sce_3109_tenaga_dalam_kimia_projek_topik_8 (1)

7/29/2019 SCE_3109_Tenaga_Dalam_Kimia_Projek_Topik_8 (1)

1/35

SCE 3109 Tenaga Dalam Kimia

Topik 8: Elektrokimia

Disediakan oleh

MURUGAN A/L MIN

RATAMU


2/35

Kandungan Pembentangan

Topik 8: Elektrokimia

8.3 KeupayaanPenurunan

Piawai

8.2 KeupayaanElektrod Piawai

8.1 Daya GerakElektrik (dge) Sel


3/35

8.1 Daya Gerak Elektrik (dge) Sel

Definisi dge sel:

Beza keupayaan maksimum di antara dua elektrod yangbertindak sebagai daya penggerak atau tekanan elektrik

yang menolak elektron melalui litar luar.

Beza algebra di antara dua keupayaan elektrod (setengahsel).

Jumlah tenaga elektrik yang dibekalkan untukmenggerakkan 1 cas merentasi rintangan luar dan

rintangan dalam sel dalam keadaan litar terbuka (arusyang mengalir = 0)


4/35


Analogi: Air Terjun. Semakinjauh jarak antara duaelektrod, semakin tingginilai dge, semakin kuat

tindak balasnya. Dge sel berubah dengan

suhu dan kepekatanelektrolit.

Dge juga dikenali sebagaikeupayaan sel (Esel) atauvoltan sel (cell voltage).

Alat Pengukur: Voltmeter

Unit: Volt (V)


5/35


Dge: Jumlah tenagaelektrik yang

dibekalkan untukmenggerakkan 1

cas merentasirintangan luardan rintangan

dalam sel dalamkeadaan litarterbuka.

Beza Keupayaan:Kerja yang perludilakukan untukmenggerakkan1 cas merentasidua titik dalam

sesuatu litarlengkap.

Unit: VDiukurdenganVolmeter


6/35


Rumus-rumus berkaitan dengan dge sel:1 V = 1 J / C

di mana, V = VoltanJ = JouleC = Coulomb

Dge sel = E(lebih positif) E

(kurang positif)

= E(Elektrod Sebelah Kanan) E(Elektrod Sebelah Kiri)


7/35

8.2 Keupayaan Elektrod Piawai (KEP)

8.2.1 Keupayaan

elektrod

8.2.2 Keupayaan

elektrod piawai

8.2.3 PengukuranKeupayaan elektrod

piawai

8.2.4 Rumus-Rumus

berkaitan denganKeupayaan Elektrod

Piawai


8/35

8.2.1 Keupayaan Elektrod

Apabila sebatang logam terendam dalam larutan yangmengandungi ion batang yang sama, beza keupayaanakan terhasil antara logam dan larutan kerana casakan terbentuk pada batang logam akibatkeseimbangan dinamik antara atom logam dan ionlogam dalam larutan.

Mn+ (ak) + ne- M (pe)

Keupayaan Elektrod

Logam Bukan Logam Larutan ion

Logam Reaktif Logam Kurang Reaktif


9/35


Keupayaan Elektrod Logam Reaktif (Zn)

Zn2+ (ak) + 2e- Zn (pe)

Keseimbangan terletak di sebelah kiri.

Lebih banyak ion Zn2+ akan terbentuk.

Elektron yang dibebaskan akan terkumpul padalogam itu, menjadikan elektrod Zn bercas negatif.

Keupayaan Elektrod Logam Kurang Reaktif (Ag)

Ag+

(ak) + e-

Ag (pe) Keseimbangan terletak di sebelah kanan.

Ion-ion akan terendap pada logam Ag.

Ion Ag+ dalam larutan akan terikat dengan elektronpada logam, menjadikan elektrod Ag bercas positif.


10/35


Keupayaan elektrod bukan logam (H)

H2 (g) 2H+ (ak) + 2e-

Elektrod logam lengai digunakan sebagai konduktor.

Gas dialukan ke dalam suatu tiub mengandungi elektrodPt.

Beza keupayaan terbentuk antara elektrod bersentuhandengan gas itu dan larutan yang mengandungi ion H+.

Keupayaan elektrod larutan-larutan ion

Co3+

(ak) + e-

Co2+

Cr3+ (ak) + e- Cr2+

Sn4+ (ak) + 2e- Sn2+

Elektrod Pt yang lengai perlu digunakan.


11/35

8.2.2 Keupayaan Elektrod Piawai

Nilai keupayaan elektrod bergantungkepada:

(a) Sifatlogam

(b)Kepekatanion dalam

larutan

(c) Suhu

Oleh itu kita perlu menyatakan kepekatan dan suhuapabila kita membandingkan nilai keupayaan

elektrod bagi unsur-unsur yang berlainan.


12/35


Kepekatan ion berair ditetapkansebagai 1.0 mol dm-3.

Suhu ditetapkan pada 25C atau298 K

Tekanan ditetapkan pada 1.0atm atau 101 kPa.

Pt digunakan sebagai elektrodlengai bagi sistem keseimbangan

yang tidak termasuk logam.

Keadaan berikut dipilihsebagai piawai:

Nilai keupayaan elektrod yang diukur pada keadaanpiawai disebut keupayaan elektrod piawai, Eselbagisistem elektrod berkenaan atau setengah sel, dan

mempunyai unit Volt.


13/35

8.2.3 Pengukuran KEP

Adalah mustahil untukmenyukat nilai mutlakkeupayaan elektrodkerana elektrod lain perludigunakan untukmelengkapkan litar danelektrod itu jugamempunyai keupayaan

elektrodnya sendiri. Kesukaran ini boleh diatasi

dengan menggunakanelektrod hidrogen piawai.


14/35


Elektrod Hidrogen Piawai:


15/35



16/35


Sistem yang

mengandungilogam dan ion

berair

Sistem yang

melibatkan gasdan ion berair

Sistem yang

terdiri daripadaion-ion berairsahaja


17/35

8.2.3 Pengukuran KEPPerkara yang diberi perhatian:

Titian garam boleh diperbuat daripada kertasturas dan direndamkan dalam larutan NH4NO3,KCl, atau KNO

3

.

Beberapa contoh keupayaan elektrod piawaiadalah seperti berikut:

Tindak Balas Setengah Sel Esel (V)

Mg2+ (ak) + 2 e- Mg (pe) -2.38 V

Zn2+ (ak) + 2 e- Zn (pe) -0.76 V

Cu2+ (ak) + 2 e- Cu (pe) +0.34 V

Ag+ (ak) + e- Ag (pe) +0.80 V

Apakah maksudtanda + dan -

Esel ?


18/35

8.2.3 Pengukuran KEPPerkara yang diberi perhatian: Sel yang lengkap boleh diilustrasikan dalam sel

rajah. Contoh:

Pt (pe) | H2 (g), H+ (ak) || Cu2+ (ak) |Cu E= +0.34 V

Sukatan keupayaan elektrod harus dijalankan tanpamengambil kira arus elektrik supaya kepekatan

larutan dalam setengah sel tidak berubah. Oleh itu,voltmeter berintangan tinggi digunakan.

Nilai keupayaan elektrod piawai sesuatu elektrodatau setengah sel tidak bergantung kepada pekalistoikiometri persamaan.

AnodTerminal Negatif

Pengoksidaan

KatodTerminal Positif

Penurunan

TitianGaram


19/35

8.2.3 Pengukuran KEPFaktor-Faktor mempengaruhi KEP:

Faktor-Faktor

mempengaruhiKEP:

Kepekatan ion-ion berair

Tekanan

pH LarutanSuhu

Pembentukanion kompleks


20/35

8.2.4 Rumus-Rumus berkaitan

dengan KEP

Esel = E

(terminal positif) E

(terminal negatif)

= E(katod) E

(anod)

= E(setengah sel di kanan) E(setengah sel di kiri)= E(setengah sel penurunan) E

(setengah sel pengoksidaan)

Nota:

Apabila menggunakan rumus di atas, tandaEsel haruslah dikekalkan dan tidak berubah.


21/35


dengan KEP

Beza keupayaan di antara dua setengah sel adalahberkaitan terus dengan perubahan tenaga bebasGibbs , G untuk tindak balas keseluruhan.

Jumlah kerja (tenaga elektrik) ialah hasil darabEsel, bilangan mol elektron dan pemalar Faraday.Maka, perubahan tenaga bebas piawai dalamsesebuah sel elektrokimia,

G = -nFEseldi mana, n = bilangan mol elektron yang

dipindahkan,

F = pemalar Faraday (96485 C mol-1)

Esel = KEP


22/35


dengan KEP Hubungan antara KEP dengan pemalar

keseimbangan ialah:

di mana, Esel = KEP

R = pemalar gas semesta (8.314 Jmol-1K-1)T = suhu mutlak

n = bilangan mol elektron

F = pemalar Faraday (96485 C mol-1)

K = pemalar keseimbangan

Kn

E

K

nF

RTE

log0591.0

log

303.2


23/35

8.3 Keupayaan Penurunan Piawai

8.3.3 Kegunaan

Siri KeupayaanPenururunanPiawai

8.3.2 SiriKeupayaan

PenurunanPiawai

8.3.1 DefinisiKeupayaanPenurunan

Piawai


24/35

8.3.1 Definisi KPP

Sekiranya KEP bagi zink ialah -0.76 V, maka, Elektrod zink menjadi kutub negatif

apabila bergabung dengan ElektrodHidrogen Piawai.

Perubahan Zn (pe) Zn2+ (ak) + 2e-berlaku lebih mudah daripada perubahanH2 (g) 2H+ (ak) + 2e-.

KEP bagi logam membolehkan kitamembandingkan kekuatan logam sebagaiagen penurunan.

Maka, KEP juga dikenali sebagai KPP keranamereka dirujukkan pada penurunan spesies

yang lebih dioksidakan.


25/35

8.3.2 Siri KPP / Elektrokimia

Apabila semua sistem elektrod (sel-selsetengah) disusunkan mengikut tertibpenambahan keupayaan elektrod piawai,

suatu senarai yang disebut siri KPP/ KEP/keupayaan redoks piawai diperoleh.

Apabila semua unsur disusun dalam tertibKEP bertambah, ia dikenali sebagai siri

elektrokimia. Apabila siri elektrokimiahanya melibatkan logam, maka ia dikenalisebagai siri elektrokimia logam/ sirireaktiviti logam.


26/35



27/35


Perkara yang diberi perhatian:

Semua ion yang terlibat dalam setengah sel ialah ion-ion berair.

Tindak balas setengah sel ditulis dalam bentuk penurunan.

Agen pengoksidaan berada di sebelah kiri persamaan setengah sel.

Agen penurunan berada di sebelah kanan persamaan setengah sel.

Zn2+ + 2 e- Zn

Cu2+ + 2 e- Cu

Cl2 + 2 e-

2Cl-

Fe3+ + e- Fe2+

Fe2+ + 2 e- Fe

Agen pengoksidaan Agen penurunan


28/35


Agen pengoksidaanpaling lemah

Agen pengoksidaanpaling kuat

(E lebih positif)

Agen penurunanpaling kuat

(E lebih negatif)

(Lebih reaktif)

Agen penurunanpaling lemah

Spesies lebih mudahmembebaskan elektron

(dioksidakan)

Spesies lebih mudahmenerima elektron

(diturunkan)

Keupayaan agenpengoksidaan

meningkat

Keupayaan agenpenurunanmenurun


29/35

8.3.3 Kegunaan Siri KPP/KEP/ Redoks

1. Membandingkan kekuatan agen pengoksidaan dan agen

penurunan.

2. Meramal kemungkinan tindak balas berlaku.

3. Meramal kestabilan sesuatu ion akueus.

4. Membina sel elektrokimia.

5. Mengira dge sesuatu sel.

6. Menentukan arah aliran elektron sesuatu sel ringkas.


30/35

Senarai Bibliografi

(A) Sumber daripada Buku:Brown, T. L., LeMay, H. E., & Bursten, B. E. (2000). Chemistry: The

Central Science (8thEd.). New Jersey: Prentice Hall InternationalInc.

Brady, J. E., Senese, F. A., & Jespersen, N. O. (2009). Chemistry (5thEd.). New York: John Wiley & Sons (Asia) Pte. Ltd.

Housecroft, C. E. & Constable, E. C. (2002). Chemistry (2ndEd.).London: Pearson Education Limited.

Lim, Y. S. (2001). Teks STPM Kimia Fizikal. Kuala Lumpur: PearsonEducation Malaysia Sdn. Bhd..

Loh, Y. L. & N. Siavaneson. (2004). STPM Physical Chemistry (Volume2). Johor Darul Takzim: Penerbit Pelangi Sdn. Bhd.

Norbani Abdullah, Latifah Abdol Latif, & Roslinda Ithnin. (1998).Kimia Fizikal Asas Matrikulasi. Selangor Darul Ehsan: PenerbitFajar Bakti Sdn. Bhd.

Petrucci, R. H., Harwood, W. S., & Herring, F. G. (2002). GeneralChemistry: Principles and Modern Applications. Upper SaddleRiver, NJ: Prentice-Hall, Inc.

Tan, Y. T. (2003). Kimia Fizik STPM. Selangor Darul Ehsan: Penerbit

Fajar Bakti Sdn. Bhd.


31/35

Senarai Bibliografi

(B) Sumber daripada Internet:Electromotive Force of Galvanic Cells. (t. t.). Didapatkan pada

8 Mac, 2013 daripadahttp://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Electromotive-Force-of-Galvanic-Cells-700.html

Electromotive Force (EMF). (t. t.). Didapatkan pada 8 Mac,2013 daripadahttp://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/emf.html

Siyavula. (t. t.). Standard electrode potentials. Didapatkanpada 8 Mac, 2013 daripadahttp://m.everythingscience.co.za/grade-12/04-electrochemical-reactions/04-electrochemical-reactions-04.cnxmlplus

Tutor. (2002). Keelektromagnetan : Daya Gerak Elektrik danRintangan Dalam. Didapatkan pada 8 Mac, 2013 daripadahttp://www.tutor.com.my/tutor/arkib2002.asp?e=SPM&s=FZK&b=MEI&m=2&r=m&i=NOTA


32/35

Senarai Bibliografi

(C) Sumber daripada Kamus:

Ibrahim bin Hj. Ahmad, Azizah bt Surpadi, Saidah bt Kamin,Aziah bt. Tajudin, Salmah bt. Jabbar, Hariani Bt. Mohd.Khalid, & Rodziah bt. Abdullah. (2005). Kamus Dewan

Edisi Keempat. Selangor Darul Ehsan: Dewan Bahasa danBahasa.

Issacs, A., Daintith, J. & Martin, E. (1984). Concise ScienceDictionary. Oxford: Market House Book Ltd.

Issacs, A., Daintith, J. & Martin, E. (2003). Oxford Dictionary of

Science. Oxford: Market House Book Ltd.Sharp, D. W. A. (2003). The Penguin Dictionary of Chemistry.

England: Pengiun Books, Ltd.


33/35

Senarai Bibliografi

(D) Sumber daripada Ensiklopedia:

Ensiklopedia Pelajar Oxford-Fajar Bakti (Jilid 7). (1995).Selangor Darul Ehsan: Penerbit Fajar Bakti.

Hussen, R. S. D., Mahat, N, Semaon, D., Saad, A., Ahamed, S.

R., Yakuub, N. F., & Aziz, N. A. A. (2007). EnsiklopediaUmum Untuk Pelajar (Jilid 3). Kuala Lumpur: UtusanPublication & Distributors Sdn. Bhd.

Licker, M. D., et al. (2004). McGraw-Hill Concise Encyclopaediaof Chemistry. United States: McGraw-Hill Companies.

Owen, et. al. (2000). The Hutchinson Encyclopaedia. Sheffield:Hellion Publishing.


34/35

Senarai Bibliografi

(E) Sumber daripada Jurnal:Kleykamp, H. (2001). Thermodynamic Studies On Chromium

Carbides By The Electromotive Force (emf) Method.Journal of Alloys and Compounds,321, 138145.Didapatkan pada 8 Mac, 2013 daripada Elsevierhttp://144.206.159.178/FT/537/35292/605069.pdf

Langhorne H. Brickwedde, & George W. V. (1938).Electromotive Force Of Saturated Weston Standard CellsContaining Deuterium Oxide. Journal of Research of theNational Bureau of Standards,20, 599 605. Didapatkanpada 8 Mac, 2013 daripadahttp://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/20/jresv20n5p599

_A1b.pdfThelen, J. C. (2000). A Mean Electromotive Force Induced By

Magnetic Buoyancy Instabilities.Astron. Soc, 315, 155164. Didapatkan pada 8 Mac, 2013 daripadahttp://mnras.oxfordjournals.org/content/315/1/155.full.pdf


35/35

Sekian, Terima Kasih!! =)

sce_3109_tenaga_dalam_kimia_projek_topik_8 (1)

Documents