PDF KIMIA T5

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. CONTENTS KANDUNGAN 1.1 Pengoksidaan dan Penurunan 1.2 Keupayaan Elektrod Piawai 1.3 Sel Kimia 1.4 Sel Elektrolisis 1.5 Pengekstrakan Logam daripada Bijihnya 1.6 Pengaratan 4.1 Polimer 4.2 Getah Asli 4.3 Getah Sintetik 5.1 Minyak dan Lemak 5.2 Bahan Pencuci 5.3 Bahan Tambah Makanan 5.4 Ubat-Ubatan dan Bahan Kosmetik 5.5 Aplikasi Nanoteknologi dalam Industri 5.6 Aplikasi Teknologi Hijau dalam Pengurusan Sisa Industri 2.1 Jenis-jenis Sebatian Karbon 2.2 Siri Homolog 2.3 Sifat Kimia dan Saling Pertukaran antara Siri Homolog 2.4 Isomer dan Penamaan Mengikut IUPAC 3.1 Perubahan Haba dalam Tindak Balas 3.2 Haba Tindak Balas 3.3 Aplikasi Tindak Balas Eksotermik dan Endotermik dalam Kehidupan Seharian KESEIMBANGAN REDOKS POLIMER KIMIA KONSUMER DAN INDUSTRI SEBATIAN KARBON TERMOKIMIA 1 157 175 67 125 UNIT 1 UNIT 4 UNIT 5 UNIT 2 UNIT 3 TEMA: PROSES KIMIA TEMA: TEKNOLOGI BIDANG KIMIA TEMA: KIMIA ORGANIK TEMA: HABA Kertas Model SPM (format terbaru) PDF Eng Verion Untuk diskaun yang lebih baik dan ketersediaan stok Sila Hubungi

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 2 Standard Prestasi Tahap Penguasaan (TP) Tafsiran Menguasai Tidak Menguasai U n i t 1 1 Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai konsep pengoksidaan dan penurunan. 2 Memahami tindak balas redoks serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. 3 Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tindak balas redoks untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah. 4 Menganalisis pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. 5 Menilai pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. 6 Merekacipta menggunakan pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat. Untuk mendapatkan senarai lengkap Standard Prestasi, sila imbas kod QR ini. Garis Panduan untuk Mengimbas AR bagi Model 3D 1 Muat turun aplikasi ‘QR reader’ dari ‘Play Store’. 2 Muat turun aplikasi ‘AR Chemistry Nilam Publication 2’ dengan mengimbas kod QR di bawah. (Sesuai untuk peranti Android sahaja) 3 Cari muka surat yang mempunyai ikon berikut. AR 4 Imbas ikon pada muka surat tersebut menggunakan telefon pintar anda dan nikmati model 3D yang terpapar.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. KESEIMBANGAN REDOXS Peta Konsep TINDAK BALAS REDOKS Pengoksidaan dan Penurunan Berlaku Serentak Pengoksidaan Agen penurunan Agen pengoksidaan Setengah persamaan pengoksidaan Setengah persamaan penurunan – Nombor pengoksidaan meningkat – Elektron dibebaskan – Menerima oksigen – Kehilangan hidrogen – Menentukan terminal sel – Menghitung voltan sel – Menulis notasi sel – Nombor pengoksidaan menurun – Elektron diterima – Kehilangan oksigen – Menerima hidrogen Pemindahan elektron pada jarak Tindak balas penyesaran Penyesaran logam Siri elektrokimia Keupayaan elektrod piawai, E0 Pengekstrakan logam dari bijihnya Sel kimia Akueus Nilai E0 Kepekatan ion Penulenan logam Jenis elektrod Pengekstrakan besi Pengekstrakan aluminium Penyaduran logam Mengelakkan pengaratan besi Leburan Pengaratan besi Sel elektrolitik Penulisan Bertindak sebagai Tindak balas redoks di E0 digunakan untuk Membanding dan membezakan Sebarang daripada Siri Keupayaan Elektrod Piawai Jenis elektrolit Elektrolisis leburan bijih Faktor-faktor menentukan ion terpilih dinyahcaskan pada elektrod Aplikasi dalam industri Penurunan oleh karbon daripada bijihnya Agen pengoksidaan dan penurunan Bahan mengalami UNIT 1Boleh didefinisikan sebagai Boleh didefinisikan sebagai Penurunan Penulisan Fe2+ → Fe3+ Fe3+ → Fe2+ Penyesaran halogen Siri Keupayaan Elektrod Piawai

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 2 Contoh 1: Terangkan tindak balas redoks dari segi menerima atau kehilangan oksigen Tindak balas antara magnesium dengan kuprum(II) oksida. Magnesium mengalami pengoksidaan (menerima oksigen, O) Kuprum(II) oksida mengalami penurunan (kehilangan oksigen, O) Mg + CuO MgO + Cu Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Magnesium mengalami pengoksidaan. Magnesium menerima oksigen untuk membentuk magnesium oksida . Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan. Terangkan. Magnesium ialah agen penurunan. Kuprum(II) oksida kehilangan oksigen kepada magnesium . Magnesium menurunkan kuprum(II) oksida. Nyatakan maksud tindak balas redoks. SP 1.1.1 Tindak balas redoks ialah suatu tindak balas di mana kedua-dua pengoksidaan dan penurunan berlaku serentak. Dalam apa carakah pengoksidaan dan penurunan boleh ditakrifkan? Pengoksidaan dan penurunan boleh ditakrifkan berdasarkan satu daripada empat cara berikut: (i) Menerima atau kehilangan oksigen (ii) Menerima atau kehilangan hidrogen (iii) Menerima atau kehilangan elektron (iv) Perubahan dalam nombor pengoksidaan Nyatakan maksud pengoksidaan dan penurunan. Pengoksidaan Penurunan (i) Kehilangan atau penerimaan oksigen Suatu bahan menerima oksigen Suatu bahan kehilangan oksigen (ii) Kehilangan atau penerimaan hidrogen Suatu bahan kehilangan hidrogen Suatu bahan menerima hidrogen (iii) Pemindahan elektron Suatu bahan kehilangan elektron Suatu bahan menerima elektron (iv) Perubahan dalam nombor pengoksidaan Peningkatan nombor pengoksidaan bagi unsur dalam bahan tindak balas Pengurangan nombor pengoksidaan bagi unsur dalam bahan tindak balas Nyatakan maksud agen pengoksidaan. Agen pengoksidaan ialah bahan yang mengoksidakan bahan lain. Agen tersebut mengalami penurunan dalam proses ini. Nyatakan maksud agen penurunan. Agen penurunan ialah bahan yang menurunkan bahan lain. Agen tersebut mengalami pengoksidaan dalam proses ini. PENGOKSIDAAN DAN PENURUNAN 1.1 SK 1.1 Definisi Tindak Balas Redoks Tindak Balas Redoks dari Segi Kehilangan atau Penerimaan Oksigen dan Kehilangan atau Penerimaan Hidrogen SP 1.1.1

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 3 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Kuprum(II) oksida mengalami penurunan. Kuprum(II) oksida kehilangan oksigen untuk membentuk kuprum . Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan. Terangkan. Kuprum(II) oksida ialah agen pengoksidaan. Magnesium menerima oksigen daripada Kuprum(II) oksida . Kuprum(II) oksida telah mengoksidakan magnesium. Contoh 2: Terangkan redoks dari segi menerima atau kehilangan hidrogen Tindak balas antara hidrogen sulfida dengan klorin H2S + Cl2 S + 2HCl Hidrogen sulfida, H2S mengalami pengoksidaan (kehilangan hidrogen, H) Klorin mengalami penurunan (menerima hidrogen, H) Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Hidrogen sulfida mengalami pengoksidaan. Hidrogen sulfida kehilangan hidrogen untuk membentuk sulfur. Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan. Terangkan. Hidrogen sulfida ialah agen penurunan. Klorin menerima hidrogen daripada hidrogen sulfida . Hidrogen sulfida telah menurunkan klorin. Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Klorin mengalami penurunan. Klorin menerima hidrogen untuk membentuk hidrogen klorida . Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan. Terangkan. Klorin ialah agen pengoksidaan. Hidrogen sulfida kehilangan hidrogen kepada klorin . Klorin telah mengoksidakan hidrogen sulfida. Tindak Balas Redoks dari Segi Penerimaan atau Kehilangan Elektron SP 1.1.1 Contoh 1: Tindak balas antara natrium dan klorin. (Sifat kimia unsur Kumpulan I – Jadual Berkala) 2Na + Cl2 2NaCl Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Natrium mengalami pengoksidaan. Atom natrium dengan susunan elektron 2.8.1 kehilangan satu elektron untuk membentuk ion natrium dalam natrium klorida. Na Na+ + e–

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 4 Catatan: Contoh bagi agen pengoksidaan seperti larutan kalium manganat(VII) berasid, larutan kalium dikromat(VI) berasid, air bromin, air klorin dan hidrogen peroksida akan dipelajari dalam Tindak Balas Redoks dalam Perubahan Fe2+ → Fe3+ dan Fe3+ → Fe2+ pada muka surat 12. Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan. Terangkan. Natrium ialah agen penurunan. Atom natrium kehilangan elektron kepada atom klorin. Natrium telah menurunkan klorin. Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Klorin mengalami penurunan. Molekul klorin menerima elektron untuk membentuk ion klorida dalam natrium klorida. Cl2 + 2e– 2Cl– Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan. Terangkan. Klorin ialah agen pengoksidaan. Molekul klorin menerima elektron daripada ion natrium. Klorin telah mengoksidakan natrium. Contoh 2: Tindak balas antara magnesium dengan kuprum(II) sulfat. Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Magnesium mengalami pengoksidaan. Atom magnesium kehilangan elektron untuk membentuk ion magnesium dalam magnesium sulfat. Mg Mg2+ + 2e– (kehilangan elektron) Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan. Terangkan. Magnesium ialah agen penurunan. Atom magnesium kehilangan elektron kepada ion kuprum(II). Magnesium telah menurunkan ion kuprum(II). Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Ion kuprum(II) mengalami penurunan. Ion kuprum(II) menerima elektron untuk membentuk atom kuprum . Cu2+ + 2e– Cu (menerima elektron) Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan. Terangkan. Ion kuprum(II) ialah agen pengoksidaan. Ion kuprum(II) menerima elektron daripada magnesium. Ion kuprum(II) telah mengoksidakan magnesium. Tindak Balas Redoks dari segi Perubahan Nombor Pengoksidaan SP 1.1.1 Peraturan bagi memberi nombor pengoksidaan kepada atom dalam unsur atau sebatian Apakah peraturan bagi memberi nombor pengoksidaan kepada atom dalam unsur atau sebatian? (i) Nombor pengoksidaan bagi atom dan molekul bagi unsur ialah sifar. Molekul unsur Nombor pengoksidaan Atom Nombor pengoksidaan Gas hidrogen, H2 0 Kuprum, Cu 0 Gas oksigen, O2 0 Natrium, Na 0 Gas klorin, Cl2 0 Ferum, Fe 0 Gas bromin, Br2 0 Helium, He 0

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (ii) Nombor pengoksidaan bagi ion ringkas adalah sama dengan cas bagi ion tersebut. Ion Nombor pengoksidaan Ion Nombor pengoksidaan Na+ +1 Cl– –1 Cu2+ +2 Br– –1 Fe2+ +2 O2– –2 Fe3+ +3 S2– –2 Catatan: Nombor pengoksidaan bagi ion-ion dalam Kumpulan 1, 2 dan 13 adalah tetap kerana atom bagi Kumpulan-kumpulan ini mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan melepaskan 1e– , 2e– dan 3e– . Oleh itu, nombor pengoksidaan bagi ion-ion ini masing-masing ialah +1, +2 dan +3. (iii) Nombor pengoksidaan bagi hidrogen dalam kebanyakan sebatiannya ialah +1 kecuali dalam logam hidrida. Sebatian Nombor pengoksidaan hidrogen dalam sebatian HCl, H2O, NH3, KOH +1 KH, MgH2 –1 (iv) Nombor pengoksidaan bagi oksigen dalam kebanyakan sebatiannya ialah –2 kecuali dalam peroksida. Sebatian Nombor pengoksidaan oksigen dalam sebatian MgO, H2O, CuO, Na2O –2 H2O2 –1 (v) Jumlah nombor pengoksidaan bagi unsur-unsur dalam suatu sebatian ialah 0. Contoh: Hitung nombor pengoksidaan bagi karbon dalam kalsium karbonat, CaCO3. CaCO3 (+2) + X + 3(–2) = 0 X = +4 Nombor pengoksidaan oksigen dalam sebatian ialah –2 Jumlah nombor pengoksidaan bagi sebatian ialah 0 Nombor pengoksidaan bagi ion-ion daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 adalah tetap. Nombor pengoksidaan bagi Ca2+ ialah +2 Nombor pengoksidaan bagi karbon dalam kalsium karbonat ialah +4. (vi) Jumlah nombor-nombor pengoksidaan bagi unsur-unsur dalam ion poliatomik adalah sama dengan cascas ion poliatomik tersebut. Contoh: Hitung nombor pengoksidaan bagi mangan dalam ion manganat, MnO4 – . Nombor pengoksidaan bagi oksigen dalam sebatian ialah –2 Jumlah nombor pengoksidaan adalah sama seperti cas bagi ion poliatomik MnO4 – X + 4(–2) = –1 X = +7 Nombor pengoksidaan bagi mangan dalam ion manganat ialah +7. Catatan: Nombor pengoksidaan bagi logam peralihan dan kebanyakan unsur bukan logam berbeza dari satu sebatian kepada yang lain.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 6 Penamaan Sebatian Ion Menggunakan Sistem Penamaan IUPAC SP 1.1.2 Hitung nombor pengoksidaan bagi unsur yang digariskan dalam jadual berikut. TP1 Sebatian Nombor pengoksidaan bagi unsur yang bergaris Sebatian Nombor pengoksidaan bagi unsur yang bergaris KMnO4 +1 + x + 4(–2) = 0 x = +7 CO2 x + 2(–2) = 0 x = +4 Cr2O7 2– 2x + 7(–2) = –2 x = +6 CO x + (–2) = 0 x = +2 CO3 2– x + 3(–2) = –2 x = +4 NO3 – x + 3(–2) = –1 x = +5 NH4 + x + 4(+1) = +1 x = –3 NO2 x + 2(–2) = 0 x = +4 Latihan Apakah unsur yang mempunyai lebih daripada satu nombor pengoksidaan dalam sebatiannya? Unsur logam peralihan dan kebanyakan unsur bukan logam. Bagaimanakah mengaitkan nombor pengoksidaan unsur kepada nama sebatiannya menggunakan penamaan IUPAC? Nombor pengoksidaan bagi unsur ditulis dalam angka roman diletakkan dalam tanda kurungan di belakang nama unsur. Lengkapkan jadual berikut: Sebatian Formula kimia Nombor pengoksidaan bagi logam peralihan atau bukan logam Nama IUPAC sebatian Ferrus hidroksida Fe(OH)2 +2 Ferum(II) hidroksida Ferrik hidroksida Fe(OH)3 +3 Ferum(IIl) hidroksida Plumbum monoksida PbO +2 Plumbum(II) oksida Plumbum dioksida PbO2 +4 Plumbum(IV) oksida Asid sulfurik H2 SO4 +6 Asid sulfurik(VI) Asid sulfurus H2 SO3 +4 Asid sulfurik(IV) TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP1 Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai konsep pengoksidaan dan penurunan.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Tindak Balas Redoks dari Segi Perubahan Nombor Pengoksidaan SP 1.1.2 Mengapakah nama sebatian unsur daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 ditulis tanpa nombor pengoksidaan? Unsur daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 mempunyai satu nombor pengoksidaan. Contoh: Nama K2O ditulis sebagai kalium oksida, bukan kalium(I) oksida. Nyatakan maksud pengoksidaan berdasarkan perubahan dalam nombor pengoksidaan. Apabila nombor pengoksidaan bagi suatu unsur bertambah, ia mengalami pengoksidaan . Catatan: Unsur tersebut ialah agen penurunan . Nyatakan maksud penurunan berdasarkan perubahan dalam nombor pengoksidaan. Apabila nombor pengoksidaan bagi suatu unsur berkurang , ia mengalami penurunan . Catatan: Unsur tersebut ialah agen pengoksidaan . Apakah tindak balas redoks berdasarkan perubahan dalam nombor pengoksidaan? Suatu tindak balas adalah tindak balas redoks jika unsur dalam bahan tindak balas mengalami perubahan dalam nombor pengoksidaan. Adakah semua tindak balas kimia merupakan tindak balas redoks? Terangkan. Tidak. Suatu tindak balas adalah bukan tindak balas redoks jika tiada unsur yang melalui perubahan dalam nombor pengoksidaan. Contoh 1: Nyatakan sama ada mendakan argentum klorida daripada argentum nitrat dan natrium klorida adalah redoks atau tidak. AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 Nombor pengoksidaan: +1 +5 –2 +1 –1 +1 –1 +1 +5 –2 Tindak balas ini merupakan tindak balas bukan redoks kerana tiada perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi semua unsur dalam sebatian bahan dan hasil tindak balas. Tindak balas penguraian ganda dua adalah tindak balas bukan redoks . Contoh 2: Nyatakan sama ada tindak balas peneutralan antara asid hidroklorik dan larutan natrium hidroksida ialah redoks atau tidak. HCl + NaOH NaCl + H2O Nombor pengoksidaan: +1 –1 +1 –2 +1 +1 –1 +1 –2 Tindak balas ini merupakan tindak balas bukan redoks kerana tiada perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi semua unsur dalam sebatian bahan dan hasil tindak balas. Tindak balas peneutralan adalah tindak balas bukan redoks .

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 8 Apakah setengah persamaan pengoksidaan? Persamaan yang mewakili pengoksidaan yang berlaku melibatkan kehilangan elektron dan pertambahan dalam nombor pengoksidaan. Apakah setengah persamaan penurunan? Persamaan yang mewakili penurunan yang berlaku melibatkan penerimaan elektron dan pengurangan dalam nombor pengoksidaan. Bagaimanakah persamaan ion bagi tindak balas redoks diperoleh? Diperoleh dengan menggabungkan setengah persamaan pengoksidaan dan setengah persamaan penurunan (bilangan elektron dalam kedua-dua setengah persamaan mestilah sama). Contoh 1: Tindak balas Aluminium dan kuprum(II) sulfat Persamaan seimbang untuk tindak balas 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu Setengah persamaan pengoksidaan Al Al3+ + 3e– Setengah persamaan penurunan Cu2+ + 2e– Cu Mengubah pekali bagi setengah persamaan pengoksidaan* 2Al 2Al3+ + 6e– Mengubah pekali bagi setengah persamaan penurunan* 3Cu2+ + 6e– 3Cu Persamaan ion 2Al + 3Cu2+ 2Al3+ + 3Cu * Pastikan bilangan elektron yang dilepaskan dalam setengah persamaan untuk pengoksidaan = bilangan elektron yang diterima dalam setengah persamaan untuk penurunan. Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Magnesium, Mg mengalami pengoksidaan kerana nombor pengoksidaan magnesium meningkat daripada 0 kepada +2 . Kenal pasti agen penurunan. Agen penurunan ialah magnesium, Mg . Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Asid sulfurik / Ion hidrogen mengalami penurunan kerana nombor pengoksidaan hidrogen dalam asid sulfurik menurun dari +1 kepada 0 . Kenal pasti agen pengoksidaan. Agen pengoksidaan ialah asid sulfurik / ion hidrogen . Contoh 3: Nyatakan sama ada penyesaran gas hidrogen daripada asid sulfurik oleh magnesium ialah redoks atau tidak. Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 Nombor pengoksidaan: 0 +1 +6 –2 +2 +6 –2 0 Tindak balas ini adalah tindak balas redoks kerana nombor pengoksidaan magnesium dan hidrogen dalam bahan tindak balas telah berubah . Tindak balas penyesaran adalah tindak balas redoks . Menulis Persamaan untuk Tindak Balas Redoks SP 1.1.2

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 9 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Contoh 2: Tindak balas Magnesium dan argentum nitrat Persamaan seimbang untuk tindak balas Mg + 2AgNO3 Mg(NO3)2 + 2Ag Setengah persamaan pengoksidaan Mg Mg2+ + 2e– Setengah persamaan penurunan Ag+ + e– Ag Persamaan ion Mg + 2Ag+ Mg2+ + 2Ag Apakah halogen? Halogen adalah unsur Kumpulan 17. Halogen adalah bukan logam dengan 7 elektron valens dalam setiap atom. Bandingkan halogen dan halida. – Halogen wujud sebagai molekul dalam unsur. Contoh halogen ialah air klorin, air bromin dan air iodin. – Halida wujud sebagai ion dalam sebatian. Contoh halida ialah larutan kalium klorida, larutan kalium bromida dan kalium iodida. Bolehkah halogen ditukarkan kepada halida? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks. – Halogen boleh ditukar kepada halida. – Molekul halogen menerima elektron untuk membentuk ion halida. Halogen mengalami penurunan. Contoh: Cl2 + 2e– ➝ 2Cl– ⇒ Halogen diturunkan. Br2 + 2e– ➝ 2Br– ⇒ Halogen adalah agen pengoksidaan. Terangkan bagaimana halogen bertindak sebagai agen pengoksidaan. Halogen yang lebih elektronegatif menerima elektron dan bertindak sebagai agen pengoksidaan . Dengan ini, halogen yang lebih elektronegatif mengalami penurunan untuk membentuk ion halida. X2 + 2e– 2X– X2 mewakili halogen yang lebih elektronegatif (Contoh: klorin, Cl2 dan bromin, Br2) Catatan: Iodin adalah agen pengoksidaan paling lemah. Terangkan bagaimana halida bertindak sebagai agen penurunan. Ion halida bagi halogen yang kurang elektronegatif melepaskan elektronnya dan bertindak sebagai agen penurunan. Dengan ini, ion halida yang kurang elektronegatif mengalami pengoksidaan untuk membentuk molekul halogen. 2Y– Y2 + 2e– Y– mewakili ion halida bagi halogen yang kurang elektronegatif (Contoh: bromida, Br– dan iodida, I– ) Catatan: Ion klorida, Cl– adalah agen penurunan paling lemah. Bolehkah halida ditukarkan kepada halogen? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks. – Halida boleh ditukar kepada halogen. – Ion halida membebaskan elektron untuk membentuk molekul halogen. Ion halida mengalami pengoksidaan . Contoh: 2Br– ➝ Br2 + 2e– ⇒ Ion halida dioksidakan. 2I– ➝ I2 + 2e– ⇒ Ion halida adalah agen penurunan. Tindak Balas Redoks dalam Penyesaran Halogen daripada Larutan Halidanya SP 1.1.3

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 10 Bandingkan kekuatan halogen dan halida sebagai agen pengoksidaan dan agen penurunan. Halogen, X2 (agen pengoksidaan ) Ion halida, X– (agen penurunan ) Menerima elektron untuk membentuk ion halida Membebaskan elektron untuk membentuk molekul halogen F2 + 2e– → 2F– Cl2 + 2e– → 2Cl– Br2 + 2e– → 2Br – I2 + 2e– → 2I– At2 + 2e– → 2At – 2F– → F2 + 2e– 2Cl– → Cl2 + 2e– 2Br– → Br2 + 2e– 2I– → I2 + 2e– 2At– → At + 2e– Kekuatan sebagai agen pengoksidaan meningkat Kekuatan sebagai agen penurunan meningkat Bagaimanakah cara meramal kebolehan suatu halogen menyesarkan halogen lain daripada larutan halidanya? Halogen yang lebih elektronegatif boleh menarik elektron daripada halida yang kurang elektronegatif, halogen yang lebih elektronegatif menyesarkan halogen yang kurang elektronegatif daripada larutan halidanya. Penyesaran iodin oleh klorin dari larutan kalium iodida: (a) Prosedur: (i) Masukkan 2 cm3 larutan kalium iodida ke dalam tabung uji. (ii) Tambah beberapa titis air klorin sehingga tiada perubahan dapat dilihat. (iii) Campuran digoncang dan dipanaskan dengan perlahan. (iv) Larutan kanji ditambah titis demi titis hingga tiada perubahan dapat diperhatikan dan pemerhatian dicatatkan. (b) Pemerhatian dan inferens: Pemerhatian Inferens (i) Larutan tidak berwarna kalium iodida menjadi perang . (ii) Apabila beberapa titis larutan kanji ditambah, larutan bertukar dari perang kepada biru tua . (i) Iodin terbentuk. (ii) Mendakan biru terbentuk apabila larutan kanji ditambah mengesahkan kehadiran iodin . Air klorin Larutan kalium iodida Kecenderungan untuk menerima elektron halogen Kecenderungan membebaskan elektron halida • Saiz atom halogen berkurang. • Kecenderungan halogen, X2 untuk menerima elektron dan menjadi halida, X– meningkat. • Klorin adalah agen pengoksidaan paling kuat diikuti oleh bromin. • Iodin adalah agen pengoksidaan paling lemah. HALOGEN, X2 HALIDA, Y– • Kecenderungan halida, Y– untuk melepaskan elektron untuk menjadi halogen, Y2 meningkat. • Ion iodida, I– adalah agen penurunan paling kuat diikuti oleh ion bromida, Br – . • Ion klorida, Cl– adalah agen penurunan yang paling lemah. Molekul klorin: Cl2 (Air klorin) Ion klorida: Cl– (Larutan kalium klorida) Molekul bromin: Br2 (Air bromin) Ion bromida: Br– (Larutan kalium bromida) Molekul iodin: I2 (Air iodin) Ion iodida: I– (Larutan kalium iodida) Catatan: Rujuk kembali Kimia Tingkatan 4 dalam topik Jadual Berkala: Unsur dalam Kumpulan 17.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 11 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Kalium iodida mengalami pengoksidaan. Ion iodida kehilangan elektron untuk membentuk molekul iodin . Setengah persamaan pengoksidaan: 2I– I2 + 2e– Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Air klorin mengalami penurunan. Molekul klorin menerima elektron untuk membentuk ion klorida . Setengah persamaan penurunan: CI2 + 2e– 2CI– Persamaan ion Persamaan ion: CI2 + 2I– 2CI– + I2 Kesimpulan – Klorin telah menyesarkan iodin daripada larutan kalium iodida . – Ion iodida telah menurunkan molekul klorin, Cl2. Ion iodida ialah agen penurunan . Klorin, Cl2 telah mengoksidakan ion iodida. Klorin ialah agen pengoksidaan . Tentukan sama ada tindak balas yang berikut akan berlaku. Jika tindak balas berlaku, tandakan ‘✓’ dan jika tidak, tandakan ‘✗’. KCl KBr KI Cl2 ✗ ✓ ✓ Br2 ✗ ✗ ✓ I2 ✗ ✗ ✗ Halida Halogen Warna halogen dalam akueus tidak dapat dibezakan dalam larutan akueus, terutamanya bromin dan iodin. Bagaimanakah cara untuk membezakan halogen tersebut? Kehadiran halogen disahkan dengan menggunakan 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3 atau sikloheksana. Halogen Warna dalam larutan akueus Warna dalam 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3 atau sikloheksana Klorin, Cl2 Kuning pucat atau tanpa warna Kuning pucat atau tanpa warna Bromin, Br2 Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan) Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan) Iodin, I2 Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan) Ungu Dua lapisan terbentuk apabila larutan akueus halogen dicampurkan dengan 1,1,1-trikloroetana. 1,1,1-trikloroetana yang lebih tumpat akan berada di bawah dan larutan akueus yang kurang tumpat berada di atas. Halogen dalam larutan akueus Halogen dalam 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCI3

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 12 1 Rajah menunjukkan air bromin ditambahkan kepada larutan kalium iodida sehingga tiada lagi perubahan. 1,1,1-trikloroetana, CH3CCl3 kemudiannya ditambah ke dalam tabung uji dan campuran tersebut digoncangkan. (a) (i) Nyatakan warna lapisan 1,1,1-trikloroetana selepas digoncangkan. Ungu (ii) Nyatakan nama hasil yang terbentuk dalam tindak balas yang menyebabkan perubahan warna. Iodin (iii) Tuliskan setengah persamaan bagi tindak balas tersebut. 2I– → I2 + 2e– (b) (i) Apakah fungsi air bromin dalam tindak balas? Agen pengoksidaan (ii) Tuliskan setengah persamaan bagi tindak balas tersebut. Br2 + 2e– → 2Br– (c) Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas tersebut. Br2 + 2I– → 2Br– + I2 (d) Nyatakan perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi (i) bromin dalam air bromin: 0 kepada –1 (ii) iodin dalam kalium iodida: –1 kepada 0 (e) Cadangkan halogen lain yang boleh menggantikan air bromin supaya iodin juga terbentuk. Klorin Latihan Air bromin Larutan kalium iodida TP3 TP2 TP2 Perubahan ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+: Bolehkah ion ferum(II) diubah kepada ion ferum(III)? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks. – Ion ferum(II) boleh ditukar kepada ion ferum(III). – Ion ferum(II) membebaskan elektron untuk membentuk ferum(III). Ion ferum(II) mengalami pengoksidaan. Setengah persamaan: Fe2+ → Fe3+ + e– ⇒ Ion ferum(II) dioksidakan. ⇒ Ion ferum(II) ialah agen penurunan. Cadangkan agen pengoksidaan bagi perubahan ion ferum(II) kepada ion ferum(III). Air klorin, air bromin Tindak Balas Redoks dalam Perubahan Fe2+ → Fe3+ dan Fe3+ → Fe2+ SP 1.1.2 TP2 TP3

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 13 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Perubahan ion ferum(II) kepada ion ferum(III): Prosedur: Air bromin Larutan ferum(II) sulfat (i) 2 cm3 larutan ferum(II) sulfat dimasukkan ke dalam tabung uji. (ii) Menggunakan penitis, air bromin ditambahkan titik demi titik ke dalam larutan sehingga tiada perubahan yang dapat diperhatikan. (iii) Campuran tersebut digoncang dan dipanaskan perlahan-lahan. (iv) Larutan natrium hidroksida ditambahkan perlahan-lahan sehingga berlebihan dan semua perubahan direkodkan. Pemerhatian dan inferens: Pemerhatian Inferens (i) Larutan ferum(II) berubah warna daripada hijau pucat kepada perang . (ii) Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada larutan tersebut sehingga berlebihan, mendakan perang terbentuk. Ia tak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. (i) Ion ferum(II), Fe2+ telah bertukar kepada ion ferum(III), Fe3+ . (ii) Warna mendakan perang yang terbentuk apabila diuji dengan larutan natrium hidroksida mengesahkan kehadiran ion ferum(III), Fe3+ . Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Ferum(II) sulfat mengalami pengoksidaan. Ion ferum(II) kehilangan elektron untuk membentuk ion ferum(III), Fe3+ . Setengah persamaan pengoksidaan: Fe2+ Fe3+ + e– Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Air bromin mengalami penurunan. Molekul bromin menerima elektron untuk membentuk ion bromida, Br– . Setengah persamaan penurunan: Br2 + 2e– → 2Br– Persamaan ion Br2 + 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2Br– Kesimpulan Bromin telah mengoksidakan ion ferum(II), Fe2+. Bromin adalah agen pengoksidaan . Ion ferum(II), Fe2+ telah menurunkan molekul bromin kepada ion bromida, Br– . Ion ferum(II) ialah agen penurunan . Apakah agen pengoksidaan lain yang boleh menggantikan air bromin untuk mengubah ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+? Agen pengoksidaan Setengah persamaan penurunan Air klorin Cl2 + 2e– → 2Cl– Larutan kalium manganat(VII) berasid MnO4 – + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O Larutan kalium dikromat(VI) berasid Cr2O7 2– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O Hidrogen peroksida, H2O2 H2O2 + 2e– → 2OH– atau dalam kehadiran asid H2O2 + 2e– + 2H+ → 2H2O

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 14 Bagaimanakah cara untuk menulis setengah persamaan penurunan bagi larutan kalium manganat(VII) berasid? Langkah 1 Tulis formula bagi bahan dan hasil tindak balas. MnO4 – + H+ → Mn2+ + H2O Langkah 2 Seimbangkan bilangan atom di sebelah kiri dan kanan, hitung jumlah cas. MnO4 – + 8H+ → Mn2+ + 4H2O Kiri Kanan –1 + 8(+1) = +7 +2 (tidak seimbang) Langkah 3 Seimbangkan jumlah cas dengan menambah elektron, kemudian hitung jumlah cas. MnO4 – + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O Kiri Kanan –1 + (+8) + (–5) = +2 +2 (seimbang) Tunjukkan semua cara untuk menulis setengah persamaan penurunan bagi larutan kalium dikromat(VI) berasid. Langkah 1 Tulis formula bagi bahan dan hasil tindak balas. Cr2O7 2– + H+ → Cr3+ + H2O Langkah 2 Seimbangkan bilangan atom di sebelah kiri dan kanan, hitung jumlah cas. Cr2O7 2– + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O Kiri Kanan –2 + 14(+1) = +12 +6 (tidak seimbang) Langkah 3 Seimbangkan jumlah cas dengan menambah elektron, kemudian hitung jumlah cas. Cr2O7 2– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O Kiri Kanan –2 + 14(+1) + (–6) = +6 +6 (seimbang) Perubahan ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+ Bolehkah ion ferum(III) diubah kepada ion ferum(II)? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks. – Ion ferum(III) boleh diubah kepada ion ferum(II). – Ion ferum(III) menerima elektron untuk membentuk ferum(II). Ion ferum(III) mengalami penurunan. Setengah persamaan penurunan: Fe3+ + e– → Fe2+ ⇒ Ion ferum(III) diturunkan. ⇒ Ion ferum(III) ialah agen pengoksidaan. Cadang agen pengoksidaan bagi perubahan ion ferum(III) kepada ion ferum(II). Zink dan magnesium Prosedur: Serbuk zink berlebihan Ferum(III) sulfat (i) 2 cm3 larutan ferum(III) sulfat dimasukkan ke dalam tabung uji. (ii) Separuh spatula serbuk zink ditambah ke dalam larutan. (iii) Campuran digoncangkan dan dipanaskan perlahan-lahan. (iv) Campuran tersebut dituras. (v) Larutan natrium hidroksida ditambah kepada hasil turasan perlahan-lahan sehingga berlebihan dan semua perubahan direkodkan.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 15 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Pemerhatian dan inferens: Pemerhatian Inferens (i) Larutan ferum(III) berubah warna daripada perang kepada hijau pucat . (ii) Sedikit serbuk zink terlarut . (iii) Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan ke dalam larutan tersebut sehingga berlebihan, mendakan hijau terbentuk. Ia tidak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. (i) Ion ferum(III), Fe3+ telah bertukar kepada ion ferum(II), Fe2+ . (ii) Mendakan hijau yang terbentuk apabila diuji dengan larutan natrium hidroksida mengesahkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+ . Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan. Zinc mengalami pengoksidaan. Atom zink kehilangan elektron untuk membentuk ion zink, Zn2+. Setengah persamaan pengoksidaan: Zn → Zn2+ + 2e– Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan. Ferum(III) sulfat mengalami penurunan. Ion ferum(III) , menerima elektron untuk membentuk ion ferum(II), Fe2+ . Setengah persamaan penurunan: Fe3+ + e– → Fe2+ Persamaan ion Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+ Kesimpulan Zink telah menurunkan ion ferum(III), Fe3+. Zink ialah agen penurunan . Ion ferum(III), Fe3+ telah mengoksidakan zink. Ion ferum(III) ialah agen pengoksidaan . Apakah agen penurunan lain yang boleh menggantikan zink untuk mengubah ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+? Agen penurunan Setengah persamaan pengoksidaan Magnesium, Mg Mg → Mg2+ + 2e– Sulfur dioksida, SO2 SO2 + 2H2O → SO4 2– + 4H+ + 2e– Hidrogen sulfida, H2S H2S → 2H+ + S + 2e– Larutan natrium sulfit, Na2SO3 SO3 2– + H2O → SO4 2– + 2H+ + 2e– 1 Berikut adalah satu persamaan yang mewakili suatu tindak balas redoks. H2S(g) + 2Fe3+(ak) 2Fe2+(ak) + 2H+ (ak) + S(p) Bagi tindak balas redoks yang diberikan: (a) Tuliskan setengah persamaan bagi (i) pengoksidaan: H2S → 2H+ + S + 2e– (ii) penurunan: Fe3+ + e– → Fe2+ (b) Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai (i) agen pengoksidaan: Ion ferum(III) (ii) agen penurunan: Hidrogen sulfida Latihan TP1 TP1 TP1

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 16 (c) Nyatakan perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi (i) agen pengoksidaan: Nombor pengoksidaan ferum dalam ferum(III) berkurang dari +3 kepada +2 (ii) agen penurunan: Nombor pengoksidaan sulfur dalam hidrogen sulfida bertambah dari –2 kepada 0. 2 Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk mengkaji tindak balas yang berlaku dalam tabung uji X, Y dan Z. Lengkapkan jadual berikut untuk menghuraikan tindak balas redoks dalam ketiga-tiga tabung uji. Experiment X Y Z Kepingan kuprum Larutan argentum nitrat Larutan kalium manganat(VII) berasid Larutan ferum(II) sulfat Air klorin Larutan kalium bromida Pemerhatian Larutan argentum nitrat: Tanpa warna kepada biru Kepingan kuprum: Menjadi lebih nipis, pepejal kelabu berkilat terenap Laruan kalium manganat(VII) berasid: Ungu kepada tanpa warna Larutan ferum(II) sulfat: Hijau pucat kepada perang Air klorin: Kuning pucat kepada tanpa warna Larutan kalium bromida: Tanpa warna kepada perang Agen pengoksidaan Argentum nitrat Larutan kalium manganat(VII) Air klorin Agen penurunan Kuprum Ferum(II) sulfat Kalium bromida Setengah persamaan pengoksidaan Cu → Cu2+ + 2e– Fe2+ → Fe3+ + e– 2Br– → Br2 + 2e– Setengah persamaan penurunan Ag+ + e– → Ag MnO4 – + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O Cl2 + 2e– → 2Cl– Persamaan ion Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag MnO4 – + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ Cl2 + 2Br – → Br2 + 2Cl– Terangkan tindak balas redoks dari segi pemindahan elektron Atom kuprum, Cu melepaskan elektron dan teroksida kepada ion kuprum(II), Cu2+. Ion argentum, Ag+ menerima elektron dan mengalami penurunan kepada atom argentum, Ag. Ion ferum(II), Fe2+ melepaskan elektron dan teroksida kepada ion ferum(III), Fe3+. Ion manganat(VII), MnO4 – menerima elektron dan mengalami penurunan kepada ion mangan(II), Mn2+. Ion bromida, Br – melepaskan elektron dan teroksida kepada molekul bromin, Br2. Molekul klorin, Cl2 menerima elektron dan mengalami penurunan kepada ion klorida, Cl– . TP2

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 17 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Terangkan tindak balas redoks dari segi perubahan nombor pengoksidaan Kuprum, Cu mengalami pengoksidaan kerana nombor pengoksidaannya meningkat daripada 0 kepada +2 . Argentum nitrat, AgNO3 mengalami penurunan kerana nombor pengoksidaan argentum dalam argentum nitrat berkurang daripada +1 kepada 0 . Ion ferum(II), Fe2+ mengalami pengoksidaan kerana nombor pengoksidaan ferum dalam ion ferum(II) meningkat daripada +2 kepada +3 . Ion manganat(VII), MnO4 – mengalami penurunan kerana nombor pengoksidaan mangan dalam ion manganat(VII) berkurang daripada +7 kepada +2 . Ion bromida, Br – teroksida kerana nombor pengoksidaan bromin dalam ion bromida meningkat daripada –1 kepada 0 . Molekul klorin, Cl2 mengalami penurunan kerana nombor pengoksidaan klorin dalam molekul klorin, Cl2 berkurang daripada 0 kepada –1 . Bagaimanakah pemindahan elektron pada suatu jarak boleh berlaku? Pemindahan elektron pada satu jarak berlaku apabila dua larutan yang merupakan agen penurunan dan agen pengoksidaan dipisahkan oleh suatu elektrolit dalam tiub-U. Catatan: Konsep asas yang diperlukan untuk memahami pemindahan elektron pada satu jarak akan dipelajari dalam Sel Kimia pada muka surat 28. Untuk mengkaji pemindahan elektron pada suatu jarak dalam tindak balas redoks. G – + Terminal positif (Katod) Elektrod karbon Asid sulfurik Terminal negatif (Anod) Agen penurunan (kehilangan elektron dan mengalami pengoksidaan ) Agen pengoksidaan (menerima elektron dan mengalami penurunan ) Prosedur: (a) Isi tiub-U dengan asid sulfurik cair hingga separuh penuh dan apitkan menegak. (b) Menggunakan penitis, isikan satu lengan tiub-U dengan larutan agen penurunan dan satu lengan tiub-U lagi dengan larutan agen pengoksidaan. (c) Celup elektrod karbon dalam kedua-dua larutan dan sambungkan kepada galvanometer menggunakan wayar penyambung seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. (d) Perhatikan jarum galvanometer dan perubahan warna pada larutan agen pengoksidaan dan agen penurunan. Bagaimanakah anda tahu tindak balas redoks berlaku? Terangkan. Jarum galvanometer terpesong. Tindak balas redoks berlaku disebabkan oleh pengaliran elektron melalui litar luar atau wayar penyambung . Nyatakan arah aliran elektron. Elektron mengalir dari agen penurunan (kehilangan elektron) kepada agen pengoksidaan (menerima elektron) melalui wayar penyambung dan boleh dikesan oleh galvanometer . Elektrod karbon yang manakah terminal negatif? Elektrod karbon yang dicelupkan dalam agen penurunan dikenali sebagai terminal negatif (anod). Tindak Balas Redoks dalam Pemindahan Elektron pada Satu Jarak SP 1.1.1

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 18 Elektrod karbon yang manakah terminal positif? Elektrod karbon yang dicelupkan dalam agen pengoksidaan dikenali sebagai terminal positif (katod). Apakah fungsi asid sulfurik? Elektrolit membenarkan pergerakan ion-ion dan melengkapkan litar elektrik. Lengkapkan jadual bagi contoh-contoh bahan yang biasa digunakan sebagai agen penurunan. TP4 Setengah persamaan pengoksidaan Pemerhatian / Ujian pengesahan Kalium iodida 2I– → I2 + 2e– Larutan tanpa warna kalium iodida bertukar warna menjadi perang . Apabila beberapa titik larutan kanji ditambah, larutan berubah warna daripada perang kepada biru tua . Kalium bromida 2Br – → Br2 + 2e– Larutan tanpa warna kalium bromida bertukar warna menjadi perang . Larutan tersebut ditambahkan dengan 1 cm3 trikloroetana. Campuran digoncangkan. Lapisan trikloroetana yang berada di lapisan bawah bertukar warna menjadi perang . Ferum(II) sulfat, ferum(II) klorida Fe2+→ Fe3+ + e– Larutan hijau pucat ferum(II) sulfat bertukar menjadi perang . Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada campuran sehingga berlebihan, mendakan perang terbentuk. Ia tak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. Catatan: Dalam sel kimia atau sel tiub-U, elektrod yang dicelupkan dalam agen penurunan menjadi terminal negatif atau anod kerana agen tersebut kehilangan elektron dan mengalami pengoksidaan. Lengkapkan jadual bagi contoh-contoh bahan yang biasa digunakan sebagai agen pengoksidaan. Setengah persamaan penurunan Pemerhatian / Ujian pengesahan Kalium manganat(VII) berasid MnO4 – + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O Warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid menjadi tanpa warna . Kalium dikromat(VI) berasid Cr2O7 2– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O Warna jingga larutan kalium dikromat(VI) berasid bertukar menjadi hijau . Air klorin Cl2 + 2e– → 2Cl– Warna kuning pucat air klorin menjadi tanpa warna . Air bromin Br2 + 2e– → 2Br – Warna perang air bromin menjadi tanpa warna . Ferum(III) sulfat, ferum(III) klorida Fe3+ + e– → Fe2+ Warna perang larutan ferum(III) sulfat bertukar menjadi hijau pucat . Larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada campuran sehingga berlebihan. Mendakan hijau terbentuk. Ia tidak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. Catatan: Dalam sel kimia atau sel tiub-U, elektrod yang dicelupkan dalam larutan akueus bagi agen pengoksidaan menjadi terminal positif atau katod kerana agen tersebut menerima elektron dan mengalami penurunan.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 19 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Lengkapkan jadual berikut untuk pemindahan elektron pada suatu jarak TP4 Bahan tindak balas Agen pengoksidaan Agen penurunan Tulis setengah persamaan pengoksidaan pada terminal negatif, pemerhatian dan ujian pengesahan Tulis setengah persamaan penurunan pada terminal positif, pemerhatian dan ujian pengesahan Tulis persamaan ion Lukis rajah bagi susunan radas dan tandakan – arah pengaliran elektron – terminal positif atau negatif Larutan ferum(II) sulfat dan air bromin Air bromin Ferum(II) sulfat Fe2+ → Fe3+ + e– – Warna hijau pucat larutan ferum(II) sulfat bertukar menjadi perang. – Tambahkan larutan natrium hidroksida ke dalam campuran sehingga berlebihan. Mendakan perang terbentuk. Mendakan tersebut tidak terlarut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. Br2 + 2e– → 2Br – Warna perang air bromin menjadi tanpa warna. 2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br – FeSO2 (ak) Br2 (ak) Elektrod karbon Asid sulfurik cair Larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat(VII) berasid Larutan kalium manganat(VII) berasid Kalium iodida 2I– → I2 + 2e– – Larutan kalium iodida yang tidak berwarna bertukar menjadi perang. Tambah beberapa titik kanji. Warna larutan bertukar dari perang ke biru tua. MnO4 – + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H O2 Warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid menjadi tanpa warna. 10I– + 2MnO4 – + 16H+ → 5I2 + 2Mn2+ + 8H O2 Kl (ak) KMnO4 (ak) Elektrod karbon Asid sulfurik cair Larutan ferum(II) sulfat dan larutan kalium dikromat(VI) berasid Larutan kalium dikromat(VI) berasid Ferum(II) sulfat Fe2+ → Fe3+ + e– Warna hijau pucat larutan ferum(II) sulfat bertukar menjadi perang. Tambahkan larutan natrium hidroksida ke dalam campuran sehingga berlebihan. Mendakan perang terbentuk. Mendakan tersebut tidak terlarut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. Cr O2 72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H O2 Warna jingga larutan natrium dikromat(VI) berasid bertukar menjadi hijau. 6Fe2+ + Cr O2 72– + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H O2 FeSO4 (ak) K Cr 2 O2 7 (ak) Elektrod karbon Asid sulfurik cair

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 20 Apakah sel setengah? Sel setengah adalah logam yang dicelup dalam larutan ionnya. Apa berlaku apabila logam M dicelup dalam larutan yang mengandungi ionnya? – Apabila logam M dicelup dalam larutan ionnya, sel setengah bagi logam M terbentuk. Rajah di sebelah kanan menunjukkan sel setengah bagi logam M. – Apabila logam M dicelup dalam larutan akueus mengandungi ion Mn+: (a) Atom logam kehilangan elektron untuk membentuk ion logam dan larut dalam larutan itu. Ini meninggalkan elektron pada permukaan kepingan logam. (b) Ion di dalam larutan menerima elektron daripada kepingan logam untuk dienap sebagai atom logam pada permukaan kepingan logam. (c) Ion akan diturunkan dan logam akan dioksidakan supaya keseimbangan tercapai: Mn+(ak) + ne– M(p) – Secara konvensional, keseimbangan ditulis dengan elektron di sebelah kiri persamaan. – Persamaan ini adalah persamaan sel setengah dan ia ditulis dalam bentuk penurunan (ion-ion logam menerima elekton). Banding dan terangkan keseimbangan redoks bagi sel setengah logam kuprum dan zink. TP4 Catatan: Elektropositif merujuk kepada kecenderungan atom suatu unsur untuk melepaskan elektron bagi menghasilkan ion positif. Sel setengah logam kuprum – Kuprum adalah logam yang kurang elektropositif. Keseimbangan lebih cenderung ke sebelah kanan. Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) – Oleh itu, ion kuprum(II) lebih mudah diturunkan. Ion kuprum(II) menerima elektron dengan mudah untuk membentuk atom kuprum. Sel setengah logam zink – Zink adalah logam yang lebih elektropositif. Keseimbangan lebih cenderung ke sebelah kiri. Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) – Oleh itu, ion zink sukar untuk diturunkan. Atom zink membebaskan elektron dengan mudah untuk membentuk ion zink. Apakah yang akan berlaku apabila sel setengah logam zink disambung dengan sel setengah logam kuprum dalam suatu litar yang lengkap? – Lebih banyak elektron terkumpul pada elektrod zink dibandingkan dengan elektrod kuprum seperti yang ditunjukkan dalam rajah. – Jika kepingan zink dan kuprum disambung pada wayar penyambung dalam litar lengkap, elektron-elektron akan mengalir dari zink ke kuprum. Apakah keupayaan elektrod? Keupayaan elektrod bagi logam adalah perbezaan keupayaan dihasilkan apabila keseimbangan dicapai antara logam dan larutan ion logam. KEUPAYAAN ELEKTROD PIAWAI 1.2 SK 1.2 Memerihal Keupayaan Elektrod Piawai SP 1.2.1 Kepingan zink Larutan zink sulfat Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn e 2+ – e– e– e– e– e– e– Zn2+ Kepingan kuprum Larutan kuprum(II) sulfat Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ e– e– e– e– Logam M Mn+ Mn+ Mn+ Mn+ Larutan akueus mengandungi ion Mn+

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 21 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Bagaimanakah cara untuk menghitung keupayaan elektrod bagi sel setengah? – Keupayaan elektrod tidak boleh diukur secara langsung. – Untuk mengukur elektrod piawai bagi sel setengah, sel setengah itu dihubungkan pada sistem rujukan elektrod piawai. – Sistem yang digunakan sebagai rujukan itu adalah elektron hidrogen piawai. Huraikan elektrod hidrogen piawai. Rajah di bawah menunjukkan sel setengah bagi elektrod hidrogen piawai. Gas hidrogen pada 1 atm Wayar platinum Elektrod platinum disadur dengan platinum oksida Larutan berasid mengandungi 1.0 mol dm–3 ion H+ (a) Elektrod hidrogen piawai terdiri daripada elektrod platinum yang dicelup dalam larutan berasid mengandungi 1.0 mol dm–3 ion H+ dan gas hidrogen pada tekanan 1 atm yang dialirkan dalam larutan. (b) Fungsi platinum oksida adalah untuk meningkatkan luas permukaan platinum, maka keseimbangan antara gas H2 dan ion H+ dicapai dengan cepat. (c) Elektrod platinum adalah lengai. Oleh itu, ia tidak mengambil bahagian dalam tindak balas tersebut. (d) Apabila sel setengah bagi elektrod hidrogen piawai disambung pada sel setengah yang lain, nilai bacaan pada voltmeter memberi keupayaan elektrod piawai bagi sel setengah tersebut. (e) Setengah persamaan bagi elektrod hidrogen boleh ditulis: 2H+(ak) + 2e– H2 atau H+(ak) + e– 1 2 H2 (f) Keupayaan elektrod piawai bagi elektrod hidrogen: H+(ak) + e– 1 2 H2 E0 = 0.00 V Catatan: Stoikiometri bagi setengah persamaan tidak mempengaruhi nilai E0 . Persamaan itu tidak mempengaruhi kecenderungan unsur untuk menerima elektron. Apakah keupayaan elektrod piawai, E0 bagi sel setengah? – Keupayaan elektrod piawai, E0 bagi sel setengah adalah voltan yang diukur di bawah keadaan piawai bersama dengan elektrod hidrogen piawai sebagai sel setengah yang lain. – Keadaan piawai itu adalah: (i) kepekatan ion-ion adalah 1.0 mol dm–3 (ii) mana-mana gas mesti berada pada tekanan 1 atm (101 kPa) (iii) suhu pada 25°C (298 K) (iv) platinum digunakan sebagai elektrod lengai apabila sel setengah bukan elektrod logam. Catatan: Voltan yang diukur dipengaruhi oleh perubahan dalam kepekatan larutan, suhu dan tekanan gas. Maka, keupayaan elektrod piawai mesti diukur dalam keadaan piawai. Bagaimanakah cara untuk menyambungkan sel setengah pada elektrod hidrogen piawai? Dua sel setengah disambungkan bersama dengan menggunakan: (a) Wayar penyambung untuk menyambungkan elektrod pada setiap sel setengah kepada voltmeter. Elektron-elektron mengalir melalui litar luar dari terminal negatif ke terminal positif sel. (b) Titian garam untuk melengkapkan litar dan membenarkan pergerakan ion-ion di antara dua sel setengah. Titian garam tidak membenarkan pengaliran elektron-elektron . Titian garam boleh diperbuat daripada kepingan kertas turas yang direndam dalam larutan kalium nitrat.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 22 Bagaimanakah keupayaan elektrod piawai, E0 bagi sel setengah zink ditentukan? Terangkan tindak balas yang berlaku pada elektrod dari segi tindak balas redoks. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi menentukan keupayaan elektrod piawai zink. Titian garam Elektrod zink Zn2+(ak) 1.0 mol dm–3 Gas H2 pada 1 atm Elektrod platinum H+(ak) 1.0 mol dm–3 (a) Bacaan voltmeter adalah –0.76 V. – Keupayaan elektrod piawai bagi sel setengah hidrogen: H+(ak) + e– 1 2 H2 E0 = 0.00 V – Keupayaan elektrod piawai bagi sel setengah Zn2+/Zn, E0 : Zn2+(ak) + 2e– Zn(s) E0 = –0.76 V – Nilai E0 menunjukkan ion Zn2+ lebih sukar untuk diturunkan daripada ion H+ (keupayaan elektrod bagi sel setengah zink lebih negatif ). Ion Zn2+ sukar untuk menerima elektron berbanding ion H+. Bagaimanakah nilai bagi keupayaan elektrod piawai, E0 berkait dengan tindak balas redoks? – Nilai keupayaan elektrod piawai memberi petunjuk bagaimana mudahnya sesuatu bahan diturunkan. Ia adalah pengukuran kecenderungan bahan untuk menerima atau membebaskan elektron. – Secara konvensional, keupayaan elektrod merujuk kepada tindak balas penurunan. Maka, elektron sentiasa berada di sebelah kiri bagi setengah persamaan. – Semakin positif atau kurang negatif keupayaan elektrod piawai, semakin mudah untuk menurunkan ion di sebelah kiri. Maka, ion di sebelah kiri mempunyai kecenderungan yang tinggi untuk menerima elektron dan adalah agen pengoksidaan yang baik. – Semakin negatif atau kurang positif keupayaan elektrod piawai, semakin sukar untuk menurunkan ion di sebelah kiri. Maka, logam di sebelah kanan mempunyai kecenderungan yang tinggi untuk membebaskan elektron dan adalah agen penurunan yang baik. Contoh: Keupayaan elektrod sel setengah Ag: Ag+(ak) + e– Ag(p) E0 = +0.80 V Keupayaan elektrod sel setengah Zn: Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) E0 = –0.76 V Ion argentum, Ag+ secara relatifnya mudah untuk diturunkan . Ion argentum, Ag+ menerima elektron untuk membentuk atom argentum: Ag+ + e– → Ag Atom zink, Zn dengan itu mudah untuk dioksidakan . Atom zink, membebaskan elektron untuk membentuk ion zink, Zn2+: Zn → Zn2+ + 2e– Ion argentum, Ag+ adalah agen pengoksidaan . Zink, Zn adalah agen penurunan . Menentukan agen pengoksidaan dan agen penurunan berdasarkan nilai keupayaan elektrod piawai SP 1.2.2

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 23 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Agen pengoksidaan kuat Agen penurunan lemah Agen pengoksidaan Agen penurunan Apabila nilai E0 semakin positif atau kurang negatif: (i) Kecenderungan ion atau molekul di sebelah kiri untuk menerima elektron meningkat. (ii) Atom atau molekul di sebelah kiri mudah untuk diturunkan. (iii) Kekuatan ion atau molekul di sebelah kiri sebagai agen pengoksidaan meningkat. Apabila nilai E0 semakin negatif atau kurang positif: (i) Kecenderungan atom atau ion di sebelah kanan untuk membebaskan elektron meningkat. (ii) Atom atau ion di sebelah kanan mudah untuk dioksidakan. (iii) Kekuatan atom atau ion di sebelah kanan sebagai agen penurunan meningkat. Tindak balas sel setengah E0 / V Li+(ak) +e– Li(p) –3.04 K+(ak) +e– K(p) –2.92 Ca2+(ak) +2e– Ca(p) –2.87 Na+(ak) +e– Na(p) –2.71 Mg2+(ak) +2e– Mg(p) –2.38 Al3+(ak) +3e– Al(p) –1.66 Zn2+(ak) +2e– Zn(p) –0.76 Fe2+(ak) +2e– Fe(p) –0.44 Ni2+(ak) +2e– Ni(p) –0.25 Sn2+(ak) +2e– Sn(p) –0.14 Pb2+(ak) +2e– Pb(p) –0.13 2H+(ak) +2e– H2(g) 0.00 Sn4+(ak) +2e– Sn2+(ak) +0.15 O2(g) + 2H2O(ce) +4e– 4OH– (ak) +0.40 I2(p) +2e– 2I– (ak) +0.54 Fe3+(ak) +e– Fe2+(ak) +0.77 Ag+(ak) +e– Ag(p) +0.80 NO3 – (ak) + 2H+(ak) +e– NO2(g) + H2O(ce) +0.81 Br2(ce) +2e– 2Br– (ak) +1.07 Cr2O7 2–(ak) + 14H+(ak) +6e– 2Cr3+(ak) + 7H2O(ce) +1.33 Cl2(g) +2e– 2Cl– (ak) +1.36 MnO4 – (ak) + 8H+(ak) +5e– Mn2+(ak) + 4H2O(ce) +1.52 H2O2(ak) + 2H+(ak) +2e– 2H2O(ce) +1.77 S2O8 2–(ak) +2e– 2SO8 2–(ak) +2.01 F2(g) +2e– 2F– (ak) +2.87 Apakah hubungan antara nilai keupayaan elektrod piawai, E0 dengan kekuatan bahan sebagai agen pengoksidaan atau agen penurunan? Agen pengoksidaan lemah Agen penurunan kuat Siri Keupayaan Elektrod Piawai

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 24 Latihan Rujuk senarai keupayaan elektrod di bawah untuk menjawab soalan-soalan berikut: TP2 Berdasarkan senarai di atas: (a) Logam yang mana agen penurunan paling baik? Zink, Zn (b) Logam yang mana agen penurunan paling lemah? Argentum, Ag (c) Ion logam mana yang paling sukar untuk diturunkan? Ion zink, Zn2+ (d) Ion logam yang mana agen pengoksidaan paling kuat? Ion argentum, Ag+ (e) Logam mana paling elektropositif? Zink, Zn (f) Ion logam mana paling mudah untuk diturunkan? Ion argentum, Ag+ Ag+(ak) + e– Ag(p) E0 = +0.80 V Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) E0 = +0.34 V Pb2+(ak) + 2e– Pb(p) E0 = –0.13 V Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) E0 = –0.76 V Tindak Balas Penyesaran sebagai Satu Tindak Balas Redoks SP 1.1.3 Apakah Siri Elektrokimia? Siri elektrokimia adalah susunan logam mengikut urutan nilai keupayaan elektrod, E0 yang menaik dari yang paling negatif hingga yang paling positif. Berdasarkan siri elektrokimia, bandingkan kekuatan logam dan ion logam sebagai agen pengoksidaan atau agen penurunan. Ion logam, Xn+ (Agen pengoksidaan ) Logam, X (Agen penurunan ) Ion logam menerima elektron untuk membentuk atom logam Atom logam membebaskan elektron untuk membentuk ion logam K+ + e– K Ca2+ + 2e– Ca Na+ + e– Na Mg2+ + 2e– Mg Al3+ + 3e– Al Zn2+ + 2e– Zn Sn2+ + 2e– Sn Pb2+ + 2e– Pb *2H+ + 2e– H2 Cu2+ + 2e– Cu Ag+ + e– Ag • Kekuatan ion logam sebagai agen pengoksidaan meningkat • Kekuatan logam sebagai agen penurunan meningkat • Logam menjadi lebih elektropositif E0 = –2.92 V E0 = –2.87 V E0 = –2.71 V E0 = –2.38 V E0 = –1.66 V E0 = –0.76 V E0 = –0.14 V E0 = –0.13 V E0 = 0.00 V E0 = +0.34 V E0 = +0.80 V – Semakin tinggi kedudukan logam dalam siri elektrokimia, semakin mudah atom logam untuk membebaskan elektron (lebih elektropositif). – Logam yang berada pada kedudukan lebih tinggi dalam siri elektrokimia adalah agen penurunan yang kuat. – Sebaliknya, semakin rendah kedudukan ion logam dalam siri elektrokimia, semakin mudah ion logam untuk menerima elektron. Ion logam yang terletak di kedudukan bawah dalam siri elektrokimia adalah agen pengoksidaan yang kuat. Tindak balas Redoks dalam Penyesaran Logam dari Larutan Garam

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 25 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Apakah tindak balas penyesaran? Tindak balas penyesaran adalah tindak balas di mana logam yang lebih elektropositif menyesar logam yang kurang elektropositif daripada larutan garam. Terangkan tindak balas redoks dalam penyesaran logam daripada larutan garamnya. – Tindak balas yang melibatkan pemindahan elektron dari logam yang lebih elektropositif kepada ion logam yang kurang elektropositif. – Atom logam yang lebih tinggi dalam Siri Elektrokimia akan melepaskan elektronnya kepada ion logam yang lebih rendah dalam Siri Elektrokimia. – Logam yang lebih elektropositif akan dioksidakan dan menjadi lebih nipis. – Ion logam yang kurang elektropositif akan diturunkan dan terenap. Bagaimanakah cara untuk melakukan eksperimen penyesaran logam daripada larutan garam di dalam makmal? – Penyesaran logam dilakukan dengan meletakkan logam ke dalam larutan garam yang berlainan logam. – Contoh: Kepingan logam zink dicelup ke dalam larutan kuprum(II) sulfat Kepingan zink Larutan kuprum(II) sulfat Penyesaran kuprum dari larutan kuprum(II) sulfat oleh zink. Prosedur: (a) Bersihkan 4 cm kepingan logam zink dengan kertas pasir. (b) Larutan kuprum(II) sulfat dituangkan ke dalam bikar hingga separuh penuh. (c) Sekeping logam zink dicelup ke dalam larutan kuprum(II) sulfat. Pemerhatian dan inferens: Pemerhatian Inferens – Pepejal berwarna perang terbentuk pada permukaan bahagian kepingan zink. – Pepejal perang adalah kuprum. – Warna biru larutan kuprum(II) sulfat menjadi tanpa warna . – Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang . Ion kuprum(II) diturunkan kepada atom kuprum. Persamaan seimbang: Zn(p) + CuSO4(ak) → ZnSO4(ak) + Cu(p) Larutan biru Larutan Pepejal perang tanpa warna – Zink telah menyesarkan kuprum daripada larutan kuprum(II) sulfat Terangkan tindak balas redoks dalam penyesaran logam kuprum daripada larutan kuprum(II) sulfat oleh zink dari segi perubahan nombor pengoksidaan. – Zink mengalami pengoksidaan apabila nombor pengoksidaannya meningkat dari 0 kepada +2 . – Oleh sebab ion kuprum(II), Cu2+ menyebabkan zink, Zn mengalami pengoksidaan , ion kuprum(II), Cu2+ ialah agen pengoksidaan . – Ion kuprum(II), Cu2+ mengalami penurunan apabila nombor pengoksidaan kuprum dalam kuprum(II) sulfat berkurang daripada +2 kepada 0 . – Oleh sebab zink, Zn menyebabkan ion kuprum(II) mengalami penurunan , zink, Zn ialah agen penurunan .

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 26 (b) Kuprum tidak boleh menyesar zink dari larutan zink sulfat. TP4 Cu + ZnSO4 → tiada tindak balas Senarai persamaan sel setengah dengan nilai E0 dalam susunan menaik dari yang paling negatif ke paling positif. Agen penurunan lemah Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) E0 = –0.76 V Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) E0 = +0.34 V Agen pengoksidaan lemah Bahan Bahan Nilai E0 bagi ion Zn2+ lebih negatif dari nilai E0 ion Cu2+. Nilai E0 bagi Cu lebih positif dari nilai E0 Zn. • Ion zink, Zn2+ di sebelah kiri adalah agen pengoksidaan yang lebih lemah. • Ion zink, Zn2+ sukar untuk menerima elektron. • Ion zink, Zn2+ tidak diturunkan. • Atom kuprum di sebelah kanan adalah agen penurunan yang lebih lemah. • Atom kuprum sukar untuk melepaskan elektron. • Atom kuprum tidak dioksidakan. ⇒ Tindak balas antara zink sulfat dengan kuprum tidak berlaku kerana kuprum adalah agen penurunan yang lebih lemah. Berdasarkan nilai keupayaan elektrod, E0 , terangkan berikut: (a) Zink boleh menyesar kuprum dari larutan kuprum(II) sulfat. Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu Senarai persamaan sel setengah dengan nilai E0 dalam susunan menaik dari yang paling negatif ke paling positif. Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) E0 = +0.34 V Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) E0 = –0.76 V Agen pengoksidaan kuat Agen penurunan kuat Bahan Bahan Nilai E0 bagi ion Cu2+ lebih positif dari nilai E0 ion Zn2+. Nilai E0 bagi Zn lebih negatif dari nilai E0 Cu. • Ion kuprum(II), Cu2+ di sebelah kiri adalah agen pengoksidaan yang lebih kuat. • Ion kuprum(II), Cu2+ mengalami penurunan . • Ion kuprum, Cu2+ menerima elektron menghasilkan atom kuprum. Cu2+(ak) + 2e– → Cu(p) • Zink, di sebelah kanan adalah agen penurunan yang lebih kuat. • Zink mengalami pengoksidaan . • Atom zink, Zn melepaskan elektron menghasilkan ion zink, Zn2+. Zn(p) → Zn2+(ak) + 2e– ⇒ Persamaan ion: Zn(p) + Cu2+(ak) → Zn2+(ak) + Cu(p) ⇒ Zink dapat menyesar kuprum daripada larutan kuprum(II) sulfat.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 27 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Latihan: (a) Adakah klorin akan mengoksidakan ion Fe2+ kepada ion Fe3+? Terangkan jawapan anda dengan merujuk kepada keupayaan elektrod piawai bagi ion klorin dan ferum(II). Senarai dua setengah persamaan dengan nilai E0 yang kurang positif dahulu. Fe3+(ak) + e– Fe2+(ak) E0 = +0.77 V CI2(g) + 2e– 2CI– (ak) E0 = +1.36 V Bahan Bahan (a) Nilai E0 bagi Fe3+ adalah kurang positif dari nilai E0 ion Cl– . Ion ferum(II), Fe2+ adalah agen penurunan yang lebih kuat. Ion ferum(II), Fe2+ mengalami pengoksidaan . Ion ferum(II), Fe2+ melepaskan elektron menghasilkan ion ferum(III), Fe3+. Fe2+(ak) → Fe3+(ak) + e– (b) Nilai E0 bagi Cl2 lebih positif daripada nilai E0 ion Fe3+. Molekul klorin, Cl2 adalah agen pengoksidaan yang lebih kuat. Molekul klorin, Cl2 mengalami penurunan . Molekul klorin, Cl2 menerima elektron menghasilkan ion klorida, Cl– . CI2(ak) + 2e– → CI(ak) ⇒ Persamaan ion: Cl2(g) + 2Fe2+(ak) → 2Cl– (ak) + 2Fe3+(ak) ⇒ Klorin telah mengoksidakan ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+. (b) Adakah iodin akan mengoksidakan ion Fe2+ kepada ion Fe3+? Terangkan jawapan anda dengan merujuk kepada keupayaan elektrod piawai bagi ion iodin dan ferum(II). Senarai dua setengah persamaan dengan nilai E0 yang kurang positif dahulu. I2(p) + 2e– 2I– (ak) E0 = +0.54 V Fe3+(ak) + e– Fe2+(ak) E0 = +0.77 V Bahan Bahan (a) Nilai E0 bagi I2 kurang positif dari nilai E0 ion Fe3+. Molekul iodin, I– di sebelah kiri adalah agen pengoksidaan yang lebih lemah. Molekul iodin, I2 sukar untuk menerima elektron. Molekul iodin, I2 tidak diturunkan. (b) Nilai E0 bagi Fe2+ lebih positif dari nilai E0 ion l– . Ion ferum(III), Fe2+ di sebelah kanan adalah agen penurunan . yang lebih lemah. Ion ferum(II), Fe2+ sukar untuk melepaskan elektron. Ion ferum(II), Fe2+ tidak dioksidakan. ⇒ Tindak balas antara ion iodin dan ferum(II) tidak berlaku kerana molekul iodin, I2 adalah agen pengoksidaan yang lemah . 1 Jadual menunjukkan keupayaan elektrod piawai, E0 bagi Cu, Fe dan Pb. (i) Yang manakah antara tiga logam ini yang paling mudah membentuk ion? Ferum, Fe (ii) Yang manakah antara keseimbangan ini yang paling cenderung ke sebelah kanan? Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) (iii) Yang manakah ion yang paling senang ditukarkan menjadi logam? Ion kuprum(II), Cu2+ (iv) Susun logam Cu, Fe dan Pb dalam urutan elektropositiviti menurun. Fe, Pb, Cu Latihan TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP2 Memahami tindak balas redoks serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. TP3 Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tindak balas redoks untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah. TP3 TP2 TP2 TP1 Tindak balas sel setengah E0 /V Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) +0.34 Fe2+(ak) + 2e– Fe(p) –0.44 Pb2+(ak) + 2e– Pb(p) –0.13

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 28 Apakah sel kimia? – Sel yang terdiri daripada dua logam berlainan dicelup dalam elektrolit dan disambung dengan litar luar . – Sel yang menghasilkan tenaga elektrik apabila berlaku tindak balas kimia di dalamnya. Apakah perubahan tenaga dalam sel kimia? Perubahan tenaga dalam sel kimia ialah dari tenaga kimia kepada tenaga elektrik . Bagaimanakah terminal negatif dan terminal positif sel kimia ditentukan? (a) Logam yang mempunyai keupayaan elektrod piawai, E0 lebih negatif atau kurang positif menjadi terminal negatif atau anod. Terminal negatif atau anod adalah elektrod yang berlakunya pengoksidaan. (b) Logam yang mempunyai keupayaan elektrod piawai, E0 lebih positif atau kurang negatif menjadi terminal positif atau katod. Terminal positif atau katod adalah elektrod yang berlakunya penurunan. Susunan radas sel kimia (menunjukkan tindak balas kimia dalam sel kimia menghasilkan tenaga elektrik). Arus elektrik yang terhasil dikesan oleh voltmeter (Tenaga kimia ➝ Tenaga elektrik) Terminal negatif : • Logam dengan nilai E0 yang lebih negatif atau kurang positif. • Atom logam akan melepaskan elektron yang akan mengalir melalui litar luar. Atom logam menjadi ion logam (semakin nipis). Terminal positif : • Logam dengan nilai E0 yang lebih positif atau kurang negatif. • Elektron yang akan mengalir dari litar luar diterima oleh ion positif dalam elektrolit melalui terminal positif. _ + V e– e– – Elektron mengalir dari terminal negatif melalui litar luar ke terminal positif, elektron diterima oleh kation dalam elektrolit: (i) Jika ion hidrogen menerima elektron, gelembung gas dibebaskan di terminal negatif. (ii) Jika ion logam menerima elektron, pepejal logam terenap di terminal positif. Terangkan tindak balas redoks dalam sel kimia. • Logam yang mempunyai keupayaan elektrod piawai, E0 lebih negatif atau kurang positif menjadi terminal negatif atau anod. Atom logam membebaskan elektron dan mengalami pengoksidaan . • Logam yang mempunyai keupayaan elektrod piawai, E0 lebih positif atau kurang negatif menjadi terminal positif . atau katod. Ion di dalam elektrolit yang dipilih untuk dinyahcas di dalam larutan mengalami penurunan . Terminal Negatif atau Anod – Logam dengan nilai E0 yang lebih negatif atau kurang positif – Pengoksidaan berlaku Terminal Positif atau Katod – Logam dengan nilai E0 yang lebih positif atau kurang negatif – Penurunan berlaku Elektron mengalir dari terminal negatif (anod) ke terminal positif (katod) Arus mengalir dari terminal positif (katod) ke terminal negatif (anod) SEL KIMIA 1.3 SK 1.3 Menerangkan Tindak Balas Redoks dalam Sel Kimia melalui Eksperimen SP 1.3.1

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 29 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Terangkan bagaimana tindak balas redoks berlaku apabila elektrod kuprum dan magnesium dicelup dalam larutan kuprum(II). Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi sel ringkas. Magnesium Larutan kuprum(II) sulfat Kuprum V e– e– Bagi sel ringvkas di atas, dua setengah persamaan yang berkaitan: Mg2+(ak) + 2e– Mg(p) E0 = –2.38 V Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) E0 = +0.34 V (a) Elektrod magnesium adalah terminal negatif atau anod kerana nilai keupayaan elektrod piawai bagi magnesium (E0 = –2.38 V) adalah lebih negatif daripada E0 kuprum . – Magnesium adalah agen penurunan yang kuat. – Atom magnesium membebaskan elektron untuk membentuk ion magnesium, Mg2+. Magnesium dioksidakan. – Setengah persamaan: Mg Mg2+ + 2e– . – Elektrod magnesium menjadi nipis . – Elektron mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum . (b) Elektrod kuprum adalah terminal positif atau katod kerana keupayaan elektrod piawai, E0 bagi kuprum (E0 = +0.34 V) adalah lebih positif daripada magnesium . – Elektron dari magnesium mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum. – Ion kuprum(II) adalah agen pengoksidaan yang kuat. – Ion kuprum(II) dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom kuprum. Ion kuprum(II) diturunkan. – Setengah persamaan: Cu2+ + 2e– Cu . – Pepejal perang terenap di permukaan elektrod kuprum. (c) Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang kerana ion kuprum(II) dinyahcaskan kepada atom kuprum. Keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat berkurang. (d) Jika logam magnesium digantikan dengan logam zink, bacaan voltan akan berkurang kerana nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi zink adalah kurang negatif daripada magnesium (zink lebih dekat dengan kuprum dalam Siri Elektrokimia). Apakah sel Daniell? (a) Merupakan satu contoh sel kimia yang terdiri daripada elektrod zink yang dicelup ke dalam larutan zink sulfat, elektrod kuprum dicelupkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat dan dihubungkan dengan titian garam atau pasu berliang. Kuprum Zink Asid sulfurik Larutan zink sulfat Larutan kuprum(II) sulfat Kuprum Zink Larutan zink sulfat Pasu berliang Larutan kuprum(II) sulfat (b) Fungsi pasu berliang atau titian garam adalah untuk membenarkan ion-ion bergerak melaluinya dan melengkapkan litar.

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 30 Apa itu notasi sel? Notasi sel adalah kaedah ringkas dalam menghuraikan sel kimia. Bagaimana untuk menulis notasi sel kimia? Langkah untuk menulis notasi sel: (i) Anod dan katod bagi sel setengah dipisahkan oleh dua garisan, yang mewakili titian garam. (ii) Anod diletakkan di sebelah kiri dan katod diletakkan di sebelah kanan. (iii) Setiap pepejal (elektrod) dan larutan akueus (elektrolit) berada dalam setiap sel setengah yang dipisahkan dengan garisan tunggal. Elektrod (p) | Elektrolit (ak) || Elektrolit (ak) | Elektrod (p) Titian garam Anod (Terminal negatif) Katod (Terminal positif) Tulis notasi sel bagi sel Daniell. Notasi sel bagi sel Daniell: Zn(p) | ZnSO4(ak, 1 mol dm–3) || CuSO4(ak, 1 mol dm–3) | Cu(p) Terangkan tindak balas redoks yang berlaku dalam sel Daniel. Zink Kuprum Cu2+ Zn2+ e– Asid sulfurik Larutan zink sulfat e– Larutan kuprum(II) sulfat (a) Elektrod zink adalah terminal negatif (anod) kerana nilai keupayaan elektrod piawai bagi zink adalah lebih negatif daripada E0 kuprum . Zink adalah agen penurunan . – Atom zink membebaskan elektron untuk membentuk ion zink, Zn2+. Zink dioksidakan . – Setengah persamaan: Zn Zn2+ + 2e– . – Elektrod zink menjadi nipis . – Elektron mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum . (b) Elektrod kuprum adalah terminal positif kerana nilai keupayaan elektrod piawai bagi kuprum adalah lebih positif daripada E0 zink . Ion kuprum(II) adalah agen pengoksidaan . – Elektron dari elektrod zink mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum. – Ion kuprum(II) dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom kuprum. Ion kuprum(II) diturunkan . – Setengah persamaan : Cu2+ + 2e– Cu . – Pepejal perang terenap di permukaan elektrod kuprum. (c) Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang kerana ion kuprum(II) telah dinyahcaskan kepada atom kuprum. Warna biru larutan kuprum(II) sulfat semakin pudar . (d) Jika logam zink digantikan dengan logam magnesium dan larutan zink sulfat digantikan dengan larutan magnesium sulfat, bacaan voltan bertambah kerana perbezaan nilai elektrod piawai bagi magnesium dan kuprum yang lebih besar.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 31 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Bagaimana untuk menghitung voltan bagi sel kimia, E0 sel? TP3 Voltan bagi sel kimia, E0 sel boleh dihitung dengan menggunakan formula: E0 sel = E0 (terminal positif) – E0 (terminal negatif) atau E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) Catatan: E0 bagi sel setengah pada terminal negatif (anod) lebih negatif atau kurang positif. E0 bagi sel setengah pada terminal positif (katod) lebih positif atau kurang negatif. Hitung sel voltan bagi sel Daniell, E0 sel. Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu. Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) E0 = +0.34 V E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) E0 = –0.76 V Terminal negatif (anod) Terminal positif (katod) E0 +1.00 +0.20 +0.60 –0.20 –0.80 +0.80 0.00 –0.60 +0.40 –0.40 –1.00 E0 sel = (+0.34 V) – (–0.76 V) = +1.10 V Hitung voltan sel, E0 sel dari notasi sel. Catatan: Gunakan Siri Keupayaan Elektrod Piawai pada muka surat 23 untuk menghitung sel voltan. (a) Ni(p) | Ni2+(ak) || Sn4+(ak), Sn2+(ak) | Pt(p) Anod (terminal positif) Katod (terminal negatif) E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) E0 sel = +0.15 V – (–0.25 V) E0 sel = +0.40 V E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) E0 sel = +0.80 V – (+0.54 V) E0 sel = +0.26 V E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) E0 sel = +0.80 V – (+0.77 V) E0 sel = +0.03 V E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) E0 sel = +1.36 V – (+1.07 V) E0 sel = +0.29 V (b) Pt(p) | I– (ak), I2(p) || Ag+(ak) | Ag(p) (c) Pt(p) | Fe2+(ak), Fe3+(ak) || Ag+(ak) | Ag(p) (d) Pt(p) | Br– (ak), Br2(ce) || CI2(g), CI– (ak) | Pt(p) Rancang eksperimen untuk menentukan beza keupayaan bagi pasangan logam yang berbeza. Untuk menentukan beza keupayaan (voltan) bagi sel kimia menggunakan pasangan logam yang berbeza (a) Pernyataan masalah: Bagaimanakah pasangan logam yang berbeza dicelup dalam elektrolit mempengaruhi nilai voltan sel kimia? (b) Pemboleh ubah dimanipulasikan: Logam yang dipasangkan dengan kuprum Pemboleh ubah bergerak balas: Bacaan voltmeter Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu dan kepekatan elektrolit, kepingan kuprum (c) Hipotesis: Logam yang dipasangkan dengan kuprum dengan perbezaan nilai keupayaan elektrod piawai yang besar akan menghasilkan nilai voltan yang lebih besar. (d) Bahan: Pita magnesium, kepingan aluminium, kepingan zink, kepingan ferum, kepingan kuprum, larutan kuprum(II) sulfat 1.0 mol dm–3 Radas: Wayar penyambung dengan klip buaya, bikar, kertas pasir dan voltmeter Kuprum Larutan kuprum(II) sulfat Magnesium V (e) Prosedur: 1 Bersihkan semua logam dengan kertas pasir. 2 Isikan bikar dengan larutan kuprum(II) sulfat sehingga dua per tiga penuh. 3 Celupkan pita magnesium dan kepingan kuprum ke dalam larutan kuprum(II) sulfat. 4 Kedua-dua logam disambung kepada voltmeter menggunakan wayar penyambung. 5 Catatkan bacaan voltmeter. 6 Langkah 1 hingga 5 diulang dengan menggantikan pita magnesium dengan logam lain seperti ditunjukkan di dalam jadual.

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 32 (f) Penjadualan data Pasangan elektrod Bacaan voltmeter (V) Terminal negatif Magnesium dan kuprum Aluminium dan kuprum Zink dan kuprum Besi dan kuprum 1 Rajah di bawah menunjukkan susunan radas yang tidak lengkap untuk mengukur voltan sel, E0 sel bagi sel kimia. Nikel(II) sulfat Mangan(II) sulfat Nikel Mangan Kalium klorida V Bahan yang digunakan bagi sel: Kepingan nikel, kepingan mangan, 1 mol dm–3 larutan nikel(II) sulfat, 1 mol dm–3 larutan mangan(II) sulfat dan larutan kalium klorida. Bagi sel kimia di atas, dua setengah persamaan yang berkaitan: Mn2+(ak) + 2e– Mn(p) E0 = –1.18 V Ni2+(ak) + 2e – Ni(p) E0 = –0.25 V (a) (i) Label rajah di atas dengan bahan yang disediakan. (ii) Lengkapkan rajah supaya litar menjadi lengkap. Tunjukkan arah elektron mengalir di dalam rajah di atas. (b) Tulis notasi sel bagi sel ini. Mn(p) | Mn2+(ak) || Ni2+(ak) | Ni(p) (c) Hitung voltan bagi sel, E0 sel. E0 sel = E0 (katod) – E0 (anod) E0 sel = –0.25 V – (–1.18 V) E0 sel = +0.93 V Latihan TP3 TP2 TP2 TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP1 Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai konsep pengoksidaan dan penurunan. TP2 Memahami tindak balas redoks serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. TP3 Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tindak balas redoks untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah.

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 33 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (d) Nyatakan di mana pengoksidaan berlaku. Terangkan. Mangan dioksidakan. Elektrod mangan adalah terminal negatif (anod) kerana nilai keupayaan elektrod bagi mangan adalah lebih negatif . Atom mangan membebaskan elektron untuk membentuk ion mangan(II) . Setengah persamaan pengoksidaan: Mn(p) → Mn2+(ak) + 2e– (e) Bahan manakah adalah agen penurunan? Mangan adalah agen penurunan. Atom mangan membebaskan elektron kepada ion nikel(II) . Setengah persamaan penurunan: Ni2+(ak) + 2e– → Ni(p) (f) Tulis persamaan ion bagi sel ini. Mn(p) + Ni2+(ak) → Mn2+(ak) + Ni(p) (g) Apakah fungsi larutan kalium klorida? Sebagai titian garam untuk melengkapkan litar dan membenarkan ion-ion melaluinya. TP2 TP1 TP1 Apakah konduktor? Unsur yang boleh mengkonduksi arus elektrik dalam keadaan pepejal atau leburan tanpa perubahan kimia , biasanya logam dan karbon. Apakah elektrolit? Sebatian yang boleh mengkonduksikan arus elektrik dalam keadaan *lebur atau *akueus serta mengalami perubahan kimia . Apakah bahan bukan elektrolit? Sebatian yang tidak boleh mengkonduksikan arus elektrik dalam keadaan, lebur dan larutan akueus. Apakah elektrolisis? Elektrolisis ialah proses elektrolit terurai kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik dialirkan melaluinya. Bandingkan konduktor dan elektrolit. Konduktor Elektrolit Jenis bahan adalah unsur Contoh: Logam dan grafit Jenis bahan adalah sebatian Contoh: Sebatian ionik seperti natrium klorida, asid dan alkali Boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal dan leburan Boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan leburan dan akueus Kehadiran elektron dinyahsetempat yang boleh bergerak secara bebas Kehadiran ion-ion yang bebas bergerak Tiada perubahan kimia Melalui perubahan kimia SEL ELEKTROLISIS 1.4 SK 1.4 Menghurai Elektrolisis SP 1.4.1 TP3

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 34 Bandingkan elektrolit dan bukan elektrolit. Elekrolit Bukan elektrolit – Larutan akueus bagi sebatian ionik seperti larutan kuprum(II) sulfat dan larutan natrium klorida. – Larutan akueus *asid atau alkali seperti larutan asid hidroklorik (HCl) dan ammonia (NH3). – Leburan sebatian ionik seperti leburan plumbum(II) bromida, leburan natrium klorida dan leburan aluminium oksida. Leburan sebatian kovalen seperti naftalena, leburan sulfur dan cecair bromin. – Tidak boleh mengkonduksi elektrik apabila dalam keadaan pepejal tapi boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan leburan atau akueus . – Dalam keadaan pepejal, ion tidak bebas untuk bergerak . – Dalam keadaan leburan atau akueus, ion bebas untuk bergerak dan tertarik kepada anod atau katod. – Tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam larutan leburan dan akueus . – Sebatian kovalen dibuat daripada molekul-molekul neutral . – Tiada ion-ion yang bebas bergerak dalam keadaan leburan atau akueus. Apakah sel elektrolisis? Sel elektrolisis adalah susunan radas yang terdiri daripada dua elektrod yang dicelup ke dalam elektrolit menghasilkan tindak balas kimia apabila disambungkan kepada bateri (sumber arus elektrik). Susunan bagi sel elektrolisis yang biasa. e e e e Katod (Elektrod ) Anod (Elektrod ) e– e– anion e– elektron kation Terminologi penting: 1 Elektrod: – Konduktor yang dicelup dalam elektrolit yang mengalirkan arus elektrik ke dalam dan keluar daripada elektrolit. 2 Katod: – Elektrod yang disambung kepada terminal negatif bateri. (Elektrod bercas negatif) 3 Kation: – Ion positif akan tertarik dan bergerak ke arah elektrod katod yang bercas negatif . 4 Anod: – Elektrod yang disambung kepada terminal positif bateri. (Elektrod bercas positif) 5 Anion: – Ion negatif akan tertarik dan bergerak ke arah elektrod anod yang bercas positif .

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 35 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Terangkan tindak balas redoks dalam proses elektrolisis. (a) Anion melepaskan elektron ke permukaan anod dan menjadi atom atau molekul neutral. Anion dinyahcaskan di anod. Anion dioksidakan . (b) Elektron mengalir dari anod ke katod melalui wayar penyambung dalam litar luar . (c) Kation menerima elektron pada permukaan katod dan menjadi atom atau molekul neutral. Kation dinyahcaskan di katod. Anion diturunkan . (d) Elektrolit terurai kepada unsur-unsur juzuknya. Catatan: Arus elektrik mengalir dalam sel elektrolisis dengan: (i) Anion dan kation yang bebas bergerak dalam elektrolit. (ii) Aliran elektron dalam wayar penyambung. Terangkan perubahan tenaga dalam elektrolisis. Peringkat dalam proses elektrolisis: – Elektron mengalir melalui litar luar. – Perubahan kimia berlaku di anod dan katod. Perubahan tenaga dalam elektrolisis: – Tenaga Elektrik kepada Tenaga Kimia Contoh sel elektrolisis. A A Elektrod Elektrolit Elektrod Elektrolit Elektrolit Elektrod Elektrod Panaskan Elektrolisis elektrolit dalam bentuk akueus (Gas dibebaskan) Elektrolisis elektrolit dalam bentuk akueus (Tiada gas dibebaskan) Elektrolisis elektrolit lebur (i) (ii) (iii) Apakah persamaan pengionan? Persamaan yang menunjukkan ion yang hadir dalam elektrolit sama ada dalam keadaan leburan atau akueus. Contoh pengionan elektrolit dalam keadaan leburan (sebatian yang dipanaskan hingga lebur). (i) Natrium klorida lebur: NaCl(p) Na+(ce) + Cl– (ce) (ii) Plumbum(II) bromida lebur: PbBr2(p) Pb2+(ce) + 2Br– (ce) (iii)Natrium oksida lebur: Na2O(p) 2Na+(ce) + O2–(ce) (iv)Aluminium oksida lebur: Al2O3(p) 2Al3+(ce) + 3O2–(ce) Contoh pengionan elektrolit dalam keadaan akueus (sebatian yang dilarutkan dalam air): (i) Larutan natrium klorida: NaCl(ak) Na+(ak) + Cl– (ak) H2O 2H+(ak) + OH– (ak) (ii) Larutan kuprum(II) sulfat: CuSO4(ak) Cu2+ + SO4 2– H2O 2H+ + OH– (iii) Asid sulfurik: H2SO4(ak) 2H+ + SO4 2– H2O 2H+ + OH– Pembentukan Ion Bergerak Bebas dalam Elektrolit SP 1.4.1

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 36 Takrifkan nyahcas bagi kation atau anion. Proses bagi kation menerima elektron di katod atau anion hilang elektron di anod. (a) Kation dinyahcaskan apabila menerima elektron di katod. (b) Anion dinyahcaskan apabila melepaskan elektron di anod. (c) Apabila ion dinyahcaskan, ianya akan menjadi atom atau molekul yang neutral. Catatan: Proses nyahcas menghasilkan: – Pengkonduksian elektrik oleh elektrolit. – Penguraian elektrolit kepada juzuk unsurnya. Apakah setengah persamaan? Persamaan yang mewakili tindak balas yang berlaku di anod dan katod melibatkan ion dan elektron. – Setengah persamaan di anod: Anion atau atom logam melepaskan elektron untuk menghasilkan atom atau molekul neutral. Xn– X + ne– – Setengah persamaan di katod: Kation menerima elektron untuk menghasilkan atom atau molekul neutral. Ym+ + me– Y Contoh 1: Ion klorida melepaskan elektron untuk membentuk molekul klorin di anod. Langkah 1 Tulis formula bagi bahan dan hasil tindak balas CI– CI2 Langkah 2 Imbangkan bilangan atom di kiri dan kanan, hitung jumlah cas 2CI– CI2 Kiri Kanan 2(–1) = –2 0 (tidak seimbang) Langkah 3 Imbangkan jumlah cas dengan menambahkan elektron, hitung jumlah cas 2CI– CI2 + 2e– Kiri Kanan 2(–1) = –2 0 + 2(–1)= –2 (seimbang) Contoh 2: Ion hidrogen menerima elektron untuk membentuk molekul hidrogen di katod. Langkah 1 Tulis formula bagi bahan dan hasil tindak balas H+ H2 Langkah 2 Imbangkan bilangan atom di kiri dan kanan, hitung jumlah cas 2H+ H2 Kiri Kanan 2(+1) = +2 0 (tidak seimbang) Langkah 3 Imbangkan jumlah cas dengan menambahkan elektron, hitung jumlah cas 2H+ + 2e– H2 Kiri Kanan +2 + 2(–1) = 0 0 (seimbang) Tindak Balas di Elektrod SP 1.4.1 1 Apakah persamaan yang biasa di anod? (anion atau atom logam membebaskan elektron) (a) 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Empat ion hidroksida melepaskan empat elektron membentuk dua molekul air dan satu molekul oksigen. (b) 2Cl– Cl2 + 2e– Dua ion klorida melepaskan dua elektron membentuk satu molekul klorin. Latihan

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 37 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (c) 2Br– Br2 + 2e– Dua ion bromida melepaskan dua elektron membentuk satu molekul bromin. (d) Cu Cu2+ + 2e– Atom kuprum melepaskan dua elektron membentuk ion kuprum(II) . (e) Ag Ag+ + e– Atom argentum melepaskan satu elektron membentuk ion argentum . 2 Apakah setengah persamaan yang biasa di katod? (a) 2H+ + 2e– H2 Dua ion hidrogen menerima dua elektron membentuk satu molekul hidrogen. (b) Cu2+ + 2e– Cu Ion kuprum(II) menerima dua elektron membentuk satu atom kuprum. (c) Ag+ + e– Ag Ion argentum menerima satu elektron membentuk satu atom argentum. 3 Tuliskan persamaan nyahcas ion: (a) Ion plumbum(II) kepada atom plumbum: Pb2+ + 2e– Pb (b) Ion argentum kepada atom argentum: Ag+ + e– Ag (c) Ion iodida kepada molekul iodin: 2I– I2 + 2e– Elektrolisis Elektrolit Lebur SP 1.4.2 1 Tujuan : Mengkaji elektrolisis plumbum(II) bromida lebur 2 Radas : Bateri, suis, elektrod karbon, wayar penyambung, ammeter, mangkuk pijar, segi tiga tanah liat, penunu Bunsen. 3 Bahan : Serbuk plumbum(II) bromida 4 Prosedur: (a) Mangkuk pijar diisi dengan serbuk plumbum(II) bromida hingga separuh penuh. (b) Dua elektrod karbon dimasukkan ke dalam serbuk plumbum(II) bromida dan disambung kepada bateri dan ammeter menggunakan wayar penyambung seperti yang ditunjukkan dalam rajah. (c) Plumbum(II) bromida dipanaskan hingga lebur. (d) Pemerhatian di anod dan katod direkodkan. (e) Kedua-dua elektrod dikeluarkan dari elektrolit dan dituangkan keluar dengan berhati-hati dan perhatikan hasil yang terbentuk pada katod. 5 Pemerhatian: Elektrod Pemerhatian Anod Gas perang dibebaskan. Katod Titisan kelabu berkilat terbentuk di bahagian bawah katod. Plumbum(II) bromida Panaskan Mentol

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 38 Terangkan elektrolisis plumbum(II) bromida lebur TP3 Lukiskan rajah berlabel susunan radas dengan menggunakan anak panah untuk menunjukkan pergerakan zarah yang berlaku dalam plumbum(II) bromida dan arah aliran elektron dalam litar luar. Elektrod karbon Plumbum(II) bromida Panaskan Senaraikan semua ion yang ada dalam plumbum(II) bromida lebur. Ion yang hadir adalah ion plumbum(II), Pb2+ dan ion bromida, Br– Terangkan tindak balas redoks dalam elektrolisis plumbum(II) bromida lebur. (a) Di anod: – Ion bromida, Br– bergerak ke arah anod. – Ion bromida, Br– membebaskan satu elektron untuk membentuk atom. bromin di anod. Ion bromida dioksidakan. – Dua atom bromin bergabung untuk membentuk molekul bromin. – Setengah persamaan: 2Br – Br2 + 2e– – Gas perang dibebaskan. (b) Di katod: – Ion plumbum(II), Pb2+ bergerak ke arah katod. – Ion plumbum(II), Pb2+ menerima dua elektron untuk membentuk atom plumbum di katod. – Setengah persamaan: Pb2+ + 2e– Pb – Pepejal kelabu berkilat terbentuk. Berapa jenis kation dan anion yang biasanya terdapat dalam suatu larutan akueus? Dua jenis kation dan dua jenis anion. Nyatakan sumber ion-ion ini. – Satu kation dan satu anion daripada bahan terlarut dalam air. – Air ialah elektrolit lemah yang mengion separa kepada ion H+ dan OH– . Contoh: Larutan Ion daripada bahan terlarut Ion daripada air Larutan kalium iodida cair K+, I– H+, OH– Natrium klorida pekat Na+, Cl– H+, OH– Larutan kuprum(II) sulfat Cu2+, SO4 2– H+, OH– Asid hidroklorik pekat H+, Cl– H+, OH– Apakah pemilihan nyahcas? Apabila lebih dari satu jenis ion tertarik kepada elektrod semasa elektrolisis, hanya satu jenis ion yang dipilih untuk dinyahcas pada setiap elektrod. Apakah faktor yang mempengaruhi pelepasan ion terpilih? Pemilihan ion untuk nyahcas bergantung pada tiga faktor: (a) Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 (biasanya dalam larutan cair dan elektrod lengai). (b) Kepekatan elektrolit (biasanya dalam larutan pekat dan elektrod lengai). (c) Jenis elektrod (apabila elektrod logam digunakan). Catatan: • Elektrod lengai – Elektrod yang bertindak sebagai konduktor sahaja dan tidak mengalami sebarang perubahan kimia. Biasanya diperbuat daripada karbon atau platinum. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Elektrolisis Larutan Akueus SP 1.4.3

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 39 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Eksperimen Untuk Menentukan Pemilihan Nyahcas Ion Di Elektrod Faktor: Nilai keupayaan Elektrod Piawai, E Elektrolisis larutan natrium sulfat menggunakan elektrod karbon Tujuan : Mengkaji elektrolisis larutan natrium nitrat 0.1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon. Radas : Sel elektrolitik, tabung uji, bateri, ammeter, elektrod karbon dan wayar penyambung Bahan : Larutan natrium nitrat 1 mol dm–3, kayu uji Elektrod karbon Larutan natrium nitrat Prosedur: 1 Larutan natrium nitrat 1 mol dm–3 dituangkan ke dalam sel elektrolitik sehingga menutupi elektrod karbon. 2 Tabung uji diisi dengan larutan natrium nitrat dan diterbalikkan ke atas elektrod karbon seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 3 Elektrod karbon disambung kepada bateri dan ammeter menggunakan wayar penyambung. 4 Arus elektrik dialirkan melalui elektrolit selama 10 hingga 15 minit. 5 Pemerhatian di anod dan katod direkodkan. 6 Gas yang terkumpul di anod dan katod diuji dengan kayu uji: • Gas di anod diuji dengan kayu uji berbara. • Gas di katod diuji dengan kayu uji menyala. Pemerhatian: Anod Katod Faktor: Kepekatan Elektrolit Elektrolisis asid hidrklorik 0.0001 mol dm–3 dan asid hidroklorik 2 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon Tujuan : Mengkaji kesan kepekatan elektrolit kepada hasil elektrolis di anod. Pernyataan masalah : Bagaimanakah kepekatan elektrolit mempengaruhi hasil elektrolisis di anod? Pemboleh ubah dimanipulasikan : Kepekatan asid hidroklorik Pemboleh ubah bergerak balas : Hasil di anod Pemboleh ubah dimalarkan : Asid hidroklorik / jenis asid, elektrod karbon Hipotesis : Apabila asid hidroklorik yang sangat cair digunakan sebagai elektrolit, hasil di anod adalah gas oksigen. Apabila asid hidroklorik pekat digunakan sebagai elektrolit, hasil di anod adalah gas klorin. Bahan : Asid hidroklorik 0.0001 mol dm–3, asid hidroklorik 2 mol dm–3, kertas litmus biru, elektrod karbon, kayu uji Radas : Sel elektrolitik, tabung uji, bateri, ammeter, wayar penyambung. Elektrod karbon Asid hidroklorik Prosedur: 1 Asid hidroklorik 0.0001 mol dm–3 dituangkan ke dalam sel elektrolitik hingga menutupi elektrod karbon. 2 Kedua-dua tabung uji diisi dengan asid hidroklorik 0.0001 mol dm–3 dan tabung uji diterbalikkan di atas elektrod karbon seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 3 Elektrod karbon disambung kepada bateri dan ammeter menggunakan wayar penyambung. 4 Arus elektrik dialirkan melalui elektrolit selama 10 hingga 15 minit. 5 Gas yang terkumpul di anod dan katod diuji dengan kayu uji: • Gas di anod diuji dengan kayu uji berbara. • Gas di katod diuji dengan kayu uji menyala. 6 Semua pemerhatian direkodkan. 7 Langkah 1 hingga 6 diulangi menggunakan asid hidroklorik 2 mol dm–3 menggantikan asid hidroklorik 0.0001 mol dm–3. Gas yang terbebas di anod diuji dengan kertas litmus biru lembap. Pemerhatian: Elektrolit Pemerhatian Anod Katod Asid hidroklorik 0.0001 mol dm–3 Asid hidroklorik 2 mol dm–3 Faktor: Jenis Elektrod Elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat menggunakan elektrod kuprum dan elektrod karbon Tujuan : Mengkaji kesan jenis elektrod ke atas hasil elektrolisis di anod. Pernyataan masalah : Adakah jenis elektrod mempengaruhi hasil elektrolisis pada anod? Pemboleh ubah dimanipulasikan : Elektrod kuprum dan elektrod karbon Pemboleh ubah bergerak balas : Hasil di anod Pemboleh ubah dimalarkan : Larutan kuprum(II) sulfat Hipotesis : Apabila kuprum digunakan sebagai elektrod dalam elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, kuprum(II) dihasilkan pada anod. Apabila karbon digunakan sebagai elektrod dalam elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, gas oksigen dibebaskan pada anod. Radas : Sel elektrolitik, tabung uji, bateri, ammeter, elektrod karbon, wayar penyambung, bikar. Bahan : Larutan kuprum(II) sulfat 1.0 mol dm–3, kayu uji, kepingan logam kuprum, kertas pasir Elektrolisis larutan kuprum(II) Larutan kuprum(II) sulfat Elektrod karbon sulfat menggunakan elektrod karbon Prosedur: 1 Larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3 dituangkan ke dalam sel elektrolitik sehingga larutan melitupi elektrod karbon. 2 Tabung uji diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat dan diterbalikkan ke atas elektrod karbon seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 3 Elektrod karbon disambung kepada bateri dan ammeter menggunakan wayar penyambung seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 4 Arus elektrik dialirkan melalui elektrolit selama 10 hingga 15 minit. 5 Pemerhatian di anod dan katod direkodkan. 6 Gas yang terkumpul di anod diuji dengan kayu uji berbara. Elektrolisis larutan kuprum(II) Larutan kuprum(II) sulfat Elektrod kuprum sulfat menggunakan elektrod kuprum Prosedur: 1 Larutan kuprum(II) sulfat dituangkan ke dalam bikar hingga separuh penuh. 2 Dua kepingan kuprum dibersihkan dengan kertas pasir. 3 Kepingan kuprum dicelup dalam larutan kuprum(II) sulfat dan disambung kepada bateri serta ammeter menggunakan wayar penyambung seperti yang ditunjukkan pada rajah. 4 Arus elektrik dialirkan melalui elektrolit selama 10 hingga 15 minit. 5 Pemerhatian pada anod, katod dan elektrolit direkodkan. Pemerhatian: Elektrod Pemerhatian Anod Katod Elektrolit Karbon Kuprum 0

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 40 Bilakah faktor nilai keupayaan elektrod piawai, E0 digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan dengan menggunakan elektrod lengai dan larutan akueus. Bagaimana memilih kation dan anion untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Kation: – Semakin lebih positif atau kurang negatif keupayaan elektrod piawai, E0 kation, semakin tinggi kecenderungan kation untuk menerima elektron dan mengalami penurunan. – Kation bagi setengah persamaan dengan nilai E0 yang lebih positif akan dinyahcaskan. E0 paling negatif E0 paling positif K+(ak) + e– K(p) Ca2+(ak) + 2e– Ca(p) Na+(ak) + e– Na(p) Mg2+(ak) + 2e– Mg(p) Al3+(ak) + 3e– AI(p) Zn2+(ak) + 2e– Zn(p) Fe2+(ak) + 2e– Fe(p) Sn2+(ak) + 2e– Sn(p) Pb2+(ak) + 2e– Pb(p) 2H+(ak) + 2e– H2(p) Cu2+(ak) + 2e– Cu(p) Ag+(ak) + e– Ag(p) kation dinyahcaskan pada katod Meningkatkan kemudahan bagi Anion: – Semaking kurang positif keupayaan elektrod piawai, E0 bagi anion, semakin meningkat kecenderungan anion untuk membebaskan elektron dan mengalami pengoksidaan. – Anion yang nilai keupayaan elektrod piawainya, E0 adalah kurang positif akan dinyahcaskan. E0 paling positif SO4 2–(ak), NO3 – (ak), CI– (ak), Br– (ak), I– (ak), OH– (ak) E0 paling kurang positif Meningkatkan kemudahan bagi anion dinyahcas pada anod Pilih ion yang dinyahcas dari pasangan ion. Nyatakan elektrod di mana ia berlaku dan tulis setengah persamaan bagi ion yang dinyahcas. (i) Ion hidroksida & ion sulfat: Setengah persamaan: 4OH– 2H2O + O2 + 4e– di anod . (ii) Ion hidroksida & ion nitrat: Setengah persamaan: 4OH– 2H2O + O2 + 4e– di anod . (iii) Ion hidrogen & ion kuprum(II): Setengah persamaan: Cu2+ + 2e– Cu di katod . (iv) Ion hidrogen & ion kalium: Setengah persamaan: 2H+ + 2e– H2 di katod . (v) Ion hidrogen & ion argentum: Setengah persamaan: Ag+ + e– Ag di katod . Nilai keupayaan elektrod piawai, E0

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 41 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (a) Elektrolisis larutan natrium nitrat 0.1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon. Persamaan pengionan elektrolit NaNO3 Na+ + NO3 – H2O H+ + OH– Elektrod Anod Katod Ion yang ditarik ke anod dan katod NO3 – , OH– Na+, H+ Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Ion hidroksida, OH– dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang postif dari ion nitrat, NO3 – – Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen. – Ion hidrogen H+ dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidrogen, H+ lebih positif daripada ion natrium, Na+ – Ion hidrogen menerima elektron untuk menghasilkan molekul hidrogen. Setengah persamaan 4OH– 2H2O + O2 + 4e– 2H+ + 2e– H2 Pemerhatian Gelembung gas dibebaskan Gelembung gas dibebaskan Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan Nama hasil / Inferens Gas oksigen dibebaskan Gas hidrogen dibebaskan Jenis tindak balas Pengoksidaan Penurunan (b) Elektrolisis larutan asid sulfurik 0.001 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon. Persamaan pengionan elektrolit H2SO4 2H+ + SO4 2– H2O H+ + OH– Elektrod Anod Katod Ion yang ditarik ke anod dan katod OH– , SO4 2– H+ Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Ion hidroksida, OH– dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang positif daripada ion sulfat, SO4 2–. – Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen. – Ion hidrogen H+ dipilih. – Ion hidrogen menerima elektron untuk menghasilkan molekul hidrogen. Setengah persamaan 4OH– 2H2O + O2 + 4e– 2H+ + 2e– H2 Pemerhatian Gelembung gas dibebaskan Gelembung gas dibebaskan Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan Nama hasil / Inferens Gas oksigen dibebaskan Gas hidrogen dibebaskan Jenis tindak balas Pengoksidaan Penurunan

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 42 (c) Elektrolisis 0.1 mol dm–3 larutan kuprum(II) sulfat menggunakan elektrod karbon. Persamaan pengionan elektrolit CuSO4 Cu2+ + SO4 2– H2O H+ + OH– Elektrod Anod Katod Ion yang ditarik ke anod dan katod SO4 2–, OH– Cu2+, H+ Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Ion hidroksida, OH– dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang positif dari ion sulfat, SO4 2–. – Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen. – Ion kuprum(II), Cu2+ dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion kuprum(II), Cu2+ lebih positif dari ion hidrogen, H+ – Ion kuprum(II) menerima elektron untuk menghasilkan atom kuprum Setengah persamaan 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Cu2+ + 2e– Cu Pemerhatian Gelembung gas dibebaskan Enapan perang terbentuk Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala – Nama hasil / Inferens Gas oksigen dibebaskan Kuprum terbentuk Jenis tindak balas Pengoksidaan Penurunan Kepekatan elektrolit Bilakah faktor kepekatan elektrolit digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod lengai dan larutan pekat. Bagaimanakah memilih kation untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Ion yang lebih pekat akan dinyahcas tetapi ia benar untuk ion-ion halida sahaja iaitu Cl– , Br – dan I– . Nyatakan ion yang terpilih untuk dinyahcas di anod dan katod bagi larutan pekat berikut. (i) Larutan asid hidroklorik pekat menggunakan elektrod karbon Anod: Cl– Katod: H+ (ii) Larutan kalium iodida pekat menggunakan elektrod karbon Anod: I – Katod: H+ (iii)Larutan natrium klorida pekat menggunakan elektrod karbon Anod: Cl– Katod: H+ Bilakah faktor jenis elektrod digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod aktif. Catatan: Elektrod aktif ialah elektrod yang bertindak bukan sahaja sebagai konduktor tetapi juga mengalami perubahan kimia. Contoh elektrod aktif ialah kuprum, argentum dan nikel. Jenis elektrod

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 43 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Bagaimanakah memilih kation dan anion untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? – Di anod: Atom logam di anod melepaskan elektron menjadi ion logam dan dioksidakan. – Di katod: Kation dengan nilai E0 kurang negatif atau lebih positif akan dipilih untuk dinyahcas dan diturunkan (a) Terangkan elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon dan kuprum. TP4 Persamaan pengionan elektrolit CuSO4 (ak) Cu2+ + SO4 2– H2O H+ + OH– Elektrod Elektrod karbon Elektrod kuprum Ion yang bergerak ke katod Cu2+, H+ Cu2+, H+ Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Ion kuprum(II), Cu2+ dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion kuprum(II), Cu2+ lebih positif dari ion hidrogen, H+ – Ion kuprum(II) menerima elektron untuk menghasilkan atom kuprum – Ion kuprum(II), Cu2+ dipilih. – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion kuprum(II), Cu2+ lebih positif dari ion hidrogen, H+ – Ion kuprum(II) menerima elektron untuk menghasilkan atom kuprum Setengah persamaan di katod Cu2+ + 2e– Cu Cu2+ + 2e– Cu Pemerhatian di katod Enapan perang terbentuk Enapan perang terbentuk Nama hasil / Inferens Kuprum terbentuk Kuprum terbentuk Ion bergerak ke anod SO4 2–, OH– SO4 2–, OH– Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas di anod. Terangkan jawapan anda. – Ion hidroksida, OH– dipilih – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang positif dari ion klorida, Cl– – Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen – Atom kuprum – Kuprum adalah elektrod aktif. Atom kuprum membebaskan elektron untuk membentuk ion kuprum(II). Setengah persamaan di anod 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Cu Cu2+ + 2e– Pemerhatian di anod Gelembung gas dibebaskan Elektrod kuprum menipis Ujian pengesahan di anod (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala. – Nama hasil / Inferens Gas oksigen Ion kuprum(II) Pemerhatian pada elektrolit. Terangkan. – Warna biru semakin pudar. – Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang. – Ion kuprum(II) dinyahcas sebagai atom kuprum dan terenap di katod – Warna biru tidak berubah. – Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat tidak berubah. – Bilangan atom kuprum menjadi ion kuprum(II) di anod adalah sama dengan bilangan ion kuprum(II) menjadi atom kuprum dan terenap di katod. Jenis tindak balas di katod Penurunan Penurunan Jenis tindak balas di anod Pengoksidaan Pengoksidaan

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 44 1 Lengkapkan jadual di bawah: TP1 TP2 TP3 Elektrolit Elektrod Faktor yang mempengaruhi elektrolisis Ion yang hadir Setengah persamaan di anod dan pemerhatian Setengah persamaan di katod dan pemerhatian Asid sulfurik cair Karbon Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 H+, SO4 2–, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Asid hidroklorik pekat Karbon Kepekatan elektrolit H+, Cl– , OH– 2Cl– Cl2 + 2e– Gas kuning kehijauan dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Larutan argentum nitrat Karbon Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 Ag+, NO3 – , H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Ag+ + e– Ag Pepejal kelabu berkilat terenap. Larutan argentum nitrat Argentum Jenis elektrod Ag+, NO3 – , H+, OH– Ag Ag+ + e– Anod menjadi semakin nipis. Ag+ + e– Ag Pepejal kelabu berkilat terenap Larutan kalium iodida cair Karbon Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 K+, I– , H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Larutan kalium iodida pekat Karbon Kepekatan elektrolit K+, I– , H+, OH– 2I – I2 + 2e– Larutan perang terhasil. 2H+ + 2e– H2 Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Larutan kalium sulfat cair Karbon Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 K+, SO4 2–, H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2 Terangkan eksperimen untuk menentukan hasil larutan elektrolisis kuprum(II) sulfat dengan elektrod karbon. Jawapan anda hendaklah disertakan pemerhatian, ujian pengesahan untuk produk di anod dan setengah persamaan di elektrod. Jawapan: Radas: Bateri / bekalan kuasa, karbon elektrod, wayar, sel elektrolit, tabung uji, ammeter [daripada rajah berlabel] Bahan: 1 mol dm–3 larutan kuprum(II) sulfat Elektrod karbon Kuprum(II) sulfat Latihan TP5

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 45 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Prosedur: (a) Tuang larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3 ke dalam sel elektrolit sehingga separuh penuh . (b) Radas disusun seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Isi tabung uji dengan larutan kuprum(II) sulfat dan terbalikkan tabung uji di anod . Hidupkan suis. (c) Kumpulkan gas yang terhasil di anod . Gas yang dihasikan di anod diuji dengan kayu uji berbara. Pemerhatian dan setengah persamaan: Elektrod Pemerhatian Ujian pengesahan Setengah persamaan Katod Enapan pepejal perang – Cu2+ + 2e– → Cu Anod Gelembung gas dibebaskan Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala. 4OH– → 2H2O + O2 + 4e– 3 Larutan kuprum(II) sulfat dielektrolisis menggunakan elektrod kuprum. (a) Tulis formula bagi anion yang hadir dalam larutan itu. SO4 2–, OH– (b) Tulis setengah persamaan bagi tindak balas di (i) anod: Cu → Cu2+ + 2e– (ii) katod: Cu2+ + 2e– → Cu (c) Nyatakan jenis tindak balas di Anod: Pengoksidaan Katod: Penurunan (d) (i) Dari pemerhatian anda, apa akan berlaku pada warna biru larutan kuprum(II) sulfat semasa elektrolisis? Warna biru larutan kuprum(II) sulfat kekal tidak berubah (ii) Terangkan jawapan anda. Bilangan ion kuprum(II) menjadi atom kuprum di katod adalah sama dengan bilangan atom kuprum menjadi ion kuprum(II) di anod. (e) Jika eksperimen diulang dengan menggantikan dengan elektrod karbon, nyatakan nama hasil yang terbentuk di (i) anod: Oksigen (ii) katod: Kuprum 4 Rajah menunjukkan susunan radas bagi sel elektrolitik. (a) Tulis formula bagi ion-ion yang hadir di dalam larutan kuprum(II) nitrat. Cu2+, NO3 – , H+ , OH– (b) Tulis setengah persamaan bagi tindak balas Elektrod P: 4OH– → 2H2O + O2 + 4e– Elektrod Q: Cu2+ + 2e– → Cu (c) (i) Elektrod manakah pengoksidaan berlaku? Terangkan jawapan anda. Elektrod P. Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen pada elekrod ini. Ion hidroksida dioksidakan. (ii) Namakan agen pengoksidaan dan agen penurunan bagi elektrolisis di atas. Agen pengoksidaan: Ion kuprum(II) Agen penurunan: Ion hidroksida (d) (i) Apakah warna bagi kuprum(II) nitrat? Biru TP4 TP1 TP2 TP2 TP3 Elektrod karbon Q Kuprum(II) nitrat Elektrod karbon P

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 46 (ii) Apakah yang akan berlaku pada keamatan warna biru larutan kuprum(II) nitrat? Terangkan jawapan anda. Warna biru larutan kuprum(II) nitrat semakin pudar. Kepekatan Cu2+ berkurang kerana ion kuprum(II) menerima elektron untuk membentuk atom kuprum di katod. Terangkan tindak balas redoks dalam sel elektrolisis. – Kation yang dipilih akan menerima elektron dan mengalami penurunan di katod (disambungkan ke terminal negatif bateri). – Anion yang dipilih akan melepaskan atau kehilangan elektron dan mengalami pengoksidaan di anod (disambungkan ke terminal positif bateri). Terangkan tindak balas redoks dalam sel kimia. – Logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif akan menjadi terminal negatif dan melepaskan elektron. – Logam ini mengalami pengoksidaan dan menipis. – Logam dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif akan menjadi terminal positif . – Ion yang dipilih untuk dinyahcaskan dalam larutan mengalami penurunan . Perbezaan di antara sel elektrolisis dan sel kimia. Sifat Sel elektrolisis Sel kimia Contoh susunan alat radas Elektrod karbon Elektrolit Elektrod kuprum Elektrolit v Elektrod zink Struktur • Terdiri daripada dua elektrod (kebiasaannya karbon atau dua logam yang berbeza ataupun sama) yang bersambung dengan bateri menggunakan wayar penyambung dan dicelupkan dalam elektrolit . • Anod: Elektrod yang bersambung dengan terminal positif bateri. • Katod: Elektrod yang bersambung dengan terminal negatif bateri. • Terdiri daripada dua logam yang berbeza yang dicelupkan dalam elektrolit dan disambungkan kepada voltmeter menggunakan wayar penyambung . • Terminal negatif : logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E0 yang lebih negatif atau kurang positif (lebih elektropositif). • Terminal positif : logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E0 yang lebih positif atau kurang negatif (kurang elektropositif). Arah pengaliran elektron Daripada anod kepada katod melalui wayar penyambung . Daripada terminal negatif kepada terminal positif melalui wayar penyambung . Tindak Balas Redoks dalam Sel Elektrolisis dan Sel Kimia SP 1.4.4

MODUL • Kimia TINGKATAN 5 UNIT 1 47 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Redoks dalam Elektrokimia Elektrod di mana pengoksidaan berlaku. Berikan sebab. • Anod • Anion yang terpilih di dalam elektrolit atau atom logam pada elektrod membebaskan elektron untuk membentuk molekul atau kation. • Terminal negatif • Atom logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E0 yang lebih negatif atau kurang positif membebaskan elektron untuk membentuk ion logam. Elektrod di mana penurunan berlaku. Berikan sebab. • Katod • Kation yang terpilih di dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom atau molekul. • Terminal positif • Kation terpilih di dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom atau molekul. Perubahan tenaga Tenaga elektrik → Tenaga kimia Tenaga kimia → Tenaga elektrik PENYESARAN LOGAM Contoh: Larutan kuprum(II) sulfat Zink SEL KIMIA Contoh: V Kuprum Zink Pasu liang Larutan zink sulfat Larutan kuprum(II) sulfat ELEKTROLISIS A Kuprum Kuprum Larutan kuprum(II) sulfat Contoh: Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif melepaskan elektron Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif mengalami pengoksidaan Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif adalah agen penurunan Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan Terminal negatif: Logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif melepaskan elektron Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif mengalami pengoksidaan Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif adalah agen penurunan Terminal positif: Logam dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan Anod: Elektrod yang disambung ke terminal positif bateri Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam melepaskan elektron Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam mengalami pengoksidaan Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam adalah agen penurunan Katod: Elektrod yang disambung ke terminal negatif bateri Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan

UNIT 1 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 48 Kesimpulan: (a) Pengoksidaan berlaku pada anod dalam sel elektrolisis dan pada terminal negatif dalam sel kimia. Istilah anod diberi kepada elektrod di mana pengoksidaan berlaku, terminal negatif dalam sel kimia ialah anod. (b) Penurunan berlaku pada katod dalam sel elektrolisis dan pada terminal positif dalam sel kimia. Istilah katod diberi kepada elektrod di mana penurunan berlaku, terminal positif dalam sel kimia ialah katod. 1 Jadual di bawah menunjukkan kepekatan natrium klorida dalam larutan X dan Y. Larutan X Larutan Y 0.001 mol dm–3 larutan natrium klorida 2.0 mol dm–3 larutan natrium klorida Kedua-dua larutan dielektrolisis secara berasingan menggunakan karbon sebagai elektrod. (a) Nyatakan nama hasil yang terbentuk pada katod dan anod di dalam: elektrolisis larutan X: Katod: Gas hidrogen Anod: Gas oksigen elektrolisis larutan Y: Katod: Gas hidrogen Anod: Gas klorin (b) Nyatakan nama bahan teroksida di dalam: (i) elektrolisis larutan X: Ion hidroksida (ii) elektrolisis larutan Y: Ion klorida (c) Nyatakan nama bahan diturunkan di dalam: (i) elektrolisis larutan X: Ion hidrogen (ii) elektrolisis larutan Y: Ion hidrogen (d) Hasil yang dikumpul pada anod di dalam larutan elektrolisis X dan Y adalah berbeza. Terangkan mengapa. – Ion hidroksida, OH– adalah dinyahcas secara terpilih untuk membentuk oksigen dan air dalam larutan X. Ini kerana nilai E0 ion hidroksida, OH– adalah kurang positif daripada ion klorida, Cl– di dalam siri anion yang dinyahcas. – Ion klorida, Cl– adalah dinyahcas secara terpilih dalam larutan Y untuk membentuk gas klorin . Ini kerana kepekatan ion klorida, Cl– adalah tinggi daripada ion hidroksida, OH– . (e) Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku pada anod untuk: (i) elektrolisis larutan X: 4OH– → 2H2O + O2 + 4e– (ii) elektrolisis larutan Y: 2Cl– → Cl2 + 2e– 2 Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi satu eksperimen. Magnesium Larutan magnesium sulfat Kuprum Larutan kuprum(II) sulfat Pasu liang (a) Elektrod manakah adalah terminal negatif? Magnesium Latihan TP2 TP4 TP2 TP1 TP3 TP5