam dua atau lebih sel elektrolisis yang berbeda maka perbandingan massa zat yang dibebaskan sama dengan perbandingan massa ekuivalennya. 8

Dimana: G = massa zat (gram) ME = beret ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi Penggabungan hukum Faraday I dan II menghasilkan persamaan baru sebagai berikut. G = k x i x t x ME 1 (k = tetapan yang ditemukan Faraday yaitu sebesar 96.500 ) Jadi, untuk mencari berat zat yang dihasilkan pada proses elektrolisis dapat menggunakan persamaan berikut. G = ������ ������ ������ x ME 96.500 Dengan, G = massa zat yang dihasilkan (dalam gram) i = kuat arus (dalam ampere) t = waktu (dalam detik) ME = massa ekuivalen Massa ekivalen dari unsure-unsur logam sama dengan massa atom relative (Ar) dibagi dengan bilangan oksidasinya (biloks) ME = ������������ ������������������������������������ 9

Contoh Menggunakan hukum Faraday: Hitunglah massa tembaga yang dapat dibebaskan oleh arus 10 ampere yang dialirkan selama 965 detik ke dalam larutan CuSO4. (Ar Cu = 63,5). Jawab: G = ������ ������ ������ ������ ������������ 96.500 = 10 ������ 965 ������ 63,5 96.500 2 = 3,175 gram 10

Prinsip Kerja Sel Elektrolisis dalam Proses PENYEPUHAN logam Proses penyepuhan (elektroplating) merupakan salah satu aplikasi sel elektrolisis yang dapat digunakan untuk melapisi logam dengan logam lainnya. Proses ini banyak dimanfaatkan untuk melindungi logam dari korosi dan memperbaiki penampilan benda. Benda yang akan dilapisi dipasang sebagai katoda dan potongan logam penyepuh dipasang sebagai anoda yang dicelupkan dalam larutan elektrolit dari logam penyepuh dan dihubungkan dengan sumber arus searah, biasanya benda yang disepuh terbuat dari logam yang murah seperti besi lalu disepuh dengan logam yang mahal seperti emas dan perak, sehingga harga produk akhir menjadi jauh lebih mahal. Contohnya cincin atau gelang yang terbuat dari logam besi dilapisi dengan logam emas atau sendok atau garpu yang terbuat dari logam besi dilapisi dengan logam perak dan lain-lain. Berikut ini adalah contoh proses penyepuhan (elektroplating) garpu yang terbuat dari besi dilapisi dengan logam perak. Untuk melapisi garpu yang terbuat dari besi dengan perak, maka yang kita perlukan adalah:  Bahan:  Alat : 1. Garpu yang terbuat dari logam besi 1. Kabel 2. Logam perak murni 2. Gelas kimia 3. Larutan elektrolit dari logam penyepuh (AgNO3) 3. Baterai Garpu yang terbuat dari logam besi dipasang sebagai katoda dan logam perak murni dipasang sebagai anoda, lalu dihubungkan dengan sumber arus (baterai) dengan menggunakan kawat selanjutnya dicelupkan kedalam larutan elektrolit AgNO3. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini. Logam perak pada anoda teroksidasi menjadi Ag+ dan melepaskan satu elektron ke katoda kemudian Ag+ direduksi menjadi Ag pada katoda atau garpu. Dengan demikian garpu terlapisi oleh logam perak. Persamaan reaksi adalah : Anoda : Ag (s) → Ag+ (aq) + e- Katoda (Fe) : Ag+ (aq) + e- → Ag (s) Ag (s) → Ag (s) 11 Anoda Katoda

LATIHAN SOAL 1. Hitunglah massa tembaga yang dapat dibebaskan oleh arus 10 ampere yang dialirkan selama 965 detik ke dalam larutan CuSO4 (Ar Cu = 63,5). 2. Larutan Nikel (II) Sulfat dielektrolisis, dengan arus searah 1,93 A. Jika dikatoda diendapkan logam nikel seberat 0,58 gram (Ar Ni = 58), maka waktu yang digunakan untuk elektrolisis tersebut adalah.... 3. Arus listrik yang sama dialirkan ke dalam dua sel masing-masing berisi larutan AgNO3 dan larutan FeCl3 secara seri. Bila larutan yang berisi AgNO3 di katoda mengendap logam perak sebanyak 10,8 gram. Tentukan massa besi yang mengendap jika diketahui Ar Ag = 108, dan Ar Fe = 56) 12

Tulis Jawaban latihan disini yaaaa! 13

SUMBER RUJUKAN Chang, R. 2004. Konsep-Konsep Inti edisi ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Oxtoby dkk. 2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern Edisi Keempat Jilid I. Jakarta: Erlangga. Petrucci, R. 1992. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat Jilid 1. Erlangga : Jakarta. Purba, M. 2006. Kimia Untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga. Sudarmo, U. 2016. Kimia SMA Kelas XII. Jakarta : Erlangga Utami, B. 2006. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. 14