BAB 6 ELEKTROKIMIA

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 1 6.1 Sel Elektrolitik Apakah elektrokimia? Elektrokimia merupakan kajian dalam bidang kimia tentang hubung kait antara fenomena elektrik dengan kimia yang berlaku dalam dua jenis sel elektrokimia yang berikut: i. Sel elektrolitik ii. Sel kimia Sel elektrokimia ada 2 jenis: 1. Sel elektrolitik Dalam sel elektrolitik, arus elektrik mengalir melalui suatu elektrolit untuk menghasilkan tindak balas kimia. Tenaga elektrik ditukar menjadi tenaga kimia melalui proses elektrolisis 2. Sel kimia (Sel voltan atau sel galvani) Dalam sel kimia, perubahan kimia yang berlaku dalam sel menghasilkan arus elektrik. Tenaga kimia ditukar menjadi tenaga elektrik dalam sel tersebut. Apakah elektrolisis? Elektrolisis ialah proses penguraian sesuatu sebatian dalam keadaan leburan atau akueus kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik mengalir melaluinya. Rajah susunan bagi sel elektrolisis yang biasa. a) b)

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 2 Terminologi penting: Sel elektrolitik terdiri daripada: 1. Sumber elektrik Seperti bateri. Ianya berfungsi untuk menghasilkan arus elektrik bagi menjalankan elektrolisis. 2. Elektrod Merupakan konduktor elektrik yang disambungkan pada bateri dan membolehkan arus elektrik masuk atau keluar elektrolit semasa proses elektrolisis. 3. Anod elektrod yang disambungkan pada terminal positif sumber elektrik 4. Katod elektrod yang disambungkan pada terminal negatif sumber elektrik 5. Elektrolit Bahan yang dapat mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan atau akueus dan tidak mengalami perubahan kimia. Elektrolit yang mengandungi ion yang bercas positif (kation) dan ion yang bercas negatif (anion) Contohnya: natrium klorida ialah elektrolit yang merupakan sebatian ion yang terdiri daripada ion natrium, Na+ ( ion yang bercas positif) dan ion klorida, Cl- (ion yang bercas negatif) 6. Bukan Elektrolit Bahan yang tidak dapat mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan atau akueus. Contoh-contoh elektrolit dan bukan elektrolit Contoh elektrolit Contoh elektrolit Leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Naftalena, C10H8 Leburan natrium klorida, NaCl Asetamida, CH3CONH2 Larutan natrium hidroksida, NaOH Larutan glukosa, C6H12O6 Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 Etanol, C2H5OH Proses Elektrolisis Terangkan bagaimana proses elektrolisis berlaku. Semasa elektrolisis dijalankan: • Ion yang bercas positif (kation) akan bergerak ke katod (terminal negatif) • Ion yang bercas negatif (anion) akan bergerak ke anod (terminal positif) Cara mudah ingat!! Credit Modul ULAS Cikgu Abadi Contoh: Contohnya sewaktu elektrolisis leburan plumbum(II) bromida, PbBr2, ion plumbum(II) yang bercas positif, Pb 2+ bergerak ke katod merupakan terminal negatif, manakala ion bromida yang bercas negatif, Br - bergerak ke anod merupakan terminal positif .

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 3 Rajah : Pergerakan ion ke elektrod semasa elektrolisis leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Rajah : Pergerakan ion ke elektrod semasa elektrolisis leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Cara mudah ingat!! Credit Modul ULAS Cikgu Abadi Mengapakah elektrolit dalam keadaan pepejal tidak dapat mengalirkan arus elektrik? Elektrolit tidak dapat mengalirkan elektrik dalam keadaan pepejal kerana tiada ion yang bebas bergerak untuk mengalirkan elektrik. Terangkan perubahan tenaga dalam elektrolisis. Tenaga Elektrik kepada Tenaga Kimia Contoh sel elektrolisis

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 4 Latihan Prestasi 1 1. Nyatakan maksud bagi terma-terma berikut: a) Elektrolisis : ….………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………. b) Anod : ….………………………………………………………………………………… c) Katod : ….………………………………………………………………………………… d) Kation : ….………………………………………………………………………………… e) Anion : ….………………………………………………………………………………… f) Elektrod : ….………………………………………………………………………………… g) Elektrolit : ….………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… 2. Nyatakan perubahan tenaga terlibat dalam sel elektrokimia berikut: a) Sel elektrolitik : ….………………………………………………………………………………… b) Sel kimia : ….………………………………………………………………………………… 3. Labelkan sel elektrolitik berikut dengan menggunakan perkataan yang diberikan. Sel elektrolitik Anod Kation Anion Katod Bateri Reostat Elektrolit

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 5 4. Nyatakan anion dan kation bagi elektrolit berikut: Elektrolit Anion Kation Leburan plumbum(II) bromida Leburan natrium klorida Larutan kuprum(II) sulfat Larutan natrium hidroksida Leburan plumbum(II) bromida Latihan Prestasi 2 Rajah menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas. a) Namakan jenis sel elektrokimia tersebut. ….……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… b) Namakan ion-ion yang hadir dalam elektrolit tersebut Ion positif : ……………………………………Ion negatif: ……………………………………………. c) Nyatakan ion yang hadir di terminal berikut; Katod : ……………………………………… Anod : ………………………………………… d) Ramalkan apa yang akan diperhatikan selepas litar tersebut dihidupkan. ….……………………………………………………………………………………………………… e) Apakah yang dimaksudkan dengan elektrolit? ….……………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………………… f) Ramalkan apa yang akan berlaku jika leburan plumbum(II) bromida digantikan dengan leburan naftalena. Rajah

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 6 ….……………………………………………………………………………………………………… g) Terangkan alasan kepada pemerhatian di (f) ….……………………………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………………………………… h) Nyatakan perubahan tenaga bagi sel elektrokimia ini ….……………………………………………………………………………………………………… Eksperimen 6.1 : Proses Elektrolisis Sebatian Ion dalam keadaan pepejal, leburan dan akueus Tujuan : Untuk mengkaji proses elektrolisis sebatian ion dalam keadaan pepejal, leburan dan akueus Penyataan masalah : Bolehkah sebatian ion dalam keadaan pepejal, leburan dan akueus menjalankan proses elektrolisis? Hipotesis : 1. Sebatian ion dalam keadaan leburan dan akueus dapat menjalani proses elektrolisis 2. Sebatian ion dalam keadaan pepejal tidak dapat menjalani proses elektrolisis Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Keadaan sebatian ion iaitu pepejal, leburan dan akueus Bergerak balas : Keadaan mentol Dimalarkan : Jenis elektrod Bahan : Pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2, dan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, 0.1 mol dm-3 Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, mangkuk pijar, tungku kaki tiga, segi tiga tanah liat, penunu Bunsen, suis, bikar, mentol, sel elektrolitik, spatula dan tabung uji A) Elektrolisis bagi sebatian ion dalam keadaan pepejal dan leburan Demonstrasi oleh guru ( dijalankan di dalam kebuk wasap) Prosedur 1 Masukkan serbuk pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2 ke dalam mangkuk pijar yang kering sehingga separuh penuh . 2 Letakkan mangkuk pijar itu di atas segi tiga tanah liat pada tungku kaki tiga (Rajah A) 3 Lengkapkan litar dengan menyambungkan elektrod karbon, suis, bateri dan mentol dengan wayar penyambung dan klip buaya 4 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada mentol 5 Panaskan pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2 sehingga melebur 6 Ulang langkah 3 dan 4

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 7 Susunan radas : Pemerhatian Bahan Pemerhatian Inferen Pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2 Leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Kesimpulan : ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Rajah A Elektrolisis pepejal plumbum (II) bromida, PbBr2 Rajah B Elektrolisis leburan plumbum (II) bromida, PbBr2

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 8 B) Elektrolisis bagi sebatian ion dalam keadaan akueus Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 0.1 mol dm-3 sehingga separuh penuh dan dua tabung uji yang diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, 0.1 mol dm-3 sehingga penuh . Susunan Radas : 2 Hidupkan suis selama 5 minit. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada mentol. Pemerhatian Bahan Pemerhatian Inferen larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 mol dm-3 Kesimpulan : ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Soalan : 1. Mengapakah elektrolisis bagi leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 perlu dijalankan di dalam kebuk wasap? ….………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… 2. Apakah tujuan mentol disambungkan pada sel elektrolisis? ….………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… 3. Mengapakah elektrolisis tidak berlaku dalam sebatian ion yang berkeadaan pepejal? ….………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 9 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Elektrolisis Larutan Akueus Berapa jenis kation dan anion yang biasanya terdapat dalam suatu larutan akueus? Dua jenis kation dan dua jenis anion. Nyatakan sumber ion-ion ini. – Satu kation dan satu anion daripada bahan terlarut. – Ion hidrogen(H+ ) dan ion hidroksida(OH– ) daripada air. Catatan: Air ialah elektrolit lemah yang mengion separa kepada ion H+ dan OH–. Walau bagaimanapun, jumlah kecil ion ini boleh bersaing dengan ion daripada bahan terlarut untuk nyahcas. Contoh: Apakah pemilihan nyahcas? Apabila lebih dari satu jenis ion tertarik kepada elektrod semasa elektrolisis, hanya satu jenis ion yang dipilih untuk dinyahcas pada setiap elektrod. Faktor yang mempengaruhi hasil elektrolisis Nyatakan 3 faktor yang mempengaruhi pemilihan ion. Tiga faktor yang mempengaruhi pemilihan ion untuk dinyahcas pada elektrod bagi elektrolisis larutan akueus iaitu: • Kedudukan ion dalam siri elektrokimia • Kepekatan elektrolit • Jenis elektrod Info Sains Apabila ion positif dinyahcas, ion akan menerima elektron, menjadi neutral dan membentuk atom atau molekul. Apabila ion negatif dinyahcas, ion akan menderma elektron, menjadi neutral dan membentuk atom atau molekul.

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 10 A) Kedudukan ion dalam siri elektrokimia (SEK) Bagaimana logamlogam disusun dalam siri elektrokimia? Dalam Siri Elektrokimia, logam-logam disusun mengikut kecenderungan atomnya untuk menderma elektron. Semakin tinggi kedudukan sesuatu logam dalam Siri Elektrokimia, semakin mudah atom logam tersebut untuk menderma elektron Susunan ion mengikut kecenderungannya untuk dinyahcas dalam siri elektrokimia Tips!! Mudah mengingat. Credit Modul ULAS Cikgu Abadi Bilakah faktor kedudukan ion dalam Siri Elektrokimia digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan ke atas larutan cair dan elektrod lengai. Bagaimana memilih kation dan anion untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Lebih rendah kedudukan kation dalam Siri Elektrokimia atau anion yang lebih rendah kedudukan dalam siri nyahcas anion akan dinyahcas. Kation: K+ , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , Al3+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H+ , Cu 2+ , Ag + , Au + Anion: F – , SO4 2– , NO3 – , Cl– , Br – , I – , dan OH– Kecenderungan dinyahcas bertambah

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 11 Contoh 1 : Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah Ion natrium Na + , ion hidrogen H+ , ion sulfat SO4 2 dan ion hidroksida OH- Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion sulfat, SO4 2- Ion hidrogen, H+ Ion natrium, Na + Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion sulfat, SO4 2- Ion hidrogen, H+ Kerana ion hidrogen, H+ kurang elektropositif berbanding ion natrium, Na + Pemerhatian Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terhasil di anod Gas hidrogen terhasil di katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan Contoh 2 : Larutan kuprum sulfat sebagai elektrolit Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah Ion kuprum Cu 2+ , ion hidrogen H+ , ion sulfat SO4 2- dan ion hidroksida OH- Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion sulfat, SO4 2- Ion hidrogen, H+ Ion kuprum, Cu 2+ Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion sulfat, SO4 2- Ion kuprum, Cu 2+ Kerana ion kuprum, Cu 2+ kurang elektropositif berbanding ion hidrogen, H+ Pemerhatian Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Pepejal perang terbentuk Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terhasil di anod Kuprum terenap pada katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala -

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 12 Eksperimen 6.2 : Kesan kedudukan ion dalam siri elektrokimia Tujuan : Untuk mengkaji kesan kedudukan ion dalam siri elektrokimia terhadap pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada elektrod. Penyataan masalah : Bagaimakah kedudukan ion dalam siri elektrokimia mempengaruhi pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada elektrod? Hipotesis : Semakin rendah kedudukan ion dalam siri elektrokimia, semakin mudah ion tersebut untuk dinyahcas. Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Kedudukan ion dalam siri elektrokimia Bergerak balas : Hasil pada elektrod Dimalarkan : Kepekatan elektrolit dan jenis elektrod Bahan : Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 , larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, sel elektrolitik, ammeter, tabung uji dan suis Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 sehingga separuh penuh. 2 Isi dua tabung uji dengan larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 sehingga penuh dan telangkupkan kedua-dua tabung uji tersebut dalam sel elektrolitik 3 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada anod dan katod. 4 Matikan suis apabila tabung uji yang diisi dengan gas yang terbebas dari elektrod sehingga hampir penuh 5 Uji gas yang terbebas dengan menggunakan kayu uji berbara dan kayu uji menyala. 6 Perhatikan dan catat hasil ujian gas tersebut. 7 Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggantikan larutan magnesium nitrat dengan larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Susunan radas :

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 13 Pemerhatian Elektrolit Ujian gas yang terbebas pada Anod Katod Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara: ….…………………………… Ujian kayu uji berbara: ….……………………………… Ujian kayu uji menyala: ….…………………………… Ujian kayu uji menyala: ….……………………………… Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara: ….…………………………… Ujian kayu uji berbara: ….……………………………… Ujian kayu uji menyala: ….…………………………… Ujian kayu uji menyala: ….……………………………… Kesimpulan : 1. Adakah hipotesis diterima? ….…………………………………………………………………………………. 2. Apakah kesimpulan eksperimen ini? ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Perbincangan : Berdasarkan pemerhatian di atas, nyatakan gas yang terhasil pada anod dan katod bagi setiap elektrolit dalam jadual di bawah: Namakan ion yang dipilih untuk dinyahcas pada anod dan katod bagi setiap elektrolit dalam jadual di bawah: Elektrolit Hasil yang terbentuk pada Anod Katod Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Elektrolit Ion yang dipilih untuk dinyahcas pada Anod Katod Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 14 Soalan : 1. Namakan ion yang terkandung dalam larutan yang berikut: a) Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 ………………………………………………………………………………………………………….. b) Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 ………………………………………………………………………………………………………….. B) Kepekatan Elektrolit Bilakah faktor kepekatan elektrolit digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod lengai dan larutan pekat. Bagaimanakah memilih kation untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Ion yang lebih pekat akan dinyahcas tetapi ia benar untuk ion-ion halida sahaja iaitu Cl– , Br – dan I – . Ion positif yang dipilih untuk dinyahcas pada katod masih dipengaruhi oleh kedudukan ion positif berkenaan dalam siri Elektrokimia Nyatakan ion yang terpilih untuk dinyahcas di anod dan katod bagi larutan pekat berikut. i. Larutan asid hidroklorik pekat menggunakan elektrod karbon Anod : Cl - Katod : H+ ii. Larutan kalium iodida pekat menggunakan elektrod karbon Anod : l - Katod : H+ iii. Larutan natrium klorida pekat menggunakan elektrod karbon Anod : Cl - Katod : H+ Info sains : apabila menggunakan larutan, automatik ion hidrogen, H+ dan ion hidroksida, OH- hadir (mewakili larutan – mengandungi air) Contoh: Perbezaan elektrolisis larutan natrium klorida pekat dan larutan natrium klorida cair Larutan Pekat: Larutan natrium klorida pekat (1.0 mol dm-3 ) sebagai elektrolit Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion natrium, ion hidrogen, ion klorida dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion klorida, Cl - Ion hidrogen, H+ Ion natrium, Na + Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion klorida, Cl - Kerana kepekatan ion klorida, Cl -lebih tinggi berbanding kepekatan ion hidroksida, OH- Ion hidrogen, H+ Kerana ion hidrogen, H+ kurang elektropositif berbanding ion natrium, Na + Pemerhatian Gelembung-gelembung gas kuning-kehijaun terbebas Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas klorin terhasil di anod Gas hidrogen terhasil di katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Sehelai kertas litmus biru lembap diletakkan di mulut tabung uji. Gas ini menukar kertas litmus biru lembap kepada merah dan kemudian melunturkannya. Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan.

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 15 Info sains 1 . Tentukan elektrolit sama ada pekat atau cair, 0.0001 mol dm-3 dikira cair dan 1.0 mol dm-3 dikira pekat 2 . Pemilihan ion seperti ion klorida, ion bromida sahaja terlibat dalam faktor kepekatan elektrolit ini 3 . Hasil di anod sahaja berbeza namun hasil di katod adalah sama memandangkan pemilihan ion untuk dinyahcas di katod masih melihat kedudukan ion paling bawah dalam Siri Elektrokimia iaitu ion yang mudah untuk dinyahcas. Larutan Cair : Larutan natrium klorida cair (0.0001 mol dm-3 ) sebagai elektrolit Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion natrium, ion hidrogen, ion klorida dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion klorida, Cl - Ion hidrogen, H+ Ion natrium, Na + Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion klorida, Cl - Ion hidrogen, H+ Kerana ion hidrogen, H+ kurang elektropositif berbanding ion natrium, Na + Pemerhatian Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terhasil di anod Gas hidrogen terhasil di katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala. Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan.

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 16 Eksperimen 6.3 : Kesan Kepekatan Ion dalam Elektrolit Tujuan : Untuk mengkaji kesan kepekatan ion dalam elektrolit terhadap pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada anod Penyataan masalah : Bagaimanakah kepekatan asid hidroklorik, HCl mempengaruhi pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada anod? Hipotesis : Ion yang lebih tinggi kepekatannya akan dipilih untuk dinyahcas di anod // Jika menggunakan elektrolit yang lebih pekat, maka ion yang lebih tinggi kedudukan dalam Siri Elektrokimia akan dinyahcas di anod Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Kepekatan ion dalam elektrolit Bergerak balas : Hasil pada anod Dimalarkan : Jenis elektrod // Elektrod karbon Bahan : Asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 , Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm- 3 dan kayu uji Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, sel elektrolitik, ammeter, tabung uji, kertas litmus dan suis Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 sehingga separuh penuh 2 Isi dua tabung uji dengan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 sehingga penuh dan telangkupkan kedua-dua tabung uji tersebut dalam sel elektrolitik 3 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada anod dan katod. 4 Matikan suis apabila tabung uji yang diisi dengan gas yang terbebas dari elektrod sehingga hampir penuh 5 Uji gas yang terbebas dengan menggunakan kayu uji berbara dan kertas litmus biru dan merah lembap 6 Perhatikan dan catat hasil ujian gas tersebut. 7 Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggantikan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 dengan asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm-3 Susunan radas : Pemerhatian Elektrolit Ujian gas yang terhasil pada anod Asid hidroklorik, HCl 1.0 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara : ……………………………………………………………………… Ujian kertas litmus biru lembap : ………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 17 Ujian kertas litmus merah lembap : ……………………………………………………………………… Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara : ……………………………………………………………………… Ujian kertas litmus biru lembap : ……………………………………………………………………… Ujian kertas litmus merah lembap : ……………………………………………………………………… Kesimpulan : 1. Adakah hipotesis diterima? ….…………………………………………………………………………………. 2. Apakah kesimpulan eksperimen ini? ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Soalan : 1. Apakah perbezaan kepekatan ion klorida, Cl- dalam asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 dengan ion klorida, Cl- dalam asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm-3? ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 2. Berdasarkan pemerhatian di atas, namakan hasil yang terbentuk pada anod bagi setiap elektrolit yang berikut: a) Asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm- ………………………………………………………………………………………………………………… b) Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm- ………………………………………………………………………………………………………………… 3. Namakan ion yang dipilih untuk dinyahcas pada anod bagi setiap elektrolit yang berikut: a) Asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm- ………………………………………………………………………………………………………………… b) Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm- …………………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 18 Pengesahan Ujian Kimia terhadap Hasil kepada Pemerhatian A Kehadiran gas oksigen Ujian kayu uji berbara 1. Masukkan sebatang kayu uji berbara ke dalam tabung uji yang berisi gas 2. Kayu uji berbara akan bernyala semula 3. Menunjukkan kehadiran gas oksigen di dalam tabung uji tersebut Susunan radas B Kehadiran gas karbon dioksida Ujian kayu uji menyala 1. Dekatkan sebatang kayu uji menyala ke mulut tabung uji yang berisi gas 2. Bunyi ‘pop’ terhasil 3. Menunjukkan kehadiran gas karbon dioksida di dalam tabung uji tersebut C Kehadiran gas halogen seperti gas klorin atau gas bromin (bersifat asid) Ujian kertas litmus biru lembap 1. Dekatkan sehelai kertas litmus biru lembap ke mulut tabung uji yang berisi gas 2. Jika kertas litmus biru lembap menjadi merah, gas di dalam tabung uji adalah bersifat asid 3. Jika kertas litmus biru lembap luntur, gas di dalam tabung uji adalah gas halogen seperti gas klorin atau gas bromin) 4. Jika kertas litmus biru lembap tidak berubah, gas di dalam tabung uji adalah bersifat alkali atau neutral D Kehadiran gas (bersifat alkali) Ujian kertas litmus merah lembap 1. Dekatkan sehelai kertas litmus merah lembap ke mulut tabung uji yang berisi gas 2. Jika kertas litmus merah lembap menjadi biru, gas di dalam tabung uji adalah bersifat alkali 3. Jika kertas litmus merah lembap tidak berubah, gas di dalam tabung uji adalah bersifat asid atau neutral

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 19 C) Jenis Elektrod Terdapat dua jenis elektrod Bilakah faktor elektrod digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod aktif. Elektrod aktif ialah elektrod yang bertindak bukan sahaja sebagai konduktor tetapi juga mengalami perubahan kimia. Catatan: Elektrod lengai – Elektrod yang bertindak sebagai konduktor sahaja dan tidak mengalami sebarang perubahan kimia. Biasanya diperbuat daripada karbon atau platinum. Bagaimanakah memilih kation untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Semasa proses elektrolisis, atom logam di anod melepaskan elektron menjadi ion logam, anod logam menjadi nipis, manakala kation yang kurang elektropositif akan dipilih di katod. Ianya terdiri daripada elektrod logam seperti kuprum, argentum dan nikel. 1. Jika jenis logam yang digunakan sebagai anod adalah sama dengan jenis ion logam dalam elektrolit, maka Di anod, atom logam akan mengion untuk membentuk ion positif yang melarut ke dalam elektrolit Di katod, ion logam tersebut dinyahcas dan membentuk atom logam yang terenap pada katod Kepekatan ion logam dalam elektrolit adalah sama atau tidak berubah kerana kadar atom logam mengion untuk membentuk ion logam di anod adalah sama dengan kadar ion logam dinyahcas untuk membentuk atom logam lalu terenap pada katod 2. Jika jenis bahan yang digunakan sebagai anod tidak sama dengan jenis ion logam dalam elektrolit, maka Atom di anod tidak akan melarut ke dalam elektrolit. Ion negatif dalam elektrolit pula dinyahcas di anod Di katod, ion yang kurang elektropositif akan dipilih untuk dinyahcas Contoh 1 : Larutan argentum nitrat dengan menggunakan elektrod argentum Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion argentum, ion hidrogen, ion nitrat dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion nitrat, NO3 - Ion hidrogen, H+ Ion argentum, Ag + Ion yang terpilih Elektrod argentum melarut ke dalam elektrolit membentuk ion argentum Ion nitrat dan ion hidroksida tidak dinyahcaskan Ion argentum, Ag+ Kerana ion argentum, Ag+ kurang elektropositif berbanding ion hidrogen, H+ Pemerhatian Elektrod menipis atau terkakis Pepejal kelabu terenap Hasil kepada pemerhatian/inferens Elektrod argentum melarut ke dalam elektrolit membentuk ion argentum Argentum terenap pada katod Kepekatan ion argentum tidak berubah kerana kadar pengionan atom argentum di anod untuk membentuk ion argentum adalah sama dengan kadar ion argentum dinyahcas untuk membentuk atom argentum yang terenap pada katod

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 20 Eksperimen 6.4 : Kesan jenis elektrod terhadap pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada elektrod Tujuan : Untuk mengkaji kesan jenis elektrod terhadap pemilihan ion elektrolit untuk dinyahcas pada elektrod Penyataan masalah : Bagaimanakah jenis elektrod mempengaruhi pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada anod? Hipotesis : Jika elektrod karbon digunakan semasa elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 maka ion hidroksida, OH- dipilih untuk dinyahcas pada anod Jika elektrod kuprum digunakan semasa elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, maka ion kuprum(II), Cu2+, terhasil pada anod Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Jenis elektrod Bergerak balas : Hasil elektrolisis pada anod Dimalarkan : Jenis dan kepekatan elektrolit Bahan : Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, 0.1 mol dm-3 dan kayu uji Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, sel elektrolitik, ammeter, tabung uji, dan suis Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 sehingga separuh penuh 2 Isi sebuah tabung uji dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 0.1 mol dm-3 sehingga penuh dan telangkupkan tabung uji tersebut pada elektrod anod 3 Hidupkan suis selama 15 minit. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada anod. 4 Uji sebarang gas yang terbebas dengan kayu uji berbara 5 Perhatikan dan catat hasil ujian gas tersebut. 6 Ulang langkah 1 hingga 4 dengan menggantikan elektrod karbon dengan elektrod kuprum. Contoh 2 : Larutan argentum nitrat dengan menggunakan elektrod karbon Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion argentum, ion hidrogen, ion nitrat dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion nitrat, NO3 - Ion hidrogen, H+ Ion argentum, Ag + Ion yang terpilih Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion nitrat , NO3 - Ion argentum, Ag+ Kerana ion argentum, Ag+ kurang elektropositif berbanding ion hidrogen, H+ Pemerhatian Gelembung gas tidak berwarna terbebas Pepejal kelabu terenap Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terbebas Argentum terenap pada katod Kepekatan ion argentum berkurang kerana ion argentum dalam elektrolit dinyahcas untuk menjadi atom argentum yang terenap pada katod

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 21 Susunan radas : Pemerhatian Jenis elektrod Ujian kayu uji berbara pada anod Elektrod karbon Elektrod kuprum Kesimpulan : 1. Adakah hipotesis diterima? ….……………………………………………………………………… 2. Apakah kesimpulan eksperimen ini? ….……………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………… Soalan : 1. Namakan ion yang hadir dalam elektrolit semasa elektrolisis dijalankan. …………………………………………………………………………………………………………… 2. Namakan ion yang dipilih untuk dinyahcas atau ion yang terhasil pada anod bagi jenis elektrod yang berikut: (a) elektrod karbon …………………………………………………………………………………………………………… (b) elektrod kuprum ……………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 22 Aplikasi Elektrolisis dalam Industri Nyatakan contoh aplikasi elektrolisis dalam industri Contoh aplikasi elektrolisis dalam industri ialah: Pengekstrakan logam Penulenan logam Penyaduran logam Pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) 1. Pengekstrakan logam Apakah pengekstrakan logam? Logam sangat reaktif (berada pada kedudukan teratas dalam Siri Elektrokimia),seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium dan aluminium diekstrakkan daripada bijihnya atau garamnya secara elektrolisis leburan bijih atau garam logam tersebut. 2. Penulenan logam Apakah penulenan logam? Ialah satu proses menyingkirkan bendasing daripada suatu logam tak tulen. Catatan: Proses ini sama seperti penyaduran. Ia memindahkan logam dari anod ke katod. Bagaimana cara menulenkan logam tidak tulen menggunakan elektrolisis? (a) Logam tak tulen dijadikan sebagai anod. (b) Logam tulen dijadikan sebagai katod. (c) Elektrolit adalah larutan garam yang mengandungi ion logam yang hendak ditulenkan. Latihan: Penulenan kuprum (a) Nyatakan nama bahan yang dijadikan sebagai: elektrod X : ………………………………………………………… elektrod Y : ………………………………………………………… elektrolit Z : ………………………………………………………… (b) Apakah pemerhatian di elektrod X : ………………………………………………………… elektrod Y : ………………………………………………………… Rumusan proses penulenan. 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 3. Penyaduran logam Apakah penyaduran logam? Dalam proses penyaduran logam, emas, platinum atau perak disadur pada logam lain untuk menjadikan logam itu kelihatan lebih menarik dan tahan kakisan .

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 23 Susunan radas bagi penyaduran logam. Objek yang manakah dijadikan anod (disambungkan kepada terminal positif bateri)? Logam penyadur Catatan: Logam penyadur bukan elektrod lengai, atom logam penyadur mengion memebebaskan elektron untuk membentuk ion logam. Anod menipis. Objek yang manakah dijadikan katod (disambung kepada terminal negatif bateri)? Objek logam yang hendak disadurkan . Catatan: Apabila kation logam penyadur dinyahcas di katod, logam penyadur terenap pada permukaan logam yang hendak disadurkan. Apakah elektrolit yang digunakan? Elektrolit yang digunakan ialah larutan akueus garam yang mengandungi ion logam penyadur. Rumusan proses penyaduran. 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. Nyatakan dua tujuan utama penyaduran. Untuk menghalang kakisan objek melalui perlindungan lapisan logam. Contohnya, objek besi disadurkan dengan nikel atau kromium. Untuk menjadikan objek lebih menarik dengan penampilan yang berkilat. Sebagai contoh, penyaduran objek logam dengan emas, platinum dan perak. Cadang langkah yang diambil untuk mendapat lapisan penyaduran yang sekata dan tahan lama. Arus elektrik yang rendah digunakan supaya penyaduran dilakukan dengan perlahan. Kepekatan elektrolit yang rendah digunakan. Permukaan logam yang disadur digilap menggunakan kertas pasir. 4. Pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) Apakah Elektro- penggumpalan? Elektro-penggumpalan ialah satu Teknik yang inovatif untuk merawat air sisa. Elektro-penggumpalaan mengaplikasikan dua proses iaitu elektrolisis dan penggumpalan. Rajah Elektro-Pengumpalan

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 24 Bagaimana pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) berlaku dalam proses elektrolisis dan proses pengumpalan? Proses elektrolisis: Pada anod, elektrod logam seperti aluminium mengion dalam elektrolit untuk menghasilkan ion aluminium, Al3+ yang bercas positif Pada katod, ion hidrogen, H+ dipilih untuk dinyahcas untuk membentuk gas hidrogen. Gelembung gas hidogen terbebas dari katod dan naik ke permukaan air Proses penggumpalan : Penggumpalan berlaku apabila ion aluminium, Al3+, ion hidroksida, OH- dan bahan pencemar dalam air sisa bergabung menghasilkan gumpalan yang dikenali sebagai flok . Flok akan terperangkap dalam gelembung gas hidrogen yang terlepas dari katod dibawa naik ke permukaan air . Flok yang lain tenggelam dan berkumpul pada dasar. 6.2 Sel Kimia Apakah sel kimia? Sel kimia ringkas terdiri daripada dua logam yang berlainan yang dicelup ke dalam suatu elektolit dan disambungkan melalui litar luar dengan wayar penyambung. Apakah perubahan tenaga dalam sel kimia? Perubahan tenaga dalam sel kimia ialah dari tenaga kimia kepada tenaga elektrik Nyatakan faktor yang mempengaruhi bacaan voltan dalam sel kimia. Voltan sel kimia bergantung kepada jarak antara dua logam dalam Siri Elektrokimia di mana semakin jauh dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin tinggi voltannya. Bagaimanakah menentukan terminal negatif dan terminal positif sel kimia? Logam yang lebih elektropositif akan menjadi terminal negatif sel. Logam yang kurang elektropositif akan menjadi terminal positif sel. Susunan radas sel kimia (menunjukkan tindak balas kimia dalam sel kimia menghasilkan tenaga elektrik) Arus elektrik terhasil dikesan oleh voltmeter (Tenaga kimia ➝ Tenaga elektrik)

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 25 Catatan: Atom logam (pepejal) daripada terminal negatif melepaskan elektron untuk membentuk ion logam (larutan akueus) – elektrod menipis. Elektron mengalir melalui terminal positif, elektron diterima oleh kation dalam elektrolit. Jika ion hidrogen menerima elektron, gelembung gas dibebaskan di terminal negatif. Jika ion logam menerima elektron, pepejal logam terenap di terminal negatif. Contoh Tindak balas kimia dalam sel kimia dengan elektrod yang berlainan. Siri Elektrokimia Bagi penerangan sel kimia, perlu melihat Siri Elektrokimia untuk memilih ion mengikut keelektropositifannya. Penerangan bagi sel kimia dalam Rajah 1 a) Magnesium menjadi terminal negatif kerana magnesium lebih elektropositif (kedudukan lebih atas dalam Siri Elektrokimia berbanding kuprum) lebih cenderung untuk mendermakan atau melepaskan elektron membentuk ion magnesium, Mg2+ dan larut dalam elektrolit larutan kuprum(II) sulfat Elektrod magnesium menjadi nipis Elektron mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum b) Kuprum menjadi terminal positif kerana kuprum kurang elektropositif (kedudukan lebih bawah berbanding magnesium dalam Siri Elektrokimia berbanding magnesium, maka kuprum lebih cenderung untuk menerima elektron Elektron dari magnesium mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum. Ion kuprum(II) dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom kuprum. Pepejal perang terenap di permukaan elektrod kuprum. c) Pergerakan elektron dari terminal negatif ke terminal positif melalui litar luar untuk menghasilkan arus elektrik. d) Perubahan tenaga yang berlaku dalam sel kimia ialah tenaga kimia kepada tenaga elektrik ION Rajah 1

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 26 Apakah Siri Elektrokimia? Siri Elektrokimia ialah susunan logam mengikut kecenderungan melepaskan elektron membentuk ion bercas positif . Aktiviti 6.2 Membina sel kimia ringkas Bahan : Kertas pasir, dua pita magnesium, dua jalur kuprum dan larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3 Radas : Silinder penyukat, bikar, wayar penyambung dengan klip buaya dan voltmeter Arahan : 1. Bersihkan dua pita magnesium dan dua jalur kuprum dengan kertas pasir 2. Sukat dan tuang 150 cm3 larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3 ke dalam bikar yang bersih dengan menggunakan silinder penyukat . 3. Celup pita magnesium dan jalur kuprum ke dalam larutan natrium klorida, NaCl di dalam bikar . 4. Sambungkan pita magnesium, jalur kuprum dan voltmeter dengan wayar penyambung . 5. Hidupkan suis. Perhatikan dan catat bacaan voltmeter . 6. Ulang langkah 1 hingga 5 dengan menggantikan pasangan pita magnesium dan jalur kuprum dengan pasangan pita magnesium dan pasangan kuprum . Susunan radas : Keputusan :

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 27 LATIHAN PENGUKUHAN 1 ( PROSES ELEKTROLISIS) 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas. a) Namakan jenis sel elektrokimia tersebut. …………………………………………………………………………………………………………… b) Namakan ion-ion yang hadir dalam elektrolit tersebut Ion positif : …………………………………………ion negatif: ……………………………………………. c) Nyatakan ion yang hadir di terminal berikut; Katod : ……………………………………………….Anod : ………………………………………… d) Ramalkan apa yang akan diperhatikan selepas litar tersebut dihidupkan. …………………………………………………………………………………………………………… e) Apakah yang dimaksudkan dengan elektrolit? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… f) Ramalkan apa yang akan berlaku jika leburan plumbum(II) bromida digantikan dengan leburan naftalena. …………………………………………………………………………………………………………… g) Terangkan alasan kepada pemerhatian di (f). …………………………………………………………………………………………………………… h) Nyatakan perubahan tenaga bagi sel elektrokimia ini. ……………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 28 6.1 Sel Elektrolitik Apakah elektrokimia? Elektrokimia merupakan kajian dalam bidang kimia tentang hubung kait antara fenomena elektrik dengan kimia yang berlaku dalam dua jenis sel elektrokimia yang berikut: iii. Sel elektrolitik iv. Sel kimia Sel elektrokimia ada 2 jenis: 3. Sel elektrolitik Dalam sel elektrolitik, arus elektrik mengalir melalui suatu elektrolit untuk menghasilkan tindak balas kimia. Tenaga elektrik ditukar menjadi tenaga kimia melalui proses elektrolisis 4. Sel kimia (Sel voltan atau sel galvani) Dalam sel kimia, perubahan kimia yang berlaku dalam sel menghasilkan arus elektrik. Tenaga kimia ditukar menjadi tenaga elektrik dalam sel tersebut. Apakah elektrolisis? Elektrolisis ialah proses penguraian sesuatu sebatian dalam keadaan leburan atau akueus kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik mengalir melaluinya. Rajah susunan bagi sel elektrolisis yang biasa. c) d)

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 29 Terminologi penting: Sel elektrolitik terdiri daripada: 7. Sumber elektrik Seperti bateri. Ianya berfungsi untuk menghasilkan arus elektrik bagi menjalankan elektrolisis. 8. Elektrod Merupakan konduktor elektrik yang disambungkan pada bateri dan membolehkan arus elektrik masuk atau keluar elektrolit semasa proses elektrolisis. 9. Anod elektrod yang disambungkan pada terminal positif sumber elektrik 10. Katod elektrod yang disambungkan pada terminal negatif sumber elektrik 11. Elektrolit Bahan yang dapat mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan atau akueus dan tidak mengalami perubahan kimia. Elektrolit yang mengandungi ion yang bercas positif (kation) dan ion yang bercas negatif (anion) Contohnya: natrium klorida ialah elektrolit yang merupakan sebatian ion yang terdiri daripada ion natrium, Na+ ( ion yang bercas positif) dan ion klorida, Cl- (ion yang bercas negatif) 12. Bukan Elektrolit Bahan yang tidak dapat mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan atau akueus. Contoh-contoh elektrolit dan bukan elektrolit Contoh elektrolit Contoh elektrolit Leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Naftalena, C10H8 Leburan natrium klorida, NaCl Asetamida, CH3CONH2 Larutan natrium hidroksida, NaOH Larutan glukosa, C6H12O6 Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 Etanol, C2H5OH Proses Elektrolisis Terangkan bagaimana proses elektrolisis berlaku. Semasa elektrolisis dijalankan: • Ion yang bercas positif (kation) akan bergerak ke katod (terminal negatif) • Ion yang bercas negatif (anion) akan bergerak ke anod (terminal positif) Cara mudah ingat!! Credit Modul ULAS Cikgu Abadi Contoh: Contohnya sewaktu elektrolisis leburan plumbum(II) bromida, PbBr2, ion plumbum(II) yang bercas positif, Pb 2+ bergerak ke katod merupakan terminal negatif, manakala ion bromida yang bercas negatif, Br - bergerak ke anod merupakan terminal positif .

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 30 Rajah : Pergerakan ion ke elektrod semasa elektrolisis leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Rajah : Pergerakan ion ke elektrod semasa elektrolisis leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Cara mudah ingat!! Credit Modul ULAS Cikgu Abadi Mengapakah elektrolit dalam keadaan pepejal tidak dapat mengalirkan arus elektrik? Elektrolit tidak dapat mengalirkan elektrik dalam keadaan pepejal kerana tiada ion yang bebas bergerak untuk mengalirkan elektrik. Terangkan perubahan tenaga dalam elektrolisis. Tenaga Elektrik kepada Tenaga Kimia Contoh sel elektrolisis

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 31 Latihan Prestasi 1 1. Nyatakan maksud bagi terma-terma berikut: h) Elektrolisis : ….………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………. i) Anod : ….………………………………………………………………………………… j) Katod : ….………………………………………………………………………………… k) Kation : ….………………………………………………………………………………… l) Anion : ….………………………………………………………………………………… m) Elektrod : ….………………………………………………………………………………… n) Elektrolit : ….………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… 2. Nyatakan perubahan tenaga terlibat dalam sel elektrokimia berikut: c) Sel elektrolitik : ….………………………………………………………………………………… d) Sel kimia : ….………………………………………………………………………………… 3. Labelkan sel elektrolitik berikut dengan menggunakan perkataan yang diberikan. Sel elektrolitik Anod Kation Anion Katod Bateri Reostat Elektrolit

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 32 5. Nyatakan anion dan kation bagi elektrolit berikut: Elektrolit Anion Kation Leburan plumbum(II) bromida Leburan natrium klorida Larutan kuprum(II) sulfat Larutan natrium hidroksida Leburan plumbum(II) bromida Latihan Prestasi 2 Rajah menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas. i) Namakan jenis sel elektrokimia tersebut. ….……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… j) Namakan ion-ion yang hadir dalam elektrolit tersebut Ion positif : ……………………………………Ion negatif: ……………………………………………. k) Nyatakan ion yang hadir di terminal berikut; Katod : ……………………………………… Anod : ………………………………………… l) Ramalkan apa yang akan diperhatikan selepas litar tersebut dihidupkan. ….……………………………………………………………………………………………………… m) Apakah yang dimaksudkan dengan elektrolit? ….……………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………………… n) Ramalkan apa yang akan berlaku jika leburan plumbum(II) bromida digantikan dengan leburan naftalena. Rajah

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 33 ….……………………………………………………………………………………………………… o) Terangkan alasan kepada pemerhatian di (f) ….……………………………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………………………………… p) Nyatakan perubahan tenaga bagi sel elektrokimia ini ….……………………………………………………………………………………………………… Eksperimen 6.1 : Proses Elektrolisis Sebatian Ion dalam keadaan pepejal, leburan dan akueus Tujuan : Untuk mengkaji proses elektrolisis sebatian ion dalam keadaan pepejal, leburan dan akueus Penyataan masalah : Bolehkah sebatian ion dalam keadaan pepejal, leburan dan akueus menjalankan proses elektrolisis? Hipotesis : 3. Sebatian ion dalam keadaan leburan dan akueus dapat menjalani proses elektrolisis 4. Sebatian ion dalam keadaan pepejal tidak dapat menjalani proses elektrolisis Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Keadaan sebatian ion iaitu pepejal, leburan dan akueus Bergerak balas : Keadaan mentol Dimalarkan : Jenis elektrod Bahan : Pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2, dan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, 0.1 mol dm-3 Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, mangkuk pijar, tungku kaki tiga, segi tiga tanah liat, penunu Bunsen, suis, bikar, mentol, sel elektrolitik, spatula dan tabung uji B) Elektrolisis bagi sebatian ion dalam keadaan pepejal dan leburan Demonstrasi oleh guru ( dijalankan di dalam kebuk wasap) Prosedur 1 Masukkan serbuk pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2 ke dalam mangkuk pijar yang kering sehingga separuh penuh . 2 Letakkan mangkuk pijar itu di atas segi tiga tanah liat pada tungku kaki tiga (Rajah A) 3 Lengkapkan litar dengan menyambungkan elektrod karbon, suis, bateri dan mentol dengan wayar penyambung dan klip buaya 4 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada mentol 5 Panaskan pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2 sehingga melebur 6 Ulang langkah 3 dan 4

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 34 Susunan radas : Pemerhatian Bahan Pemerhatian Inferen Pepejal plumbum(II) bromida, PbBr2 Leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 Kesimpulan : ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Rajah A Elektrolisis pepejal plumbum (II) bromida, PbBr2 Rajah B Elektrolisis leburan plumbum (II) bromida, PbBr2

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 35 B) Elektrolisis bagi sebatian ion dalam keadaan akueus Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 0.1 mol dm-3 sehingga separuh penuh dan dua tabung uji yang diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, 0.1 mol dm-3 sehingga penuh . Susunan Radas : 2 Hidupkan suis selama 5 minit. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada mentol. Pemerhatian Bahan Pemerhatian Inferen larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 mol dm-3 Kesimpulan : ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Soalan : 4. Mengapakah elektrolisis bagi leburan plumbum(II) bromida, PbBr2 perlu dijalankan di dalam kebuk wasap? ….………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… 5. Apakah tujuan mentol disambungkan pada sel elektrolisis? ….………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… 6. Mengapakah elektrolisis tidak berlaku dalam sebatian ion yang berkeadaan pepejal? ….………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 36 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Elektrolisis Larutan Akueus Berapa jenis kation dan anion yang biasanya terdapat dalam suatu larutan akueus? Dua jenis kation dan dua jenis anion. Nyatakan sumber ion-ion ini. – Satu kation dan satu anion daripada bahan terlarut. – Ion hidrogen(H+ ) dan ion hidroksida(OH– ) daripada air. Catatan: Air ialah elektrolit lemah yang mengion separa kepada ion H+ dan OH–. Walau bagaimanapun, jumlah kecil ion ini boleh bersaing dengan ion daripada bahan terlarut untuk nyahcas. Contoh: Apakah pemilihan nyahcas? Apabila lebih dari satu jenis ion tertarik kepada elektrod semasa elektrolisis, hanya satu jenis ion yang dipilih untuk dinyahcas pada setiap elektrod. Faktor yang mempengaruhi hasil elektrolisis Nyatakan 3 faktor yang mempengaruhi pemilihan ion. Tiga faktor yang mempengaruhi pemilihan ion untuk dinyahcas pada elektrod bagi elektrolisis larutan akueus iaitu: • Kedudukan ion dalam siri elektrokimia • Kepekatan elektrolit • Jenis elektrod Info Sains Apabila ion positif dinyahcas, ion akan menerima elektron, menjadi neutral dan membentuk atom atau molekul. Apabila ion negatif dinyahcas, ion akan menderma elektron, menjadi neutral dan membentuk atom atau molekul.

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 37 A) Kedudukan ion dalam siri elektrokimia (SEK) Bagaimana logamlogam disusun dalam siri elektrokimia? Dalam Siri Elektrokimia, logam-logam disusun mengikut kecenderungan atomnya untuk menderma elektron. Semakin tinggi kedudukan sesuatu logam dalam Siri Elektrokimia, semakin mudah atom logam tersebut untuk menderma elektron Susunan ion mengikut kecenderungannya untuk dinyahcas dalam siri elektrokimia Tips!! Mudah mengingat. Credit Modul ULAS Cikgu Abadi Bilakah faktor kedudukan ion dalam Siri Elektrokimia digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan ke atas larutan cair dan elektrod lengai. Bagaimana memilih kation dan anion untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Lebih rendah kedudukan kation dalam Siri Elektrokimia atau anion yang lebih rendah kedudukan dalam siri nyahcas anion akan dinyahcas. Kation: K+ , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , Al3+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H+ , Cu 2+ , Ag + , Au + Anion: F – , SO4 2– , NO3 – , Cl– , Br – , I – , dan OH– Kecenderungan dinyahcas bertambah

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 38 Contoh 1 : Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah Ion natrium Na + , ion hidrogen H+ , ion sulfat SO4 2 dan ion hidroksida OH- Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion sulfat, SO4 2- Ion hidrogen, H+ Ion natrium, Na + Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion sulfat, SO4 2- Ion hidrogen, H+ Kerana ion hidrogen, H+ kurang elektropositif berbanding ion natrium, Na + Pemerhatian Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terhasil di anod Gas hidrogen terhasil di katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan Contoh 2 : Larutan kuprum sulfat sebagai elektrolit Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah Ion kuprum Cu 2+ , ion hidrogen H+ , ion sulfat SO4 2- dan ion hidroksida OH- Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion sulfat, SO4 2- Ion hidrogen, H+ Ion kuprum, Cu 2+ Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion sulfat, SO4 2- Ion kuprum, Cu 2+ Kerana ion kuprum, Cu 2+ kurang elektropositif berbanding ion hidrogen, H+ Pemerhatian Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Pepejal perang terbentuk Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terhasil di anod Kuprum terenap pada katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala -

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 39 Eksperimen 6.2 : Kesan kedudukan ion dalam siri elektrokimia Tujuan : Untuk mengkaji kesan kedudukan ion dalam siri elektrokimia terhadap pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada elektrod. Penyataan masalah : Bagaimakah kedudukan ion dalam siri elektrokimia mempengaruhi pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada elektrod? Hipotesis : Semakin rendah kedudukan ion dalam siri elektrokimia, semakin mudah ion tersebut untuk dinyahcas. Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Kedudukan ion dalam siri elektrokimia Bergerak balas : Hasil pada elektrod Dimalarkan : Kepekatan elektrolit dan jenis elektrod Bahan : Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 , larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, sel elektrolitik, ammeter, tabung uji dan suis Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 sehingga separuh penuh. 2 Isi dua tabung uji dengan larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 sehingga penuh dan telangkupkan kedua-dua tabung uji tersebut dalam sel elektrolitik 3 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada anod dan katod. 4 Matikan suis apabila tabung uji yang diisi dengan gas yang terbebas dari elektrod sehingga hampir penuh 5 Uji gas yang terbebas dengan menggunakan kayu uji berbara dan kayu uji menyala. 6 Perhatikan dan catat hasil ujian gas tersebut. 7 Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggantikan larutan magnesium nitrat dengan larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Susunan radas :

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 40 Pemerhatian Elektrolit Ujian gas yang terbebas pada Anod Katod Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara: ….…………………………… Ujian kayu uji berbara: ….……………………………… Ujian kayu uji menyala: ….…………………………… Ujian kayu uji menyala: ….……………………………… Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara: ….…………………………… Ujian kayu uji berbara: ….……………………………… Ujian kayu uji menyala: ….…………………………… Ujian kayu uji menyala: ….……………………………… Kesimpulan : 3. Adakah hipotesis diterima? ….…………………………………………………………………………………. 4. Apakah kesimpulan eksperimen ini? ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Perbincangan : Berdasarkan pemerhatian di atas, nyatakan gas yang terhasil pada anod dan katod bagi setiap elektrolit dalam jadual di bawah: Namakan ion yang dipilih untuk dinyahcas pada anod dan katod bagi setiap elektrolit dalam jadual di bawah: Elektrolit Hasil yang terbentuk pada Anod Katod Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 Elektrolit Ion yang dipilih untuk dinyahcas pada Anod Katod Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 41 Soalan : 2. Namakan ion yang terkandung dalam larutan yang berikut: c) Larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 0.5 mol dm-3 ………………………………………………………………………………………………………….. d) Larutan natrium sulfat, Na2SO4, 0.5 mol dm-3 ………………………………………………………………………………………………………….. B) Kepekatan Elektrolit Bilakah faktor kepekatan elektrolit digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod lengai dan larutan pekat. Bagaimanakah memilih kation untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Ion yang lebih pekat akan dinyahcas tetapi ia benar untuk ion-ion halida sahaja iaitu Cl– , Br – dan I – . Ion positif yang dipilih untuk dinyahcas pada katod masih dipengaruhi oleh kedudukan ion positif berkenaan dalam siri Elektrokimia Nyatakan ion yang terpilih untuk dinyahcas di anod dan katod bagi larutan pekat berikut. iv. Larutan asid hidroklorik pekat menggunakan elektrod karbon Anod : Cl - Katod : H+ v. Larutan kalium iodida pekat menggunakan elektrod karbon Anod : l - Katod : H+ vi. Larutan natrium klorida pekat menggunakan elektrod karbon Anod : Cl - Katod : H+ Info sains : apabila menggunakan larutan, automatik ion hidrogen, H+ dan ion hidroksida, OH- hadir (mewakili larutan – mengandungi air) Contoh: Perbezaan elektrolisis larutan natrium klorida pekat dan larutan natrium klorida cair Larutan Pekat: Larutan natrium klorida pekat (1.0 mol dm-3 ) sebagai elektrolit Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion natrium, ion hidrogen, ion klorida dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion klorida, Cl - Ion hidrogen, H+ Ion natrium, Na + Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion klorida, Cl - Kerana kepekatan ion klorida, Cl -lebih tinggi berbanding kepekatan ion hidroksida, OH- Ion hidrogen, H+ Kerana ion hidrogen, H+ kurang elektropositif berbanding ion natrium, Na + Pemerhatian Gelembung-gelembung gas kuning-kehijaun terbebas Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas klorin terhasil di anod Gas hidrogen terhasil di katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Sehelai kertas litmus biru lembap diletakkan di mulut tabung uji. Gas ini menukar kertas litmus biru lembap kepada merah dan kemudian melunturkannya. Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan.

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 42 Info sains 1 . Tentukan elektrolit sama ada pekat atau cair, 0.0001 mol dm-3 dikira cair dan 1.0 mol dm-3 dikira pekat 2 . Pemilihan ion seperti ion klorida, ion bromida sahaja terlibat dalam faktor kepekatan elektrolit ini 3 . Hasil di anod sahaja berbeza namun hasil di katod adalah sama memandangkan pemilihan ion untuk dinyahcas di katod masih melihat kedudukan ion paling bawah dalam Siri Elektrokimia iaitu ion yang mudah untuk dinyahcas. Larutan Cair : Larutan natrium klorida cair (0.0001 mol dm-3 ) sebagai elektrolit Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion natrium, ion hidrogen, ion klorida dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion klorida, Cl - Ion hidrogen, H+ Ion natrium, Na + Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion klorida, Cl - Ion hidrogen, H+ Kerana ion hidrogen, H+ kurang elektropositif berbanding ion natrium, Na + Pemerhatian Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Gelembung-gelembung gas tidak berwarna terbebas Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terhasil di anod Gas hidrogen terhasil di katod Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian) Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji, kayu uji berbara menyala. Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji, bunyi ‘pop’ dihasilkan.

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 43 Eksperimen 6.3 : Kesan Kepekatan Ion dalam Elektrolit Tujuan : Untuk mengkaji kesan kepekatan ion dalam elektrolit terhadap pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada anod Penyataan masalah : Bagaimanakah kepekatan asid hidroklorik, HCl mempengaruhi pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada anod? Hipotesis : Ion yang lebih tinggi kepekatannya akan dipilih untuk dinyahcas di anod // Jika menggunakan elektrolit yang lebih pekat, maka ion yang lebih tinggi kedudukan dalam Siri Elektrokimia akan dinyahcas di anod Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Kepekatan ion dalam elektrolit Bergerak balas : Hasil pada anod Dimalarkan : Jenis elektrod // Elektrod karbon Bahan : Asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 , Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm- 3 dan kayu uji Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, sel elektrolitik, ammeter, tabung uji, kertas litmus dan suis Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 sehingga separuh penuh 2 Isi dua tabung uji dengan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 sehingga penuh dan telangkupkan kedua-dua tabung uji tersebut dalam sel elektrolitik 3 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada anod dan katod. 4 Matikan suis apabila tabung uji yang diisi dengan gas yang terbebas dari elektrod sehingga hampir penuh 5 Uji gas yang terbebas dengan menggunakan kayu uji berbara dan kertas litmus biru dan merah lembap 6 Perhatikan dan catat hasil ujian gas tersebut. 7 Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggantikan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 dengan asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm-3 Susunan radas : Pemerhatian Elektrolit Ujian gas yang terhasil pada anod Asid hidroklorik, HCl 1.0 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara : ……………………………………………………………………… Ujian kertas litmus biru lembap : ………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 44 Ujian kertas litmus merah lembap : ……………………………………………………………………… Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm-3 Ujian kayu uji berbara : ……………………………………………………………………… Ujian kertas litmus biru lembap : ……………………………………………………………………… Ujian kertas litmus merah lembap : ……………………………………………………………………… Kesimpulan : 3. Adakah hipotesis diterima? ….…………………………………………………………………………………. 4. Apakah kesimpulan eksperimen ini? ….…………………………………………………………………………………. ….…………………………………………………………………………………. Soalan : 3. Apakah perbezaan kepekatan ion klorida, Cl- dalam asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 dengan ion klorida, Cl- dalam asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm-3? ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 4. Berdasarkan pemerhatian di atas, namakan hasil yang terbentuk pada anod bagi setiap elektrolit yang berikut: c) Asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm- ………………………………………………………………………………………………………………… d) Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm- ………………………………………………………………………………………………………………… 4. Namakan ion yang dipilih untuk dinyahcas pada anod bagi setiap elektrolit yang berikut: c) Asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm- ………………………………………………………………………………………………………………… d) Asid hidroklorik, HCl, 0.0001 mol dm- …………………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 45 Pengesahan Ujian Kimia terhadap Hasil kepada Pemerhatian A Kehadiran gas oksigen Ujian kayu uji berbara 1. Masukkan sebatang kayu uji berbara ke dalam tabung uji yang berisi gas 2. Kayu uji berbara akan bernyala semula 3. Menunjukkan kehadiran gas oksigen di dalam tabung uji tersebut Susunan radas B Kehadiran gas karbon dioksida Ujian kayu uji menyala 1. Dekatkan sebatang kayu uji menyala ke mulut tabung uji yang berisi gas 2. Bunyi ‘pop’ terhasil 3. Menunjukkan kehadiran gas karbon dioksida di dalam tabung uji tersebut C Kehadiran gas halogen seperti gas klorin atau gas bromin (bersifat asid) Ujian kertas litmus biru lembap 1. Dekatkan sehelai kertas litmus biru lembap ke mulut tabung uji yang berisi gas 2. Jika kertas litmus biru lembap menjadi merah, gas di dalam tabung uji adalah bersifat asid 3. Jika kertas litmus biru lembap luntur, gas di dalam tabung uji adalah gas halogen seperti gas klorin atau gas bromin) 4. Jika kertas litmus biru lembap tidak berubah, gas di dalam tabung uji adalah bersifat alkali atau neutral D Kehadiran gas (bersifat alkali) Ujian kertas litmus merah lembap 1. Dekatkan sehelai kertas litmus merah lembap ke mulut tabung uji yang berisi gas 2. Jika kertas litmus merah lembap menjadi biru, gas di dalam tabung uji adalah bersifat alkali 3. Jika kertas litmus merah lembap tidak berubah, gas di dalam tabung uji adalah bersifat asid atau neutral

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 46 C) Jenis Elektrod Terdapat dua jenis elektrod Bilakah faktor elektrod digunakan? Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod aktif. Elektrod aktif ialah elektrod yang bertindak bukan sahaja sebagai konduktor tetapi juga mengalami perubahan kimia. Catatan: Elektrod lengai – Elektrod yang bertindak sebagai konduktor sahaja dan tidak mengalami sebarang perubahan kimia. Biasanya diperbuat daripada karbon atau platinum. Bagaimanakah memilih kation untuk dinyahcas berdasarkan faktor ini? Semasa proses elektrolisis, atom logam di anod melepaskan elektron menjadi ion logam, anod logam menjadi nipis, manakala kation yang kurang elektropositif akan dipilih di katod. Ianya terdiri daripada elektrod logam seperti kuprum, argentum dan nikel. 2. Jika jenis logam yang digunakan sebagai anod adalah sama dengan jenis ion logam dalam elektrolit, maka Di anod, atom logam akan mengion untuk membentuk ion positif yang melarut ke dalam elektrolit Di katod, ion logam tersebut dinyahcas dan membentuk atom logam yang terenap pada katod Kepekatan ion logam dalam elektrolit adalah sama atau tidak berubah kerana kadar atom logam mengion untuk membentuk ion logam di anod adalah sama dengan kadar ion logam dinyahcas untuk membentuk atom logam lalu terenap pada katod 3. Jika jenis bahan yang digunakan sebagai anod tidak sama dengan jenis ion logam dalam elektrolit, maka Atom di anod tidak akan melarut ke dalam elektrolit. Ion negatif dalam elektrolit pula dinyahcas di anod Di katod, ion yang kurang elektropositif akan dipilih untuk dinyahcas Contoh 1 : Larutan argentum nitrat dengan menggunakan elektrod argentum Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion argentum, ion hidrogen, ion nitrat dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion nitrat, NO3 - Ion hidrogen, H+ Ion argentum, Ag + Ion yang terpilih Elektrod argentum melarut ke dalam elektrolit membentuk ion argentum Ion nitrat dan ion hidroksida tidak dinyahcaskan Ion argentum, Ag+ Kerana ion argentum, Ag+ kurang elektropositif berbanding ion hidrogen, H+ Pemerhatian Elektrod menipis atau terkakis Pepejal kelabu terenap Hasil kepada pemerhatian/inferens Elektrod argentum melarut ke dalam elektrolit membentuk ion argentum Argentum terenap pada katod Kepekatan ion argentum tidak berubah kerana kadar pengionan atom argentum di anod untuk membentuk ion argentum adalah sama dengan kadar ion argentum dinyahcas untuk membentuk atom argentum yang terenap pada katod

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 47 Eksperimen 6.4 : Kesan jenis elektrod terhadap pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada elektrod Tujuan : Untuk mengkaji kesan jenis elektrod terhadap pemilihan ion elektrolit untuk dinyahcas pada elektrod Penyataan masalah : Bagaimanakah jenis elektrod mempengaruhi pemilihan jenis ion untuk dinyahcas pada anod? Hipotesis : Jika elektrod karbon digunakan semasa elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 maka ion hidroksida, OH- dipilih untuk dinyahcas pada anod Jika elektrod kuprum digunakan semasa elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, maka ion kuprum(II), Cu2+, terhasil pada anod Pemboleh ubah Dimanipulasikan : Jenis elektrod Bergerak balas : Hasil elektrolisis pada anod Dimalarkan : Jenis dan kepekatan elektrolit Bahan : Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, 0.1 mol dm-3 dan kayu uji Radas : Bateri, elektrod karbon, wayar penyambung dengan klip buaya, sel elektrolitik, ammeter, tabung uji, dan suis Prosedur 1 Sediakan susunan radas dengan sel elektrolitik diisi dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 sehingga separuh penuh 2 Isi sebuah tabung uji dengan larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 0.1 mol dm-3 sehingga penuh dan telangkupkan tabung uji tersebut pada elektrod anod 3 Hidupkan suis selama 15 minit. Perhatikan dan catat perubahan yang berlaku pada anod. 4 Uji sebarang gas yang terbebas dengan kayu uji berbara 5 Perhatikan dan catat hasil ujian gas tersebut. 6 Ulang langkah 1 hingga 4 dengan menggantikan elektrod karbon dengan elektrod kuprum. Contoh 2 : Larutan argentum nitrat dengan menggunakan elektrod karbon Ion-ion yang hadir dalam larutan ini ialah ion argentum, ion hidrogen, ion nitrat dan ion hidroksida Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion tertarik ke anod dan katod Ion hidroksida, OH- Ion nitrat, NO3 - Ion hidrogen, H+ Ion argentum, Ag + Ion yang terpilih Ion hidroksida, OH- Kerana ion hidroksida, OH- kurang elektronegatif berbanding ion nitrat , NO3 - Ion argentum, Ag+ Kerana ion argentum, Ag+ kurang elektropositif berbanding ion hidrogen, H+ Pemerhatian Gelembung gas tidak berwarna terbebas Pepejal kelabu terenap Hasil kepada pemerhatian/inferens Gas oksigen terbebas Argentum terenap pada katod Kepekatan ion argentum berkurang kerana ion argentum dalam elektrolit dinyahcas untuk menjadi atom argentum yang terenap pada katod

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 48 Susunan radas : Pemerhatian Jenis elektrod Ujian kayu uji berbara pada anod Elektrod karbon Elektrod kuprum Kesimpulan : 2. Adakah hipotesis diterima? ….……………………………………………………………………… 2. Apakah kesimpulan eksperimen ini? ….……………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………… Soalan : 2. Namakan ion yang hadir dalam elektrolit semasa elektrolisis dijalankan. …………………………………………………………………………………………………………… 2. Namakan ion yang dipilih untuk dinyahcas atau ion yang terhasil pada anod bagi jenis elektrod yang berikut: (b) elektrod karbon …………………………………………………………………………………………………………… (b) elektrod kuprum ……………………………………………………………………………………………………………

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 49 Aplikasi Elektrolisis dalam Industri Nyatakan contoh aplikasi elektrolisis dalam industri Contoh aplikasi elektrolisis dalam industri ialah: Pengekstrakan logam Penulenan logam Penyaduran logam Pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) 5. Pengekstrakan logam Apakah pengekstrakan logam? Logam sangat reaktif (berada pada kedudukan teratas dalam Siri Elektrokimia),seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium dan aluminium diekstrakkan daripada bijihnya atau garamnya secara elektrolisis leburan bijih atau garam logam tersebut. 6. Penulenan logam Apakah penulenan logam? Ialah satu proses menyingkirkan bendasing daripada suatu logam tak tulen. Catatan: Proses ini sama seperti penyaduran. Ia memindahkan logam dari anod ke katod. Bagaimana cara menulenkan logam tidak tulen menggunakan elektrolisis? (a) Logam tak tulen dijadikan sebagai anod. (b) Logam tulen dijadikan sebagai katod. (c) Elektrolit adalah larutan garam yang mengandungi ion logam yang hendak ditulenkan. Latihan: Penulenan kuprum (c) Nyatakan nama bahan yang dijadikan sebagai: elektrod X : ………………………………………………………… elektrod Y : ………………………………………………………… elektrolit Z : ………………………………………………………… (d) Apakah pemerhatian di elektrod X : ………………………………………………………… elektrod Y : ………………………………………………………… Rumusan proses penulenan. 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 7. Penyaduran logam Apakah penyaduran logam? Dalam proses penyaduran logam, emas, platinum atau perak disadur pada logam lain untuk menjadikan logam itu kelihatan lebih menarik dan tahan kakisan .

MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 50 Susunan radas bagi penyaduran logam. Objek yang manakah dijadikan anod (disambungkan kepada terminal positif bateri)? Logam penyadur Catatan: Logam penyadur bukan elektrod lengai, atom logam penyadur mengion memebebaskan elektron untuk membentuk ion logam. Anod menipis. Objek yang manakah dijadikan katod (disambung kepada terminal negatif bateri)? Objek logam yang hendak disadurkan . Catatan: Apabila kation logam penyadur dinyahcas di katod, logam penyadur terenap pada permukaan logam yang hendak disadurkan. Apakah elektrolit yang digunakan? Elektrolit yang digunakan ialah larutan akueus garam yang mengandungi ion logam penyadur. Rumusan proses penyaduran. 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. Nyatakan dua tujuan utama penyaduran. Untuk menghalang kakisan objek melalui perlindungan lapisan logam. Contohnya, objek besi disadurkan dengan nikel atau kromium. Untuk menjadikan objek lebih menarik dengan penampilan yang berkilat. Sebagai contoh, penyaduran objek logam dengan emas, platinum dan perak. Cadang langkah yang diambil untuk mendapat lapisan penyaduran yang sekata dan tahan lama. Arus elektrik yang rendah digunakan supaya penyaduran dilakukan dengan perlahan. Kepekatan elektrolit yang rendah digunakan. Permukaan logam yang disadur digilap menggunakan kertas pasir. 8. Pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) Apakah Elektro- penggumpalan? Elektro-penggumpalan ialah satu Teknik yang inovatif untuk merawat air sisa. Elektro-penggumpalaan mengaplikasikan dua proses iaitu elektrolisis dan penggumpalan. Rajah Elektro-Pengumpalan