BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA

• Apakah proses pengoksidaan dan proses • Pengoksidaan
penurunan? • Penurunan
• Sel kimia ringkas
• Bagaimanakah membina sel kimia ringkas? • Tindak balas redoks
• Elektrod
• Bagaimanakah tindak balas redoks berlaku? • Tenaga elektrik

• Adakah proses redoks boleh menghasilkan tenaga?

128 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4

STANDARD KANDUNGAN

6.1 Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia

6.1.1 Memerihalkan proses pengoksidaan dan penurunan.
6.1.2 Membina dan memerihalkan cara sel kimia ringkas beroperasi.
6.1.3 Mengenal pasti tindak balas pengoksidaan dan penurunan di elektrod.

6.2 Tindak Balas Redoks

6.2.1 Menerangkan tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran elektron.
6.2.2 Memerihalkan kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan.
6.2.3 Mencipta sumber yang menggunakan proses redoks bagi menghasilkan tenaga.

SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA 129

6.1 Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia
6.1.1 Proses pengoksidaan dan proses penurunan
Fakta Sains
Apakah yang dimaksudkan dengan proses pengoksidaan
Pengaratan ialah salah dan penurunan? Bagaimanakah untuk mengenal pasti
satu contoh tindak balas proses pengoksidaan dan proses penurunan? Rajah
pengoksidaan dan 6.1 menunjukkan cara untuk mengenal pasti proses
penurunan. Pengaratan pengoksidaan dan penurunan dalam sesuatu tindak
juga merupakan tindak balas kimia.
balas redoks.

Proses pengoksidaan Proses penurunan

Penambahan oksigen Oksigen Kehilangan oksigen

Kehilangan hidrogen Hidrogen Penambahan hidrogen

Kehilangan elekton Elektron Penerimaan elektron

Nombor pengoksidaan Nombor pengoksidaan Nombor pengoksidaan
bertambah berkurang

Rajah 6.1 Ciri-ciri proses pengoksidaan dan proses penurunan

Apakah yang dimaksudkan dengan agen pengoksidaan dan agen penurunan?

• Agen pengoksidaan bermaksud bahan yang mengoksidakan bahan lain dan diturunkan
dalam tindak balas kimia.

• Agen penurunan bermaksud bahan yang menurunkan bahan lain dan dioksidakan
dalam tindak balas kimia.

Mari kita lihat contoh-contoh berikut untuk memahami dengan lebih lanjut mengenai
proses pengoksidaan, proses penurunan, agen pengoksidaan dan agen penurunan.

Penambahan dan kehilangan oksigen

Proses pengoksidaan berlaku apabila berlaku pertambahan
oksigen pada magnesium lalu membentuk magnesium oksida.

Mg : Agen penurunan 2Mg + CO2 2MgO + C
CO2 : Agen pengoksidaan
Proses penurunan berlaku apabila berlaku kehilangan
oksigen pada karbon dioksida lalu membentuk karbon.

130 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4

Penambahan dan kehilangan hidrogen

Proses pengoksidaan berlaku apabila
berlaku kehilangan hidrogen pada hidrogen

sulfida lalu membentuk sulfur.

H2S : Agen penurunan

Cl2 : Agen pengoksidaan H2S + Cl2 S + HCl

Proses penurunan berlaku apabila
berlaku penambahan hidrogen pada gas

klorin lalu membentuk asid hidroklorik.

Kehilangan dan penerimaan elektron

Proses pengoksidaan apabila magnesium
kehilangan elektron.

Mg Mg2+ + 2e–

Mg : Agen penurunan

O2 : Agen pengoksidaan 2Mg + O2 2MgO

Proses penurunan berlaku apabila pertambahan
bilangan elektron.

O2 + 4e– 2O2–

Perubahan nombor pengoksidaan

Mg : Agen penurunan Proses pengoksidaan berlaku apabila pertambahan
O2 : Agen pengoksidaan nombor pengoksidaan daripada 0 ke 2.

2Mg + O2 2MgO

Proses penurunan berlaku apabila pengurangan
nombor pengoksidaan daripada 0 ke –2.

SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA 131

Aktiviti 6.1

Tujuan: Mengumpul maklumat untuk memahami istilah proses pengoksidaan, proses
penurunan, agen pengoksidaan dan agen penurunan.

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.

2. Layari Internet untuk mengumpul maklumat tentang proses pengoksidaan, proses
penurunan, agen pengoksidaan dan agen penurunan.

3. Persembahkan dalam bentuk multimedia di hadapan kelas.

6.1.2 Sel kimia ringkas Voltmeter
Logam
Sel kimia ialah sel elektrokimia yang menghasilkan
tenaga elektrik daripada tindak balas kimia. Sel kimia
ringkas terdiri daripada dua jenis logam yang berbeza
dicelup ke dalam elektrolit dan disambung pada wayar
penyambung melalui litar luar seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 6.2. Logam-logam yang disambung dengan
wayar penyambung dinamakan elektrod.

Terminal positif (katod) dan terminal negatif (anod) Elektrolit
ditentukan berdasarkan siri elektrokimia. Logam yang Rajah 6.2 Sel kimia ringkas
berada pada kedudukan lebih tinggi dalam siri elektrokimia

cenderung untuk menderma elektron dan menjadi

terminal negatif. Manakala, logam yang berada pada kedudukan lebih rendah dalam siri

elektrokimia cenderung untuk menerima elektron dan menjadi terminal positif. Rajah 6.3

menunjukkan siri elektrokimia.

Logam Senang
K Ingat !

Na Siri elektrokimia

Ca K Kalau

Mg Na Nak
Ca Cantik
Al Lebih mudah Mg Macam

Zn menderma Al Alina

Fe elektron Zn Zum
Sn Fe Fokus
Sn Siti Nadiah
Pb Pb Pabila

Cu Cu Cuti
Ag Ag Aja

Rajah 6.3 Siri elektrokimia 6.1.1 6.1.2

132 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4

Mari kita lihat apa yang berlaku pada sesuatu sel kimia ringkas dalam Jadual 6.1.

Jadual 6.1 Perubahan yang berlaku pada sel kimia ringkas

Terminal negatif (anod) Terminal positif (katod)

Logam yang berada di kedudukan lebih Logam yang berada di kedudukan lebih

tinggi dalam siri elektrokimia. rendah dalam siri elektrokimia.

Melepaskan elektron dan terlarut untuk Ion positif dalam elektrolit akan menerima

membentuk ion logam. elektron dan membentuk logam.

Proses pengoksidaan. Proses penurunan.

Voltmeter

Elektrod magnesium Elektrod kuprum

Larutan kuprum(II)
sulfat

Rajah 6.4 Sel kimia ringkas dengan elektrod logam magnesium dan kuprum

Rajah 6.4 menunjukkan sel kimia ringkas yang terdiri daripada elektrod magnesium dan
kuprum yang dicelupkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat. Berdasarkan siri elektrokimia,
logam magnesium berada di kedudukan lebih tinggi berbanding logam kuprum. Maka
elektrod magnesium ialah terminal negatif dan elektrod kuprum ialah terminal positif.

Magnesium akan membebaskan dua elektron dan membentuk ion magnesium, Mg2+
menyebabkan logam magnesium menjadi lebih nipis.

Mg Mg2+ + 2e–

Elektron akan bergerak melalui litar luar dari terminal negatif ke terminal positif. Ion
kuprum dalam larutan akan menerima dua elektron dan membentuk atom kuprum, Cu.
Maka, logam kuprum menjadi lebih tebal.

Cu2+ + 2e– Cu

Apabila aliran elektron berlaku, maka tenaga elektrik terhasil. Arus elektrik mengalir ke
arah yang bertentangan dengan aliran elektron. Perubahan tenaga yang berlaku dalam
sel kimia adalah dari tenaga kimia kepada tenaga elektrik.

SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA 6.1.2
133

6.1.3 Proses pengoksidaan dan proses penurunan di elektrod

Bagaimanakah cara untuk mengenal pasti proses pengoksidaan dan proses penurunan
yang berlaku dalam sel kimia ringkas seperti Rajah 6.4? Mari kita lihat semula persamaan
setengah yang berlaku di anod dan di katod.

Persamaan setengah di anod: 1 Magnesium kehilangan elektron.
Mg Mg2+ + 2e–
2 Magnesium dioksidakan kepada
ion magnesium.

3 Proses pengoksidaan berlaku.

Persamaan setengah di katod: 1 Ion kuprum menerima elektron.

Cu2+ + 2e– Cu 2 Ion kuprum diturunkan kepada logam
kuprum.

3 Proses penurunan berlaku.

Uji Minda 6.1

1. Apakah maksud pengoksidaan dan penurunan?
2. Berikan definisi

(a) Agen pengoksidaan
(b) Agen penurunan

3. Lukiskan satu struktur sel kimia ringkas antara logam aluminium dan logam kuprum
menggunakan elektrolit larutan kuprum(II) sulfat.

(a) Tentukan terminal negatif
(b) Terangkan penghasilan tenaga elektrik daripada sel kimia ringkas tersebut

4. Berikut ialah persamaan persamaan setengah yang berlaku di elektrod. Kenal pasti dan
tulis proses pengoksidaan atau proses penurunan yang berlaku pada elektrod tersebut:

Elektrod Persamaan setengah Proses pengoksidaan atau proses
Anod penurunan
Katod
Zn Zn2+ + 2e–

2H+ + 2e– H2

6.1.3
134 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4

6.2 Tindak Balas Redoks
6.2.1 Tindak balas redoks dari segi penambahan dan
penyingkiran elektron

Fakta Sains Apakah yang dimaksudkan dengan tindak balas redoks?
Tindak balas redoks ialah tindak balas kimia yang
Perkataan redoks berasal melibatkan proses pengoksidaan dan penurunan berlaku
daripada perkataan redox, pada masa yang sama. Rajah 6.5 menunjukkan contoh
iaitu hasil gabungan tindak balas redoks.
RED-reduction (penurunan)
OX-oxidation (pengoksidaan).

Tindak balas
penyesaran

logam

Elektrokimia

Contoh Pembakaran
tindak balas logam

redoks

Pengekstrakan
logam

Kakisan
logam

Rajah 6.5 Contoh tindak balas redoks 6.2.1
135
SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA

Mari kita lihat contoh tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran
elektron bagi tindak balas antara pepejal natrium dengan gas klorin.

2Na + Cl2 2NaCl

Persamaan setengah bagi tindak balas ini ialah:

Persamaan setengah untuk pepejal natrium

Penambahan nombor pengoksidaan

Na Na+ + e– 0 +1
• Atom natrium melepaskan satu elektron

• Natrium dioksidakan menjadi ion natrium

• Proses pengoksidaan berlaku

Persamaan setengah untuk gas klorin

Cl2 + 2e– 2Cl– Pengurangan nombor pengoksidaan
0 –1

• Atom klorin menerima satu elektron
• Klorin diturunkan menjadi ion klorida
• Proses penurunan berlaku

Berikut merupakan contoh tindak balas redoks dalam larutan akueus. Sekeping pita
magnesium dicelupkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat. Pada akhir tindak balas ini,
warna biru larutan kuprum(II) sulfat bertukar menjadi tidak berwarna.

Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu

Persamaan di atas ialah tindak balas antara pepejal magnesium dalam larutan
kuprum(II) sulfat untuk menghasilkan larutan magnesium sulfat dan mendakan kuprum.
Persamaan setengah bagi tindak balas ini ialah:

Persamaan setengah untuk magnesium

Penambahan nombor pengoksidaan

Mg Mg2+ + 2e– 0 +2
• Atom magnesium melepaskan dua elektron

• Magnesium dioksidakan menjadi ion magnesium

• Proses pengoksidaan berlaku

Persamaan setengah untuk ion kuprum

Pengurangan nombor pengoksidaan

+2 0

Cu2+ + 2e– Cu • Ion kuprum menerima dua elektron

• Ion kuprum diturunkan menjadi atom kuprum

• Proses penurunan berlaku 6.2.1

136 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4

6.2.2 Kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan

Terdapat banyak kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan terutamanya dalam
sektor perindustrian bagi menghasilkan produk-produk tertentu. Antara kegunaannya
adalah untuk:

Pengekstrakan bijih timah Gas Gas
Dalam proses pengekstrakan bijih timah, stanum(IV)
oksida diturunkan kepada stanum oleh karbon manakala Biji logam
karbon bertindak sebagai agen penurunan. +

Penyaduran Arang
Proses penyaduran logam seperti sudu besi yang mudah +
berkarat disadur dengan menggunakan logam yang
kurang elektropositif daripadanya. Proses ini bertujuan Batu kapur
untuk mengelakkan berlakunya pengaratan supaya sudu
besi kelihatan lebih cantik. Udara Udara
panas panas
Fotosintesis Sanga
Proses pengoksidaan berlaku pada ion hidroksida disingkirkan Logam
daripada air untuk menghasilkan gas oksigen. Proses
penurunan pula berlaku pada unsur karbon daripada Rajah 6.6 Relau bagas
karbon dioksida bagi menghasilkan glukosa.
Bateri

Elektrod Sudu
argentum
Larutan
AgNO3

Rajah 6.7 Elektrolisis

O2 Cahaya
CO2 matahari

Daun yang
mengandungi
klorofil

Air dari akar

Rajah 6.8 Fotosintesis

Aktiviti 6.2

Tujuan: Mendapatkan pemahaman tentang tindak balas redoks dan kegunaannya dalam
kehidupan harian.

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.

2. Layari laman sesawang bagi mendapatkan pemahaman mengenai tindak balas redoks
dan kegunaannya dalam kehidupan harian.

3. Hasil perbincangan dipersembahkan dalam bentuk persembahan multimedia. 6,2,2

SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA 137

6.2.3 Penciptaan sumber yang menggunakan tindak balas redoks bagi
menghasilkan tenaga

Setelah mempelajari tindak balas redoks, terdapat pelbagai kegunaannya dalam proses
penghasilkan tenaga. Peluang penciptaan tenaga baharu perlu diterokai untuk menampung
keperluan tenaga sesuai dengan pertambahan penduduk dunia.

Bidang ini juga memberikan peluang kepada murid untuk menjana pemikiran secara
kritis dan kreatif. Contohnya penghasilan bateri mudah alih yang boleh dibina dengan
menggunakan bahan yang terdapat dalam rumah.

Antara bahan yang boleh digunakan dalam rumah ialah kelengkapan dapur adalah
seperti sudu, garfu, pisau dan sebagainya. Sementara elektrolit yang boleh digunakan
untuk membenarkan pengaliran elektron juga mudah didapati seperti air paip, air
garam ataupun cuka. Bahan-bahan tersebut boleh menggunakan konsep tindak balas

menghasilkan bateri mudah alih dalam keadaan darurat.

Aktiviti 6.3

Tujuan: Mereka cipta sumber tenaga daripada dua jenis logam yang berlainan dan
satu elektrolit.

Tindak balas kimia menghasilkan tenaga elektrik yang penting dalam
kehidupan hari ini.

Arahan:
1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.
2. Setiap kumpulan perlu mereka cipta satu sumber tenaga elektrik daripada logam berlainan

jenis dan satu elektrolit.
3. Layari laman sesawang untuk mendapatkan maklumat yang diperlukan.
4. Hasil projek mestilah dibentang menggunakan persembahan multimedia dan dalam bentuk

folio.

Uji Minda 6.2

Cu + Cl2 CuCl2

1. Berdasarkan persamaan di atas, terangkan tindak balas redoks yang berlaku dari segi
penambahan dan penyingkiran elektron.

2. Nyatakan tiga kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan harian.

6.2.3
138 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4

Kuiz TENAGA DAN Rumusan
Pantas 6 PERUBAHAN KIMIA
Boleh
dicapai pada Tindak balas kimia Tindak balas redoks
11/7/2019.
Pengoksidaan Penurunan Sel kimia ringkas Kegunaan
SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA • Pengekstrakan
• Penambahan • Kehilangan • Terminal
oksigen oksigen ditentukan bijih timah
berdasarkan siri • Penyaduran
• Kehilangan • Penambahan elektrokimia • Fotosintesis
hidrogen hidrogen

• Kehilangan • Penerimaan
elektron elektron

• Nombor • Nombor
pengoksidaan pengoksidaan
bertambah berkurang

139

Refleksi Kendiri

Pada akhir bab ini, murid dapat mempelajari:

6.1 Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia
Memerihalkan proses pengoksidaan dan penurunan.
Membina dan memerihalkan cara sel kimia ringkas beroperasi.
Mengenal pasti tindak balas pengoksidaan dan penurunan di elektrod.

6.2 Tindak Balas Redoks
Menerangkan tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran elektron.
Memerihalkan kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan.
Mencipta sumber yang menggunakan proses redoks bagi menghasilkan tenaga.

Penilaian Sumatif 6

Larutan biru Larutan tidak
kuprum(II) sulfat berwarna
magnesium sulfat

Magnesium Kuprum

Sebelum Rajah 1 Selepas

1. Rajah 1 menunjukkan perubahan yang berlaku apabila larutan akueus kuprum(II) sulfat
bertindak balas dengan pepejal magnesium.

Persamaan bagi tindak balas di atas ialah

Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu

(a) Tuliskan persamaan setengah bagi proses:

(i) Pengoksidaan
(ii) Penurunan

(b) Kenal pasti agen pengoksidaan dan agen penurunan bagi Jawapan
tindak balas ini. Bab 6

(c) Terangkan tindak balas redoks yang berlaku dari segi Boleh
penambahan dan penyingkiran elektron. dicapai pada
11/7/2019.
2. Senaraikan dua kegunaan tindak balas redoks dalam
kehidupan harian.

140 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA BAB 6 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4