Month: February 2016

Pengekstrakan Logam

by

Aplikasi Elektrolisis Dalam Industri - Pengekstrakan Logam

  1. Rajah di bawah menunjukkan cara pengekstrakan logam bagi logam yang berlainan.

  2. Emas dan perak (argentum) tidak perlu diekstrakan kerana ia wujud dalam bentuk unsur di dalam alam semula jadi.
  3. Kuprum dan merkuri dapat diekstrakan dengan membakar sebatiannya di dalam udara.
  4. Bagi logam yang kurang reaktif daripada karbon seperti plumbum, stanum, ferum dan zink, ia diekstrakan daripada sebatiannya dengan cara penurunan oleh karbon.
  5. Logam-logam yang aktif seperti natrium, kalsium, atau aluminium diperolehi daripada sebatiannya melalui proses elektrolisis.
  6. Ini kerana logam-logam ini tidak dapat diekstrakkan
    dengan cara penurunan oleh karbon.

Aplikasi Elektrolisis Dalam Industri - Pengekstrakan Aluminium

  1. Rajah di atas menunjukkan alat radas yang digunakan untuk pengekstrakan aluminium di dalam industri dengan menggunakan kaedah elektrolisis.
  2. Dalam SPM, anda perlu tahu
    1. jenis elektrolit yang digunakan.
    2. bahan yang digunakan sebagai anod dan katod
    3. tindak balas kimia di anod dan katod.
    4. mengapakah kriolit ditambah ke dalam bausit lebur?
  3. Grafit (Karbon) digunakan sebagai anod dan katod.
  4. Elektrod karbon perlu digantikan dari masa ke semasa kerana pada suhu setinggi 980oC, karbon bertindak balas dengan oksigen membentuk karbon dioksida.
  5. Aluminium ialah bahan yang terdapat dalam bausit. 
  6. Bausit ditulenkan menjadi aluminium oksida, sejenis serbuk putih di mana aluminium boleh diekstrakkan.
  7. Kriolit dicampurkan ke dalam aluminuim oksida untuk merendahkan takat lebur aluminium oksida daripada 2000°C kepada 980°C. 

Elektrolit: 

Bausit lebur (Aluminium Oksida).

Al2O3→ 2Al3+ + 3O2-

Elektrod:

Anod: Grafit
Katod: Grafit

Tindakbalas Kimia

Anod:

2O2- → O2 + 4e

Ion oksida dinyahcaskan untuk membentuk gas oksigen. Gas oksigen dikumpulkan untuk kegunaan industri lain.

Katod

Al3++ + 3e → Al

Ion aluminium dinyahcaskan untuk membentuk logam aluminium

    Aplikasi-aplikasi Gelombang Bunyi

    by

    Aplikasi-aplikasi Gelombang Bunyi

    Sonar

    Q & A

    Terangkan bagaimana sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. 

    1. Dalam sistem sonar, alat pemancar memancarkan denyutan ultrasonik.
    2. Denyutan itu bergerak ke dasar laut kemudian dipantul balik dan menghasilkan gema.
    3. Gema dikesan oleh hidrofon.
    4. Selang masa (t) antara pemancaran denyutan dan penerimaannya semula direkodkan oleh peralatan elektronik.
    5. Sekiranya halaju ultrasonik adalah v, maka kedalaman laut d diberikan oleh persamaan d = ½ vt

    Pemecahan Batu Ginjal

    Gelombang ultrasound intensiti tinggi digunakan untuk memecahkan batu ginjal di badan pesakit.

    Pengimbasan Ultrasound

    1. Ultrasound digunakan untuk mengimbas fetus di dalam rahim.
    2. Ultrasound digunakan dalam ultrasonografi untuk memvisualisasikan struktur badan termasuk tendon, otot, sendi, saluran dan organ dalaman.

    Pembersihan

    Ultrasound boleh digunakan untuk membersihkan cincin dan jam tangan.

    Kenyaringan dan Kelangsingan

    by

    Kenyaringan dan Kelangsingan

    1. Kenyaringan bunyi bergantung kepada amplitud gelombang bunyi.
    2. Semakin besar amplitud gelombang suara, semakin kuat bunyi itu.
    3. Kelangsingan ialah tinggi atau rendahnya suatu bunyi.
    4. Kelangsingan bunyi disebabkan oleh frekuensinya. Semakin tinggi frekuensi, semakin tinggi kelangsingan.

    Faktor yang Mempengaruhi – Jenis Elektrod

    by

    Faktor-faktor Mempengaruhi Pemilihan Nyahcas - Jenis Elektrodes

    Jenis Elektrod

    1. Terdapat 2 jenis elektrod:
      1. Elektrod lengai
        Elektrod lengai hanya menyediakan suatu permukaan bagi pemindahan elektron. Ia tidak mengambil bahagian dalam sebarang tindak balas kimia semasa elektrolisis.. (Contoh: Karbon, platinum)
      2. Elektrod tidak lengai
        Elektrod tidak lengai ialah elektrod yang akan mengalami perubahan kimia semasa elektrolisis. (Contoh: Kuprum, argentum, merkuri)

    Elektrolisis Kuprum(II) Sulfat dengan Karbon Sebagai Elektrod

    Ion-ion yang hadir

    Anod:

    OH–, SO42-

    Katod:

    H+, Cu2+

    Pemerhatian dan Kesimpulan

    Anod:

    Pemerhatian    :     Gelembung gas tak berwarna dan tak berbau dibebaskan. Gas ini menyalakan kayu uji berbara.

    Kesimpulan: Gas oksigen dihasilkan

    Katod
    Pemerhatian: Satu lapisan pepejal perang kemerahan terenap pada permukaan elektrod.

    Kesimpulan: Logam kuprum dihasilkanWarna larutan:
    Warna biru larutan akueus kuprum(II) sulfat terluntur secara perlahan.

    Persamaan separa bagi tindakbalas di

    Anod:

    4OH– → 2H2O + O2 + 4e

    Katod:

    Cu2+ + 2e → Cu

    Elektrolisis Kuprum(II) Sulfat dengan Kuprum Sebagai Elektrod

    Ion-ion yang hadir

    Anod:
    OH–, SO42-

    Katod:

    H+, Cu2+

    Pemerhatian dan Kesimpulan

    Anod:
    Pemerhatian: Elektrod menjadi semakin nipisKesimpulan: Elektrod kuprum terlarut di dalam larutanKatod
    Pemerhatian: Elektrod menjadi semakin tebalKesimpulan: Logam kuprum dihasilkanWarna larutan:
    Warna larutan tidak berubah

    Persamaan separa bagi tindakbalas di

    Anod:
    Cu → Cu2+ + 2e

    Katod:

    Cu2+ + 2e → Cu

    Perbincangan:

    1. Anod yang diperbuat daripada kuprum adalah tidak lengai jika elektrolit digunakan mengandungi ion kuprum(II) di dalamnya.
    2. Semasa elektrolisis, atom-atom kuprum dari anod mengion untuk menghasilkan ion kuprum(II). Akibatnya, elektrod kuprum yang merupakan anod terlarut dan jisimnya berkurangan.

    Gelombang Bunyi

    by

    Ciri-ciri Gelombang Bunyi

    1. Gelombang bunyi adalah satu siri mampatan dan regangan molekul-molekul udara berulang kali melalui ruang.
    2. Getaran ke depan dan ke belakang molekul-molekul udara selari dengan arah gerakan gelombang bunyi menunjukkan bahawa bunyi adalah gelombang membujur.

    Perambatan Gelombang Bunyi

    1. Gelombang bunyi ialah gelombang mekanik yang memerlukan medium untuk perambatannya. Oleh itu gelombang bunyi tidak dapat merebak dalam vakum.
    2. Medium perambatan boleh berupa pepejal, cair atau gas.
    3. Gelombang bunyi merambat dengan pantas dalam pepejal dan paling perlahan dalam gas.

    Jenis Gelombang Bunyi

    1. Telinga manusia dapat mendengar bunyi dengan frekuensi di antra 20Hz – 20,000Hz. Gelombang-gelombang bunyi dengan frekuensi dalam julat ini dinamakan sebagai gelombang audio/sonik.
    2. Gelombang bunyi dengan frekuensi lebih rendah daripada 20Hz dinamakan gelombang infrasonik.
    3. Gelombang bunyi dengan frekuensi lebih tinggi daripada 20,000Hz pula dinamakan sebagai gelombang ultrasonik.

     InfrasonikAudio/Sonik Ultrasonik 
     <20Hz 20Hz – 20000Hz >20 kHz

    Kelajuan Gelombang Bunyi

    1. Kelajuan gelombang bunyi dalam pepejal lebih tinggi daripada pada cecair. Kelajuan gelombang bunyi dalam cecair pula lebih tinggi daripada gas.
    2. Kelajuan gellombang bunyi di udara tidak dipengaruhi oleh tekanan, tetapi dipengaruhi oleh suhu.
    3. Apabila suhu meningkat, kelajuan suara di udara (dan gas-gas lain) juga meningkat.
    4. Gelombang bunyi biasanya bergerak dengan lebih perlahan di kawasan beraltitud tinggi kerana suhu yang lebih rendah.

    Faktor yang Mempengaruhi – Kepekatan

    by

    Faktor-faktor Mempengaruhi Pemilihan Nyahcas - Kepekatan

    Jika kepekatan sesuatu ion itu sangat tinggi, maka ion itu akan dipilih untuk nyacas, walaupun ia terletak di bahagian yang lebih tinggi di dalam siri elektrokimia.

    Elektrolisis Asid Hidroklorik Cair

    Ion-ion yang hadir di

    Anod:

    Cl–, OH–

    Katod:

     H+

    Pemerhatian dan Kesimpulan

    Anod:
    Pemerhatian: Gelembung gas tak berwarna dan tak berbau dibebaskan. Gas ini menyalakan kayu uji berbara.

    Kesimpulan: Gas oksigen dihasilkan

    Katod:
    Pemerhatian: Gelembung gas tak berwarna dan tak berbau dibebaskan. Apabila kayu uji bernyala diletakkan pada mulut tabung uji, bunyi `pop’ terhasil.

    Kesimpulan: Gas hidrogen dihasilkan

    Persamaan separa bagi tindakbalas di

    Anod:

     4OH– → 2H2O + O2 + 4e

    Katod:

     H+ + 2e → H2

    Elektrolisis Asid Hidroklorik Pekat

    Ion-ion yang hadir di

    Anod:

    Cl–, OH–

    Katod:

    H+


    Pemerhatian dan Kesimpulan

    Anod:
    Pemerhatian:
    Gas berwarna kuning kehijauan dihasilkan. Jika kertas litmus biru lembap dimasukkan ke dalam tabung uji yang mengandungi gas ini, kertas litmus merah lembap bertukar memjadi merah, seterusnya warnanya dilunturkan.

    Kesimpulan: Gas klorin dihasilkan

    Katod
    Gelembung gas tak berwarna dan tak berbau dibebaskan. Apabila kayu uji bernyala diletakkan pada mulut tabung uji, bunyi `pop’ terhasil.

    Kesimpulan:
    Gas hidrogen dihasilkan

    Persamaan separa bagi tindakbalas di

    Anod:

    2Cl– → Cl + 2e

    Katod:

     H+ + 2e → H2

    Kesimpulan:
    Ion-ion yang lebih tinggi kepekatannya akan dipilih untuk dinyahcas.

    Nota: Bagi elektrolisis asid sulfurik pekat, di anod, ion hidroksida berada di kedudukan yang lebih rendah dalam siri elektrokimia. Bagaimanapun, ion klorida dipilih untuk dinyahcas kerana kepekatan ion klorida adalah jauh lebih tinggi daripada kepekatan ion hidroksida.

    Nota Tambahan:

    1. Bagaimanapun, kepekatan ion hanya memberi kesan kepada ion-ion yang berada berhampiran di dalam siri elektrokimia. Jika sesuatu ion berada di kedudukan yang sangat tinggi di dalam siri elektrokimia (contohnya, natrium), ia tetap tidak akan dipilih dinyahcas walaupun kepekatannya adalah tinggi.
    2. Rajah di bawah meringkaskan ion-ion yang mungkin dipilih untuk dinyahcas jika kepekatannya adalah tinggi.

    Interferens Gelombang Bunyi

    by

    Interferens Gelombang Bunyi

    Eksperimen

    1. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk menyiasat interferens gelombang bunyi.
    2. Dua pembesar suara disambungkan ke penjana audio yang sama.
    3. Mikrofon digerakkan di hadapan 2 pembesar suara dari kiri ke kanan.

    Keputusan:
    Bunyi kuat dan lemah berselang-seli dikesan semasa mikrofon digerakkan dari kiri ke kanan.

    Formula

    Panjang gelombang bunyi diberikan oleh persamaan


    a = Jarak di antara dua pembesar suara
    x = Jarak di antara dua bunyi kuat berturut-turut.
    D = Jarak antara garis lurus (di mana mikrofon digerakkan) dan dua pembesar suara.

    Q & A

    Terangkan secara ringkas mengapa bunyi kuat dan lemah berselang-seli dikesan di hadapan pembesar suara?

    1. Bunyi kuat dan lemah itu disebabkan oleh interferns gelombang bunyi.
    2. Bunyi kuat disebabkan berlakunya interferens membina.
    3. Bunyi lemah dihasilkan oleh interferens membinasa.

    Q & A

    Terangkan mengapa eksperimen interferen gelombang bunyi tidak sesuai dilakukan di dalam makmal.

    Gelombang bunyi akan dipantulkan oleh dinding dan bumbung makmal dan menyebabkan interferens gelombang pantulan yang boleh mengganggu corak interferens gelombang bunyi daripada pembesar suara.

    Q & A

    Bagaimana kita boleh memastikan bahawa sumber gelombang bunyi itu adalah koheren?

    Kedua-dua pembesar suara adalah sumber dua gelombang bunyi yang koheren kerana ia disambungkan kepada penjana isyarat audio yang sama.

    Faktor yang Mempengaruhi – Siri Elektrokimia

    by

    Faktor-faktor Mempengaruhi Pemilihan Nyahcas - Siri Elektrokimia

    1. Siri elektrokimia merupakan senarai ion yang disusun mengikut tertib menaik bagi keupayaan untuk menyahcas di elektrod semasa elektrolisis.
    2. Susunan ion-ion dalam siri elektrokimia adalah seperti yang ditunjukkan di dalam carta di bawah.
    3. Pemilihan ion dalam tindak balas kimia dalam satu elektrolisis larutan akueus adalah bergantung kepada kedudukan ion itu dalam siri elektrokimia.
    4. Semakin rendah kedudukan ion itu di dalam siri elektrokimia, maka semakin mudah ia didiscaskan.

    Contoh: Elektrolisis Larutan Asid Sulfurik

    1. Rajah di atas menunjukkan alat radas digunakan untuk mengkaji elektrolisis larutan asid sulfurik.
    2. Karbon digunakan sebagai elektrod di anod dan katod.
    3. Molekul asid sulfurik terurai dan membentuk ion-ion hidrogen dan sulfurik di dalam air
    H2SO4 → 2H+ + SO42-
    1. Di dalam suau larutan, molekul air juga terurai dan membentuk ion-ion hidrogen dan hidroksida.
    H2O → H+ + OH–
    1. Oleh itu, ion-ion yang hadir di dalam larutan asid sulfurik ialah H+ , SO42-, H+ and OH–

    Di anod (Elektrod positif)

    1. Ion hidroksida dipilih untuk dinyahcas kerana ion-ion ini berada pada kedudukan yang lebih rendah dalam siri elektrokimia berbanding ion sulfat.
    2. Ion hidroksida lebih mudah membebaskan elektron untuk membentuk molekul air dan molekul oksigen.
    3. Persamaan separa bagi tindak balas ini adalah seperti berikut:
      4OH– → 2H2O + O2 + 4e
      Pemerhatian: Gelembung gas tak berwarna dan tak berbau dibebaskan. Gas ini menyalakan kayu uji berbara.

      Di katod (Elektrod negatif)

      1. Ion hidrogen menerima elektron daripada katod untuk membentuk atom hidrogen. Dua atom hidrogen bergabung untuk membentuk satu molekul hidrogen.
      2. Persamaan separa bagi tindak balas ini ialah
      2H+  + 2e →  H2
      Pemerhatian: Gelembung gas tak berwarna dan tak berbau dibebaskan. Apabila kayu uji bernyala diletakkan pada mulut tabung uji, bunyi `pop’ terhasil. Perbincangan: Di anod dan katod, ion-ion berada di bahagian lebih rendah dalam siri elektrokimia dipilih untuk dinyahcas.

      Interferens Gelombang Cahaya

      by

      Eksperimen Dwicelah Young

      1. Dwicelah Young terdiri daripada dua celah yang dikikiskan pada sehelai slaid kaca yang dicat dengan ‘aquadak’.
      2. Apabila cahaya monokromatik melalui dwi-celah Young, belauan cahaya berlaku, maka kedua-dua celah itu menjadi sumber cahaya koheren (amplitud, frekuensi dan fasa yang sama).
      3. Kedua-dua sumber yang koheren akan bertindih dan bersuperposisi untuk menghasilkan kesan interferens  membina dan membinasa.
      4. Interferens membina menghasilkan pinggir-pinggir cerah sementara interferens membinasa menghasilkan pinggir-pinggir gelap.
      5. Jarak di antara pinggir-pinggir cerah dan gelap yang berturutan adalah hampir hampir sama.
      6. Syarat-syarat agar corak interferens dapat diperhatikan:
        1. cahaya monokromatik digunakan
        2. saiz (bukaan) dwi-celah itu mesti sangat kecil
        3. jarak antara kedua-dua celah itu juga mestilah kecil (kira-kira 0.5mm)
      7. Jarak di antara pinggir-pinggir cerah dan gelap akan bertambah apabila
        1. Cahaya yang mempunyai panjang gelombang (λ) yang lebih panjang digunakan
        2. kedua-dua celah itu lebih rapat (a)
        3. jarak di antara dwi-celah  dan skrin (D) bertambah.
      8. Panjang gelombang-gelombang cahaya dapat dikira dengan menggunakan persamaan berikut: 

      Bandingan Corak Eksperimen Dwi-celah Dengan Eksperimen Celah Tunggal

      Eksperimen Dwi-celah Young (Interferens)

      Eksperimen Celah Tunggal (Belauan)

      Q & A

      Apa yang dimaksudkan dengan cahaya monokromatik?

      Cahaya monokromatik ialah cahaya yang mempunyai hanya satu warna.