NILAM-FM5-Chemistry-Form-5

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 49 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (a) Electrolysis of 0.1 mol dm–3 sodium nitrate solution using carbon electrodes. Elektrolisis larutan natrium nitrat 0.1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon. Equation of electrolyte ionisation Persamaan pengionan elektrolit NaNO3 Na+ + NO3 – H2O H+ + OH– Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / Katod Ions that are attracted to the anode and cathode Ion yang ditarik ke anod dan katod NO3 – , OH– Na+, H+ State the ion selected to be discharged. Explain your answer. Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Hydroxide ion, OH– is selected. Ion hidroksida, OH– dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 for hydroxide ion, OH– is less positive than nitrate ion, NO3 – Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang postif dari ion nitrat, NO3 – – Hydroxide ions release electrons to produce water and oxygen molecules. Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen. – Hydrogen ion,H+ is selected. Ion hidrogen H+ dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 of hydrogen ion, H+ is more positive than sodium ion, Na+ Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidrogen, H+ lebih positif daripada ion natrium, Na+ – Hydrogen ions receive electrons to produce hydrogen molecule. Ion hidrogen menerima elektron untuk menghasilkan molekul hidrogen. Half equation Setengah persamaan 4OH– 2H2O + O2 + 4e– 2H+ + 2e– H2 Observations Pemerhatian Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Confirmatory test (method and observations) Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Insert a glowing wooden splinter into test tube, glowing wooden splinter is lighted up Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala When a lighted wooden splinter is placed near the mouth of the test tube, a ‘pop’ sound is produced Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan Name the products / Inference Nama hasil / Inferens Oxygen gas is released Gas oksigen dibebaskan Hydrogen gas is released Gas hidrogen dibebaskan Type of reaction Jenis tindak balas Oxidation Pengoksidaan Reduction Penurunan (b) Electrolysis of 0.001 mol dm–3 sulphuric acid using carbon electrodes. Elektrolisis larutan asid sulfurik 0.001 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon. Equation of electrolyte ionisation Persamaan pengionan elektrolit H2SO4 2H+ + SO4 2– H2O H+ + OH– Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / Katod Ions that are attracted to the anode and cathode Ion yang ditarik ke anod dan katod OH– , SO4 2– H+ State the ion selected to be discharged. Explain your answer. Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Hydroxide ion, OH– is selected. Ion hidroksida, OH– dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 of hydroxide ion, OH– is less positive than sulphate ion, SO4 2–. Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang positif daripada ion sulfat, SO4 2–. – Hydroxide ions release electrons to produce water and oxygen molecules. Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen. – Hydrogen ion, H+ is selected. Ion hidrogen H+ dipilih. – Hydrogen ions receive electrons to produce hydrogen molecule. Ion hidrogen menerima elektron untuk menghasilkan molekul hidrogen.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 50 Half equation Setengah persamaan 4OH– 2H2O + O2 + 4e– 2H+ + 2e– H2 Observations Pemerhatian Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Confirmatory test (method and observations) Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Insert a glowing wooden splinter into test tube, glowing wooden splinter is lighted up Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala When a lighted wooden splinter is placed near the mouth of the test tube, a ‘pop’ sound is produced Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan Name of the products / Inference Nama hasil / Inferens Oxygen gas is released Gas oksigen dibebaskan Hydrogen gas is released Gas hidrogen dibebaskan Type of reaction Jenis tindak balas Oxidation Pengoksidaan Reduction Penurunan (c) Electrolysis of 0.1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution using carbon electrodes. Elektrolisis 0.1 mol dm–3 larutan kuprum(II) sulfat menggunakan elektrod karbon. Equation of electrolyte ionisation Persamaan pengionan elektrolit CuSO4 Cu2+ + SO4 2– H2O H+ + OH– Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / Katod Ions that are attracted to the anode and cathode Ion yang ditarik ke anod dan katod SO4 2–, OH– Cu2+, H+ State the ion selected to be discharged. Give reason for your answer. Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Hydroxide ion, OH– is selected. Ion hidroksida, OH– dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 of hydroxide ion, OH– is less positive than sulphate ion, SO4 2–. Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang positif dari ion sulfat, SO4 2–. – Hydroxide ions release electrons to produce water and oxygen molecules. Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen. – Copper(II) ion, Cu2+ is selected. Ion kuprum(II), Cu2+ dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 of copper(II) ion, Cu2+ is more positive than hydrogen ion, H+ Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion kuprum(II), Cu2+ lebih positif dari ion hidrogen, H+ – Copper(II) ion receive electrons to produce copper atom Ion kuprum(II) menerima elektron untuk menghasilkan atom kuprum Half equation Setengah persamaan 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Cu2+ + 2e– Cu Observations Pemerhatian Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Brown solid deposited Enapan perang terbentuk Confirmatory test (method and observations) Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Insert a glowing wooden splinter into test tube, glowing wooden splinter is lighted up Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala – Name of the products / Inference Nama hasil / Inferens Oxygen gas is released Gas oksigen dibebaskan Copper is formed Kuprum terbentuk Type of reaction Jenis tindak balas Oxidation Pengoksidaan Reduction Penurunan

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 51 © Nilam Publication Sdn. Bhd. When is the factor of concentration of electrolyte being applied? Bilakah faktor kepekatan elektrolit digunakan? When electrolysis is carried out using inert electrodes and concentrated solutions. Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod lengai dan larutan pekat. How to choose cation to be discharged based on this factor? Bagaimanakah memilih kation untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Ions that are more concentrated will be discharged but this is only true for halide ions, which are Cl– , Br– and I– . Ion yang lebih pekat akan dinyahcas tetapi ia benar untuk ion-ion halida sahaja iaitu Cl– , Br– dan I– . State the selected ions to be discharged at the anode and cathode for the following concentrated solutions. Nyatakan ion yang terpilih untuk dinyahcas di anod dan katod bagi larutan pekat berikut. (i) Concentrated hydrochloric acid solution, using carbon electrodes Larutan asid hidroklorik pekat menggunakan elektrod karbon Anode: / Anod: Cl– Cathode: / Katod: H+ (ii) Concentrated potassium iodide solution, using carbon electrodes Larutan kalium iodida pekat menggunakan elektrod karbon Anode: / Anod: I – Cathode: / Katod: H+ (iii) Concentrated sodium chloride solution, using carbon electrodes Larutan natrium klorida pekat menggunakan elektrod karbon Anode: / Anod: Cl– Cathode: / Katod: H+ Concentration of electrolyte Kepekatan elektrolit Types of electrode Jenis elektrod When is the factor of types of electrode being applied? Bilakah faktor jenis elektrod digunakan? When electrolysis is carried out using active electrode. Active electrode is an electrode that not only acts as a conductor but also undergoes chemical changes. Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod aktif. Elektrod aktif ialah elektrod yang bertindak bukan sahaja sebagai konduktor tetapi juga mengalami perubahan kimia. Remark: / Catatan: Inert electrode – An electrode that acts as a conductor only and does not undergo any chemical changes. Normally they are made of carbon or platinum. Elektrod lengai – Elektrod yang bertindak sebagai konduktor sahaja dan tidak mengalami sebarang perubahan kimia. Biasannya diperbuat daripada karbon atau platinum. How to choose cation and kation to be discharged based on this factor? Bagaimanakah memilih kation dan anion untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? During the electrolysis, the metal atom at the anode releases electrons to form metal ion, metal anode becomes thinner, while the cation with more positive standard electrode potential will be selected at the cathode. They consist of metal electrodes such as copper, silver and nickel. Semasa proses elektrolisis, atom logam di anod melepaskan elektron menjadi ion logam, anod logam menjadi nipis, manakala kation yang keupayaan elektrod piawai lebih positif akan dipilih di katod. Ianya terdiri daripada elektrod logam seperti kuprum, argentum dan nikel. (a) Explain electrolysis of 1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution with carbon electrode and copper electrode. Terangkan elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon dan kuprum. TP4 Equation of electrolyte ionisation Persamaan pengionan elektrolit CuSO4 (aq/ak) Cu2+ + SO4 2– H2O H+ + OH– Electrode / Elektrod Carbon electrode / Elektrod karbon Copper electrode / Elektrod kuprum The ions that move to the cathode Ion yang bergerak ke katod Cu2+, H+ Cu2+, H+ State the ion selected to be discharged at the cathode. Give reason for your answer. Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas. Terangkan jawapan anda. – Copper(II) ion, Cu2+ is selected. Ion kuprum(II), Cu2+ dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 of copper(II) ion, Cu2+ is more positive than hydrogen ion, H+ Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion kuprum(II), Cu2+ lebih positif dari ion hidrogen, H+ – Copper(II) ions receive electrons to produce copper atom Ion kuprum(II) menerima elektron untuk menghasilkan atom kuprum – Copper(II) ion, Cu2+ is selected. Ion kuprum(II), Cu2+ dipilih. – The value of standard electrode potential, E0 of copper(II) ion,Cu2+ is more positive than hydrogen ion, H+ Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion kuprum(II), Cu2+ lebih positif dari ion hidrogen, H+ – Copper(II) ion receive electrons to produce copper atom Ion kuprum(II) menerima elektron untuk menghasilkan atom kuprum

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 52 Half equation at the cathode Setengah persamaan di katod Cu2+ + 2e– Cu Cu2+ + 2e– Cu Observation at cathode Pemerhatian di katod Brown solid deposited Enapan perang terbentuk Brown solid deposited Enapan perang terbentuk Name of the products / Inference Nama hasil / Inferens Copper is formed Kuprum terbentuk Copper is formed Kuprum terbentuk Ions that are attracted to the anode Ion bergerak ke anod SO4 2–, OH– SO4 2–, OH– State the ion selected to be discharged at the anode. Give reason for your answer Nyatakan ion yang dipilih untuk dinyahcas di anod. Terangkan jawapan anda. – Hydroxide ion, OH– is selected Ion hidroksida, OH– dipilih – The value of standard electrode potential, E0 of hydroxide ion, OH– is less positive than chloride, Cl– Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 bagi ion hidroksida, OH– kurang positif dari ion klorida, Cl– – Hydroxide ions release electrons to produce water and oxygen molecules Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen – Copper atom Atom kuprum – Copper is active electrode. Copper atom releases electrons to form copper(II) ion. Kuprum adalah elektrod aktif. Atom kuprum membebaskan elektron untuk membentuk ion kuprum(II). Half equation at the anode Setengah persamaan di anod 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Cu Cu2+ + 2e– Observations at anode Pemerhatian di anod Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Copper electrode becomes thinner Elektrod kuprum menipis Confirmatory test at anode (method and observations) Ujian pengesahan di anod (kaedah dan pemerhatian) Insert a glowing wooden splinter into test tube, glowing wooden splinter is lighted up. Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala. – Name the products / Inference Nama hasil / Inferens Oxygen gas Gas oksigen Copper(II) ion Ion kuprum(II) Observation on the electrolyte. Explain. Pemerhatian pada elektrolit. Terangkan. – Intensity of blue colour decreases. Keamatan warna biru berkurang. – Concentration of copper(II) sulphate solution decreases. Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang. – Copper(II) ions discharge as copper atoms and deposited at the cathode Ion kuprum(II) dinyahcas sebagai atom kuprum dan terenap di katod – Intensity of blue colour remains unchanged. Keamatan warna biru tidak berubah. – Concentration of copper(II) sulphate solution remains unchanged. Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat tidak berubah. – The number of copper atoms become copper(II) ions at the anode is equal to the number of copper(II) ions become copper atoms at the cathode. Bilangan atom kuprum menjadi ion kuprum(II) di anod adalah sama dengan bilangan ion kuprum(II) menjadi atom kuprum dan terenap di katod. Type of reaction at the cathode Jenis tindak balas di katod Reduction Penurunan Reduction Penurunan Type of reaction at the anode Jenis tindak balas di anod Oxidation Pengoksidaan Oxidation Pengoksidaan

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 53 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 1 Complete the table below: / Lengkapkan jadual di bawah: TP1 TP2 TP3 Electrolyte Elektrolit Electrode Elektrod Factor that affects electrolysis Faktor yang mempengaruhi elektrolisis Ions present Ion yang hadir Half equation at the anode and observation Setengah persamaan di anod dan pemerhatian Half equation at the cathode and observation Setengah persamaan di katod dan pemerhatian Dilute sulphuric acid Asid sulfurik cair Carbon Karbon The value of standard electrode potential, E0 Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 H+, SO4 2–, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Concentrated hydrochloric acid Asid hidroklorik pekat Carbon Karbon Concentration of electrolyte Kepekatan elektrolit H+, Cl– , OH– 2Cl– Cl2 + 2e– Greenish yellow gas is released. Gas kuning kehijauan dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Silver nitrate solution Larutan argentum nitrat Carbon Karbon The value of standard electrode potential, E0 Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 Ag+, NO3 – , H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Ag+ + e– Ag Grey shiny solid deposited. Pepejal kelabu berkilat terenap. Silver nitrate solution Larutan argentum nitrat Silver Argentum Type of electrode Jenis elektrod Ag+, NO3 – , H+, OH– Ag Ag+ + e– Anode becomes thinner. Anod menjadi semakin nipis. Ag+ + e– Ag Grey shiny solid deposited. Pepejal kelabu berkilat terenap Dilute potassium iodide solution Larutan kalium iodida cair Carbon Karbon The value of standard electrode potential, E0 Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 K+, I– , H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Concentrated potassium iodide solution Larutan kalium iodida pekat Carbon Karbon Concentration of electrolyte Kepekatan elektrolit K+, I– , H+, OH– 2I– I2 + 2e– Brown solution formed. Larutan perang terhasil. 2H+ + 2e– H2 Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. Dilute potassium sulphate solution Larutan kalium sulfat cair Carbon Karbon The value of standard electrode potential, E0 Nilai keupayaan elektrod piawai, E0 K+, SO4 2–, H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e– Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2H+ + 2e– H2 Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan. 2 Describe an experiment to determine the product of electrolysis copper(II) sulphate solution with carbon electrode. Your answer should include the observation, confirmatory test for the product at the anode and half equation at the electrode. 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. Answer: / Jawapan: Apparatus: / Radas: Battery / power supply, carbon electrodes, wire, electrolytic cell, test tube, ammeter [from a labelled diagram] / Bateri / bekalan kuasa, karbon elektrod, wayar, sel elektrolit, tabung uji, ammeter [daripada rajah berlabel] Materials: / Bahan: 1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution / 1 mol dm–3 larutan kuprum(II) sulfat Carbon electrode Elektrod karbon Copper(II) sulphate Kuprum(II) sulfat Exercise / Latihan TP5

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 54 Carbon electrode Q Elektrod karbon Q Copper(II) nitrate Kuprum(II) nitrat Carbon electrode P Elektrod karbon P Procedure: / Prosedur: (a) Pour 1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution into the electrolytic cell until it is half full . Tuang larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3 ke dalam sel elektrolit sehingga separuh penuh . (b) The apparatus is set up as shown in the diagram. Fill the test tube with copper(II) sulphate solution and invert the test tube on the anode . Radas disusun seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Isi tabung uji dengan larutan kuprum(II) sulfat dan terbalikkan tabung uji di anod . (c) Turn on the switch. / Hidupkan suis. (d) Collect the gas produced at the anode . / Kumpulkan gas yang terhasil di anod . (e) Gas produced at the anode is tested with a glowing wooden splinter . Gas yang dihasikan di anod diuji dengan kayu uji berbara . Observation and half equation: / Pemerhatian dan setengah persamaan: Electrodes Elektrod Observation Pemerhatian Confirmatory test Ujian pengesahan Half equation Setengah persamaan Cathode Katod Brown solid deposited Enapan pepejal perang – Cu2+ + 2e– → Cu Anode Anod Gas bubbles are released Gelembung gas dibebaskan Insert a glowing wooden splinter into test tube, glowing wooden splinter is lighted up. Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala. 4OH– → 2H2O + O2 + 4e– 3 Copper(II) sulphate solution is electrolysed using copper electrodes. Larutan kuprum(II) sulfat dielektrolisis menggunakan elektrod kuprum. (a) Write the formula of all the anions present in the solution. / Tulis formula bagi anion yang hadir dalam larutan itu. SO4 2–, OH– (b) Write the half equation for the reaction at the / Tulis setengah persamaan bagi tindak balas di (i) anode: / anod: Cu → Cu2+ + 2e– (ii) cathode: / katod: Cu2+ + 2e– → Cu (c) State the type of reaction at the / Nyatakan jenis tindak balas di Anode: / Anod: Oxidation / Pengoksidaan Cathode: / Katod: Reduction / Penurunan (d) (i) From your observations, what happen to the intensity of the blue colour of the copper(II) sulphate solution during electrolysis? / Dari pemerhatian anda, apa akan berlaku pada keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat semasa elektrolisis? The intensity of the blue colour of copper(II) sulphate remains unchanged Keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat kekal tidak berubah (ii) Explain your answer. / Terangkan jawapan anda. The number of copper(II) ion become copper atoms at the cathode is equal to the number of copper atoms become copper(II) ion at the anode. / Bilangan ion kuprum(II) menjadi atom kuprum di katod adalah sama dengan bilangan atom kuprum menjadi ion kuprum(II) di anod. (e) If the experiment is repeated by replacing with carbon electrodes, state the name the products formed at the Jika eksperimen diulang dengan menggantikan dengan elektrod karbon, nyatakan nama hasil yang terbentuk di (i) anode: / anod: Oxygen / Oksigen (ii) cathode: / katod: Copper / Kuprum 4 The diagram shows the set-up of apparatus of an electrolytic cell. Rajah menunjukkan susunan radas bagi sel elektrolitik. TP4

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 55 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (a) Write the formula of all ions present in copper(II) nitrate solution. Tulis formula bagi ion-ion yang hadir di dalam larutan kuprum(II) nitrat. Cu2+, NO3 – , H+ , OH– (b) Write half equation for the reaction at / Tulis setengah persamaan bagi tindak balas Electrode P: / Elektrod P: 4OH– → 2H2O + O2 + 4e– Electrode Q: / Elektrod Q: Cu2+ + 2e– → Cu (c) (i) At which electrode the oxidation occur? Explain your answer. Elektrod manakah pengoksidaan berlaku? Terangkan jawapan anda. Electrode P. Hydroxide ions release electrons to produce water and oxygen molecule at this electrode. Hydroxide ions are oxidised. Elektrod P. Ion hidroksida membebaskan elektron untuk menghasilkan molekul air dan oksigen pada elekrod ini. Ion hidroksida dioksidakan. (ii) Name the oxidising agent and the reducing agent in the above electrolysis. Namakan agen pengoksidaan dan agen penurunan bagi elektrolisis di atas. Oxidising agent: / Agen pengoksidaan: Copper(II) ion / Ion kuprum(II) Reducing agent: / Agen penurunan: Hydroxide ion / Ion hidroksida (d) (i) What is the colour of copper(II) nitrate? / Apakah warna bagi kuprum(II) nitrat? Blue / Biru (ii) What happens to the intensity of the colour of copper(II) nitrate solution? Explain your answer. Apakah yang akan berlaku pada keamatan warna biru larutan kuprum(II) nitrat? Terangkan jawapan anda. The intensity of the blue colour of copper(II) nitrate decreases. The concentration of Cu2+ decreases because copper(II) ions receive electrons to form copper atom at the cathode. Keamatan warna biru larutan kuprum(II) nitrat berkurang. Kepekatan Cu2+ berkurang kerana ion kuprum(II) menerima elektron untuk membentuk atom kuprum di katod. Explain redox reaction in chemical cell. Terangkan tindak balas redoks dalam sel kimia. – The metal with more negative or less positive E0 value will become the negative terminal and release electrons. – The metal undergoes oxidation and becomes thinner. – The metal with more positive or less negative E0 value becomes the positive terminal. – The ion that is selected for discharge in the solution undergoes reduction . – 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 . Explain redox reaction in electrolytic cell. Terangkan tindak balas redoks dalam sel elektrolisis. – The selected cation will gain or receive electrons and undergoes reduction at the cathode (connected to the negative terminal of battery). – The selected anion will release or lose its electrons and undergoes oxidation at the anode (connected to the positive terminal of battery). – 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). Redox Reaction in Electrolytic and Chemical Cell/Voltaic Cell Tindak Balas Redoks dalam Sel Elektrolisis dan Sel Kimia LS / SP 1.4.4 TP1 TP2 TP3 TP2

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 56 The differences between an electrolytic cell and a chemical cell. / Perbezaan di antara sel elektrolisis dan sel kimia. Characteristic Sifat Electrolytic cell Sel elektrolisis Chemical cell Sel kimia Examples of set-up of apparatus Contoh susunan alat radas Carbon electrode Elektrod karbon Electrolyte Elektrolit Copper electrode Elektrod kuprum Electrolyte Elektrolit v Zinc electrode Elektrod zink Structure Struktur • Consist of two electrodes (usually carbon or two different or similar metals) connected to batteries using connecting wires and dipped in an electrolyte . • Anode: The electrode that is connected to the positive terminal of the battery. • Cathode: The electrode that is connected to the negative terminal of the battery. • 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. • Consist of two different metals dipped in an electrolyte and connected to a voltmeter using connecting wires . • Negative terminal: the metal with more negative or less positive value of standard electrode potential, E0 (more electropositive). • Positive terminal: the metal with more positive or less negative value of standard electrode potential, E0 (less electropositive). • 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). Direction of electron flow Arah pengaliran elektron From anode (positive electrode) to cathode (negative electrode) through the connecting wire . Daripada anod (elektrod positif) kepada katod (elektrod negatif) melalui wayar penyambung . From negative terminal to positive terminal through the connecting wire . Daripada terminal negatif kepada terminal positif melalui wayar penyambung . Electrode where oxidation occurs. Give reason. Elektrod di mana pengoksidaan berlaku. Berikan sebab. • Anode / Anod • Selected anions in the electrolyte or metal atoms at the electrode release electrons to form molecules or cation. Anion yang terpilih di dalam elektrolit atau atom logam pada elektrod membebaskan elektron untuk membentuk molekul atau kation. • Negative terminal / Terminal negatif • Metal atom of positive or less negative value of standard electrode potential, E0 release electrons to form metal ion. Atom logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E0 yang lebih negatif atau kurang positif membebaskan elektron untuk membentuk ion logam. Electrode where reduction occurs. Give reason. Elektrod di mana penurunan berlaku. Berikan sebab. • Cathode / Katod • Selected cations in the electrolyte receive electrons to form atoms or molecules. Kation yang terpilih di dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom atau molekul. • Positive terminal / Terminal positif • Selected cations in the electrolyte receive electrons to form atoms or molecules. Kation terpilih di dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom atau molekul. Energy conversion Perubahan tenaga Electrical energy → Chemical energy Tenaga elektrik → Tenaga kimia Chemical energy → Electrical energy Tenaga kimia → Tenaga elektrik

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 57 © Nilam Publication Sdn. Bhd. METAL DISPLACEMENT / PENYESARAN LOGAM Example: Contoh: Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat Zinc / Zink Metal atom with more negative or less positive E0 value. Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif Cation with more positive or less negative E0 value Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif Metal atom with more negative or less positive E0 value release electrons Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif melepaskan elektron Cation with more positive or less negative E0 value receive electrons Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Metal atom with more negative or less positive E0 value undergoes oxidation Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif mengalami pengoksidaan Cation with more positive or less negative E0 value undergoes reduction Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Metal atom with more negative or less positive E0 value is a reducing agent Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif adalah agen penurunan Cation with more positive or less negative E0 value is an oxidising agent / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan CHEMICAL CELL / SEL KIMIA Example: Contoh: V Copper Kuprum Zinc / Zink Porous pot / Pasu liang Zinc sulphate solution / Larutan zink sulfat Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat Negative terminal: Terminal negatif: Metal with more negative or less positive E0 value Logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif Metal atom with more negative or less positive E0 value release electrons / Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif melepaskan elektron Metal atom with more negative or less positive E0 value undergoes oxidation Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif mengalami pengoksidaan Metal atom with more negative or less positive E0 value is a reducing agent Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif adalah agen penurunan Positive terminal: Terminal positif: Metal with more positive or less negative E0 value Logam dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif Cation with more positive or less negative E0 value receive electrons / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Cation with more positive or less negative E0 value undergoes reduction / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Cation with more positive or less negative E0 value is an oxidising agent Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan ELECTROLYSIS / ELEKTROLISIS A Copper Kuprum Copper Kuprum Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat Example: Contoh: Anode: / Anod: Electrode connected to positive terminal of batteries / Elektrod yang disambung ke terminal positif bateri Anion with a more negative or less positive E0 value or metal atom releases electrons Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam melepaskan elektron Anion with a more negative or less positive E0 value or metal atom undergoes oxidation Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam mengalami pengoksidaan Anion with a more negative or less positive E0 value or metal atom is a reducing agent Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam adalah agen penurunan Cathode: / Katod: Electrode connected to negative terminal of batteries Elektrod yang disambung ke terminal negatif bateri Cation with more positive or less negative E0 value receives electrons / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Cation with more positive or less negative E0 value undergoes reduction Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Cation with more positive or less negative E0 value is an oxidising agent Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan Conclusions: / Kesimpulan: (a) Oxidation occurs at the anode in an electrolytic cell and at the negative terminal in a chemical cell. Pengoksidaan berlaku pada anod dalam sel elektrolisis dan pada terminal negatif dalam sel kimia. The term anode is assigned for the electrode at which oxidation occurs, negative terminal in a chemical cell is anode. Istilah anod diberi kepada elektrod di mana pengoksidaan berlaku, terminal negatif dalam sel kimia ialah anod. (b) Reduction occurs at the cathode in an electrolytic cell and at the positive terminal in a chemical cell. Penurunan berlaku pada katod dalam sel elektrolisis dan pada terminal positif dalam sel kimia. The term cathode is assigned for the electrode at which reduction occurs, positive terminal in a chemical cell is cathode. Istilah katod diberi kepada elektrod di mana penurunan berlaku, terminal positif dalam sel kimia ialah katod. Redox in Electrochemistry / Redoks dalam Elektrokimia

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 58 1 The table below shows the concentration of sodium chloride in solutions X and Y. Jadual di bawah menunjukkan kepekatan natrium klorida dalam larutan X dan Y. Solution X / Larutan X Solution Y / Larutan Y 0.001 mol dm–3 sodium chloride solution 0.001 mol dm–3 larutan natrium klorida 2.0 mol dm–3 sodium chloride solution 2.0 mol dm–3 larutan natrium klorida Both solutions are electrolysed separately using carbon as electrodes. Kedua-dua larutan dielektrolisis secara berasingan menggunakan karbon sebagai elektrod. (a) State the name of the products formed at the cathode and anode in the: Nyatakan nama hasil yang terbentuk pada katod dan anod di dalam: electrolysis of solution X: Cathode: Hydrogen gas Anode : Oxygen gas elektrolisis larutan X : Katod : Gas hidrogen Anod : Gas oksigen electrolysis of solution Y : Cathode: Hydrogen gas Anode : Chlorine gas elektrolisis larutan Y : Katod : Gas hidrogen Anod : Gas klorin (b) State the name of substance oxidised in the: / Nyatakan nama bahan teroksida di dalam: (i) electrolysis of solution X: / elektrolisis larutan X: Hydroxide ion / Ion hidroksida (ii) electrolysis of solution Y: / elektrolisis larutan Y: Chloride ion / Ion klorida (c) State the name of substance reduced in the: / Nyatakan nama bahan diturunkan di dalam: (i) electrolysis of solution X: / elektrolisis larutan X: Hydrogen ion / Ion hidrogen (ii) electrolysis of solution Y: / elektrolisis larutan Y: Hydrogen ion / Ion hidrogen (d) The products collected at the anode in the electrolysis of solutions X and Y are different. Explain why. Hasil yang dikumpul pada anod di dalam larutan elektrolisis X dan Y adalah berbeza. Terangkan mengapa. – Hydroxide ions, OH– are selectively discharged in solution X to form oxygen and water . This is because E0 value of hydroxide ion, OH– is less positive than chloride ion, Cl– in the discharge series of anion. / 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. – The chloride ions, Cl– are selectively discharged in solution Y to form chlorine gas . This is because the concentration of chloride ion, Cl– is higher than hydroxide ions, OH– . 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) Write half equation of the reaction that takes place at the anode for: Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku pada anod untuk: (i) electrolysis of solution X: / elektrolisis larutan X: 4OH– → 2H2O + O2 + 4e– (ii) electrolysis of solution Y: / elektrolisis larutan Y: 2Cl– → Cl2 + 2e– 2 The diagram below shows the set-up of an apparatus for an experiment. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi satu eksperimen. Magnesium Magnesium Magnesium sulphate solution Larutan magnesium sulfat Copper / Kuprum Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat Porous pot / Pasu liang Exercise / Latihan TP2 TP4 TP2 TP3 TP5

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 59 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (a) Which electrode is the negative terminal? / Elektrod manakah adalah terminal negatif? Magnesium / Magnesium (b) Write the observations at the / Tuliskan permerhatian pada (i) negative terminal: Magnesium electrode becomes thinner terminal negatif : Elektrod magnesium menjadi nipis (ii) positive terminal : Copper electrode becomes thicker terminal positif : Elektrod kuprum menjadi tebal (c) Write half equation for the reaction that takes place at the Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku di (i) negative terminal: / terminal negatif: Mg → Mg2+ + 2e– (ii) positive terminal: / terminal positif: Cu2+ + 2e– → Cu (d) Write ionic equation for the reaction that takes place in the chemical cell above. Tulis persamaan ion bagi tindak balas yang berlaku di dalam sel kimia di atas. Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu (e) State the name of the substance that is reduced in the above reaction. Nyatakan nama bahan yang diturunkan bagi tindak balas di atas. Copper(II) ion / Ion kuprum(II) (f) State the name of the substance that acts as a reducing agent in the above reaction. Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai agen penurunan bagi tindak balas di atas. Magnesium / Magnesium (g) How will the voltmeter reading change if the magnesium electrode in the magnesium sulphate solution is replaced by zinc electrode in zinc sulphate solution? / Bagaimana dengan bacaan voltmeter jika elektrod magnesium di dalam larutan magnesium sulfat digantikan dengan elektrod zink dalam larutan zink sulfat? Voltmeter reading decreases. / Bacaan voltmeter menurun. 3 You are provided with the following materials and apparatus. / Anda diberi bahan dan radas yang berikut. Materials: Zinc plate, copper plate, dilute sulphuric acid, zinc sulphate solution, copper(II) sulphate solution. Apparatus: Beakers, connecting wire, voltmeter, glass tube. Bahan: Kepingan zink, kepingan kuprum, asid sulfurik cair, larutan zink sulfat, larutan kuprum(II) sulfat. Radas: Bikar, wayar penyambung, voltmeter, tiub kaca. (a) By using all the materials and apparatus provided, draw the set-up of the apparatus to produce electricity from chemical reactions. / Dengan menggunakan bahan dan radas yang disediakan, lukis susunan radas untuk menghasilkan elektrik dari tindak balas kimia. Zinc Zink Salt bridge Titian garam Zinc sulphate Zink sulfat Copper Kuprum Copper(II) sulphate Kuprum(II) sulfat – + (b) (i) State the name of the solution that is used as a salt bridge. Nyatakan nama larutan yang digunakan sebagai titian garam. Dilute sulphuric acid / Asid sulfurik cair (ii) What is the function of salt bridge? / Apakah fungsi titian garam? To allow the movement of ions so that the electric circuit is complete. Untuk membenarkan pergerakan ion supaya litar elektrik menjadi lengkap. TP1 TP2 TP3 TP3 TP2 TP2 TP3 TP5 TP1

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 60 (c) Label on the set-up of apparatus above with the following: / Label susunan radas di atas dengan berikut: (i) Negative terminal / Terminal negatif (ii) Positive terminal / Terminal positif (iii) The direction of electron flow / Arah pengaliran elektron (d) Write the half equation for the reaction that occurs in: Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku di: (i) Negative terminal: / Terminal negatif: Zn → Zn2+ + 2e– (ii) Positive terminal: / Terminal positif: Cu2+ + 2e– → Cu (e) State the name of substance oxidised in the above reaction. Nyatakan nama bahan yang dioksidakan di dalam tindak balas di atas. Zinc / Zink (f) State the name of substance that acts as an oxidising agent in the above reaction. Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai agen pengoksidaan di dalam tindak balas di atas. Copper(II) sulphate / Copper(II) ion Kuprum(II) sulfat / Ion kuprum(II) TP3 TP2 TP2 TP3 Describe Electroplating and Purification of Metal by Electrolysis Menghuraikan Penyaduran dan Penulenan Logam secara Elektrolisis LS / SP 1.4.5 I Electroplating / Penyaduran What is electroplating? Apakah penyaduran logam? Electroplating is a process for coating of metal object with a layer of desired metal. Penyaduran logam ialah proses menyadur objek logam dengan satu lapisan logam yang dikehendaki. Set up of apparatus of electroplating. Susunan radas bagi penyaduran logam. Electroplating metal (anode) Logam penyadur (anod) Electrolyte Elektrolit Metal to be electroplated (cathode) Logam yang hendak disadur (katod) Which object is made to be anode (connected to positive terminal of batteries)? Objek yang manakah dijadikan anod (disambungkan kepada terminal positif bateri)? The electroplating metal. / Logam penyadur . Remark: / Catatan: The electroplating metal is not an inert electrode, the electroplating metal atom ionised by releasing electrons to form metal ion. / Logam penyadur bukan elektrod lengai, atom logam penyadur mengion membebaskan elektron untuk membentuk ion logam. X(s/p) X n+(aq/ak) + ne– The anode become thinner. / Anod menipis. Which object is made to be cathode (connected to negative terminal of batteries)? Objek yang manakah dijadikan katod (disambung kepada terminal negatif bateri)? The metal object to be electroplated . Objek logam yang hendak disadurkan . Remark: / Catatan: When cations of electroplating metal discharged at the cathode, electroplating metal deposits on the surface of the metal to be electroplated. / Apabila kation logam penyadur dinyahcas di katod, logam penyadur terenap pada permukaan logam yang hendak disadurkan. Xn+(aq/ak) + ne– X(s/p) What is the electrolyte used? Apakah elektrolit yang digunakan? The electrolyte used is an aqueous salt solution containing the ions of the electroplating metal. Elektrolit yang digunakan ialah larutan akueus garam yang mengandungi ion logam penyadur.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 61 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Describe a laboratory experiment to electroplate the iron spoon with copper. Huraikan satu eksperimen makmal untuk menyadur sudu besi dengan kuprum. TP5 Copper Kuprum Copper(II) nitrate solution Larutan kuprum(II) nitrat Iron spoon Sudu besi Procedure: – Copper plate and iron spoon are cleaned with sandpaper . – Copper(II) nitrate solution is poured into a beaker until half full . – Iron spoon is then connected to the negative terminal of battery while the copper plate is connected to the positive terminal of the battery using connecting wire. // Iron spoon is made as cathode while copper plate is made as anode. – The iron spoon and the copper plate are dipped in the copper(II) nitrate solution as shown in the diagram. – The circuit is completed . – Half equation at the cathode: Cu2+ + 2e– Cu . – Observation of the cathode: Brown solid is deposited. – Half equation at the anode: Cu Cu2+ + 2e– . – Observation of the anode: Copper plate becomes thinner . Prosedur: – Kepingan kuprum dan sudu besi dibersihkan dengan kertas pasir . – Larutan kuprum(II) nitrat dituangkan ke dalam bikar sehingga separuh penuh . – Sudu besi disambungkan kepada terminal negatif bateri dan kepingan kuprum disambungkan kepada terminal positif bateri menggunakan wayar penyambung. // Sudu besi dijadikan katod dan kepingan kuprum dijadikan anod. – Sudu besi dan plat kuprum dicelup ke dalam larutan kuprum(II) nitrat seperti ditunjukkan dalam rajah. – Litar dilengkapkan . – Setengah persamaan di katod: Cu2+ + 2e– Cu . – Pemerhatian di katod: pepejal perang terenap. – Setengah persamaan di anod: Cu Cu2+ + 2e– . – Pemerhatian di anod: Kuprum menipis . Observation / Inference / Half equation: // Pemerhatian / Inferens / Setengah persamaan: Observation Pemerhatian Inference / Half equation Inferens / Setengah persamaan Brown solid is deposited at the cathode. Pepejal perang terenap di katod. Copper is formed. Copper(II) ion receive electrons to form copper atom Half equation: Cu2+ + 2e– Cu Kuprum terbentuk. Ion kuprum(II) menerima elektron untuk membentuk atom kuprum. Setengah persamaan: Cu2+ + 2e– Cu Copper plate become thinner Plat kuprum menipis Copper atom releases electrons to form copper(II) ions. Half equation: Cu Cu2+ + 2e– Atom kuprum melepaskan elektron untuk membentuk ion kuprum(II). Setengah persamaan: Cu Cu2+ + 2e– Intensity of blue colour remains unchanged Kepekatan warna biru kekal tidak berubah The number of copper atoms form copper(II) ions at the anode is equal to the number of copper(II) ions form copper atoms at the cathode. Bilangan atom kuprum yang membentuk ion kuprum(II) di anod adalah sama dengan bilangan ion kuprum(II) yang membentuk atom kuprum di katod.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 62 Summary of the electroplating process. Rumusan proses penyaduran. Electroplating metal (anode) ➝ metal atom at the anode releases electrons ➝ become cation ➝ enter electrolyte ➝ cation at the cathode ➝ receive electrons ➝ discharge and deposit on the metal to be electroplated at the cathode. Logam penyadur (anod) ➝ atom logam di anod membebaskan elektron ➝ menjadi kation➝ memasuki elektrolit ➝ kation di katod ➝ menerima elektron ➝ dinyahcas dan terenap pada logam yang hendak disadur di katod. State two main aims of electroplating. Nyatakan dua tujuan utama penyaduran. – To prevent corrosion of the object through the protection of the metal layer. For example, iron object is electroplated with nickel or chromium. / Untuk menghalang kakisan objek melalui perlindungan lapisan logam. Contohnya, objek besi disadurkan dengan nikel atau kromium. – To make the object more attractive with shiny appearance. For example, electroplating of metal object with gold, platinum and silver. / Untuk menjadikan objek lebih menarik dengan penampilan yang berkilat. Sebagai contoh, penyaduran objek logam dengan emas, platinum dan perak. Suggest steps taken to an even and lasting layer of electroplating metal. Cadang langkah yang diambil untuk mendapat lapisan penyaduran yang sekata dan tahan lama. – A low electric current is used so that electroplating is carried out slowly. Arus elektrik yang rendah digunakan supaya penyaduran dilakukan dengan perlahan. – The low concentration of electrolyte is used. / Kepekatan elektrolit yang rendah digunakan. – The surface of metal to be electroplated is polished using sand paper. Permukaan logam yang disadur digilap menggunakan kertas pasir. II Purification of metal / Penulenan logam What is purification of metal? Apakah penulenan logam? It is a process removing impurities from a impure metal. Ialah satu proses menyingkirkan bendasing daripada suatu logam tak tulen. Remark: / Catatan: The process is the same as electroplating. Its transferring the metal from anode to the cathode. Proses ini sama seperti penyaduran. Ia memindahkan logam dari anod ke katod. How to purify impure metal using electrolysis? Bagaimana cara menulenkan logam tidak tulen menggunakan elektrolisis? (a) The impure metal is made to be anode. / Logam tak tulen dijadikan sebagai anod. (b) The pure metal is made to be cathode. / Logam tulen dijadikan sebagai katod. (c) The electrolyte used is a salt solution containing the ions of the purifying metal. Elektrolit adalah larutan garam yang mengandungi ion logam yang hendak ditulenkan. Exercise: Latihan: Purification of copper Penulenan kuprum Electrode X Elektrod X Impurities Tidak tulen Electrode Y Elektrod Y Electrolyte Elektrolit + – (a) State the name of the substance used as: / Nyatakan nama bahan yang dijadikan sebagai: electrode X / elektrod X : Impure copper / Kuprum tidak tulen electrode Y / elektrod Y : Pure copper / Kuprum tulen electrolyte Z / elektrolit Z : Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat (b) Write the half equation that occur at the: / Tuliskan setengah persamaan yang berlaku di: electrode X / elektrod X : Cu Cu2+ + 2e– electrode Y / elektrod Y : Cu2+ + 2e– Cu (c) What are the observations at the / Apakah pemerhatian di electrode X / elektrod X : Electrode becomes thinner / Elektrod semakin nipis electrode Y / elektrod Y : Brown solid deposited / Logam perang terenap Summary of the purification process. Rumusan proses penulenan. Impure metal (anode) ➝ metal atom at the anode releases electrons ➝ become cation ➝ enter electrolyte ➝ cation at the cathode ➝ receive electrons ➝ discharge and deposit on the pure metal at the cathode Logam tak tulen (anod) ➝ atom logam di anod melepaskan elektron ➝ menjadi kation ➝ memasuki elektrolit ➝ kation di katod ➝ menerima elektron ➝ dinyahcas dan terenap pada logam tulen di katod

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 63 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: TP3 TP4 Exercise / Latihan Application Aplikasi Example Contoh Electrolyte Elektrolit Anode/Half equation Anod/Setengah persamaan Cathode/Half equation Katod/Setengah persamaan (a) Electroplating Penyaduran Silver electroplating Penyaduran argentum Silver nitrate solution Larutan argentum nitrat Anode: / Anod: Silver metal Logam argentum Half equation: Setengah persamaan: Ag → Ag+ + e– Cathode: / Katod: Metal to be electroplated Logam untuk disadur Half equation: Setengah persamaan: Ag+ + e– → Ag (b) Purification of metal Penulenan logam Purification of copper Penulenan kuprum Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat Anode: / Anod: Impure copper Kuprum tidak tulen Half equation: Setengah persamaan: Cu → Cu2+ + 2e– Cathode: / Katod: Pure copper Kuprum tulen Half equation: Setengah persamaan: Cu2+ + 2e– → Cu What are ores? Apakah bijih galian? Most metals found naturally as minerals in the form of compounds such as oxides, sulphides, chlorides and carbonates are known as ores. / Kebanyakan logam yang dijumpai secara semula jadi dalam bentuk sebatian seperti oksida, sulfida, klorida dan karbonat dikenali sebagai bijih galian. Give common examples of metal ores. Berikan contoh biasa bagi bijih galian. Metal Logam Ore Bijih galian Chemical compound in ore Sebatian kimia dijumpai dalam bijih galian Aluminium Aluminium Bauxite Bauksit Aluminium oxide Aluminium oksida Iron Ferum Hematite Hematita Iron(III) oxide Ferum(III) oksida Tin Stanum Cassiterite Kaseterita Tin(IV) oxide Stanum(IV) oksida State the method to extract metal from its ores. Nyatakan kaedah untuk mengekstrak logam daripada bijihnya. It depends on the position of the metal in the reactivity series. Ia bergantung pada kedudukan logam dalam siri kereaktifan. – More reactive metals (from potassium to aluminium) are extracted by electrolysis. Logam lebih reaktif (dari kalium ke aluminium) diekstrak melalui elektrolisis. – Less reactive metals (below aluminium) are extracted by the reduction using carbon. Logam kurang reaktif (di bawah aluminium) diekstrak melalui penurunan menggunakan karbon. Extracted by electrolysis Diekstrak melalui elektrolisis Extracted by reduction using carbon Diekstrak melalui penurunan menggunakan karbon Reactivity increases / Kereaktifan meningkat K, Na, Ca, Mg, Al, C, Zn, H, Fe, Pb, Cu Remarks: 1 Electrolysis is a very costly process. It is used to extract aluminium. 2 The cost of extracting metals using carbon is cheaper and carbon are released as carbon dioxide gas after reaction. 3 Hydrogen can also reduce metal oxide but hydrogen costs more than carbon. Hydrogen is not used widely for extraction purpose. Catatan: 1 Elektrolisis adalah proses yang sangat mahal. Ia digunakan untuk mengekstrak aluminium. 2 Kos pengekstrakan logam menggunakan karbon lebih murah dan karbon dibebaskan sebagai gas karbon dioksida selepas tindak balas. 3 Hidrogen juga boleh menurunkan oksida logam tetapi kos hidrogen adalah lebih daripada karbon. Hidrogen tidak digunakan secara meluas untuk tujuan pengekstrakan. EXTRACTION OF METAL FROM ITS ORE PENGEKSTRAKAN LOGAM DARIPADA BIJIHNYA 1.5 CS / SK 1.5 Explain Extraction of Metal from its Ore Through Electrolysis Process Menjelaskan Pengekstrakan Logam daripada Bijihnya Melalui Proses Elektrolisis LS / SP 1.5.1

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 64 No extraction is needed for silver and gold. Explain. Tiada pengekstrakan diperlukan untuk perak dan emas. Terangkan. Silver and gold are the least reactive metals and found as free metals in the earth. Perak dan emas adalah logam paling kurang reaktif dan dijumpai sebagai logam bebas dalam bumi. What is extraction of metal? Apakah pengekstrakan logam? The metal that are very reactive (placed at the top position in reactivity series) such as sodium, calcium and aluminium are extracted from their compound by electrolysis. Logam yang sangat reaktif (berada pada kedudukan teratas dalam siri kereaktifan), seperti natrium, kalsium dan aluminium diekstrak daripada sebatiannya melalui elektrolisis. Describe the extraction of aluminium from bauxite, a mineral that consists of aluminum oxide. Huraikan pengekstrakan aluminium dari bauksit, satu mineral yang mempunyai aluminium oksida. – Aluminium is extracted from its ore, bauxite which contains aluminium oxide, Al2O3. – Impurities such as silica and oxides of iron are separated from bauxite at a high temperature. – The pure bauxite, aluminium oxide is then mixed with cryolite, Na3AlF6. Cryolite is added to lower the melting point of alumunium oxide (its melting point is about 2 070°C is lowered to about 1 000°C). – The mixture is then heated to melt, and then the molten aluminium oxide is eletrolysed using carbon as electrodes. – Molten aluminium oxide consists of free moving aluminium and oxide ions. Al2O3(s) → 2Al3+(l) + 3O2–(l) – When electricity is passed through the molten aluminium oxide, aluminium ions are attracted to the cathode and move to the cathode. Oxide ions are attracted to the anode and move to the anode. – Aluminium diekstrak dari bijih galian, bauksit yang mengandungi aluminium oksida, Al2O3. – Bendasing seperti silika dan oksida daripada ferum dipisahkan daripada bauksit pada suhu yang tinggi. – Bauksit yang tulen, aluminium oksida seterusnya dicampur dengan kriolit, Na3AlF6. Kriolit ditambah untuk menurunkan takat lebur aluminium oksida (takat leburnya kira-kira 2 070°C diturunkan menjadi kira-kira 1 000°C). – Campuran itu kemudian dipanaskan sehingga lebur, dan leburan aluminium oksida itu kemudian dielektrolisis menggunakan karbon sebagai elektrod. – Leburan aluminium oksida terdiri daripada ion-ion aluminium dan oksida yang bebas bergerak. Al2O3(p) → 2Al 3+(ce) + 3O2–(ce) – Apabila elektrik melalui leburan aluminium oksida, ion aluminium tertarik dan bergerak ke arah katod. Ion-ion oksida tertarik dan bergerak ke arah anod. At the anode / Pada anod At the cathode / Pada katod – Oxide ions are discharged by releasing electrons to form oxygen molecules. Ion-ion oksida dinyahcaskan dengan membebaskan elektron untuk membentuk molekul oksigen. – Oxide ions undergoes oxidation Ion-ion oksida mengalami pengoksidaan – Half equation: / Setengah persamaan: 2O2– → O2 + 4e– – Oxygen gas released at the anode will react with the carbon electrode to produce carbon dioxide. Gas oksigen yang dibebaskan pada anod akan bertindak balas dengan elektrod karbon untuk membentuk karbon dioksida. – Consequently, the anode is corroded slowly and must be replaced from time to time. Oleh itu, anod terkakis secara perlahan dan mesti diganti dari semasa ke semasa. – Aluminium ions are discharged by gaining electrons to form aluminum atom. Ion-ion aluminium dinyahcaskan dengan menerima elektron untuk membentuk atom aluminium. – Aluminium ion undergoes reduction Ion aluminium mengalami penurunan – Half equation: / Setengah persamaan: AI3+ + 3e– → AI – Liquid aluminium is denser than the electrolyte and will be collected at the bottom and flows out to a large container. Cecair aluminium lebih tumpat daripada elektrolit dan akan dikumpul pada bahagian bawah dan mengalir keluar ke bekas yang besar.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 65 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Discuss the effect of extraction of aluminium from bauxite to the environment. Bincangkan kesan pengekstrakan aluminium dari bauksit kepada persekitaran. – The process of extraction of aluminum consumes very high energy. Electricity is needed to melt aluminium oxide and it is generated by burning coal that releases greenhouse gases. – During the process of electrolysis for molten aluminium oxide, carbon dioxide is also produced which negatively affects the environment. – The process of purifying bauxite to aluminium oxide also produces bauxite residues in the form of red sludge that is toxic in nature. This residue has to be stored in the reservoir for processing and can cause serious pollution if released into the water source. – Therefore, as consumers, we need to recycle aluminum to reduce the environmental pollution and minimise the high energy consumption in aluminum extraction. – Proses pengekstrakan aluminium memerlukan tenaga yang sangat tinggi. Tenaga elektrik diperlukan untuk meleburkan aluminium oksida dan ia dihasilkan dengan membakar arang batu yang membebaskan gas rumah hijau. – Ketika proses elektrolisis leburan aluminium oksida, karbon dioksida juga terhasil yang mana memberi kesan negatif pada persekitaran. – Proses penulenan bauksit kepada aluminium oksida juga menghasilkan baki bauksit dalam bentuk enapcemar berwarna merah yang mana adalah toksik bagi alam sekitar. Baki ini perlu disimpan di dalam takungan bagi diproses dan ia boleh menyebabkan pencemaran yang serius jika dibebaskan pada sumber air. – Maka, sebagai pengguna, kita perlu mengitar semula aluminium untuk mengurangkan pencemaran alam sekitar dan meminimumkan penggunaan tenaga yang tinggi dalam pengekstrakan aluminium. TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP2 Memahami tindak balas redoks serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. Exercise / Latihan 1 (a) State the name of the following substances. Nyatakan nama bahan-bahan berikut. W: Liquid aluminium / Cecair aluminium X : Molten aluminium oxide / Leburan aluminium oksida Y : Carbon / Karbon Z : Carbon / Karbon (b) Which substance acts as: / Bahan manakah bertindak sebagai: Anode: / Anod: Z Cathode: / Katod: Y (c) State the name of the product at anode and cathode and type of reaction that occur at: Nyatakan nama hasil pada anod dan katod dan juga jenis tindak balas yang berlaku di: Anode: / Anod: Oxygen / Oksigen Type of reaction: / Jenis tindak balas: Oxidation / Pengoksidaan Cathode: / Katod: Aluminium / Aluminium Type of reaction: / Jenis tindak balas: Reduction / Penurunan (d) Write the ionic equation for the reactions at: / Tulis persamaan ion bagi tindak balas di: Anode: / Anod: 2O2– → O2 + 4e– Cathode: / Katod: Al3+ + 3e– → Al (e) Why is cryolite added to X? / Mengapakah kriolit ditambah pada X? To lower down the melting point of aluminium oxide Untuk menurunkan takat lebur aluminium oksida (f) Which substance needs to be replaced from time to time? Explain. Z, oxygen released at the electrode and react with carbon electrode to produce carbon dioxide / Z, oksigen dibebaskan pada elektrod akan bertindak balas dengan elektrod karbon untuk menghasilkan karbon dioksida TP2 TP1 TP1 TP2 TP3 TP2 Substance Y Bahan Y Substance X + cryolite Bahan X + kriolit + – Substance Z Bahan Z Substance W Bahan W

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 66 Extraction of iron Pengekstrakan ferum LS / SP 1.5.2 What is reactivity series of metals? Apakah siri kereaktifan logam? Reactivity series of metals is an arrangement of metals according to the reactivity of their reactions with oxygen to form oxides. Siri kereaktifan kimia adalah susunan logam mengikut kereaktifan tindak balasnya dengan oksigen untuk membentuk oksida. The arrangement of metals in reactivity series. Susunan logam dalam siri kereaktifan. K Na Ca Mg Al C Zn Fe Sn Pb Cu Ag Reactivity of metal towards oxygen increases . Kereaktifan logam terhadap oksigen meningkat . How to predict the ability of a metal to remove oxygen from another metal oxide? Explain your answer based on redox reaction. Bagaimanakah cara meramal kebolehan logam untuk menyingkirkan oksigen daripada oksida logam yang lain? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks. • A more reactive metal is able to remove oxygen from metal oxide of less reactive metal. • A more reactive metal gains oxygen to form metal oxide and undergoes oxidation , oxidation number of metal increases . • An oxide of less reactive metal loses oxygen to form metal and undergoes reduction , oxidation number of metal in the metal oxide decreases . • A more reactive metal reduced the oxide of less reactive metal and acts as a reducing agent. • A less reactive metal oxide oxidised the more reactive metal and acts as an oxidising agent . • A less reactive metal cannot remove oxygen from oxide of more reactive metal. • Logam yang lebih reaktif dapat menyingkirkan oksigen daripada oksida logam bagi logam yang kurang reaktif. • Logam yang lebih reaktif menerima oksigen untuk membentuk logam oksida dan mengalami pengoksidaan , nombor pengoksidaan logam meningkat . • Oksida logam yang kurang reaktif kehilangan oksigen untuk membentuk logam dan mengalami penurunan , nombor pengoksidaan logam dalam logam oksida berkurang . • Logam yang lebih reaktif dapat menurunkan oksida logam bagi logam yang kurang reaktif dan bertindak sebagai agen penurunan . • Oksida logam yang kurang reaktif mengoksidakan logam yang lebih reaktif dan bertindak sebagai agen pengoksidaan . • Logam yang kurang reaktif tidak dapat menyingkirkan oksigen daripada oksida logam bagi logam yang lebih reaktif. Give name of the ore in which iron is extracted. Nyatakan nama bijih yang mana ferum diekstrakkan. Hematite Hematit Give chemical name and formula for this ore. Nyatakan nama dan formula kimia bagi bijih ini. Iron(III) oxide, Fe2O3 Ferum(III) oksida, Fe2O3 Name the equipment in which extraction of iron is carried out. Namakan peralatan yang digunakan bagi pengekstrakan ferum. Blast furnace Relau bagas

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 67 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Diagram shows the process of extraction of iron from its ore in the blast furnace. Rajah menunjukkan proses pengekstrakan ferum daripada bijihnya dalam relau bagas. Iron ore, coke, limestone Bijih besi, kok, batu kapur Hot waste gases Gas sampingan panas Hot air Udara panas Hot air Udara panas Iron ore + Coke (Carbon) + Limestone (Calcium carbonate) Bijih besi + Arang kok (karbon) + Batu kapur (Kalsium Tap hole for slag Lubang pili untuk sanga Tap hole for iron Lubang pili untuk besi Hot waste gases Gas sampingan panas 1 500ºC 1 900ºC Name the three raw materials that fed into the top of the blast furnace. Namakan tiga bahan mentah yang dimasukkan ke atas relau bagas. 1 Iron ore (Hematite) Bijih besi (Hematit) 2 Coke Arang kok 3 Limestone Batu kapur Name the important substance in coke. Namakan bahan penting dalam arang kok. Carbon Karbon Remark: / Catatan: Coke is charcoal made from coal. It is the main source of carbon element. Kok ialah arang yang diperbuat daripada arang batu. Ia adalah sumber utama unsur karbon. Name the important substance in hot air which enter the blast furnace. Namakan bahan penting dalam udara panas yang memasuki relau bagas. Oxygen Oksigen Remark: / Catatan: Oxygen support burning. Heated oxygen increases the rate of reaction. Oksigen membantu pembakaran. Oksigen yang dipanaskan meningkatkan kadar tindak balas. Describe what happen when hot air enters the blast furnace. Terangkan apa yang berlaku apabila udara panas memasuki relau bagas. In the blast furnace, a series of chemical reactions take place. (i) Carbon reacts with oxygen to form carbon dioxide. The reaction is highly exothermic and release large amount of heat (this causes temperature to rise to about 1 900°C) Chemical equation: C(s) + O2(g) → CO2(g) (ii) Carbon dioxide formed react with carbon to form carbon monoxide. Chemical equation: CO2(g) + 2C(s) → 2CO(g) (iii) Carbon monoxide is a very strong reducing agent. It reduces iron(III) oxide to molten iron which flow down to the bottom of the furnace. Chemical equation: Fe2O3(s) +3 3CO(g) +2 + 2Fe(s) + 0 3CO2(g) Oxidation number +4 – Iron(III) oxide is reduced because oxidation number of iron in iron(III) oxide decreases from +3 to 0. Iron(III) oxide is an oxidising agent. – Carbon monoxide is oxidised because oxidation number of carbon in carbon monoxide increases from +2 to +4. Carbon monoxide is a reducing agent. (iv) At higher temperature, carbon reduces iron(III) oxide to iron. Chemical equation: 2Fe2O3(s) + C(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g) – Carbon undergoes oxidation . Carbon gains oxygen to form carbon dioxide. – Carbon is a reducing agent. Iron(III) oxide loses oxygen to form carbon. Carbon has reduced iron(III) oxide. – Iron(III) oxide undergoes reduction. Iron(III) oxide loses oxygen to form iron. – Iron(III) oxide is an oxidising agent. Carbon gains oxygen from iron(III) oxide. Iron(III) oxide has oxidised carbon. Dalam relau bagas, satu siri tindak balas kimia berlaku. (i) Karbon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida. Tindak balas ini sangat eksotermik dan membebaskan sejumlah besar haba (ini menyebabkan suhu meningkat kepada kira-kira 1 900°C) Persamaan kimia: C(p) + O2(g) → CO2(g) (ii) Karbon dioksida yang terbentuk bertindak balas dengan karbon membentuk karbon monoksida. Persamaan kimia: CO2(g) + 2C(p) → 2CO(g)

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 68 (iii) Karbon monoksida adalah agen penurunan yang sangat kuat. Ia menurunkan ferum(III) oksida kepada besi lebur yang mengalir ke bahagian bawah relau Persamaan kimia: Fe2O3(p) +3 3CO(g) +2 + 2Fe(p) + 0 3CO2(g) Nombor pengoksidaan +4 – Ferum(III) oksida diturunkan kerana nombor pengoksidaan ferum dalam ferum(III) oksida berkurang dari +3 kepada 0. Ferum(III) oksida adalah agen pengoksidaan. – Karbon monoksida dioksidakan kerana nombor pengoksidaan karbon dalam karbon monoksida meningkat daripada +2 hingga +4. Karbon monoksida adalah agen penurunan. (iv) Pada suhu yang lebih tinggi, karbon menurunkan ferum(III) oksida kepada besi. Persamaan kimia: 2Fe2O3(p) + C(p) → 4Fe(p) + 3CO2(g) – Karbon mengalami pengoksidaan . Karbon menerima oksigen untuk membentuk karbon dioksida. – Karbon adalah agen penurunan. Ferum(III) oksida hilang oksigen untuk membentuk karbon. Karbon telah menurunkan ferum(III) oksida. – Ferum(III) oksida mengalami penurunan. Ferum(III) oksida hilang oksigen untuk membentuk ferum. – Ferum(III) oksida adalah agen pengoksidaan. Karbon menerima oksigen untuk membentuk ferum(III) oksida. Ferum(III) oksida telah mengoksidakan karbon. Give chemical name and formula for limestone. Berikan nama dan formula kimia untuk batu kapur. Calcium carbonate, CaCO3 Kalsium karbonat, CaCO3 What is the function of limestone? Apakah fungsi batu kapur? To remove impurities such as silicone dioxide (sand) . Untuk menyingkirkan bendasing seperti silikon dioksida (pasir) . Describe the function of limestone. Huraikan bagaimana batu kapur berfungsi. (i) Limestone decomposed by heat to produce calcium oxide and carbon dioxide. CaCO3 → CaO + CO2 (ii) The impurities in iron such as silicon oxide reacts with calcium to produce slag. Slag is mainly calcium silicate. SiO2(s) + CaO(s) → CaSiO3(s) (iii) The slag flows down to the bottom of the furnace and floats on the top of molten iron. The molten iron and slag are tapped separately. (i) Batu kapur terurai oleh haba untuk menghasilkan kalsium oksida dan karbon dioksida. CaCO3 → CaO + CO2 (ii) Bendasing di dalam besi seperti silikon oksida bertindak balas dengan kalsium untuk menghasilkan sanga. Sanga terdiri daripada kalsium silikat. SiO2(p) + CaO(p) → CaSiO3(p) (iii) Sanga mengalir ke bahagian bawah relau dan terapung di atas besi lebur. Besi lebur dan sanga dialirkan secara berasingan. Remark: / Catatan: – The slag is used in making road. Sanga digunakan dalam pembuatan jalan. – The molten iron is made into cast iron. Besi lebur dibuat menjadi besi tuang. Reduction of metal oxide by other metal Penurunan logam oksida oleh logam lain LS / SP 1.5.2 Can metal oxide be reduced by other metal? Give example. Bolehkah logam oksida diturunkan oleh logam lain? Berikan contoh. – A less reactive metal oxide can be reduced by a more reactive metal when heated together. Logam yang kurang reaktif boleh diturunkan oleh logam yang lebih reaktif apabila dipanaskan bersama. – Example of the reaction is Thermite Reaction. Contoh tindak balas adalah Tindak balas Termit.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 69 © Nilam Publication Sdn. Bhd. What is Thermite reaction? Explain. Apakah Tindak balas Termit? Terangkan. – Thermite Reaction is a reaction between iron(III) oxide with aluminum to produce molten iron. Tindak balas Termit adalah tindak balas antara ferum(III) oksida dengan aluminium untuk menghasilkan leburan ferum. – Aluminium is above iron in the reactivity series of metal. Therefore, aluminium can extract iron from its ore. Aluminium adalah di atas ferum dalam siri kereaktifan logam. Maka, aluminium boleh mengekstrak ferum daripada bijihnya. – The products are aluminium oxide, iron and a large amount of heat. Hasilnya adalah aluminium oksida, ferum dan haba yang sangat banyak. – The reaction is used for thermite welding, often used to join rail tracks. Tindak balas ini digunakan untuk kimpalan termit, selalu digunakan untuk menyambung landasan. – Then, following is the equation for a thermite reaction: Berikut adalah persamaan bagi tindak balas termit: Fe2O3(s/p) + 2Al(s/p) → Al2O3(s/p) + 2Fe(l/ce) What are other examples of metals that can be extracted from metal oxides by more reactive metals? Apakah contoh logam lain yang boleh diekstrak dari logam oksida yang lebih reaktif? Some other metals like chromium and titanium can be extracted from their respective metal oxides using reduction by the more reactive metal. Logam lain seperti kromium dan titanium boleh diekstrak daripada logam oksida masing-masing menggunakan penurunan oleh logam yang lebih reaktif. 1 Metal occur as ore in the Earth crust. They exist as oxides, carbonates or sulfides mainly. They must be extracted before they can be made into other useful substances. The method of extraction depends on the position of metals in reactivity series. Logam wujud sebagai galian di dalam kerak Bumi. Ia wujud sebagai oksida, karbonat atau sulfida. Ia mesti diekstrak sebelum ia dijadikan sebagai bahan berguna yang lain. Kaedah pengekstrakan bergantung pada kedudukan logam dalam siri kereaktifan. (a) Explain what is meant by an ore. / Terangkan maksud bijih galian. An ore is a mineral in the form of compound such as oxide, sulphide, chloride and carbonate. Bijih galian adalah mineral dalam bentuk sebatian seperti oksida, sulfida, klorida dan karbonat. (b) Pure metals can be obtained from the following ways: / Logam tulen boleh diperoleh dalam cara berikut: I By electrolysis / Elektrolisis II By reduction using carbon / Penurunan menggunakan karbon III No extraction needed / Tiada pengekstrakan diperlukan Mark the range of metals that extracted by processes I, II and III. Tandakan julat logam yang diekstrak oleh proses I, II dan III. K Na Ca Mg Al Zn Fe Pb Cu Ag Au I II II 2 The diagram below shows the extraction of iron in the blast furnace. Rajah di bawah menunjukkan pengekstrakan ferum di dalam relau bagas. A Waste gases Gas sampingan B B 1 500°C C D Waste gases Gas sampingan Region P Kawasan P Exercise / Latihan TP3 TP3

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 70 (a) (i) Name all raw materials that enter the blast furnace at A. Namakan semua bahan mentah yang memasuki relau bagas pada A. Haematite, limestone, coke / Hematita, batu kapur, kok (ii) Name and write the chemical formula of the main iron ore. Namakan dan tulis formula kimia bagi bijih galian utama ferum. Iron(III) oxide, Fe2O3 / Ferum(III) oksida, Fe2O3 (b) (i) Name the substance entering the blast furnace at B. Namakan bahan yang memasuki relau bagas di B. Hot air / Udara panas (ii) Why is the substance is important? Mengapakah bahan ini penting? It is the source of oxygen / Ia adalah sumber oksigen. (c) In the blast furnace, a series of chemical reactions take place. Write the chemical equations for three stages I, II and III of reactions that lead to the extraction of iron from its ore. / Di dalam relau bagas, siri tindak balas kimia berlaku. Tulis persamaan kimia bagi ketiga-tiga tindak balas, I, II dan III yang menyumbang kepada pengekstrakan ferum dari bijih galiannya. (i) Stage I: The formation of carbon dioxide Peringkat I: Penghasilan karbon dioksida C(s/p) + O2(g) → CO2(g) (ii) Stage II: The formation of carbon monoxide Kaedah II: Penghasilan karbon monoksida CO2(g) + C(s/p) → 2CO(g) (iii) Stage III: The extraction of iron at region P Kaedah III: Pengekstrakan ferum pada kawasan P Fe2O3(s/p) + 3CO(g) → 2Fe(l/ce) + 3CO2(g) (d) (i) Name the substance which flows out from the blast furnace at C. Namakan bahan yang mengalir keluar dari relau bagas pada C. Slag / Sanga (ii) Describe how this substance is formed and drained out from the blast furnace. Terangkan bagaimana bahan ini terbentuk dan dikeluarkan dari relau bagas. Calcium carbonate (limestone) decomposes into calcium oxide and carbon dioxide and calcium oxide. Calcium oxide then reacts with silicone dioxide (sand) to form molten silicone silicate or slag. The slag floats on top of molten iron due to its lower density and is drained out of the furnace. Kalsium karbonat (batu kapur) terurai kepada kalsium oksida dan karbon dioksida dan kalsium oksida. Kalsium oksida kemudian bertindak balas dengan silikon dioksida (pasir) untuk membentuk leburan silikon silika atau sanga. Sanga akan terapung di atas leburan ferum kerana ketumpatannya yang rendah dan dikeluarkan dari relau bagas. (iii) Write a chemical equation to show the formation of this substance. Tulis persamaan kimia untuk menunjukkan pembentukan bahan ini. CaO(s/p) + SiO2(s/p) → CaSiO3(l/ce) (e) Name the substance which flows out the blast furnace at D. Namakan bahan yang mengalir keluar daripada relau bagas di D. Molten iron / Leburan ferum TP3 TP2 TP3 TP3 TP2

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 71 © Nilam Publication Sdn. Bhd. What is corrosion of metal? Apakah kakisan logam? Corrosion of metal is a redox reaction in which a metal undergoes oxidation spontaneously to its ion by losing electrons to form metal ion. Kakisan logam ialah tindak balas redoks di mana logam mengalami pengoksidaan secara spontan kepada ion-ionnya dengan melepaskan elektron untuk membentuk ion logam. Example: / Contoh: (a) Corrosion of magnesium / Kakisan magnesium : Mg → Mg2+ + 2e– (b) Corrosion of zinc / Kakisan zink : Zn → Zn2+ + 2e– (c) Corrosion of iron / Kakisan besi : Fe → Fe2+ + 2e– Remark: / Catatan: When metal corrodes, it usually forms a metal oxide coating. Apabila logam terkakis, ia biasanya membentuk lapisan oksida logam. Example: / Contoh: (a) Aluminium oxide is hard, non-porous and firmly coated the metal. Aluminium oxide will protect the aluminium underneath from further corrosion. This further explain the resistance of aluminium to corrosion even though it is an electropositive metal. / Aluminium oksida adalah keras, tidak poros dan menyaduri logam tersebut dengan kukuh. Aluminium oksida akan melindungi aluminium di bawahnya daripada terus terkakis. Ini menerangkan ketahanan aluminium terhadap kakisan walaupun ia adalah logam elektropositif. Aluminium oxide protective layer Lapisan perlindungan aluminium oksida Aluminium Aluminium (b) Other metals with similar property are zinc, lead, nickel and chromium. Logam lain yang mempunyai sifat yang sama adalah zink, plumbum, nikel dan kromium. What is rusting of iron? Apakah pengaratan besi? Rusting of iron is corrosion of iron. Iron undergoes oxidation spontaneously by losing electrons to form iron(II) ion. / Pengaratan besi ialah kakisan besi. Besi mengalami pengoksidaan secara spontan dengan melepaskan elektron membentuk ion ferum(II). What are the conditions for the rusting of iron? Apakah syarat pengaratan besi? Rusting of iron takes place when iron corrodes in the presence of water and oxygen . Pengaratan besi berlaku apabila besi terkakis dalam kehadiran air dan oksigen . Why rusting is a redox reaction? Mengapakah pengaratan merupakan tindak balas redoks? It is a redox reaction whereby oxygen acts as an oxidising agent while iron acts as a reducing agent. / Ia adalah tindak balas redoks di mana oksigen bertindak sebagai agen pengoksidaan sementara besi bertindak sebagai agen penurunan. Mechanism of rusting of iron / Mekanisme pengaratan besi The diagram below shows the reactions involved in the formation of rust: Rajah di bawah menunjukkan tindak balas yang terlibat dalam pembentukan karat: Cathode (positive terminal) Katod (terminal positif) Fe(s/p) → Fe2+(aq/ak) + 2e– O2 O2 O2 Water droplet / Titisan air Iron / Besi Fe2O3· X H2O ( rust / karat ) Fe2O3· X H2O ( rust / karat ) Anode (negative terminal) Anod (terminal negatif) Cathode (positive terminal) Katod (terminal positif) Fe2+ Fe2+ B B O2(g/g) + 2H2O + 4e– → 4OH– O2(g/g) + 2H2O + 4e– → 4OH– A Redox Reaction in Corrosion of Metal or Rusting of Iron Tindak Balas Redoks dalam Kakisan Logam atau Pengaratan Besi LS / SP 1.6.1 RUSTING PENGARATAN CS / SK 1.6 1.6

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 72 A simple chemical cell is formed when iron is in contact with water. Explain. / Satu sel kimia ringkas terbentuk apabila besi bersentuhan dengan air. Terangkan. When iron is in contact with water, the surface of water droplet exposed to the air has a tendency to gain electrons. Apabila besi bersentuhan dengan air, permukaan air yang terdedah kepada udara cenderung untuk menerima elektron. Explain why the surface of iron at A become negative terminal. Terangkan mengapa permukaan besi di A menjadi terminal negatif. The surface of iron at A with lower concentration of oxygen becomes an anode (negative terminal), the electrode at which oxidation occurs. Iron atom loses electrons and is oxidised to form iron(II) ion, Fe2+: Permukaan besi di A dengan kepekatan oksigen yang lebih rendah menjadi anod (terminal negatif), elektrod di mana pengoksidaan berlaku. Atom ferum, Fe melepaskan elektron dan mengalami pengoksidaan untuk membentuk ion ferum(II), Fe2+: Oxidation half equation: / Setengah persamaan pengoksidaan: Fe(s/p) Fe2+(aq/ak) + 2e– Explain why the surface of iron at B become positive terminal. Terangkan mengapa permukaan besi di B menjadi terminal positif. The electrons flow through iron to the edge of the water droplet at B, where the concentration of oxygen here is higher . The iron surface at B becomes cathode (positive terminal), the electrode at which reduction occurs. Oxygen molecule, O2 gains electrons and is reduced to form hydroxide ions, OH– . Elektron mengalir melalui ferum kepada hujung titisan air di B, di mana kepekatan oksigen di situ adalah lebih tinggi . Permukaan ferum di B menjadi katod (terminal positif), elektrod di mana penurunan berlaku. Molekul oksigen, O2 menerima elektron dan mengalami penurunan untuk membentuk ion hidroksida, OH– . Reduction half equation: / Setengah persamaan penurunan: O2(g/g) + 2H2O(l/ce) + 4e– 4OH– (aq/ak) Explain how iron(II) hydroxide is formed. Terangkan bagaimana ferum(II) hidroksida terbentuk. The iron(II) ion, Fe2+ produced combines with hydroxide ions, OH– to form iron(II) hydroxide. Ion ferum(II), Fe2+ yang dihasilkan bergabung dengan ion hidroksida, OH– untuk membentuk ferum(II) hidroksida. Fe2+(aq/ak) + 2OH– (aq/ak) Fe(OH)2(s/p) Explain how rust is formed. Terangkan bagaimana karat terbentuk. Iron(II) ion, Fe2+ is green but rust is brown because iron(II) hydroxide, Fe(OH)2 undergoes further oxidation by oxygen to form hydrated iron(III) oxide, Fe2O3 . xH2O (rust). x is an integer whereby the value varies. Ion ferum(II), Fe2+ berwarna hijau tetapi karat berwarna perang kerana ferum(II) hidroksida, Fe(OH)2 melalui pengoksidaan oleh oksigen untuk membentuk ferum(III) oksida terhidrat, Fe2O3 . xH2O (karat). x ialah integer yang mempunyai pelbagai nilai. What is the effect of rusting of iron? Apakah kesan pengaratan besi? Rust is brittle, porous and not tightly packed. Thus, water and oxygen can penetrate the metal underneath. Iron will undergo continuous corrosion. Karat adalah rapuh, poros dan tidak melekat dengan kuat. Oleh itu, air dan oksigen boleh meresap kepada logam besi yang berada di bawahnya. Besi akan mengalami pengaratan yang berterusan. Explain why iron structures at coastal and industrial areas rust faster. Terangkan mengapa struktur besi di pantai dan kawasan industri berkarat dengan lebih cepat. Rusting of iron occurs faster in the presence of acid or salt because when these substances dissolve in water, the solutions become better electrolyte . An electrolyte will increase the electrical conductivity of water. Iron structures at coastal and industrial areas rust faster because of: Pengaratan besi berlaku dengan lebih cepat dalam kehadiran asid atau garam kerana apabila bahan-bahan ini melarut dalam air, larutan menjadi elektrolit yang lebih baik. Elektrolit akan meningkatkan kekonduksian arus elektrik bagi air. Struktur besi di persisiran pantai dan kawasan perindustrian berkarat dengan lebih cepat kerana: (i) the presence of salt in the coastal breeze kehadiran garam dalam bayu laut (ii) the presence of acidic gases in industrial area such as sulphur dioxide, SO2 and nitrogen dioxide, NO2. kehadiran gas berasid di kawasan perindustrian seperti sulfur dioksida, SO2 dan nitrogen dioksida, NO2.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 73 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Controlling metal corrosion / Mengawal kakisan logam How can other metals affect the rusting of iron? Bagaimana logam lain memberi kesan terhadap pengaratan besi? Rusting of iron slows down when is in contact with Mg, Al and Zn Pengaratan besi lambat apabila ia bersentuhan dengan Mg, Al dan Zn Rusting of iron is faster when is in contact with Sn, Pb and Cu Pengaratan besi lebih cepat jika ia bersentuhan dengan Sn, Pb dan Cu K Na Ca Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Ag Ease of releasing electron increases (more electropositive) Kesenangan untuk membebaskan elektron meningkat (lebih elektropositif) Remark: / Catatan: More electropositive metal can also be defined as the metal that has more negative or less positive value of the standard electrode potential, E0 . The metal has higher tendency to release electrons and becomes a stronger reducing agent. This concept has been studied in the Standard Electrode Potential on page 27. Logam yang lebih elektropositif boleh didefinisikan sebagai logam yang mempunyai nilai keupayaan elektrod piawai, E0 yang lebih negatif atau kurang positif. Logam mempunyai kecenderungan untuk membebaskan elektron dan menjadi agen penurunan yang kuat. Konsep ini telah dipelajari dalam Keupayaan Elektrod Piawai pada muka surat 27. Explain how the more electropositive metal than iron affect rusting of iron. Terangkan bagaimana logam yang lebih elektropositif daripada besi memberi kesan terhadap pengaratan besi. When iron is in contact with more electropositive metal for example zinc, rusting of iron is prevented . Zinc atom, Zn releases electrons to form zinc ion, Zn2+. Zinc corrodes or undergoes oxidation instead of iron. Apabila besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif seperti zink, pengaratan besi terhalang . Atom zink, Zn melepaskan elektron untuk membentuk ion zink, Zn2+. Zink terkakis atau mengalami pengoksidaan , bukannya besi. Oxidation half equation: / Setengah persamaan pengoksidaan: Zn(s/p) Zn2+(aq/ak) + 2e– The electrons that are released flow through the iron to the metal surface where there is water and oxygen. Elektron yang dibebaskan mengalir melalui besi kepada permukaan logam di mana terdapatnya air dan oksigen. Reduction half equation: / Setengah persamaan penurunan: O2(g/g) + 2H2O(l/ce) + 4e– 4OH– (aq/ak) Explain how the less electropositive metal than iron affect rusting of iron. Terangkan bagaimana logam yang kurang elektropositif daripada besi memberi kesan terhadap pengaratan besi. When iron is in contact with less electropositive metal for example lead, rusting of iron is faster . Iron atom, Fe loses electrons to form iron(II) ion, Fe2+. Hence, iron corrodes/rusts or undergoes oxidation instead of lead. Apabila besi bersentuhan dengan logam yang kurang elektropositif seperti plumbum, pengaratan besi menjadi lebih cepat . Atom ferum kehilangan elektron membentuk ion ferum(II), Fe2+. Maka, besi terkakis/berkarat atau teroksida , bukannya plumbum. Oxidation half equation: / Setengah persamaan pengoksidaan: Fe(s/p) Fe2+(aq/ak) + 2e–

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 74 Experiment To Investigate the Effect of Other Metals on Rusting of Iron Eksperimen untuk Mengkaji Kesan Logam Lain terhadap Pengaratan Besi TP6 Aim : To investigate the effect of other metals on rusting of iron nail. Tujuan : Untuk mengkaji kesan logam-logam lain terhadap pengaratan paku. Problem statement : How do different types of metals in contact with iron affect rusting? Pernyataan masalah : Bagaimana logam-logam berlainan jenis yang bersentuhan dengan besi memberi kesan terhadap pengaratan? Hypothesis : When a less electropositive metal is in contact with iron, rusting of iron is faster, when a more electropositive metal is in contact with iron, iron does not rust. Hipotesis : Apabila logam yang kurang elektropositif bersentuhan dengan besi, pengaratan besi adalah lebih cepat, apabila logam yang lebih elektropositif bersentuhan dengan besi, besi tidak berkarat. Manipulated variable : Different metals in contact with iron. Pemboleh ubah dimanipulasikan : Logam-logam berbeza yang bersentuhan dengan besi. Responding variable : Rusting of iron / The intensity of blue colouration. Pemboleh ubah bergerak balas : Pengaratan besi / Keamatan warna biru Constant variable : Iron nails, temperature of jelly solution Pemboleh ubah dimalarkan : Paku besi, suhu larutan agar-agar Apparatus : Test tube, test tube rack, sand paper Radas : Tabung uji, rak tabung uji, kertas pasir Materials : Iron nails, magnesium ribbon, copper strip, hot jelly solution, potassium hexacyanoferrate(III) solution, phenolphthalein solution. Bahan : Paku besi, pita magnesium, jalur kuprum, larutan agar-agar panas, larutan kalium heksasianoferat(III), larutan fenolftalein Procedure: / Prosedur: Magnesium + iron nail Magnesium + paku besi Zinc + iron nail Zink + paku besi Stanum + iron nail Stanum + paku besi Copper + iron nail Kuprum + paku besi Iron nail Paku besi Jelly solution + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasioneferat(III) P Q R S T 1 Five test tubes are labelled P, Q, R, S and T. 2 All five iron nails, magnesium ribbon, strips of copper, zinc and tin are cleaned with sand papers. 3 Four iron nails are coiled with magnesium ribbon, strips of copper, zinc and tin respectively. 4 All five iron nails are placed in five separate test tubes as shown in the diagram. 5 The same amount of hot jelly solution containing of potassium hexacyanoferrate(III) and phenolphthalein is poured into the test tubes to completely cover all the nails. 6 The test tubes are kept in a test tube rack and left aside for a day. 7 Any changes are observed and recorded. 1 Lima tabung uji dilabel P, Q, R, S dan T. 2 Kelima-lima paku besi bersama pita magnesium, kepingan kuprum, zink dan stanum dibersihkan dengan kertas pasir. 3 Empat paku besi masing-masing dililitkan dengan pita magnesium, kepingan kuprum, zink dan stanum. 4 Larutan agar-agar panas yang mengandungi kalium heksasianoferat(III) dan fenolftalein dituangkan ke dalam tabung uji untuk menutup seluruh paku. 5 Tabung uji tersebut disimpan di dalam rak tabung uji dan dibiarkan semalaman. 6 Sebarang perubahan diperhatikan dan direkodkan.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 75 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Results: / Keputusan: Test tube Tabung uji Pair of metals Pasangan logam Intensity of blue colour Keamatan warna biru Intensity of pink colour Keamatan warna merah jambu P Q R S T Exercise / Latihan Experiment Eksperimen Observation / Inference / Conclusion / Explanation Pemerhatian / Inferens / Kesimpulan / Penerangan Hot jelly solution + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphthalein Larutan agar-agar panas + kalium heksasianoferat(III) + fenolftalein Iron nail + magnesium Paku besi + magnesium Observation: / Pemerhatian: High intensity of pink spot. / Keamatan tompok merah jambu yang tinggi. Inference: / Inferens: 1 Pink colour shows the presence of hydroxide ion, OH– . Warna merah jambu menunjukkan kehadiran ion hidroksida, OH– . 2 No blue spots. No iron(II) ions, Fe2+ present. Tiada tompok biru. Tiada ion ferum(II), Fe2+ hadir. 3 Iron does not rust / Besi tidak berkarat . Conclusion: / Kesimpulan: Magnesium undergoes oxidation or corrodes instead of iron. Magnesium yang mengalami pengoksidaan atau terkakis dan bukannya besi. Explanation: / Penerangan: 1 Magnesium is more electropositive than iron. Magnesium adalah lebih elektropositif daripada besi. 2 Magnesium atom releases electrons to form magnesium ion, Mg2+. Atom magnesium melepaskan elektron untuk membentuk ion magnesium, Mg2+. 3 Oxidation half equation: / Setengah persamaan pengoksidaan: Mg → Mg2+ + 2e– 4 Electrons flow to the surface of iron. / Elektron mengalir ke permukaan besi. 5 Water and oxygen molecules receive electrons to form hydroxide ions, OH– . Molekul air dan oksigen menerima elektron untuk membentuk ion hidroksida, OH– . 6 Reduction half equation: / Setengah persamaan penurunan: 2H2O + O2 + 4e– → 4OH– Hot jelly solution + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphthalein Larutan agar-agar panas + kalium heksasianoferat(III) + fenolftalein Iron nail + copper Paku besi + kuprum Observation: / Pemerhatian: High intensity of blue colouration. / Keamatan warna biru yang tinggi. Inference: / Inferens: 1 High intensity of blue colouration shows the presence of iron(II) ions, Fe2+. Keamatan warna biru yang tinggi menunjukkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+. 2 Iron rusts / Besi berkarat Conclusion: / Kesimpulan: Iron undergoes oxidation or rusts instead of copper. Besi mengalami pengoksidaan atau berkarat dan bukannya kuprum. Explanation: / Penerangan: 1 Iron is more electropositive than copper. / Besi adalah lebih elektropositif daripada kuprum. 2 Iron atom releases electrons to form iron(II) ion, Fe2+. Atom ferum melepaskan elektron untuk membentuk ion ferum(II), Fe2+. 3 Oxidation half equation: / Setengah persamaan pengoksidaan: Fe → Fe2+ + 2e– TP3 TP4

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 76 State the methods to prevent rusting. Nyatakan kaedah mencegah pengaratan. The common methods to prevent rusting of iron: Kaedah biasa untuk mencegah pengaratan besi: (i) Using protective coating / Menggunakan lapisan pelindung (ii) Sacrificial protection / Perlindungan korban (iii) Alloying / Pengaloian Why is there a need to prevent rusting? Mengapakah perlu mencegah pengaratan? When iron rust, iron(III) oxide is formed. Iron(III) oxide is brittle and does not attach to the surface of iron firmly and flakes off easily. The extensive flaking off of rust will lead to structural weaknesses. Apabila besi berkarat, ferum(III) oksida terbentuk. Ferum(III) oksida rapuh dan tidak melekat pada permukaan besi dengan kuat dan mudah serpih. Serpihan karat yang berterusan akan mengakibatkan kelemahan struktur. Using protective coating / Menggunakan lapisan pelindung TP3 State the principle for the method. Nyatakan prinsip kaedah tersebut. It prevents the iron from contacting with oxygen from the air and water. Ia menghalang besi daripada bersentuhan dengan oksigen dari udara dan air. Give examples of protective coating. Beri contoh lapisan pelindung. – Paints for gates, cars and bridges. – Oil or grease for moving parts of engine. – Plastic coating for light items such as clothes hanger and wire fences. – Metal plating or electroplating. – Cat untuk pagar, kereta dan jambatan. – Minyak atau gris untuk bahagian enjin yang bergerak. – Lapisan plastik untuk barang yang ringan seperti penyangkut pakaian dan pagar dawai. – Penyaduran logam atau penyaduran elektrik. Remark: / Catatan: Electroplating is studied in electrolysis Penyaduran dipelajari dalam elektrolisis What are the metals used to electroplate objects made of iron or steel? / Apakah logam yang digunakan untuk menyadur objek yang diperbuat daripada besi atau keluli? Tin, silver, nickel, chromium, zinc and gold Stanum, argentum, nikel, kromium, zink dan emas What is galvanising? Give example. Apakah penggalvanian? Berikan contoh. Galvanising is the metal plating using zinc involve coating of iron or steel sheet with layer of zinc. It is used on iron roofing and water tank. Penggalvanian ialah penyaduran logam menggunakan zink melibatkan penyaduran besi atau kepingan keluli dengan lapisan zink. Ia digunakan pada bumbung besi dan tangki air. Remark: / Catatan: Galvanising is done by dipping the iron in molten zinc. Penggalvanian dilakukan dengan mencelupkan besi di dalam leburan zink. Explain how zinc prevent rusting of iron. Terangkan bagaimana zink mencegah pengaratan besi. – Zinc provide layer protective oxide coating. (zinc oxide is non porous and firmly coated the metal similar to aluminium oxide). – When galvanised iron is scratched, zinc corrodes instead of iron because zinc is more electropositive. – Zink membentuk lapisan oksida yang melindungi besi. (zink oksida tidak poros dan menyaduri permukaan dengan kukuh seperti aluminium oksida). – Apabila besi tergalvani tercalar, zink terkakis dan bukannya besi kerana zink lebih elektropositif. What is the metal used to coat food containers? Explain how the metal prevent iron from rusting. Apakah logam yang digunakan untuk menyadur bekas makanan? Terangkan bagaimana logam tersebut mencegah besi daripada berkarat. Tin – Tin provide layer protective oxide coating. (Tin oxide is non porous and firmly coated the metal similar to aluminium oxide). Stanum – Stanum membentuk lapisan pelindung saduran oksida. (Stanum oksida tidak poros dan menyaduri permukaan dengan kukuh seperti aluminium oksida). Explain why the iron rusts faster when metal coating using tin scratched or dented. Terangkan mengapa besi berkarat lebih cepat apabila saduran logam menggunakan stanum tercalar atau kemek. – When tin coating is scratched or dented, iron is exposed to oxygen and water. Iron is more electropositive than tin, rusting will occur faster. Apabila saduran stanum tercalar atau kemik, besi terdedah kepada oksigen dan air. Besi lebih elektropositif daripada stanum, pengaratan akan berlaku lebih cepat. Prevention of Rusting / Pencegahan Pengaratan LS / SP 1.6.2

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 77 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Sacrificial protection / Perlindungan korban State the principle for sacrificial protection. Nyatakan prinsip perlindungan korban. When iron is in contact with more electropositive metal, rusting of iron is prevented. The more electropositive metal atom release electrons and undergoes oxidation or corrodes instead of iron. Apabila besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif, pengaratan dapat dicegah. Atom logam yang lebih elektropositif membebaskan elektron dan mengalami pengoksidaan atau terkakis bukan besi. How iron can be protected by sacrificial protection? Bagaimanakah besi boleh dilindungi dengan perlindungan korban? Iron is attached to a more electropositive metal such as zinc or magnesium which act as sacrificial metal. Besi dihubungkan dengan logam yang lebih elektropositif seperti zink atau magnesium yang bertindak sebagai logam korban. Give examples of application of sacrificial protection. Berikan contoh aplikasi perlindungan korban. TP3 (i) Zinc blocks are fixed to the part of ship that submerged in water. Blok zink dilekatkan kepada bahagian kapal yang tenggelam dalam air. (ii) Underground pipelines are attached to blocks of magnesium or bags of magnesium scrap. Paip di bawah tanah dihubungkan dengan blok magnesium atau beg-beg yang diletakkan kepingan-kepingan magnesium. (iii) Magnesium block is connected to the steel leg of oil rig. Blok magnesium dihubungkan pada kaki keluli pelantar minyak. Remark: / Catatan: As the more electropositive metals oxidised faster, they form ion and become thinner. Hence, the metal is required to be replaced from time to time before it dissolve completely. / Oleh kerana logam yang lebih elektropositif teroksida lebih cepat, ia membentuk ion dan menjadi lebih nipis. Oleh itu, logam tersebut perlu diganti dari masa ke masa sebelum ia larut sepenuhnya. Alloying / Pengaloian TP3 Define alloy. Nyatakan maksud aloi. Alloy is a mixture of two or more elements with a certain fixed or specific composition. Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi tertentu yang tetap atau spesifik. What is corrosion resisting alloy? Apakah aloi yang tahan karat? Stainless steel Keluli tahan karat What are added to iron to produce stainless steel? Apakah yang ditambah kepada besi untuk menghasilkan keluli tahan karat? Carbon, chromium and nickel Karbon, kromium dan nikel A zinc block are fixed at the bottom of ship’s body Blok zink dilekatkan di bahagian bawah badan kapal Seawater Air laut Iron pipe (cathode) Paip besi (katod) Mg (sacrificial anode) Mg (anod korban) Mg Steel legs Kaki keluli Sea bed Dasar laut Magnesium block attached to rig by steel cable / Blok magnesium dihubungkan kepada pelantar dengan kabel keluli

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 78 Give example of the uses of stainless steel. Berikan contoh kegunaan keluli tahan karat. Cutlery set and decorative items Set sudu garpu dan barang hiasan Explain how nickel and chromium prevent the rusting of iron. Terangkan bagaimana nikel dan kromium menghalang pengaratan besi. The chromium and nickel provide protective oxide coating which is firmly bonded to iron. Kromium dan nikel membentuk saduran perlindungan oksida yang kuat terikat dengan besi. 1 The diagram below shows three iron nails that are coiled with tin, metal Y and metal Z respectively and placed in three different beakers. Rajah di bawah menunjukkan tiga batang paku besi yang masing-masing dililit dengan timah, logam Y dan logam Z dan diletakkan ke dalam tiga buah bikar yang berbeza. Beaker Bikar Observation after a few days Pemerhatian selepas beberapa hari Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III) Iron nail + tin Paku besi + timah A Low intensity of blue spots around the iron nail. Keamatan tompok biru yang rendah di sekeliling paku besi. Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III) Iron nail + Y Paku besi + Y B Low intensity of pink spots around the iron. Keamatan tompok merah jambu yang rendah di sekeliling paku besi. Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III) Iron nail + Z Paku besi + Z C High intensity of blue spots around the iron nail. Keamatan tompok biru yang tinggi di sekeliling paku besi. (a) (i) State the name of the ions that give blue spots in beakers A and C. Nyatakan nama ion yang memberi warna biru tompok dalam bikar A dan C. Iron(II) ion / Ion ferum(II) (ii) Write half equation to represent the the formation of ion in (a)(i). Tulis setengah persamaan untuk menunjukkan pembentukan ion dalam (a)(i). Fe(s/p) Fe2+(aq/ak) + 2e– (b) (i) Name the ions that give pink spots in beaker B. Namakan ion yang memberi tompok merah jambu dalam bikar B. Hydroxide ion / Ion hidroksida (ii) Write half equation to represent the formation of ion in (b)(i). Tuliskan setengah persamaan yang mewakili pembentukan ion di (b)(i). 2H2O + O2 + 4e– → 4OH– TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP6 Mereka cipta 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. Exercise / Latihan TP2 TP2

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 1 79 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (c) Suggest one possible metal for / Cadangkan satu logam yang mungkin untuk Y: Magnesium//Zinc / Magnesium//Zink Z: Copper//Silver / Kuprum//Argentum (d) For the chemical changes that takes place in beaker B, write the oxidation half equation. Bagi perubahan kimia yang berlaku dalam bikar B, tuliskan setengah persamaan pengoksidaan. Mg → Mg2+ + 2e– // Zn → Zn2+ + 2e– (e) Based on the observations, arrange the metals tin, iron, Y and Z in an ascending order of their electropositivity. Berdasarkan pemerhatian, susunkan logam timah, ferum, Y dan Z secara meningkat mengikut keelektropositifannya. Z, Sn, Fe, Y (f) In which beaker the iron nail does not rust? Explain your answer. Dalam bikar manakah paku besi tidak berkarat? Terangkan jawapan anda. Beaker B. The pink spots show the presence of OH– ions. Atom Y releases electrons to form Y2+ ion because Y is more electropositive than Fe. The electrons flow to the surface of iron and accepted by oxygen and water molecules to form hydroxide ions, OH– . Bikar B. Tompokan merah jambu menunjukkan kehadiran ion hidroksida. Atom Y melepaskan elektron membentuk ion Y2+ kerana Y lebih elektropositif daripada besi. Elektron mengalir ke permukaan ferum dan diterima oleh molekul oksigen dan air untuk membentuk ion hidroksida, OH– . (g) In which beaker the iron nail will rust? Explain your answer. Dalam bikar manakah paku besi berkarat? Terangkan jawapan anda. Beakers A and C. Blue spots show the present of iron(II) ions, Fe2+. Iron atom releases electrons and is oxidised to iron(II) ion, Fe2+ because iron is more electropositive than metal Z and tin. Bikar A dan C. Tompokan biru menunjukkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+. Atom ferum melepaskan elektron dan dioksidakan kepada ion Fe2+ kerana ferum lebih elektropositif dari logam Z dan timah. (h) Tin coated steel is the sheet of steel coated with a very thin coating of tin. The diagram below shows tin coated steel used to make tin can for food. / Keluli bersalut timah adalah kepingan keluli yang disalut dengan timah yang sangat nipis. Rajah di bawah menunjukkan keluli bersalut timah yang digunakan untuk membuat tin untuk makanan. (i) Explain how tin prevents steel from rusting. Jelaskan bagaimana timah boleh menghalang keluli daripada berkarat. Tin produces strong protective oxide coating. The oxide will protect the iron underneath from rusting. Timah menghasilkan lapisan pelindung oksida yang kuat. Oksida itu akan melindungi besi di bawahnya daripada berkarat. (ii) Canned food in the dented or scratched tin should not be consumed. Explain why. Makanan dalam tin yang tinnya telah kemik atau tercalar tidak boleh dimakan. Terangkan mengapa. As soon as the can is dented or scratched, iron underneath is exposed to air and water, rusting of iron occurs faster because iron is more electropositive than tin. Sebaik sahaja tin itu telah kemik atau tercalar, besi di bawahya terdedah kepada udara dan air, pengaratan besi akan berlaku kerana besi adalah lebih elektropositif daripada timah. Additional Questions Soalan Tambahan QUIZ KUIZ TP2 TP3 TP3 TP4 TP4 TP6 HOTS

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 80 CARBON COMPOUND SEBATIAN KARBON UNIT 2 Concept Map / Peta Konsep Carboxylic acid Asid karboksilik C Hn 2n + 2 n = 1, 2, 3… Triple bond between carbon atoms: Ikatan ganda tiga antara atom karbon: –C C– Single bond between carbon atoms: Ikatan tunggal antara atom karbon: –C–C– C Hn 2n n = 2, 3, 4… Double bond between carbon atoms: Ikatan ganda dua antara atom karbon: –C=C– Saturated hydrocarbon Hidrokarbon tepu Alkyne Alkuna Alkane Alkana Alkene Alkena Esterification Pengesteran C Hn 2nCOOCmH2m + 1 n = 0, 1, 2.… m = 1, 2 … C Hn 2n + 1COOH n = 0, 1, 2, 3, 4… Carboxylate, Karbosilat, –COOC– O –C–O– Carboxyl, Karboksil, –COOH O –C–OH General formula Formula am General formula Formula am General formula Formula am Functional group Kumpulan berfungsi Functional group Kumpulan berfungsi Functional group Kumpulan berfungsi General formula Formula am Functional group Kumpulan berfungsi General formula Formula am Cracking Peretakan Hydrogenation Penghidrogenan Oxidation Pengoksidaan Hydration / Penghidratan Dehydration / Pendehidratan Functional group Kumpulan berfungsi Functional group Kumpulan berfungsi Homologous series Siri homolog Homologous series Siri homolog Homologous series Siri homolog General formula Formula am Type of hydrocarbon / Jenis hidrokarbon Homologous series Siri homolog Type of organic carbon compound / Jenis sebatian karbon organik Hydrocarbon / Hidrokarbon INORGANIC CARBON COMPOUND SEBATIAN KARBON TAK ORGANIK ORGANIC CARBON COMPOUND SEBATIAN KARBON ORGANIK CARBON COMPOUND / SEBATIAN KARBON Non-hydrocarbon / Bukan hidrokarbon C Hn 2n + 1OH n = 1, 2, 3… Hydroxyl, Hidroksil, –OH Focus of study for all the homologous series are: Fokus pembelajaran bagi siri homolog adalah: 1 General formula, molecular formula, structural formula, IUPAC nomenclature for Alkane, Alkene, Alkyne, Alcohol, Carboxylic Acid and Ester / Persamaan am, formula molekul, formula struktur, penamaan IUPAC bagi Alkana, Alkena, Alkuna, Alkohol, Asid Karboksilik dan Ester 2 Isomerism for Alkane, Alkene, Alkyne and Alcohol / Keisomeran bagi Alkana, Alkena, Alkuna dan Alkohol 3 Physical properties and chemical properties of Alkane, Alkene, Alkyne, Alcohol and Carboxylic Acid / Sifat fizik dan sifat kimia untuk Alkana, Alkena, Alkuna, Alkohol dan Asid Karboksilik 4 Physical properties of ester / Sifat fizik ester 5 Uses of the homologous series in daily life Kegunaan siri homolog dalam kehidupan seharian Ester Ester Alcohol Alkohol Unsaturated hydrocarbon Hidrokarbon tak tepu C Hn 2n – 2 n = 2, 3, 4…

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 81 © Nilam Publication Sdn. Bhd. What are hydrocarbons? Give example. Apakah hidrokarbon? Berikan contoh. Hydrocarbons are organic compounds that contain only carbon, C and hydrogen, H. Hidrokarbon adalah sebatian organik yang hanya mengandungi karbon, C dan hidrogen, H sahaja. Example: / Contoh: Organic compound / Sebatian organik Composition / Komposisi Petrol /Petrol Carbon, hydrogen /Karbon, hidrogen Natural gas / Gas asli Carbon, hydrogen /Karbon, hidrogen What is non-hydrocarbon? Apakah bukan hidrokarbon? Non-hydrocarbons are organic compounds containing carbon and hydrogen as well as other elements such as oxygen, nitrogen, phosphorus or halogen. Bukan hidrokarbon adalah sebatian organik yang mengandungi karbon dan hidrogen serta unsurunsur lain seperti oksigen, nitrogen, fosforus dan halogen. Example: / Contoh: Organic compound / Sebatian organik Composition / Komposisi Protein /Protein Carbon, hydrogen and nitrogen Karbon, hidrogen dan nitrogen Starch /Kanji Carbon, hydrogen and oxygen Karbon, hidrogen dan oksigen Alcohol /Alkohol Carbon, hydrogen and oxygen Karbon, hidrogen dan oksigen How many groups can hydrocarbons be classified to? Berapa kumpulankah hidrokarbon dapat diklasifikasikan? Hydrocarbons are classified into two groups: Hidrokarbon boleh dikelaskan kepada dua kumpulan: (a) Saturated hydrocarbon / Hidrokarbon tepu (b) Unsaturated hydrocarbon / Hidrokarbon tak tepu What are carbon compounds? Apakah sebatian karbon? Carbon compounds are compounds that contain the carbon element. Sebatian karbon adalah sebatian yang mengandungi unsur karbon. How many groups can carbon compounds be classified to? Berapa kumpulankah sebatian karbon dapat diklasifikasikan? These compounds can be classified into two groups: Sebatian ini boleh dikelaskan kepada dua kumpulan: (a) Organic compounds / Sebatian organik (b) Inorganic compounds / Sebatian tak organik What are organic compounds? Give examples. Apakah sebatian organik? Berikan contoh. Organic compounds are compounds originating from living things that contain carbon atoms covalently bonded to other atoms such as hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphorus and halogen. Sebatian organik adalah sebatian berasal daripada benda hidup yang mengandungi atom karbon terikat secara kovalen dengan atom lain seperti atom hidrogen, oksigen, nitrogen, fosforus dan halogen. Examples of organic compounds are sugar, starch, protein, vitamin, enzyme and etc. Contoh-contoh sebatian organik adalah gula, kanji, protein, vitamin, enzim dan lain-lain. What are inorganic compounds? Give examples. Apakah sebatian tak organik? Berikan contoh. Inorganic compounds are carbon compounds that usually do not contain carbon to carbon bonds such as carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), calcium carbonate (CaCO3) and etc. Sebatian tak organik adalah sebatian karbon yang biasanya tidak mengandungi ikatan karbon-karbon seperti karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), kalsium karbonat (CaCO3) dan lain-lain. How many groups can carbon compounds be classified to? Berapa kumpulankah sebatian karbon organik dapat diklasifikasikan? Organic compounds can be classified into two groups: Sebatian organik boleh diklasifikasikan kepada dua kumpulan: (a) Hydrocarbon / Hikdrokarbon (b) Non-hydrocarbon / Bukan hidrokarbon TYPES OF CARBON COMPOUNDS JENIS-JENIS SEBATIAN KARBON CS / SK 2.1 2.1 Carbon Compounds / Sebatian Karbon Hydrocarbon and Non-Hydrocarbon / Hidrokarbon dan Bukan Hidrokarbon LS / SP 2.1.1 LS / SP 2.1.1

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 82 What is saturated hydrocarbon? Give an example of a structural formula for the saturated hydrocarbon. Apakah hidrokarbon tepu? Berikan contoh formula struktur bagi hidrokarbon tepu. Hydrocarbon that contain only single covalent bonds between carbon atoms. Hidrokarbon yang mengandungi ikatan kovalen tunggal sahaja di antara atom karbon. Example: / Contoh: Single covalent bonds between carbon atoms. Ikatan kovalen tunggal di antara atom karbon. H H H H H H H C C C H Remark: / Catatan: The structural formula shows how the atoms in the molecules are bonded. This will be studied in Homologous Series on page 87. / Formula struktur menunjukkan bagaimana atom dalam molekul terikat. Ini akan dipelajari dalam Siri Homolog pada muka surat 87. What is unsaturated hydrocarbon? Give examples of a structural formula for the unsaturated hydrocarbon. Apakah hidrokarbon tak tepu? Berikan contoh formula struktur bagi hidrokarbon tak tepu. Hydrocarbon that contain at least one double or triple covalent bond between carbon atoms. / Hidrokarbon yang mengandungi sekurang-kurangnya satu ikatan kovalen ganda dua atau ganda tiga di antara atom karbon. Example: / Contoh: H H H H H H H H H C C C C C H Double covalent bond between carbon atoms Ikatan kovalen ganda dua di antara atom karbon Triple covalent bond between carbon atoms Ikatan kovalen ganda tiga di antara atom karbon H H H H H C C C H What is the main source of hydrocarbon? / Apakah sumber utama hidrokarbon? LS / SP 2.1.1 The main source of hydrocarbons is petroleum. Sumber utama hidrokarbon ialah petroleum. How petroleum is formed? Bagaimanakah petroleum terbentuk? It is formed as a result of decomposition of plants and animals that died millions of years ago. Ia terbentuk daripada penguraian tumbuhan dan binatang yang telah mati sejak berjuta-juta tahun dahulu. What is petroleum? Apakah petroleum? Petroleum is a mixture of different molecular size hydrocarbons . Petroleum ialah campuran molekul hidrokarbon yang berlainan saiz. Why does petroleum have to be refined before it can be used? Mengapa petroleum mesti ditapis sebelum digunakan? Petroleum cannot be used before it is processed. It must be separated into fractions before it can be used through the refining process. Petroleum tidak boleh digunakan sebelum diproses. Ia mestilah diasingkan kepada pecahan sebelum ia boleh digunakan melalui proses penapisan. What are the stages in the oil refining process? / Apakah peringkat yang terlibat dalam proses penapisan minyak? There are two stages in oil refining process: Terdapat dua peringkat di dalam proses penapisan minyak: (a) Fractional distillation / Penyulingan berperingkat (b) Cracking / Peretakan How the mixture of different molecular size of hydrocarbon in petroleum is separated? Bagaimanakah campuran yang berbeza saiz molekul hidrokarbon dalam petroleum diasingkan? These hydrocarbons can be separated using fractional distillation of petroleum at different temperature. This process separates petroleum into different fractions in the distillation tower. Hidrokarbon ini boleh diasingkan melalui penyulingan berperingkat petroleum pada suhu yang berlainan. Proses ini mengasingkan petroleum kepada pecahan yang berbeza di dalam menara penyulingan. What is meant by a fraction? Apakah yang dimaksudkan dengan pecahan? A fraction is a mixture of hydrocarbon within a particular range of boiling points. In each fraction, the hydrocarbons have similar number carbon atom per molecule and physical properties. Pecahan adalah campuran hidrokarbon dalam julat takat didih tertentu. Dalam setiap pecahan, hidrokarbon mempunyai bilangan atom karbon per molekul dan sifat fizik yang serupa. Remark: / Catatan: A fraction is not a pure substance since it contains a mixture of hydrocarbons. Pecahan adalah bukan bahan tulen memandangkan ia mengandungi campuran hidrokarbon.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 83 © Nilam Publication Sdn. Bhd. State the physical properties that enable the separation. Explain. Nyatakan sifat fizik yang membolehkan pengasingan tersebut. Terangkan. Different molecular size of hydrocarbons have different boiling points. Saiz molekul hidrokarbon yang berbeza mempunyai takat didih yang berbeza. – Hydrocarbons with a lower boiling point vaporise to the top of the tower before condensing and then separated. / Hidrokarbon dengan takat didih yang lebih rendah mengewap ke bahagian atas menara sebelum terkondensasi dan kemudian dipisahkan. – Hydrocarbons with a higher boiling point collected at the bottom of the tower and condensed as liquid. / Hidrokarbon dengan takat didih yang lebih tinggi terkumpul di bahagian bawah menara dan akan terkondensasi sebagai cecair. What are two main uses of hydrocarbon compounds derived from fractional distillation? Apakah dua kegunaan utama bagi sebatian hidrokarbon daripada penyulingan berperingkat? (a) As fuel Sebagai bahan api (b) As raw materials for the petrochemical industry Sebagai bahan mentah untuk industri petrokimia The diagram shows the process of fractional distillation of petroleum and how the products are used in daily life. Rajah menunjukkan proses penyulingan berperingkat petroleum dan bagaimana produk ini digunakan dalam kehidupan seharian. LPG Petrol Naphtha / Nafta Kerosene / Minyak tanah Diesel oil / Minyak diesel Lubricating oil / Minyak pelincir Crude oil vapours Wap minyak mentah Heater Pemanas Bitumen 400ºC Fuel oil / Minyak bahan api Crude oil Minyak mentah Describe the refining process of crude oil in the distillation tower. Huraikan proses penapisan minyak mentah di menara penyulingan. – Crude oil is heated until it changes into vapour. – The vapour is then fed into the bottom of distillation tower. – As the vapour rises up the fractionating column, the temperature drops. – The vapour condenses back into liquids and are separated from the sides of the column. – Fractions with lower boiling points rise up to the top of the column where they condensed and are separated. – Fractions with high boiling points condensed and are separated at the bottom of the column. – Minyak mentah dipanaskan sehingga berubah menjadi wap. – Wap kemudian dimasukkan ke bahagian bawah menara penyulingan. – Semasa wap naik ke menara penyulingan, suhu menurun. – Wap terkondensasi semula menjadi cecair dan dipisahkan ke sisi menara. – Pecahan dengan takat didih yang lebih rendah naik ke bahagian atas menara di mana pecahan tersebut terkondensasi dan dipisahkan. – Pecahan dengan takat didih tinggi terkondensasi dan dipisahkan di bahagian bawah menara. Describe the different fractions and their uses. Huraikan pecahan berbeza dan kegunaannya. Fraction Pecahan Number of carbon atoms / Bilangan atom karbon Boiling point Takat didih ºC Uses Kegunaan Liquefied petroleum gas / Gas petroleum cecair (LPG) 1 – 4 < 40 Fuel for cooking Bahan api untuk memasak Petrol Petrol 4 – 10 40 – 75 Fuel for car engine Bahan api untuk enjin kereta Naphtha Nafta 7 – 14 75 – 150 Raw materials for petrochemicals industry / Bahan mentah untuk industri petrokimia Kerosene Minyak tanah 11 – 16 160 – 250 Fuel for jet engines, cooking and heating / Bahan api untuk enjin jet, memasak dan pemanasan Diesel Diesel 16 – 20 125 – 300 Fuel for diesel engines in buses or trucks / Bahan api untuk enjin diesel dalam bas atau trak Lubricating oil Minyak pelincir 20 – 50 300 – 350 Lubricants, wax Pelincir, lilin

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 84 Fuel oil Minyak bahan api 20 – 70 350 – 500 Fuel for power station, ships and home heating / Bahan api untuk stesen janakuasa, kapal dan pemanasan rumah Bitumen Bitumen > 70 > 350 Make road surfaces / Untuk membina permukaan jalan raya Explain why the size and mass of hydrocarbon molecules increases down the fractions. Terangkan mengapa saiz dan jisim molekul hidrokarbon meningkat menuruni pecahan. Carbon atoms are connected in a chain. Hence, as the number of carbon atoms increases, the chain of the molecules becomes longer. Atom-atom karbon disambungkan dalam bentuk rantai. Oleh itu, apabila bilangan atom karbon bertambah, rantai molekul menjadi lebih panjang. What are the effects of increasing the size of a hydrocarbon molecules? Apakah kesan peningkatan saiz molekul hidrokarbon? As the size of hydrocarbons molecule increases: Apabila saiz molekul hidrokarbon meningkat: – The boiling point increases / Takat didih meningkat – Less volatile / Tidak mudah meruap – Becomes less flammable / Menjadi kurang mudah terbakar – High viscosity / Kelikatan yang tinggi Why do the smaller hydrocarbons have a greater demand? / Mengapa hidrokarbon yang lebih kecil mempunyai permintaan yang lebih besar? Smaller hydrocarbons can burn easily than larger hydrocarbons, so they are more useful as fuels. Hidrokarbon yang lebih kecil lebih mudah terbakar daripada hidrokarbon yang lebih besar, jadi ia lebih berguna sebagai bahan api. How to meet the high demand for smaller and useful hydrocarbons? / Bagaimana untuk memenuhi permintaan tinggi untuk hidrokarbon yang lebih kecil dan berguna? Larger hydrocarbons are broken into smaller useful hydrocarbons by cracking process. Hidrokarbon yang lebih besar dipecah menjadi hidrokarbon berguna yang lebih kecil dengan proses peretakan. What is a cracking process? Explain. Apakah itu proses peretakan? Terangkan. – Cracking is the process of breaking large hydrocarbon molecules into smaller useful molecule. – In the cracking process, compounds of large hydrocarbon molecules are passed over a catalyst at a high temperature. – As the temperature increases, the molecules move faster and vibrate more vigorously. This movement causes the C-C bond to break down to produce smaller hydrocarbon molecules. – Peretakan adalah proses memecahkan molekul hidrokarbon besar menjadi molekul kecil yang lebih berguna. – Dalam proses peretakan, sebatian molekul hidrokarbon besar dialirkan ke atas mangkin pada suhu tinggi. – Apabila suhu meningkat, molekul bergerak lebih cepat dan bergetar dengan lebih kuat. Pergerakan ini menyebabkan ikatan C-C terputus untuk menghasilkan molekul hidrokarbon yang lebih kecil. State two conditions for catalytic cracking. Nyatakan dua keadaan peretakan pemangkin. 1 High temperature of 600ºC Suhu yang tinggi pada 600ºC 2 A catalyst such as a mixture of aluminium oxide and silicon(IV) oxide. Mangkin seperti campuran aluminium oksida dan silikon(IV) oksida. What are the products of cracking process? Apakah hasil bagi proses peretakan? Cracking produces smaller alkanes, alkenes and hydrogen. Peretakan menghasilkan alkana, alkena dan hidrogen. Remark: / Catatan: Alkanes and alkanes will be learned in Homologous Series on page 87. Alkana dan alkena akan dipelajari dalam Siri Homolog pada muka surat 87. Name the source of large molecules for cracking. Namakan sumber molekul yang besar untuk peretakan. Long chain hydrocarbons fractions from petroleum. Pecahan hidrokarbon rantai panjang dari petroleum.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 85 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Give three reasons to explain why cracking is an important process. Berikan tiga sebab untuk menerangkan mengapa peretakan adalah proses yang penting. Cracking produces: / Proses peretakan menghasilkan: 1 More petrol so that the supply of petrol can match the demand of fuels for vehicles. Lebih banyak petrol supaya bekalan petrol dapat memenuhi permintaan bahan api untuk kenderaan. 2 Small molecule alkenes which are important raw materials in chemical industry to make various useful products e.g in the manufacture of plastics and alcohols. Molekul alkena kecil yang merupakan bahan mentah penting dalam industri kimia untuk membuat pelbagai produk berguna seperti dalam pembuatan plastik dan alkohol. 3 Hydrogen which is raw material in the Haber process and in the manufacturer of margarine. Hydrogen is also used as fuel in rockets. Hidrogen yang merupakan bahan mentah dalam proses Haber dan dalam pengeluaran marjerin. Hidrogen juga digunakan sebagai bahan api dalam roket. Examples of cracking process: Contoh proses peretakan: Example 1: / Contoh 1: Decane, C10H22 can be cracked to hexane, C6H14 and butene, C4H8. Dekana, C10H22 boleh diretakkan kepada heksana, C6H14 dan butena, C4H8. H H H H H H H H H H H H H C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H C C C C C C C C C C H H H H H H H H C C C C H Cracking Peretakan Chemical equation: / Persaman kimia: C10H22 → C6H14 + C4H8 Decane Hexane Butene Dekana Heksana Butena Example 2: / Contoh 2: Hexane, C6H14 can be cracked to form butane, C4H10 and ethene, C2H4. Heksana, C6H14 boleh diretakkan untuk membentuk butana, C4H10 dan etena, C2H4. H H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H H H H H H H C C C C C C H Cracking Peretakan H H H H C C Chemical equation: / Persaman kimia: C6H14 → C4H10 + C2H4 Hexane Butane Ethene Heksana Butana Etena Example 3: / Contoh 3: C10H22 → 2C5H10 + H2 Decane Pentene Hydrogen Dekana Pentena Hidrogen Discuss the problems caused by the current usage of petroleum. Bincangkan masalah yang disebabkan oleh penggunaan petroleum semasa. – Petroleum is a non-renewable resources. As the demand for oil supply from around the world increases, the petroleum reserve are depleted in the near future. Petroleum adalah sumber yang tidak boleh diperbaharui. Oleh kerana permintaan untuk bekalan minyak dari seluruh dunia meningkat, simpanan minyak akan habis dalam waktu terdekat. – The development of the world industry requires the use of fuel and raw materials for the ongoing petrochemical industry. Perkembangan industri dunia memerlukan penggunaan bahan api dan bahan mentah untuk industri petrokimia. – Petroleum is used to make useful products such as pharmaceutical drugs, beauty products, synthetic rubber and variety of polymers. The demand for the chemical raw materials increases and causes the petroleum reserve to deplete rapidly. Petroleum digunakan untuk membuat produk berguna seperti ubat farmasi, produk kecantikan, getah sintetik dan pelbagai jenis polimer. Permintaan bahan mentah kimia meningkat dan menyebabkan simpanan petroleum berkurangan. – A large amount of petroleum being used as fuel in transportation and industries have been contributing to pollution and global warming problems that threaten the survival of living things in the near future. Sejumlah besar petroleum yang digunakan sebagai bahan api dalam pengangkutan dan industri telah menyumbang kepada pencemaran dan pemanasan global yang mengancam kelangsungan hidup makhluk hidup dalam masa akan datang. Discuss the solutions to reduce the usage of petroleum. Cadangkan penyelesaian untuk mengurangkan penggunaan petroleum. – Reduce the demand for the chemical raw material by constantly bring the awareness of reduce, reuse and recycle to the public. Mengurangkan permintaan bahan mentah kimia dengan sentiasa memberi kesedaran untuk mengurangkan, menggunakan semula dan mengitar semula kepada orang ramai. – Develop the alternative fuels such as biodiesel, biogas and bioethanol. Menghasilkan bahan api alternatif seperti biodiesel, biogas dan bioetanol.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 86 FRACTIONAL DISTILLATION OF PETROLEUM PENYULINGAN BERPERINGKAT PETROLEUM Aim: / Tujuan: To study the fractional distillation of petroleum / Untuk mengkaji penyulingan berperingkat petroleum Materials: / Bahan: Petroleum, water, ice, glass wool and cotton / Petroleum, air, ais, wul kaca dan kapas Apparatus: / Radas: Filter paper, retort stand, thermometer (0°C-360°C), boiling tube with side arm, wire gauze, evaporating dish, Bunsen burner and wooden splinter. / Kertas turas, kaki retort, termometer (0°C-360°C), tabung didih berlengan sisi, kasa dawai, mangkuk penyejat, penunu Bunsen dan kayu uji menyala. Procedure: / Prosedur: (i) Place a glass wool into boiling tube with side arm clamped and pour 10 cm3 of petroleum into it. (ii) Set up the apparatus as shown in diagram. (iii) Heat the petroleum slowly and collect four fractions of petroleum in four separate test tubes at the temperature range of 30°C – 80°C, 80°C – 120°C, 120°C – 160°C and 160°C – 200°C. (iv) For each fraction of petroleum collected at different temperatures, record the colour and its viscosity. (v) Place some cotton into an evaporating dish. (vi) Put a few drops of fraction 1 on the cotton in an evaporating dish. (vii) Ignite the cotton and observe the colour of the flame and the quantity of soot by placing the filter paper on the flame. (viii) Repeat steps 5 to 7 using fractions 2, 3 and 4. (ix) Record your observations in the table. (i) Letakkan wul kaca ke dalam tabung didih berlengan sisi diapit dan tuangkan 10 cm3 petroleum ke dalamnya. (ii) Sediakan radas seperti dalam rajah. (iii) Panaskan petroleum dengan perlahan dan kumpulkan empat pecahan petroleum dalam empat tabung uji berasingan pada julat suhu 30°C – 80°C, 80°C – 120°C, 120°C – 160°C dan 160°C – 200°C. (iv) Untuk setiap pecahan petroleum yang dikumpulkan pada suhu yang berbeza, catat warna dan kelikatannya. (v) Masukkan sedikit kapas ke dalam mangkuk penyejat. (vi) Masukkan beberapa titis pecahan 1 pada kapas ke dalam mangkuk penyejat. (vii) Nyalakan kapas dan perhatikan warna api dan kuantiti jelaga dengan meletakkan kertas turas di atas api. (viii) Ulangi langkah 5 hingga 7 menggunakan pecahan 2, 3 dan 4. (ix) Catatkan pemerhatian anda dalam jadual. Results: / Keputusan: Fraction Pecahan Boiling points/°C Takat didih/°C Colour Warna Viscosity Kelikatan Sootiness Kejelegaan 1 30 – 80 2 80 – 120 3 120 – 160 4 160 – 200 1 Petroleum is a major source of hydrocarbons. Petroleum cannot be used before the refining process. Fractional distillation is the process of separating petroleum into useful fractions. Petroleum adalah sumber hidrokarbon utama. Petroleum tidak boleh digunakan sebelum proses penyulingan. Penyulingan berperingkat adalah proses memisahkan petroleum menjadi pecahan yang berguna. (a) What are the two main uses for fractions from fractional distillation? Apakah dua kegunaan utama bagi pecahan dari penyulingan berperingkat? (i) Fuel / Bahan api (ii) Raw materials for petrochemical industry / Bahan mentah untuk industri petrokimia Exercise / Latihan TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP1 Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai sebatian karbon. TP2 Memahami sebatian karbon serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. TP1 Thermometer Termometer Cold water Air sejuk Petroleum Petroleum Boiling tube with side arm tabung didih berlengan sisi Glass wool + Petroleum Wul kaca + Petroleum Heat Panaskan

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 87 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (b) Explain why the fractions in petroleum can be separated by fractional distillation. Terangkan mengapa pecahan dalam petroleum boleh diasingkan dengan penyulingan berperingkat. The fractions in petroleum can be separated because each fraction of hydrocarbon has its own boiling point. Pecahan dalam petroleum dapat dipisahkan kerana setiap pecahan hidrokarbon mempunyai takat didihnya sendiri. (c) Match each fraction of petroleum on the left with the uses on the right. Padankan setiap pecahan petroleum di sebelah kiri dengan kegunaannya di sebelah kanan. Naphtha Nafta Bitumen Bitumen Diesel Diesel Kerosene Minyak tanah Fuel for buses or trucks Bahan api untuk bas dan trak Fuel for jet engines and heating Bahan api untuk enjin jet dan pemanasan Making road surfaces Membuat permukaan jalan raya Raw materials for petrochemicals industry Bahan mentah untuk industri petrokimia (d) Why is it necessary to produce alternative sources of hydrocarbons? Mengapa perlu menghasilkan sumber hidrokarbon alternatif? Petroleum is a non-renewable source of fuel and the burning of this material can contribute to environmental pollution. / Petroleum adalah sumber bahan api yang tidak boleh diperbaharui dan pembakaran bahan ini boleh menyumbang kepada pencemaran alam sekitar. (e) Long-chain hydrocarbons are broken into small-size hydrocarbons through the cracking process. What are the conditions needed for the cracking process? / Hidrokarbon rantai panjang dipecah menjadi hidrokarbon bersaiz kecil melalui proses peretakan. Apakah syarat yang diperlukan untuk proses peretakan? The large molecule hydrocarbons are heated at a high temperature and pressure. A catalyst such as a mixture of aluminium oxide and silicon(IV) oxide are usually used to increase the rate of reaction. (f) Discuss the purpose of cracking long chain hydrocarbons to small size hydrocarbons. Bincangkan tujuan memecahkan hidrokarbon rantai panjang kepada hidrokarbon bersaiz kecil. • The demand for small size hydrocarbons is higher because it combusts easily and is used as fuel. • The small size hydrocarbons are also used as raw materials for petrochemical industry 2 Complete the following equations: / Lengkapkan persamaan berikut: (a) C10H22 → C6H14 + C4H8 (b) C14H30 → 2C4H8 + 2C3H6 + H2 (c) C11H24 → C4H8 + C3H6 + C4H10 TP1 TP2 TP2 TP2 TP3 TP2 What is functional group? Apakah kumpulan berfungsi? A functional group is a group of atoms that react in chemical reactions (group that takes part in a reaction). / Kumpulan berfungsi ialah satu kumpulan atom yang bertindak balas dalam tindak balas kimia (kumpulan yang mengambil bahagian dalam suatu tindak balas). What are homologous series? Apakah siri homolog? Homologous series are groups of carbon compounds that have the following general characteristics: Siri homolog ialah kumpulan sebatian karbon yang mempunyai sifat-sifat umum berikut: (i) Members have the same chemical properties because they have the same functional group (group that takes part in a reaction). Explain Homologous Series / Menerangkan Siri Homolog HOMOLOGOUS SERIES SIRI HOMOLOG CS / SK 2.2 2.2 LS / SP 2.2.1

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 88 Molecular Formulae and Structural Formulae and Name the Members of Homologous Series / Formula Molekul dan Formula Struktur dan Menamakan Ahli Siri Homolog How to name an organic compound? Give example. Bagaimana menamakan sebatian organik? Berikan contoh. The name of organic compound consists of a prefix and a suffix: Nama sebatian organik terdiri daripada imbuhan dan akhiran: Prefix is the number of carbon atom in the molecule Imbuhan adalah bilangan atom karbon di dalam molekul Suffix is the homologous series / Akhiran adalah siri homolog Example: / Contoh: Organic compound named methane / Sebatian organik bernama metana Prefix: / Imbuhan: Indicates the number of carbon atom Menunjukkan bilangan atom karbon Suffix: / Akhiran: Indicates the homologous series Menunjukkan siri homolog Metana Methane LS / SP 2.2.2 (ii) Members of the series can be represented by a general formula. (iii) Members of the series can be prepared by the same method . (iv) Two consecutive members in the series are different in relative atomic mass of 14 / a difference of CH2 . (v) Members of the series have physical properties that change gradually as the number of carbon atoms in a molecule increases . (i) Ahli-ahli mempunyai sifat-sifat kimia yang sama kerana ahli-ahli tersebut mempunyai kumpulan berfungsi (kumpulan yang mengambil bahagian dalam tindak balas) yang sama. (ii) Ahli-ahli siri boleh diwakili oleh satu formula am . (iii) Ahli-ahli siri boleh disediakan dengan kaedah yang sama . (iv) Dua ahli yang berturutan dalam siri homolog mempunyai perbezaan jisim atom relatif sebanyak 14 / perbezaan CH2 . (v) Ahli-ahli siri mempunyai sifat fizik yang berubah beransur-ansur apabila bilangan atom karbon dalam molekul meningkat . List example of homologous series and the functional group for each homologous series. State the type of carbon compound for each homologous series. Senaraikan contoh siri homolog dan kumpulan berfungsi untuk setiap siri homolog. Nyatakan jenis sebatian karbon bagi setiap siri homolog. Homologous series Siri homolog Functional group Kumpulan berfungsi General formula Formula am Type of carbon compound Structure Jenis sebatian karbon Struktur Name Name Alkane Alkana C C Carbon-carbon single bond Ikatan tunggal atom karbonkarbon CnH2n+2 n = 1, 2, 3, ... Saturated hydrocarbon Hidrokarbon tepu Alkene Alkena C C Carbon-carbon double bond Ikatan ganda dua karbonkarbon CnH2n n = 2, 3, … Unsaturated hydrocarbon Hidrokarbon tak tepu Alkyne Alkuna C C Carbon-carbon triple bond Ikatan ganda tiga karbonkarbon CnH2n–2 n = 2, 3, … Unsaturated hydrocarbon Hidrokarbon tak tepu Alcohol Alkohol O H Hydroxyl Hidroksil CnH2n+1OH n = 1, 2, 3, … Non-hydrocarbon Bukan hidrokarbon Carboxylic acid Asid karboksilik C O H O Carboxyl Karboksil CnH2n+1COOH n = 0, 1, 2, 3, … Non-hydrocarbon Bukan hidrokarbon Ester Ester C O O Carboxylate Karboksilat CnH2n+1COOCmH2m+1 n = 0,1, 2, 3, … m = 1, 2, 3, … Non-hydrocarbon Bukan hidrokarbon

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 89 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Example: / Contoh: Number of carbon atoms Bilangan atom karbon 2 2 2 2 2 Homologous series Siri homolog Alkane Alkana Alkene Alkena Alkyne Alkuna Alcohol Alkohol Carboxylic acid Asid karboksilik Prefix Imbuhan Eth Et Eth Et Eth Et Eth Et Eth Et Suffix Akhiran “ane” “ana” “ene” “ena” “yne” “una” “ol” “ol” “oic ” acid Asid “oik” Name of carbon compound Nama sebatian karbon Eth + ane Et + ana Ethane Etana Eth + ene Et + ena Ethene Etena Eth + yne Et + una Ethyne Etuna Ethane Etana Replace ‘e’ with ‘ol’ Gantikan ‘a’ dengan ‘ol’ Ethanol Etanol Ethane Etana Replace ‘e’ with ‘oic’ Gantikan ‘a’ dengan ‘oik’ Ethanoic acid Asid etanoik Remark: / Catatan: – Alcohols are named by replacing the "–e" in the corresponding alkane by "–ol" Alkohol dinamakan dengan menggantikan "–a" pada alkana yang sesuai dengan "–ol" – Carboxylic acids are named by replacing the "–e" in the corresponding alkane by "–oic" acid Asid karboksilik dinamakan dengan menggantikan "–a" pada alkana yang sesuai dengan asid "–oik" Name of carbon compound based on the number of carbon atom and homologous series. Nama sebatian karbon berdasarkan bilangan atom karbon dan siri homolog. What are the prefixes to indicate 1 to 10 carbon atoms? Apakah imbuhan untuk menunjukkan 1 hingga 10 atom karbon? Number of carbon atom Bilangan atom karbon 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prefix Imbuhan Meth Met Eth Et Prop Prop But But Pent Pent Hex Heks Hept Hept Oct Okt Non Non Dec Dek What are the suffixes to indicate the homologous series? Apakah akhiran untuk menunjukkan siri homolog? Homologous series Siri homolog Alkane Alkana Alkene Alkena Alkyne Alkuna Alcohol Alkohol Carboxylic acid Asid karboksilik Ester Ester Suffix Akhiran “ane” “ana” “ene” “ena” “yne” “una” “ol” “ol” “oic ” acid Asid “oik” “oate” “oat” Number of carbon atoms Bilangan atom karbon 4 3 5 4 3 Homologous series Siri homolog Alkane Alkana Alkyne Alkuna Alkene Alkena Alcohol Alkohol Carboxylic acid Asid karboksilik Prefix Imbuhan But But Prop Prop Pent Pent But But Prop Prop Suffix Akhiran “ane” “ana” “yne” “una” “ene” “ena” “ol” “ol” “oic ” acid Asid “oik” Name of carbon compound Nama sebatian karbon But + ane But + ana Butane Butana Prop + yne Prop + una Propyne Propuna Pent + ene Pent + ena Pentene Pentena Butane Butana Butanol Butanol Ethane Etana Propanoic acid Asid propanoik Exercise / Latihan Additional Questions Soalan Tambahan

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 90 Alkane / Alkana Describe alkane homologous series. Huraikan siri homolog alkana. It is a series that contains saturated hydrocarbons with: Ia adalah siri yang mengandungi hidrokarbon tepu dengan: – The general formula CnH2n+2, where n = 1, 2, 3, … Formula am adalah CnH2n+2, di mana, n = 1, 2, 3, … – Carbon-carbon single bond Ikatan tunggal atom karbon-karbon – Similar chemical properties Sifat kimia yang serupa – Successive member differ by one carbon atom and two hydrogen atoms (CH2) Ahli berturut-turut berbeza dengan satu atom karbon dan dua atom hidrogen (CH2) – A gradual change in their physical properties Perubahan secara beransur-ansur dalam sifat fizik mereka Why alkanes are hydrocarbons? Mengapakah alkana adalah hidrokarbon? Alkanes are made up of carbon and hydrogen only. Alkana terdiri daripada karbon dan hidrogen sahaja. Explain why alkanes are classified as saturated hydrocarbon. Terangkan mengapa alkana diklasifikasikan sebagai hidrokarbon tepu. Each carbon atom is bonded to four other atoms by single covalent bonds that is C – C or C – H. It is classified as saturated hydrocarbons. (A saturated hydrocarbon contains only single covalent bonds between carbon atoms). Setiap atom karbon terikat kepada empat atom lain oleh ikatan kovalen tunggal iaitu C – C atau C – H. Ia dikelaskan sebagai hidrokarbon tepu . (Hidrokarbon tepu mengandungi ikatan kovalen tunggal sahaja di antara atom karbon). Example: / Contoh: Methane / Metana, CH4 H H C H H Represents ‘•×’ (one pair of electrons is shared to form a single covalent bond) Mewakili ‘•×’ (sepasang elektron dikongsi untuk membentuk ikatan kovalen tunggal) H H H H C Electron arrangement in methane molecule, CH4 Susunan elektron dalam molekul metana, CH4 Structural formula of methane, CH4 Formula struktur metana, CH4 Remark: / Catatan: • Each carbon atom in the structural formula must have a total of four pairs of electrons shared with another carbon and hydrogen atom to achieve octet electron arrangement. (Each carbon atom must have four ‘–’ in the structural formula). Setiap atom karbon dalam formula struktur mesti mempunyai empat pasang elektron yang dikongsi dengan atom karbon dan hidrogen yang lain untuk mencapai susunan elektron oktet. (Setiap atom karbon mesti mempunyai empat ‘–’ dalam formula strukturnya). • Each hydrogen atom in the structural formula must have one pair of electrons shared with carbon to achieve duplet electron arrangement. (Each hydrogen atom must have one ‘–’ in the structural formula). Setiap atom hidrogen dalam formula struktur mesti mempunyai satu pasang elektron yang dikongsi dengan karbon untuk mencapai susunan atom duplet (Setiap hidrogen mesti mempunyai satu ‘–’ dalam formula strukturnya). What is structural formula? Apakah formula struktur? A structural formula is a formula that shows types of bonds and how atoms are bonded to each other covalently in a molecule. / Formula struktur ialah formula yang menunjukkan jenis ikatan dan bagaimana atom terikat antara satu sama lain secara kovalen dalam satu molekul. What is molecular formula? Apakah formula molekul? A molecular formula is a chemical formula that shows the actual number of atoms of each element in a molecule. / Formula molekul ialah formula kimia yang menunjukkan bilangan sebenar atom bagi setiap unsur dalam satu molekul. Determine molecular formula for an alkane with 12 carbon atoms. Tentukan formula molekul bagi alkana dengan 12 atom karbon. General formula for alkane homologous series is CnH2n + 2, Number of carbon atoms, n = 12 Molecular formula: C12H2(12) + 2 = C12H26 Formula am bagi siri homolog alkana adalah CnH2n + 2, Bilangan atom karbon, n = 12 Formula molekul: C12H2(12) + 2 = C12H26

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 91 © Nilam Publication Sdn. Bhd. What are the molecular formulae, structural formulae and names for the first ten straight chain of alkane? Apakah formula molekul, formula struktur dan nama bagi sepuluh rantaian lurus pertama alkana? Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Molecular formula Formula molekul CnH2n + 2 Structural formula Formula struktur Name of alkane Nama alkana 1 (meth / met) CH4 H C H H H Methane Metana 2 (eth / et) C2H6 H C C H H H H H Ethane Etana 3 (prop / prop) C3H8 H C C C H H H H H H H Propane Propana 4 (but / but) C4H10 H C C C C H H H H H H H H H Butane Butana 5 (pent / pent) C5H12 H C C C C C H H H H H H H H H H H Pentane Pentana 6 ( hex / heks ) C6H14 H C C C C C C H H H H H H H H H H H H H Hexane Heksana 7 (hept / hept) C7H16 H C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H Heptane Heptana 8 (oct / okt) C8H18 H H H H H C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H Octane Oktana 9 (non / non) C9H20 H H H H H C C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H Nonane Nonana 10 (dec / dek) C10H22 H H H H H C C C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H H H Decane Dekana Remark: / Catatan: Make sure that each carbon atom has only a maximum of 4 single bonds with 4 other atoms. Pastikan setiap atom karbon hanya mempunyai maksimum 4 ikatan tunggal dengan 4 atom lain.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 92 Alkene / Alkena Describe alkene homologous series. Huraikan siri homolog alkena. It is a series that contains unsaturated hydrocarbons with: Ia adalah siri yang mengandungi hidrokarbon tak tepu dengan: – The general formula CnH2n, where n = 2, 3, … / Formula am adalah CnH2n, di mana, n = 2, 3, … – Carbon-carbon double bond / Ikatan ganda dua karbon-karbon – Similar chemical properties / Sifat kimia yang serupa – Successive member differ by one carbon atom and two hydrogen atoms (CH2) Ahli berturut-turut berbeza dengan satu atom karbon dan dua atom hidrogen (CH2) – A gradual change in their physical properties Perubahan secara beransur-ansur dalam sifat fizik mereka What is an alkene? Apakah alkena? Alkenes are hydrocarbons with the general formula CnH2n, where n = 2, 3, … Alkena adalah hidrokarbon dengan formula am CnH2n, di mana n = 2, 3, … Explain why alkenes are unsaturated hydrocarbon. Jelaskan mengapa alkena adalah hidrokarbon tak tepu. Every alkene has a carbon-carbon double covalent bond, C = C in its molecule. It is classified as unsaturated hydrocarbons. (An unsaturated hydrocarbon contains at least one double covalent bond between carbon atoms). Setiap alkena mempunyai satu ikatan ganda dua karbon-karbon, C = C dalam molekulnya. Ia boleh dikelaskan sebagai hidrokarbon tidak tepu . (Hidrokarbon tidak tepu mengandungi sekurangkurangnya satu ikatan kovalen ganda dua di antara atom-atom karbon) Example: / Contoh: (a) Ethene, / Etena, C2H4 H H C C H H H H H C C H Electron arrangement in ethene molecule, C2H4 Susunan elektron dalam molekul etena, C2H4 Structural formula for ethene, C2H4 Formula struktur bagi etena, C2H4 Explain why the first member of alkenes has two carbon atoms in a molecule. Jelaskan mengapa ahli pertama alkena mempunyai dua atom karbon dalam satu molekul. Because double covalent bond is formed between two carbon atoms. Kerana ikatan kovalen ganda dua terbentuk di antara dua atom karbon. Determine molecular formula for an alkene with 10 carbon atoms. Tentukan formula molekul bagi alkena dengan 10 atom karbon. General formula for alkene homologous series is CnH2n, Number of carbon atoms, n = 10 Molecular formula: C10H2(10) = C10H20 Formula am bagi siri homolog alkena adalah CnH2n, Bilangan atom karbon, n = 10 Formula molekul: C10H2(10) = C10H20 What are the molecular formulae, structural formulae and names for the first nine straight chain of alkene? Apakah formula molekul, formula struktur dan nama bagi sembilan rantaian lurus pertama alkena? Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Molecular formula Formula molekul CnH2n Structural formula Formula struktur Name Nama 2 C2H4 C C H H H H Ethene Etena 3 C3H6 H C C C H H H H H Propene Propena

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 93 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Molecular formula Formula molekul CnH2n Structural formula Formula struktur Name Nama 4 C4H8 H C C C C H H H H H H H But-1-ene But-1-ena 5 C5H10 H C C C C C H H H H H H H H H Pent-1-ene Pent-1-ena 6 C6H12 H C C C C C C H H H H H H H H H H H Hex-1-ene Heks-1-ena 7 C7H14 H C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H Hept-1-ene Hept-1-ena 8 C8H16 H C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H Oct-1-ene Okt-1-ena 9 C9H18 H H H C C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H Non-1-ene Non-1-ena 10 C10H20 H H H C C C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H H H Dec-1-ene Dek-1-ena Remark: / Catatan: – Make sure that each carbon atom has maximum 4 lines. / Pastikan setiap atom karbon mempunyai maksimum 4 garis. – IUPAC nomenclature for the first 10 members of alkene will be studied in Isomer and Naming According to IUPAC Nomenclature on page 127. Penamaan IUPAC bagi 10 ahli pertama alkena akan dipelajari dalam Isomer dan Penamaan Mengikut IUPAC pada muka surat 127. AR Alkyne / Alkuna What is an alkyne? Apakah alkuna? Alkynes are hydrocarbons with the general formula CnH2n – 2, where n = 2, 3, … Alkuna adalah hidrokarbon dengan formula am CnH2n – 2, di mana n = 2, 3, … Explain why alkynes are unsaturated hydrocarbon. Terangkan mengapa alkuna adalah hidrokarbon tak tepu. Every alkyne has a carbon-carbon triple covalent bond, C C in its molecule. It is classified as unsaturated hydrocarbons. / Setiap alkuna mempunyai ikatan ganda tiga karbon-karbon, C C di dalam molekul. Ia diklasifikasikan sebagai hidrokarbon tak tepu. Example: / Contoh: (a) Ethyne, / Etuna, C2H2 H C C H H C C H Electron arrangement in ethyne molecule, C2H2 Susunan elektron dalam molekul etuna, C2H2 Structural formula for ethyne, C2H2 Formula struktur bagi etuna, C2H2

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 94 What are the molecular formulae, structural formulae and names for the first six straight chain of alkyne? Apakah formula molekul, formula struktur dan nama bagi enam ahli pertama rantaian lurus alkuna? Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Molecular formula Formula molekul CnH2n – 2 Structural formula Formula struktur Name Nama 2 (eth / et) C2H2 H C C H Ethyne Etuna 3 (prop / prop) C3H4 H H H C C C H Propyne Propuna 4 (but / but) C4H6 H H H H H C C C C H But-1-yne But-1-una 5 (pent / pent) C5H8 H H H H H H H C C C C C H Pent-1-yne Pent-1-una 6 (hex / heks) C6H10 H H H H H H H C C C C C C H H H Hex-1-yne Heks-1-una 7 (hept / hept) C7H12 H H H H H H H C C C C C C C H H H H H Hept-1-yne Hept-1-una Remark: / Catatan: – Make sure that each carbon atom has maximum 4 lines. / Pastikan setiap atom karbon mempunyai maksimum 4 garis. – IUPAC nomenclature for the first 6 members of alkyne will be studied in Isomer and Naming According to IUPAC Nomenclature on page 127. Penamaan IUPAC bagi 6 ahli pertama alkuna akan dipelajari dalam Isomer dan Penamaan Mengikut IUPAC pada muka surat 127. Alcohol / Alkohol Describe alcohol homologous series Huraikan siri homolog alkohol. It is a series that contains non-hydrocarbons with: Ia adalah siri yang mengandungi bukan hidrokarbon dengan: – The general formula CnH2n + 1OH, where n = 1, 2, 3, … Formula am adalah CnH2n + 1OH, di mana, n = 1, 2, 3, … – The same functional group called hydroxyl (–OH) Kumpulan berfungsi yang sama dipanggil hidroksil (–OH) – Similar chemical properties / Sifat kimia yang serupa – Successive member differ by one carbon atom and two hydrogen atoms (CH2 or relative molecular mass = 14) / Ahli berturut-turut berbeza dengan satu atom karbon dan dua atom hidrogen (CH2 atau jisim molekul relatif = 14) – A gradual change in their physical properties Perubahan secara beransur-ansur dalam sifat fizik mereka Explain why the first member of alkyne has two carbon atoms in a molecule. Terangkan mengapa ahli pertama bagi alkuna mempunyai dua atom karbon dalam molekul. Because triple covalent bond is formed between two carbon atoms. Kerana ikatan ganda tiga terbentuk antara dua atom karbon.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 95 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Explain why alcohols are non-hydrocarbon? Terangkan mengapa alkohol adalah bukan hidrokarbon? Alcohols are organic compounds that contain carbon , hydrogen and oxygen atoms. / Alkohol adalah sebatian organik yang mengandungi atom karbon , hidrogen dan oksigen . Explain how hydroxyl group is bonded to carbon atom in alcohol molecule? Terangkan bagaimana kumpulan hidroksil terikat kepada atom karbon dalam molekul alkohol? Each member of alcohol series contains hydroxyl functional group (–O–H) which is covalently bonded to the carbon atom. / Setiap ahli siri alkohol mengandungi kumpulan berfungsi hidroksil (–O–H) di mana ia terikat secara kovalen dengan atom karbon. C OH Carbon atom is covalently bonded with oxygen atom in hydroxyl functional group Atom karbon terikat secara kovalen dengan atom oksigen dalam kumpulan berfungsi hidroksil Electron arrangement and structural formula for the first member for alcohol. Susunan elektron dan formula struktur bagi ahli pertama alkohol. H H H C O H H C O H H H Electron arrangement in methanol, CH3OH Susunan elektron dalam metanol, CH3OH Structural formula for methanol, CH3OH Formula struktur bagi metanol, CH3OH Determine molecular formula for an alcohol with 5 carbon atoms. Tentukan formula molekul bagi alkohol dengan 5 atom karbon. General formula for alcohol homologous series is CnH2n + 1OH, Number of carbon atoms, n = 5 Molecular formula : C5H2(5) + 1OH = C5H11OH Formula am bagi siri homolog alkohol adalah CnH2n + 1OH, Bilangan atom karbon, n = 5 Formula molekul : C5H2(5) + 1OH = C5H11OH What are the molecular formulae, structural formulae and names for the first six straight chain of alcohol? Apakah formula molekul, formula struktur dan nama bagi enam ahli pertama rantaian lurus alkohol? Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Molecular formula Formula molekul CnH2n + 1OH Structural formula Formula struktur Name Nama 1 CH3OH H C OH H H Methanol Metanol 2 C2H5OH H H H H H C C OH Ethanol Etanol 3 C3H7OH H H H H H H H C C C OH Propan-1-ol Propan-1-ol 4 C4H9OH H C C C C OH H H H H H H H H Butan-1-ol Butan-1-ol

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 96 Carboxylic acid / Asid karboksilik Describe carboxylic acid homologous series. Huraikan siri homolog asid karboksilik. It is a series that contains non-hydrocarbons with: Ia adalah siri yang mengandungi bukan hidrokarbon dengan: – The general formula CnH2n + 1COOH, where n = 0, 1, 2, 3, … Formula am adalah CnH2n + 1COOH, di mana, n = 0, 1, 2, 3, … – The same functional group called carboxyl group, (–COOH): Kumpulan berfungsi yang sama dipanggil kumpulan karboksil (–COOH): C OH O – Similar chemical properties / Sifat kimia yang serupa – Successive member differ by one carbon atom and two hydrogen atoms (CH2) Ahli berturut-turut berbeza dengan satu atom karbon dan two atom hidrogen (CH2) – A gradual change in their physical properties Perubahan secara beransur-ansur dalam sifat fizik mereka Explain why alcohols are non-hydrocarbon? Terangkan mengapa alkohol bukan hidrokarbon? Carboxylic acid are organic compounds that contain carbon , hydrogen and oxygen atom. / Asid karboksilik adalah sebatian organik yang mengandungi atom karbon , hidrogen dan oksigen . Electron arrangement and structural formula for the first member of carboxylic acid. Susunan elektron dan formula struktur bagi ahli pertama asid karboksilik. H O H O C H C O H O Electron arrangement in methanoic acid, HCOOH Susunan elektron dalam asid metanoik, HCOOH Structural formula for methanoic acid, HCOOH Formula struktur bagi asid metanoik, HCOOH Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Molecular formula Formula molekul CnH2n + 1OH Structural formula Formula struktur Name Nama 5 C5H11OH H C C C C C OH H H H H H H H H H H Pentan-1-ol Pentan-1-ol 6 C6H13OH H C C C C C C OH H H H H H H H H H H H H Hexan-1-ol Heksan-1-ol Remark: / Catatan: IUPAC nomenclature for the first 6 members of alcohol will be studied in Isomer and Naming According to IUPAC Nomenclature on page 127. Penamaan IUPAC bagi 6 ahli pertama alkohol akan dipelajari dalam somer dan Penamaan Mengikut IUPAC pada muka surat 127.

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 97 © Nilam Publication Sdn. Bhd. What are the molecular formulae, structural formulae and names for the first six straight chain of carboxylic acid? Apakah formula molekul, formula struktur dan nama bagi enam ahli pertama rantaian lurus asid karboksilik? n Molecular formula, Formula molekul, CnH2n + 1COOH Number of carbon atoms Bilangan atom karbon Structural formula Formula struktur Name Nama 0 HCOOH 1 O H C OH Methanoic acid Asid metanoik 1 CH3COOH 2 H C C OH H H O Ethanoic acid Asid etanoik 2 C2H5COOH 3 O H C C C OH H H H H Propanoic acid Asid propanoik 3 C3H7COOH 4 H H H H H H H C C C C OH O Butanoic acid Asid butanoik 4 C4H9COOH 5 O H C C C C C OH H H H H H H H H Pentanoic acid Asid pentanoik 5 C5H11COOH 6 H C C C C C C OH H H H H H H H H H H O Hexanoic acid Asid heksanoik AR Complete the following table. / Lengkapkan jadual berikut. TP2 TP3 Name of homologous series Nama siri homolog General formula of series Formula am siri Name of second member Nama ahli kedua Molecular formula of second member Formula struktur bagi ahli kedua Structural formula of the second member Formula struktur bagi ahli kedua Alkane Alkana CnH2n + 2 Ethane Etana C2H6 H C C H H H H H Alcohol Alkohol CnH2n + 1OH Ethanol Etanol C2H5OH H H H H H C C OH Exercise / Latihan

MODULE • Chemistry FORM 5 UNIT 2 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 98 Physical Properties of Alkane, Alkene and Alkyne / Sifat Fizik bagi Alkana, Alkena dan Alkuna State the type of bond and forces in alkanes, alkenes and alkynes molecules. Nyatakan jenis ikatan dan daya dalam molekul alkana, alkena dan alkuna. Alkanes, alkenes and alkynes are molecular compounds which consist of molecules , the atoms are bonded together by a strong covalent bond. These molecules are held together by weak van der Waals forces (intermolecular forces). Alkana, alkena dan alkuna adalah sebatian kovalen yang terdiri daripada molekul , atom-atom terikat bersama oleh ikatan kovalen yang kuat . Molekul-molekul ini ditarik bersama oleh daya van der Waals yang lemah (daya antara molekul). State the physical properties of alkanes, alkenes and alkynes. Nyatakan sifat-sifat fizik bagi alkana, alkena dan alkuna. Alkanes, alkenes and alkynes have physical properties similar to covalent compounds. Alkanes are insoluble in water but dissolve in organic solvents, cannot conduct electricity, low melting/boiling points and less dense than water. / Alkana, alkena dan alkuna mempunyai sifat-sifat fizik yang sama dengan sebatian kovalen. Alkana tak larut di dalam air tetapi larut dalam pelarut organik, tidak boleh mengalirkan arus elektrik, takat lebur/didih yang rendah dan kurang tumpat daripada air. Write the molecular formula and determine the physical state for the first ten straight chain of alkanes. Tuliskan formula molekul dan tentukan keadaan fizik bagi sepuluh rantaian lurus pertama alkana. Remark: / Catatan: – The physical state of alkane is determined by its melting and boiling points. Sifat fizik alkana ditentukan oleh takat lebur dan didihnya. – The alkane is in gas form if its melting and boiling points are below room temperature. Alkana adalah dalam bentuk gas jika takat lebur dan didihnya di bawah suhu bilik. – The alkane is in liquid form if its melting point is below room temperature and its boiling point is higher than room temperature. Alkana adalah dalam bentuk cecair jika takat leburnya di bawah suhu bilik dan takat didihnya lebih tinggi dari suhu bilik. Alkane Alkana Molecular formula Formula molekul Molar mass Jisim molar g mol–1 Melting point Takat lebur °C Boiling point Takat didih °C Physical state at room temperature Keadaan fizikal pada suhu bilik Methane Metana CH4 16 –182 –162 Gas Gas Ethane Etana C2H6 30 –183 –89 Gas Gas Propane Propana C3H8 44 –188 –42 Gas Gas Butane Butana C4H10 58 –138 –0.5 Gas Gas Pentane Pentana C5H12 72 –130 36 Liquid Cecair Hexane Heksana C6H14 86 –95 69 Liquid Cecair Heptane Heptana C7H16 100 –91 98 Liquid Cecair Octane Oktana C8H18 114 –57 126 Liquid Cecair Nonane Nonana C9H20 128 –54 153 Liquid Cecair Decane Dekana C10H22 142 –30 174 Liquid Cecair Physical Properties of Compounds in a Homologous Series Sifat Fizik untuk Sebatian dalam Sesuatu Siri Homolog LS / SP 2.2.3 Name of homologous series Nama siri homolog General formula of series Formula am siri Name of second member Nama ahli kedua Molecular formula of second member Formula struktur bagi ahli kedua Structural formula of the second member Formula struktur bagi ahli kedua Carboxylic acid Asid karboksilik CnH2n + 1COOH Ethanoic acid Asid etanoik CH3COOH H H O H C C OH Alkene Alkena CnH2n Ethene Etena C2H4 H H H C C H