Elektrokimia

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.

    Elektrolisis Larutan Akueus

    by

    Elektrolisis Larutan Akueus

    Elektrolisis Larutan Akueus:

    1. Apabila suatu bahan larut dalam air, larutan akueus dihasilkan.
    2. Larutan akueus suatu bahan mengandungi ion-ion daripada sebatian tersebut serta ion-ion hidrogen, H+ dan ion-ion hidroksida, OH– daripada penceraian separa air.
    3. Misalnya, larutan akueus natrium klorida mengandungi ion-ion natrium dan ion-ion klorida yang terbentuk daripada penceraian natrium klorida; ion-ion hidrogen dan ion-ion hidroksida terbentuk daripada pengionan separa molekul air.
    NaCl –> Na+ + Cl–

    H2O –> 2H+ + O2-
    1. Oleh itu terdapat dua jenis kation (ion kuprum(II) dan ion hidrogen) dan dua jenis anion (ion sulfat dan ion hidroksida) hadir dalam larutan akueus.
    2. Semasa elektrolisis, hanya satu jenis kation dan anion akan dipilih untuk dinyahcas di elektrod masing-masing.

    Pemilihan Nyahcas

    1. Larutan akueus mempunyai lebih daripada satu kation dan anion di dalamnya.
    2. Semasa elektrolisis, satu daripada dua ion di setiap anod dan katod itu akan dinyacaskan secara pilihan.
    3. Faktor-faktor yang menentukan ion yang akan dinyahcaskan secara pilihan ialah:
      1. Kedudukan ion dalam siri elektrokimia
      2. Kepekatan ion
      3. Jenis elektrod yang digunakan.

    <

    Elektrolisis Sebatian Lebur

    by

    Elektrolisis

    1. Elektrolisis ialah proses penguraian elektrolit kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik mengalir melaluinya.
    2. Bila satu sebatian ion yang ringkas dielektrolisiskan, logam terbentuk di katod dan bukan logam di anod.
    3. Misalan dalam elektrolisis kalium iodida, kalium terbentuk di katod dan iodin terbentukdi anod.

    Elektrod-elektrod

    1. Elektrod adalah rod-rod grafit atau kepingan-kepingan logam yang dicelupkan ke dalam sesuatu elektrolit.
    2. Arus elektrik masuk ke dalam elektrolit dan keluar darinya melalui elektrod.
    3. Anod ialah elektrod positif (ia disambungkan kepada terminal positif bateri).
    4. Katod ialah elektrod negatif (ia disambungkan kepada terminal negatif bateri).

    Penerangan

    (ion-ion negatif bergerak ke anod manakala ion positif bergerak ke katod)
    1. Elektrolisis berlaku apabila arus elektrik mengalir melalui suatu elektrolit.
    2. Suatu elektrolit mempunyai ion-ion yang bebas bergerak.
    3. Semasa elektrolisis, ion-ion positif bergerak ke katod (elektrod negatif) manakala ion-ion negatif bergerak ke anod (elektrod positif).
    4. Di anod, ion-ion negatif dinyahcaskan dengan menderma elektronnya.
    5. Elektron-elektron itu mengalir ke katod melalui wayar.
    6. Di katod, ion-ion positif menerima elektron-elektron dari elektrod dan dinyahcaskan.
    7. Proses ini menyebabkan elektrolit diuraikan.

    Perubahan Tenaga Semasa Elektrolisis

    1. Dalam proses elektrolisis, tenaga elektrik dialirkan ke dalam elektrolit bagi menghasilkan tindak balas kimia.
    2. Oleh itu, semasa elektrolisis, tenaga elektrik ditukarkan kepada  tenaga kimia.

    Elektrolisis Sebatian Ion Lebur

    Elektrolisis Leburan Plumbum Bromida

    1. Rajah di atas menunjukkan alat radas yang digunakan untuk mengkaji proses elektrolisis plumbum(II) bromida.
    2. Dalam elektrolisis, plumbum (II) bromida dilebur untuk menghasilkan ion-ion Pb2+ dan Br–
    3. Proses elektrolisis bermula sebaik sahaja pepejal plumbum(II) bromida mula melebur.

    Di Katod
    Ion yang hadir:

    Pb2+

    Pemerhatian
    Butir-butir plumbum terbentuk di ka­tod.

    Penerangan
    Ion plumbum (II), Pb2+ dinyahcaskan dengan menerima 2 elektron daripada elektrod dan membentuk logam plumbum.

    Persamaan Separuh

    Pb2+ + 2e —> Pb

    Di Anod
    Ion yang hadir:

    Br–

    Pemerhatian
    Gas berbau sengit dan berwarna perang kemerahan dibebaskan.

    Penerangan
    Ion bromida, Br– dinyahcaskan dengan melepaskan satu elektron dan membentuk atom bromin. Dua atom bromin bergabung membentuk molekul bromin, Br2.

    Persamaan Separuh

    2Br– —> Br2 + e

    Persamaan Kimia Keseluruhan

    PbBr2 —> Pb + Br2

    Elektrolit dan Bukan Elektrolit

    by

    Elektrolit dan Bukan Elektrolit

    Elektrolit

    1. Elektrolit merupakan bahan kimia yang boleh mengkonduksikan elektrik  dalam keadaan lebur  atau dalam larutan akueus.
    2. Semua sebatian ion merupakan elektrolit apabila lebur atau larut dalam air. Juga, asid dan alkali merupakan elektrolit apabila larut dalam air.
    3. Contoh-contoh elektrolit lebur: plumbum (II) bromida lebur, kalium iodida lebur, dan aluminium oksida lebur.
    4. Contoh-contoh elektrolit larutan akueus: larutan asid sulfurik, larutan akueus kalium iodida, dan larutan akueus natrium klorida.

    Bukan Elektrolit

    1. Bukan elektrolit ialah bahan kimia yang tidak boleh mengkonduksikan elektrik walaupun dalam keadaan lebur dan larutan akueus.
    2. Contoh-contoh bukan elektolit ialah naftalena lebur, larutan akueus glukosa, dan metil benzena.
    3. Kebanyakan sebatian kovalen merupakan bukan elektrolit. Bagaimanapun, sesetengah sebatian kovalen seperti hidrogen klorida dan ammonia merupakan elektrolit kerana mereka boleh menghasilkan ion apabila larut di dalam air.
    4. Larutan bukan akueus merupakan bukan elektrolit kerana pengionan tidak berlaku. Sebagai contoh, larutan ammonia dalam metilbenzena bukan elektrolit tetapi larutan ammonia dalam air ialah elektrolit.

    Zarah-zarah Dalam Elektrolit dan Bukan Elektrolit

    1. Rajah di bawah menunjukkan susunan ion dalam pepejal natrium klorida dan juga perubahannya apabila lebur atau terlarut di dalam air.
    2. Dalam keadaan pepejal, ion-ion tersusun dengan teratur dan tidak bebas bergerak manakala dalam keadaan lebur atau larutan akueus, ion-ionnya boleh bergerak bebas.
    3. Oleh itu, natrium oksida tidak boleh mengkonduksikan elektrik dalam keadaan pepejal tetapi boleh mengkonduksikan elektrik dalam keadaan lebur dan larutan akueus.

    Soalam Lazim 1

    S: Terangkan mengapa sebatian ion tidak mengkonduksikan elektrik dalam keadaan pepejal. J:
    1. Dalam pepejal sebatian ion, ion-ionnya diikat oleh daya-daya elektrostatik yang kuat pada kedudukan yang tetap.
    2. Oleh itu, tiada ion-ion yang bebas bergerak untuk membenarkan pengaliran elektrik dalam pepejal sebatian ion.

    Soalam Lazim 2

    S: Terangkan mengapakah leburan natrium klorida boleh mengkonduksikan elektrik tetapi leburan naftalena tidak. J:
    1. Natrium klorida ialah sebatian ion. Natrium klorida lebur mempunyai ion-ion yang bergerak bebas bertindak sebagai pembawa cas semasa mengkunduksikan elektrik,
    2. Naftalena ialah sebatian kovalen. Ia tidak mempunyai sebarang ion, samada dalam keadaan pepejal atau leburan. Oleh itu, naftalena lebur tidak mengkonduksikan elektrik.