m 5 tenaga dan perubahan kimia

Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP

121

MODUL 5: TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA

OBJEKTIF PEMBELAJARAN 5.1 Memahami perubahan fizik dan perubahan kimia. 5.2 Menganalisis perubahan haba dalam tindak balas kimia. 5.3 Mensintesis siri kereaktifan logam. 5.4 Mengaplikasikan konsep siri kereaktifan logam. 5.5 Memahami elektrolisis 5.6 Memahami penghasilan tenaga elektrik daripada tindak balas kimia 5.7 Memahami tindak balas kimia yang berlaku dengan kehadiran cahaya 5.8 Menghargai penggunaan tindak balas kimia sebagai sumber tenaga

5.1 PERUBAHAN FIZIK DAN PERUBAHAN KIMIA Perubahan fizik 1. Perubahan yang mengubah bentuk atau rupa sesuatu bahan tetapi tidak menukar

bahan itu kepada bahan yang baru. 2. Komposisi kimia bahan yang terhasil adalah sama. 3. Melibatkan tenaga yang sedikit atau tidak melibatkan perubahan tenaga. 4. Perubahan fizik biasanya adalah perubahan yang berbalik 5. Contoh:-

a) Peleburan ais & pembekuan air b) Penyejatan air c) Kelarutan garam dalam air d) Pengeringan baju e) Pendidihan air

Perubahan kimia 1. Perubahan jirim yang menghasilkan satu atau lebih bahan baru. 2. Sifat kimia dan komposisi bahan baru adalah berlainan daripada bahan asal. 3. Melibatkan perubahan warna,penyerapan atau pembebasan haba. 4. Bahan baru yang terbentuk tidak boleh ditukar semula menjadi bahan asal secara fizikal. 5. Perubahan kimia adalah perubahan yang tidak berbalik. 6. Contoh:-

a) Pembakaran kertas b) Perubahan warna pada hirisan epal c) Pengaratan besi d) Menyalakan mancis e) Menggoreng ikan f) Mencampurkan kapur mati kepada tanah berasid g) Pencernaan makanan dalam badan


122

Jadual 5.1: Perbandingan antara perubahan fizik dengan perubahan kimia

Latihan 5.1 Kenal pasti sama ada perubahan yang berikut merupakan perubahan fizik atau perubahan kimia.

1. Pembakaran petrol Fizik / Kimia 2. Peleburan ais Fizik / Kimia 3. Susu menjadi masam Fizik / Kimia 4. Pembakaran hutan Fizik / Kimia 5. Respirasi sel Fizik / Kimia 6. Penghasilan hablur gula daripada jus tebu Fizik / Kimia 7. Penghasilan garam daripada air laut Fizik / Kimia 8. Kejadian hujan Fizik / Kimia

5.2. PERUBAHAN HABA DALAM TINDAK BALAS KIMIA

1. Semua tindak balas kimia yang berlaku melibatkan perubahan tenaga. 2. Apabila tindak balas kimia berlaku, tenaga haba diserap atau terbebas. 3. Tenaga haba diserap untuk memutuskan ikatan sebaliknya tenaga dibebaskan

apabila ikatan terbentuk. 4. Tindak balas kimia dapat dikelaskan kepada 2 jenis, iaitu tindak balas eksotermik

dan endotermik.

Tidak Pembentukan bahan baru Ya

Sama Sifat dan komposisi bahan

tindak balas dengan hasil

tindak balas

Berbeza

Biasanya berbalik Perubahan berbalik Biasanya tidak berbalik

Biasanya memerlukan

tenaga yang sedikit

Keperluan tenaga Biasanya memerlukan

tenaga yang banyak

Sama Jisim bahan tindak balas

dan hasil tindak balas

Berbeza

Perubahan fizik Persamaan Perubahan kimia

Kedua-dua mengalami perubahan fizikal seperti rupa bentuk

Perbezaan


123

Rajah 5.1 : Tindak balas eksotermik Rajah 5.2 : Tindak balas endotermik menyebabkan kenaikan menyebabkan penurunan suhu suhu 5.

Tindak balas eksotermik Tindak balas endotermik

Definisi Tindak balas yang membebaskan tenaga haba ke sekeliling

Tindak balas yang menyerap tenaga haba daripada sekeliling

Bahan tindak balas

Apabila tindak balas ini berlaku, bahan tindak balas akan kehilangan haba ke sekeliling

Apabila tindak balas ini berlaku, bahan tindak balas akan menerima haba daripada sekeliling

Kandungan tenaga

Jumlah kandungan tenaga hasil tindak balas adalah kurang daripada jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas. Pemindahan tenaga dapat ditunjukkan dalam gambar rajah aras tenaga. Aras tenaga Bahan Tindak balas Hasil tindak balas

Jumlah kandungan tenaga hasil adalah lebih daripada jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas. Pemindahan tenaga dapat ditunjukkan dalam gambar rajah aras tenaga. Aras tenaga

Hasil tindak balas

Bahan Tindak balas

Suhu sekeliling

Oleh sebab tenaga haba dibebaskan daripada bahan tindak balas ke sekeliling, maka suhu di sekitarnya meningkat

Oleh sebab tenaga haba diserap oleh bahan tindak balas daripada sekeliling, maka suhu di sekitarnya menurun.

Jadual 5.2: Perbandingan antara tindak balas eksotermik dengan tindak balas endotermik


124

Suhu: 4000C 500

0C

Tekanan: 1 atm Mangkin: vanadium (V) oksida

Sulfur

Sulfur

Pembakaran

Sulfur dioksida Sulfur trioksida

Cecair oleum

Asid sulfurik

Dilarutkan dalam asid sulfurik pekat

Dicairkan dengan air

6. Tindak balas kimia dalam industri. (i) Proses Haber

a) Ammonia dihasilkan daripada campuran gas nitrogen dan gas hidrogen

Nitrogen + Hidrogen Ammonia

b) Merupakan tindak balas berbalik c) Banyak haba terbebas ke sekeliling

Suhu: 450 0C

Tekanan: 250 atm Mangkin: serbuk ferum

Disejukkan dalam kondenser

Rajah 5.3: Proses Haber (ii) Proses Sentuh a) Asid sulfurik dihasilkan melalui proses sentuh. b) Tindak balas adalah berbalik. c) Haba dibebaskan dalam proses ini.

Rajah 5.4 Proses sentuh

Nitrogen

Hidrogen

Campuran gas nitrogen dan hidrogen dimampatkan

Ammonia (cecair)

Gas ammonia


125

Latihan 5.2

Tandakan betul () bagi pernyataan yang betul dan tandakan (X) bagi pernyataan yang salah.

1. Tindak balas eksotermik ialah tindak balas yang menyebabkan pembebasan haba ke sekeliling. ( )

2. Tindak balas endootermik menyebabkan suhu persekitaran menurun. ( ) 3. Letupan bom atom ialah contoh tindak balas endotermik. ( ) 4. Apabila pepejal ammonium nitrat dilarutkan dalam air, bekas yang mengisinya

menjadi panas. ( ) 5. Tindak balas peneutralan ialah tindak balas eksotermik. ( ) 6. Proses Haber dan Proses Sentuh merupakan tindak balas berbalik. ( ) 7. Serbuk ferum digunakan sebagai mangkin dalam penghasilan ammonia. ( ) 8. Suhu 4000C 500 0C, tekanan 200 atm dan mangkin vanadium (V) oksida

ialah syarat optimum bagi penghasilan asid sulfurik. ( )

9. Lengkapkan perbezaan antara tindak balas eksotermik dengan endotermik dalam jadual di bawah.

TINDAK BALAS EKSOTERMIK TINDAK BALAS ENDOTERMIK

_________________tenaga haba __________________ tenaga haba

persekitaran panas ( tabung uji terasa panas)

persekitaran _________ ( tabung uji terasa _______________)

hasil tindak balas mengandungi tenaga ___________________

hasil tindak balas mengandungi tenaga ______________

contoh : semasa melarutkan natrium hidroksida dalam air

contoh : semasa melarutkan ammonium sulfat dalam air

5.3 Siri Kereaktifan Logam

Kereaktifan logam dengan air 1. Keraktifan logam dengan air dapat diwakili oleh persamaan yang berikut:-

LOGAM REAKTIF + AIR HIDROKSIDA LOGAM + HIDROGEN Contoh: Natrium + air natrium hidroksida + hidrogen

2. Logam seperti natrium dan kalium bertindak balas dengan air secara sangat

cergas. 3. Kalsium bertindak balas secara kurang cergas. 4. Magnesium, aluminium, zink dan ferum hanya bertindak balas dengan stim

secara cergas. LOGAM + STIM OKSIDA LOGAM + HIDROGEN Contoh: Magnesium + stim magnesium oksida + hidrogen

Kereaktifan logam dengan asid 1. Logam bertindak balas dengan asid cair untuk menghasilkan garam dan

membebaskan gas hidrogen. LOGAM + ASID CAIR GARAM + HIDROGEN Contoh: Magnesium + asid hidroklorik cair magnesium klorida + Hidrogen


126

2. Logam yang reaktif seperti magnesium, aluminium, zink dan ferum bertindak balas cergas dengan asid.

3. Logam yang kurang reaktif seperti kuprum, argentum dan aurum tidak bertindak balas dengan asid.

Kereaktifan logam dengan oksigen 1. Apabila logam dipanaskan dalam oksigen, logam berpadu dengan oksigen untuk

membentuk oksida logam.

LOGAM + OKSIGEN OKSIDA LOGAM Contoh: Magnesium + oksigen magnesium oksida

2. Kereaktifan logam dapat ditentukan melalui kecerahan nyalaan logam tersebut.

Logam Nyalaan

Sangat reaktif Menyala dengan cerah

Reaktif Membara dengan cerah

Kurang reaktif Membara dengan malap

Logam Kereaktifan logam apabila bertindak balas dengan

Air Asid cair Oksigen

Kalium Bertindak balas dengan air sejuk

Bertindak balas dengan asid cair

Kereaktifan logam semakin menurun

Natrium

Kalsium

Magnesium Bertindak balas dengan stim

Aluminium

Zink

Ferum

Stanum (Timah)

Tidak bertindak balas dengan air sejuk atau stim

Plumbum Bertindak balas dengan asid cair panas

Kuprum Tidak bertindak balas dengan asid cair

Argentum

Aurum (Emas)

Jadual 5.3 Perbandingan kereaktifan logam dengan air, asid cair dan oksigen

Siri kereaktifan logam 1. Siri kereaktifan logam ialah siri yang menunjukkan tertib kerektifan logam. 2. Dibentuk berdasarkan kereaktifan logam dengan oksigen.


127

Siri kereaktifan logam

Kalium Natrium Kalsium Magnesium Aluminium Zink Ferum Stanum Plumbum Kuprum Argentum Aurum

Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam 1. Karbon adalah unsur bukan logam yang boleh bertindak balas dengan oksigen

yang berlebihan untuk membentuk karbon dioksida. 2. Jika karbon lebih reaktif daripada suatu logam X, nyalaan atau baraan yang

terang akan kelihatan apabila campuran karbon dan oksida logam X dipanaskan.

OKSIDA LOGAM X + KARBON LOGAM X + KARBON DIOKSIDA Contoh: zink oksida + karbon zink + karbon dioksida

OKSIDA LOGAM Y + KARBON TIADA TINDAK BALAS

Contoh: aluminium oksida + karbon tiada tindak balas

Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan

Kalium Natrium Kalsium Magnesium Aluminium KARBON Zink Ferum Stanum Plumbum Kuprum Argentum Aurum

KEREAKTIFAN LOGAM SEMAKIN MENAIK

KEREAKTIFAN LOGAM SEMAKIN MENAIK


128

Latihan 5.3

1. Rajah 1 menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk menentukan kereaktifan logam dengan oksigen.

Rajah 1

Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Jadual 1.

Logam Kereaktifan logam dengan oksigen

Aluminium Menyala dengan cerah

Zink Membara dengan nyalaan yang terang

Kuprum

Jadual 1

a) Lengkapkan Jadual 1.

b) Tuliskan satu inferens berdasarkan pemerhatian eksperimen itu. ________________________________________________________________

c) Nyatakan pemboleh ubah dalam eksperimen itu. i. Pemboleh ubah yang dimalarkan

__________________________________________________________

ii. Pemboleh ubah yang dimanipulasikan. __________________________________________________________

iii. Pemboleh ubah yang bergerak balas

__________________________________________________________

d) Apakah fungsi hablur kalium manganat (VII)?

________________________________________________________________

e) Apakah fungsi wul kaca dalam eksperimen itu?

________________________________________________________________


129

f) Mengapakah serbuk-serbuk logam perlu dipanaskan terlebih dahulu sebelum pemanasan hablur kalium manganat (VII)? ________________________________________________________________

g) Berdasarkan pemerhatian anda, susun kereaktifan ketiga-tiga logam mengikut

tertib menurun. ________________________________________________________________

2. Rajah 2.1 menunjukkan eksperimen yang dijalankan untuk membandingkan

kereaktifan logam magnesium, aluminium, dan zink dengan asid hidroklorik cair.

Rajah 2.1

Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Jadual 2.

Logam Kereaktifan logam dengan asid hidroklorik cair

Magnesium Gelembung-gelembung gas terbebas dengan sangat cepat

Aluminium

Zink Gelembung-gelembung gas terbebas dengan perlahan

Jadual 2

a) Lengkapkan kereaktifan aluminium dengan asid hidroklorik cair dalam Jadual 2. b) Tulis satu inferens bagi pemerhatian anda di 2(a)

________________________________________________________________

________________________________________________________________


130

c) Nyatakan pemboleh ubah yang

i) dimalarkan _________________________________________________ ii) dimanipulasikan ____________________________________________ iii) bergerak balas ______________________________________________

d) Graf dalam Rajah 2.2 menunjukkan isipadu gas yang terbebas melawan masa bagi tindak balas antara logam zink dengan asid hidroklorik cair.

Rajah 2.2

i) Tentukan isi padu gas yang terbebas dalam minit yang pertama.

___________________________________________________________

ii) Ramalkan isi padu gas yang terkumpul dalam minit yang kelima.

___________________________________________________________


131

3. Rajah 3 menunjukkan eksperimen untuk mengkaji tindak balas logam dengan asid.

Rajah 3

a) Nyatakan hipotesis bagi eksperimen ini.

________________________________________________________________

b) Apakah pemboleh ubah yang

i) dimalarkan __________________________________________________

ii) dimanipulasikan? _____________________________________________

c) Nyatakan gas yang dibebaskan.

________________________________________________________________

d) Susun kereaktifan logam mengikut urutan menurun.

________________________________________________________________


132

5.4 Aplikasi Konsep Siri Kerektifan Logam

Hubungan antara kedudukan logam dalam siri kerektifan dengan kaedah pengekstrakan logam 1. Pengetahuan tentang kedudukan logam dalam siri kerektifan logam dapat

diaplikasikan dalam kaedah pengekstrakan logam daripada bijihnya. 2. Terdapat 2 kaedah untuk mengekstrak logam, iaitu:

a) Penurunan oleh karbon b) Elektrolisis terhadap bijih logam

3 Karbon digunakan dalam proses pengekstrakan kerana: I. Karbon adalah murah II. Karbon mudah diperolehi

III. Hasil sampingan karbon semasa proses pengekstrakan, iaitu karbon dioksida adalah sejenis gas yang mudah disingkirkan.

Pengekstrakan logam daripada bijih logam Kaedah pengekstrakan logam bergantung pada kedudukan logam dalam siri kereaktifan logam.

Siri Kereaktifan Logam Kaedah Pengekstrakan Logam Daripada Bijihnya

Kalium Elektrolisis

Logam-lagam yang lebih reaktif daripada karbon dalam

siri kereaktifan diekstrak dengan mengalirkan arus

elektrik melalui leburan bijihnya.

Natrium

Kalsium

Magnesium

Aluminium

Karbon

Zink Penurunan oleh karbon

Logam-logam yang kurang reaktif daripada karbon

dalam siri kereaktifan diekstrak dengan memanaskan

bijih bersama-sama karbon (arang kok).

Ferum

Stanum (Timah)

Plumbum

Kuprum

Argentum Unsur wujud secara bebas dalam kerak bumi.

Aurum (Emas)


133

PENGEKSTRAKAN TIMAH

Rajah 5.5 Pengekstrakan bijih timah dalam relau bagas

1. Bijih timah (kasiterit) ialah timah oksida yang wujud dalam kerak bumi. 2. Timah oksida dicuci dengan air untuk menyingkirkan kotoran. Kemudian timah

oksida dipanggang untuk menyingkirkan bendasing seperti minyak dan sulfur.

3. Selepas itu, timah oksida diekstrak dengan memanaskan timah oksida bersama-sama karbon dan batu kapur dalam relau bagas yang bersuhu tinggi.

4. Batu kapur berfungsi untuk menyingkirkan bendasing. 5. Semasa pemanasan, karbon yang lebih reaktif daripada timah menyingkirkan

oksigen daripada timah oksida untuk menghasilkan timah tulen dan karbon dioksida.

timah (IV) oksida + karbon timah + karbon dioksida

6. Leburan timah dituang ke dalam acuan untuk membentuk jongkong timah. 7. Pada masa yang sama, batu kapur (kalsium karbonat) terurai kepada kapur

tohor (kalsium oksida) yang bertindak balas dengan bendasing untuk membentuk sanga, iaitu kotoran yang tertinggal.

Kepentingan siri kereaktifan logam Boleh membandingkan kereaktifan logam. Logam yang terletak lebih tinggi

dalam siri ini adalah lebih reaktif berbanding dengan logam yang terletak di bawahnya.

Digunakan untuk menentukan sama ada suatu tindak balas boleh berlaku. Boleh digunakan ntuk menentukan kaedah yang sesuai bagi pengekstrakan

logam daripada bijihnya.


134

Latihan 5.4 1. Rajah 1 di bawah menunjukkan sebuah relau bagas bagi penghasilkan logam timah.

Rajah 1

(a) Arang kok, bahan X and bahan Y dituang ke dalam relau. Namakan bahan X dan Y. Bahan X: _______________________________________________________ Bahan Y: _______________________________________________________ (b) Apakah gas yang terbebas daripada relau?

________________________________________________________________

(c) Apakah hasil P dan Q yang diektrak pada dasar relau? Hasil P: _________________________________________________________

Hasil Q: _________________________________________________________

(d) Tuliskan satu persamaan yang berkaitan dengan rajah di atas.

_______________________________________________________________


135

5.5 Elektrolisis 1. Elektrolisis ialah proses penguraian bahan kimia dalam larutan akuaes atau

leburan kepada juzuknya dengan menggunakan arus elektrik. 2. Tenaga elektrik berubah kepada tenaga kimia dalam proses elektrolisis.

TENAGA ELEKTRIK TENAGA KIMIA

3.

Katod

elektrod yang disambung kepada

terminal negatif bateri

Anod

elektrod yang disambung kepada

terminal positif bateri

Elektrod

rod yang bolehmengkonduksi elektrik

apabila direndam dalam

elektrolit dan

disambungkan kepada

bekalan elektrik

Contoh elektrod : karbon(grafit) dan platinum

Elektrolit

bahan yang membenarkanpengaliran elektrik melaluinya

apabila berada dalam keadaan

leburan atau larutan akueus

Mengandungi zarah bercas, iaitu ion positif dan ion negatif

yang bergerak bebas.

Contoh elektrolit : leburankalium klorida, asid hidroklorik

dan larutan ammonia

+

+

+

++

+

Kation

ion yang bercas

positif

Anion

ion yang bercas

negatif

Rajah 5.6 Susunan radas untuk proses elektrolisis

4. Logam yang lebih reaktif daripada karbon dalam siri kereaktifan logam perlu

diekstrak daripada bijihnya melalui proses elektrolisis.


136

Proses Elektrolisis

Rajah 5.7 Proses elektrolisis

1. Elektrod karbon digunakan kerana karbon adalah stabil dan tidak mengambil

bahagian dalam tindak balas. 2. Semasa proses elektrolisis, kation bergerak ke katod manakala anion bergerak

ke anod. 3. Di katod, kation menerima elektron dan dinyahcas untuk menjadi atom neutral.

ion positif + elektron atom neutral

4. Di anod, anion membebaskan elektron ke anod dan dinyahcas untuk

membentuk atom neutral.

ion negaif atom neutral + elektron

5. Nyahcas ialah suatu proses peneutralan cas pada ion untuk membentuk atom neutral.


137

Contoh 1: Elektrolisis larutan kuprum (II) klorida

Rajah 5.8 Proses elektrolisis larutan kuprum (II) klorida dengan elektrod karbon

1. Ion kuprum(II) yang bercas positif tertarik ke katod untuk dinyahcaskan menjadi

logam kuprum,

2. Ion klorida akan tertarik ke anod untuk dinyahcaskan menjadi gas klorin.

3. Di anod, ion-ion klorida kehilangan elektron. Gelembung-gelembung kuning

kehijauan gas klorin terbebas.

4. Di katod ion kuprum (II) menerima elektron. Logam perang kuprum terenap.

5. Warna biru larutan kuprum (II) klorida menjadi semakin pudar.

Kuprum (II) klorida kuprum + klorin

Contoh 2: Elektrolisis leburan plumbum (II) bromida

Rajah 5.9 Elektrolisis leburan plumbum (II) bromida


138

1. Ion plumbum (II) dan ion bromida bergerak dengan bebas apabila Plumbum(II) bromida dileburkan.

2. Semasa elektrolisis, ion plumbum(II) yang bercas positif bergerak ke katod untuk menerima elektron dan membentuk logam plumbum.

ion plumbum (II) + elektron atom plumbum

3. Ion bromida yang bercas negatif bergerak ke anod untuk membebaskan elektron

dan membentuk wap bromin. (PERINGATAN: Wap bromin adalah beracun).

ion bromida bromin + elektron

4. Dengan itu, elektrolisis plumbum (II) bromida menghasilkan logam plumbum dan gas bromin.

Kegunaan elektrolisis dalam industri 1. Pengekstrakan logam 2. Penulenan logam 3. Penyaduran logam

PENGEKSTRAKAN LOGAM

Logam yang lebih reaktif daripada karbon diekstrak daripada bijihnya melalui elektrolisis. Contoh: Pengekstrakan aluminium daripada bauksit

Rajah 5.10 Elektrolisis leburan aluminium oksida

1. Aluminium oksida dengan kriolit dipanaskan sehingga lebur. Fungsi kriolit

adalah untuk merendahkan takat lebur aluminium oksida. 2. Aluminium oksida terurai kepada ion-ion aluminium (kation) dan ion-ion oksida

(anion). 3. Di katod, ion aluminium menerima elektron dan dinyahcas. Leburan aluminium

terbentuk dan terenap di dasar sel elektrolisis. ion aluminium + elektron atom aluminium

4. Di anod, ion oksida membebaskan elektron dan dinyahcaskan. Dua atom oksigen membentuk molekul oksigen / gas oksigen.

ion oksida atom oksigen + elektron


139

PENULENAN LOGAM Contoh: Penulenan logam kuprum

Rajah 5.11 Penulenan logam melalui proses elektrolisis 1. Anod ialah kepingan kuprum tidak tulen manakala katod ialah kepingan kuprum

tulen. 2. Di anod, kepingan kuprum yang tidak tulen akan larut untuk membentuk ion

kuprum (II). atom kuprum ion kuprum(II) + elektron

3. Bendasing akan tertinggal di dasar bikar, manakala kepingan kuprum tidak tulen

melarut. 4. Kepingan kuprum yang tidak tulen akan menjadi nipis selepas suatu tempoh. 5. Di katod, ion kuprum (II) akan bergerak ke katod untuk menerima elektron dan

dinyahcas. Logam kuprum terbentuk.

ion kuprum (II) + elektron atom kuprum 6. Lama kelamaan, katod menjadi semakin tebal kerana kuprum tulen terenap.

PENYADURAN LOGAM Dalam penyaduran logam: a) Logam untuk menyadur dijadikan anod. b) Objek yang hendak disadur dijadikan katod c) Elektrolit ialah larutan garam bagi logam itu.


140

Contoh: Penyaduran paku besi dengan logam kuprum

Rajah 5.12 Penyaduran logam melalui elektrolisis

1. Di anod, logam kuprum menjadi nipis. Hal ini disebabkan atom-atom kuprum di anod membebaskan elektron untuk membentuk kation kuprum.

atom kuprum ion kuprum (II) + elektron

2. Di katod, permukaan paku besi disadur dengan satu lapisan kuprum yang

berwarna perang. Ion kuprum dalam larutan bergerak ke katod untuk menerima elektron dan dinyahcas. Logam kuprum terbentuk.

ion kuprum (II) + elektron atom kuprum

3. Tujuan Penyaduran: i. mengelakkan logam daripada terkakis ii. menjadikan logam kelihatan lebih cantik. 4. Untuk mendapat hasil saduran yang cantik:

i. Logam yang hendak disadur perlu dibersihkan dengan kertas pasir. ii. Gunakan arus elektrik yang kecil. iii. Gunakan elektrolit yang cair. iv. Tempoh penyaduran haruslah lama. v. Putar logam yang disadurkan secara perlahan-lahan.


141

Latihan 5.5 1. Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi penyaduran paku besi dengan

kepingan kuprum.

Rajah 1

a) Namakan proses yang berlaku.

________________________________________________________________

b) Apakah bahan yang digunakan sebagai

(i) anod? ______________________________________________________ . (ii) katod?______________________________________________________

c) Cadangkan satu elektolit yang dapat digunakan untuk menggantikan larutan

kuprum (II) sulfat.

________________________________________________________________ d) Nyatakan pemerhatian tentang bahan-bahan yang berikut pada akhir

eksperimen.

(i) Kepingan kuprum

____________________________________________________________

(ii) Paku besi

____________________________________________________________ e) Tuliskan perubahan tenaga yang berlaku dalam proses elektrolisis itu.

________________________________________________________________ f) Nyatakan dua kegunaan lain proses yang disebut di a).

________________________________________________________________

________________________________________________________________


142

2. Rajah 2 menunjukkan sebahagian daripada susunan radas yang digunakan untuk menulenkan logam argentum secara elektrolisis.

Rajah 2

(a) Anda diberikan argentum tulen dan kepingan argentum tak tulen. Lukis susunan

logam-logam itu dalam Rajah 2.Lorek dan label larutan elektrolit yang sesuai digunakan dalam proses penulenan itu.

(b) Tandakan anod dan katod dengan symbol + dan - dalm Rajah 2.

5.6 Penghasilan Tenaga Elektrik Daripada Tindak Balas Kimia

Penghasilan tenaga elektrik oleh sel ringkas 1. Tenaga elektrik dapat dihasilkan daripada tindak balas kimia. 2. Sel ringkas terdiri daripada dua logam yang berlainan atau salah satu

daripadanya adalah karbon, yang dicelup dalam satu larutan elektrolit. 3. Dalam sel ringkas, perubahan tenaga yang berlaku adalah seperti berikut:

Tenaga kimia tenaga elektrik

Rajah 5.13 Sel ringkas


143

Pelbagai jenis sel dan kegunaannya.

i. SEL KERING

Rajah 5.14 Sel kering

Mangan (IV) oksida menyerap gas hidrogen yang terbebas semasa tindak balas.

ii. AKUMULATOR ASID PLUMBUM

Rajah 5.15 Akumulator asid-plumbum

iii. BATERI ALKALI

Rajah 5.16 Bateri alkali


144

iv. BATERI ARGENTUM OKSIDA-ZINK

Rajah 5.17 Bateri argentums oksida-zink

v. BATERI NIKEL- KADMIUM yang digunakan dalam telefon bimbit

Rajah 5.18 Bateri nikel-kadmium

Jenis sel kimia Kelebihan Kekurangan

Sel kering Ringan dan mudah dibawa

Membekalkan arus yang tetap

Tidak tahan lama

Tidak dapat dicas semula

Akumulator

asid-plumbum

Dapat dicas semula

Membekalkan voltan yang tinggi

bagi tempoh yang lama

Berat dan mahal

Elektrolit yang mengkakis

mudah tertumpah

Bateri alkali

Tahan lama

Membekalkan arus yang lebih

tinggi daripada sel kering walaupun

dengan voltan yang sama

Tidak dapat dicas semula

Lebih mahal daripada sel kering

yang biasa

Bateri argentum

oksida-zink

Tahan lama

Membekalkan arus yang tetap Tidak dapat dicas semula

Bateri nikel-

kadmium

Tahan lama

Dapat dicas semula

kepekatan elektrolitnya tidak

berubah

Mahal

Jadual 5.4 Kelebihan dan kekurangan sel kering


145

Rajah 5.19 Ringkasan sel kimia dan penggunaannya

Sel kimia

Radio

Kalkulator

Lampu suluh

Bateri kenderaan

Bateri alat kecemasan di hospital

Jam

Lampu suluh

Alat permainan

Penggunaan sel kimia

Alat mudah alih seperti telefon bimbit dan gerudi

Sistem lampu kecemasan

Jam

Kamera

Alat pendengaran

Sel kimia yang paling biasa digunakan

Membekalkan voltan 1.5 V

Terdiri daripada 6 sel asid plumbum yang disambung secara selari

Membekalkan voltan 12 V

Dapat dicas semula

Beroperasi pada prinsip yang sama dengan akumulator tetapi menggunakan bahan yang berlainan

Dapat dicas semula

Berbentuk butang

Membekalkan voltan malar

Menyerupai sel kering tetapi menggunakan elektrolit yang berlainan

Membekalkan voltan 1.5 V

Akumulator asid-

plumbum

Sel kering

Bateri alkali

Penerangan ringkas

Sel argentum oksida-zink

Bateri nikel-kadmium


146

Latihan 5.6

Isi tempat kosong dengan perkataan yang sesuai.

1. ___________________ terdiri daripada dua elektrod yang berlainan yang dicelup ke

dalam elektrolit dan disambungkan dengan wayar.

2. Dalam sel kimia, tenaga _______________ berubah kepada tenaga ______________

3. Bateri kereta juga disebut _______________________________.

4. ___________________________ dan _____________________ adalah bateri yang

boleh dicas semula.

5. Bateri ____________________ digunakan dalam telefon bimbit.

5.7. Tindak Balas Kimia Yang Berlaku Dengan Kehadiran Cahaya

Fotosintesis 1. Dalam proses fotosintesis, tumbuhan hijau menyerap cahaya matahari dan

menukarnya kepada tenaga kimia. 2. Air dan karbon dioksida digunakan untuk menghasilkan glukosa dan gas

oksigen dibebaskan.

3. Tenaga cahaya yang diserap oleh klorofil dalam tumbuhan hijau digunakan

untuk memecah molekul air. 4. Glukosa yang dihasilkan oleh tumbuhan hijau membekalkan makanan kepada

hidupan lain.

Rajah 5.20 Proses fotosintesis dalam tumbuhan hijau

cahaya matahari air + karbon dioksida glukosa + oksigen

klorofil


147

Kesan cahaya terhadap bahan kimia yang peka cahaya

1. Kertas fotografi disaluti oleh satu lapisan argentum bromida atau argentum klorida yang nipis.

2. Apabila kertas fotografi didedahkan kepada cahaya, tenaga cahaya menguraikan argentum bromida kepada argentum yang berwarna kelabu hitam.

Rajah 5.21 Pencucian gambar foto hitam putih di bilik gelap

Penyimpanan bahan kimia yang peka terhadap cahaya 1. Bahan kimia seperti hidrogen peroksida, argentum klorida dan argentum nitrat

adalah sangat peka terhadap cahaya. 2. Bahan kimia ini akan terurai jika terdedah kepada cahaya matahari. Contohnya:

3. Bahan kimia yang peka cahaya perlu disimpan dalam botol yang gelap.

cahaya

argentum bromida argentum + gas bromin

i. hidrogen peroksida air + gas oksigen

ii. argentum klorida logam argentum + gas klorin

cahaya

cahaya


148

Latihan 5.7 1. Namakan tindak balas yang memerlukan cahaya dalam kehidupan kita.

TINDAK BALAS KESAN CAHAYA APLIKASI

Memecahkan molekul air dalam tumbuhan.

Penghasilan glukosa semasa fotosintesis.

Argentum klorida terurai menjadi argentum dan klorin.

Bahan kimia argentum klorida hendaklah disimpan dalam botol gelap.

Kertas Fotografi Pasta argentum bromida yang terdapat di permukaan kertas fotografi terurai menjadi argentum dan bromida.

Bahagian terdedah cahaya menjadi kelabu dan bahagian terlindung kekal putih. Konsep ini digunakan untuk mencuci gambar foto.

2. Rajah 1 menunjukkan susunan radas untuk mengkaji penghasilan tenaga elektrik.

Rajah 1

Eksperimen ini diulang dengan menggantikan jus limau dengan air gula.Bacaan voltmeter direkodkan dalam jadual 1.

Bahan Bacaan voltmeter / V

Jus limau 0.8

Air gula 0

Jadual 1

a) Bahan yang manakah menghasilkan tenaga elektrik?

___________________________________________________________________

b) Apakah yang akan berlaku jika voltmeter itu digantikan dengan mentol elektrik?

___________________________________________________________________


149

b) Nyatakan pemboleh ubah yang

i. dimalarkan ______________________________________________________ ii. dimanipulasikan __________________________________________________

iii. bergerak balas ___________________________________________________

d) Ramalkan bacaan voltmeter jika kepingan plumbum digantikan dengan paku besi?

__________________________________________________________________ 2. Rajah 2 menunjukkan satu model sel ringkas.

Rajah 2

a) Apakah yang dapat diperhatikan pada voltmeter?

___________________________________________________________________

b) Berikan inferens kepeda pemerhatian di (a).

___________________________________________________________________

c) Tulis perubahan tenaga yang berlaku dalam eksperimen itu?

___________________________________________________________________

d) (i) Apakah yang akan berlaku jika kepingan kuprum digantikan dengan rod

karbon?

_____________________________________________________________

(ii) Berikan sebab bagi jawapan anda di (d) (i)

_____________________________________________________________

e) Nyatakan satu contoh makanan yang dapat digunakan untuk menggantikan larutan cuka.

___________________________________________________________________


150

3. Rajah 3 menunjukkan sekeping kertas fotografi. Bahagian tengahnya ditutup dengan kertas hitam yang berbentuk bulat dan didedahkan kepada cahaya matahari selama 1 minit.

Rajah 3

a) Lukis pemerhatian anda pada akhir eksperimen.

b) Apakah lapisan yang menyaluti kertas fotografi?

_________________________________________________________________

c) Apakah yang terjadi kepada lapisan yang anda nyatakan di b) apabila didedahkan

kepada cahaya matahari?

_________________________________________________________________

d) Tulis persamaan dalam perkataan untuk menerangakan kejadian dalam (c).

_________________________________________________________________


151

SOALAN OBJEKTIF Tiap-tiap soalan yang berikut diikuti oleh empat pilihan jawapan, A, B, C dan D. Pilih jawapan yang terbaik.

1. Antara yang berikut, yang manakah merupakan satu perubahan kimia? A Menaikkan adunan kek B Menaikkan adunan kek C Melarutkan natrium sulfat dalam air D Penyejatan air laut untuk memperoleh garam

2. Jadual 1 menunjukkan pemerhatian bagi tindak balas antara tiga jenis serbuk logam dengan oksigen.

Serbuk logam Pemerhatian

P Membara dengan terang

Q Membara dengan malap

R Menyala dengan terang

Jadual 1

Susunkan kereaktifan logam P, Q dan R mengikut tertib menaik.

A P, Q, R B Q, P, R C R, P, Q D R, Q, P

3. Antara yang berikut, yang manakah kekurangan akumulator asid plumbum berbanding sel kering?

A Voltannya kecil B Arusnya tidak tetap C Tidak boleh dicas semula D Elektrolitnya mudah tumpah


152

4. Rajah 1 menunjukkan sebahagian daripada siri kereaktifan logam.

Rajah 1

Apakah yang mewakili unsur X dan Y?

X Y

A Stanum Kuprum

B Plumbum Aluminium

C Natrium Plumbum

D Aluminium Kuprum

5. Rajah 2 menunjukkan tindak balas logam zink dengan asid hidroklorik cair.

Rajah 2

Apakah gas Y?

A Klorin

B Oksigen

C Hidrogen

D Karbon dioksida


153

6. Maklumat yang berikut menunjukkan ciri-ciri bateri Z.

Berbentuk seperti butang

Digunakan dalam jam tangan

Antara yang berikut, yang manakah bateri Z? A Bateri alkali B Sel merkuri C Bateri nikel-kadmium D Akumulator asid-plumbum

7. Logam yang diekstrak daripada bijihnya dengan menggunakan karbon ialah A Timah B Natrium C Aluminium D Magnesium

8. Pepejal plumbum (II) bromide tidak dapat dielektrolisiskan kerana A Atom-atomnya tidak bercas B ion-ionnya tidak bebas bergerak C terdiri daripada molekul-molekul D Bertindak balas dengan elektrod

9. Rajah 3 menunjukkan sejenis tindak balas.

Rajah 3

Apakah jenis tindak balas yang berlaku dalam Rajah 3?

A Eksotermik

B Endotermik

C Peneutralan

D Penghabluran


154

10. Rajah 4 menunjukkan satu sel elektrolisis.

Rajah 4

Antara yang berikut, yang manakah bahan X? A Anod B Anion C Katod

D Kation

11. Rajah 5 menunjukkan penulenan kepingan kuprum tidak tulen.

Rajah 5

Antara yang berikut, yang manakah larutan P?

A Kalium nitrat B Kuprum (II) sulfat C Natrium hidroksida D Magnesium klorida


155

12. Rajah manakah yang menunjukkan eksperimen yang melibatkan perubahan kimia? A

B

C

D


156

13. Rajah 7 menunjukkan bagaimana elektrolisis digunakan untuk menulenkan kuprum.

Kuprum tulen

Larutan kuprum(II) sulfatBendasingBendasing

Kuprum tak tulen

Rajah 7

Ramalkan apa yang berlaku di katod. A Gas dibebaskan B Jisim tak berubah C Jisim berkurangan D Kuprum dienapkan

14. Persamaan perkataan berikut menunjukkan suatu tindak balas kimia. Apakah proses yang diwakili oleh persamaan itu? A Respirasi B Penapaian C Fotosintesis D Pengesteran

Karbon dioksida + Air

Cahaya Klorofil

Glukosa + Oksigen


157

1. Kaji pernyataan berikut.

Anda dibekalkan buah limau, nanas, mangga dan radas lain.

(a) Berdasarkan pernyataan di atas, tulis satu hipotesis yang sesuai. (b) Huraikan satu eksperimen yang boleh anda jalankan di makmal untuk

menguji hipotesis itu. Huraian anda hendaklah mengandungi perkara yang

berikut.

i. Tujuan eksperimen

ii. Mengenal pasti pemboleh ubah

iii. Senarai radas dan bahan

iv. Kaedah

v. Penjadualan data

Tenaga elektrik dapat dihasilkan daripada buah-buahan


158

Lengkapkan silang kata berikut;

1 2

3

4

5

6

7

8 9

10

11 12

Menlintang :

1 Rod-rod yang mengkonduksikan elektrik dinamakan ..........

3 Proses yang digunakan untuk menghasilkan ammonia secara industri.

5 Proses penguraian elektrolit kepada juzuk unsurnya apabila arus elektrik mengalir melaluinya.

7 Perubahan yang menghasilkan bahan baru yang mempunyai sifat dan komposisi kimia yang berlainan daripada bahan asal.

8 Tindak balas yang membebaskan haba ke persekitaran dan menyebabkan kenaikan suhu persekitaran.

10 Elektrod yang disambungkan kepada terminal positif sel.

11 Elektrod yang disambungkan kepada terminal negatif sel.

12 Zarah-zarah bercas.

Ke bawah :

2 Larutan yang mengkonduksikan arus elektrik dan mengalami perubahan kimia.

4

Hanya melibatkan perubahan sifat fizik seperti keadaan, bentuk, atau saiz bahan dan perubahan ini mudah dibalikkan.

5 Tindak balas yang menyerapkan haba dari persekitaran.

6 Logam reaktif seperti kalium bertindak balas dengan air menghasilkan alkali dan ...........

9 Logam yang kurang reaktif daripada karbon diekstrak daripada bijihnya oleh ..........

m 5 tenaga dan perubahan kimia

Documents