Eksperimen 5

Tujuan : Untuk menyiasat kesan kepekatan ke atas daya gerak elektrik sel

Pengenalan : Jika kepekatan ion berubah, keupayaan elektrod (E) akan

berubah dan daya gerak elektrik sel akan berubah juga. Hubungan di antara

kepekatan ion larutan dan keupayaan elektrod (E) diberi dalam persamaan

Nernst:

E=E ᶿ+( RTnF )lg ¿ / E=E ᶿ+( RTnF )lg [kepekatanion reaktant ]x[kepekatan ion produk ] y

E = keupayaan elektrod bahan (V)

Eᶿ = keupayaan elektrod piawai (V)

R = pemalar gas (8.31 JK-1)

T = suhu (K)

F = pemalar Faraday (96500)C

z = cas pada ion logam dalam sel

[Mz+] = kepekatan ion logam dalam sel (mol dm-3)

x,y = “stoichiometric coefficient” bagi ion larutan

Persamaan ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu menaikkan nilai keupayaan

elektrod (E), iaitu E menjadi lebih positif. Demikian juga keupayaan elektrod

menjadi lebih positif apabila kenaikan kepekatan ion-ion dalam setengah sel dan

kurang positif apabila kepekatannya berkurangan.

Pada 298 K, persamaan Nernst menjadi:

E=Eθ+( 0.059z ) log¿ / E=E ᶿ+( RTnF )lg [kepekatanion reaktant ]x[kepekatan ion produk ] y

Kesan perubahan kepekatan ion boleh diramalkan secara kualitatif dengan

menggunakan prinsip Le Chatelier. Menurut prinsip Le Chatelier, apabila

kepekatan ion logam berkurang, kecenderungan ion logam untuk membentuk

logam dikurangkan, mengakibatkan E lebih negatif.

Jika sel setengah ialah sistem ion logam/logam, maka kepekatan logam

dianggap sebagai 1.0 dan persamaan menjadi

E=E ᶿ+( 0.059z ) log ¿

Di samping itu, formula pengiraan daya elektromotif sel pada keadaan piawai

adalah seperti berikut:

D.g.e. sel = Eᶿ (pada elektrod katod) -- Eᶿ (pada elektrod katod)

Bagi menyiasat kesan kepekatan ke atas daya elektromotif sel, formula

persamaan Nernst bagi sel Daniel digunakan,

Ecell = Eᶿ cell + (0.059 /z) lg ¿¿

Bahan : EC1 ialah kuprum (II) sulfat akueus 1.0 mol dm-3, EC2 ialah zink

nitrat akueus 2,0 mol dm-3, EC3 ialah zink nitrat akueus 1.0 mol dm-3, EC4 ialah

zink nitrat akueus 0.1 mol dm-3, EC5 ialah zink nitrat akueus 0.01 mol dm-3, EC6

ialah zink nitrat akueus 0.001 mol dm-3, Satu larutan tepu kalium klorida

Radas : 2 V akumulator, potensiometer, joki, plat zink, plat kuprum,

selinder penyukat 100 cm3, bikar 100 cm3, kertas turas, galvanometer, wayar

penyambung dengan klip buaya

Prosedur :

1. 50.0 cm3 EC1 diisikan ke dalam Bikar A dan 50.0 cm3 EC2 diisikan ke dalam

bikar B dengan menggunakan silinder penyukat.

2. Jalur kertas turas direndam ke dalam larutan tepu kalium klorida, kemudian

hujung kertas turas dicelupkan ke dalam kedua-dua bikar A dan B untuk

membina satu jambatan garam.

3. Plat kuprum dan plat zink dibersihkan dengan kertas pasir, basuh dengan air

suling, dan dikeringkan.

4. Plat kuprum diklip dengan klip buaya dan disambung ke hujung

potensiometer dengan terminal positif akumulator disambungkan.

5. Logam zink disambungkan kepada galvanometer dengan joki disambungkan.

6. Terminal negatif akumulator kemudiannya disambungkan ke hujung lain

potensiometer seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. 7.

7. Kedua-dua plat logam dicelupkan ke dalam larutan masing-masing. Selepas

satu minit berlalu, joki disentuh di sepanjang wayar potensiometer sehingga

galvanometer memberi bacaan sifar menunjukkan tiada pengaliran arus.

8. Panjang dawai potensiometer dicatatkan sebagai cm x dan bacaan direkod

dalam jadual di bawah.

9. Eksperimen di atas diulangi dengan menggantikan larutan EC 2 dengan

larutan seperti yang ditunjukkan dalam jadual di bawah. Kertas turas yang baru

digunakan bagi setiap larutan baru.

10. Kira E sell dengan menggunakan formula berikut. Ecell = X X 2 V Panjang

wayar potentiometer

Rajah 3: Kesan kepekatan ke atas daya gerak elektrik sel

Langkah Keselamatan :

1. Jangan menggelongsor joki di sepanjang wayar potensiometer untuk mengelakkan pembinaan rintangan.

2. Jangan menyentuh plat yang telah disambungkan ke hujung potensiometer

dengan terminal akumulator semasa bekalan elektrik dibekalkan.

3. Mengelak arus elektrik mengalir ke luar melalui bahan yang boleh konduk

elektrik dengan meletakkan blok kayu di bawah setiap klip penyambung wayar..

4. Memastikan kedua-dua hujung jalur kertas turas yang telah direndam ke

dalam larutan tepu kalium klorida dicelupkan ke dalam kedua-dua larutan supaya

jambatan garam di antara kedua-dua larutan dapat dibinakan.

Bibliografi :

Buku:

Lim,Y.S. & Yip,K.H. (2005). PRE-U PHYSICAL CHEMISTRY STPM

MATRICULATION. Selangor, Malaysia: Pearson Malaysia Sdn. Bhd.

Tan,Y.T & Lau,K.P. (2005). Chemistry for Matriculation Semester 2. Selangor,

Malaysia: Penerbit Fajar Bakti Sdn. Bhd.

Tan,Y.T. (2006). Success in STPM Chemistry. Selangor, Malaysia: Penerbit

Fajar Bakti Sdn. Bhd.

Laman Web:

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/

persamaan_nerst.htm 1.15pm 27/2/2012

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/oksidasi_dan_reduksi1/

potensial-gaya-gerak-listrik-sel/ 1.20pm 27/2/2012

http://mypagebook.blogspot.com/2011/11/persamaan-nernst.html 10.00pm

28/2/2012

http://catatanbutut.blogspot.com/2010/12/persamaan-nernst.html 10.25pm

28/2/2012