Siri Elektrokimia merupakan susunan logam mengikut keelektropositifannya,
iaitu kecenderungan sesuatu logam untuk melepaskan elektron bagi membentuk ion
positif.
Logam yang lebih elektropositif berada di kedudukan lebih tinggi dalam
SE.
Keelektropositifan logam berkurang apabila menuruni SE.
[ elektro
positif
=> lepaskan elektron,
ion positif
]
Pelajar-pelajar pertama kali didedahkan dengan SE semasa Bab 6 Kimia Ting. 4: Elektrokimia, tajuk ‘Elektrolisis
Larutan Akueus’. Seterusnya, SE
digunakan semasa pembelajaran Bab 3 Kimia Ting. 5: Redoks bagi tindak balas
berikut:
i)
Tindak balas
penyesaran logam
ii)
Tindak balas
penyesaran halogen
iii)
Tindak balas
kakisan logam
Elektrolisis Larutan
Akueus
Dalam proses elektrolisis larutan akueus, terdapat 3 faktor yang
diambil kira dalam pemilihan ion untuk dinyahcas, iaitu:
1. Kedudukan ion dalam SE (kes
larutan cair & elektrod lengai)
SE digunakan bagi menentukan kation dan anion yang dipilih untuk
dinyahcas semasa elektrolisis.
Kation dan
anion yang berada di kedudukan lebih rendah dalam SE lebih cenderung dipilih untuk dinyahcas. Larutan akueus
mengandungi ion hidrogen, H+ dan ion hidroksida, OH- (ditanda dengan warna kuning).
Ion H+ merupakan ion yang ketiga
paling bawah bagi susunan kation dalam SE,
manakala ion OH-
merupakan ion yang paling bawah bagi susunan anion.
Jadi, bagi SEMUA kes elektrolisis larutan akueus
cair yang menggunakan elektrod lengai (karbon / grafit / platinum), ion H+ dan ion OH- akan dipilih untuk
dinyahcas KECUALI jika melibatkan
ion kuprum (II), Cu2+
dan ion argentum, Ag+.
(oleh itu,
pelajar tidak perlu hafal SE, hanya
perlu ingat ion Cu2+ dan ion Ag+ sahaja)
Persamaan setengah
bagi ion H+ dan ion OH-:
Anod : 2H+ + 2e à H2
Katod : 4OH- Ã 2H2O + O2 + 4e
2. Kepekatan elektrolit (kes larutan pekat)
Jika elektrolisis
dijalankan dengan menggunakan larutan pekat dan elektrod lengai, ion-ion yang
terdapat dalam larutan tersebut akan dipilih untuk dinyahcas, KECUALI ion-ion berikut (yang ditanda dengan warna kelabu):
i)
Ion kalium, K+
ii)
Ion natrium, Na+
iii)
Ion florida, F-
iv)
Ion sulfat, SO42-
v)
Ion nitrat, NO3-
Bagi ion-ion
tersebut, kedudukan yang tinggi dalam SE
menjadi faktor pemilihan ion H+ dan ion OH- untuk
dinyahcas kerana ion H+ dan ion OH- berada jauh lebih
rendah dalam SE.
Contoh:
Elektrolit
|
Pemilihan
ion untuk dinyahcas
|
Anod
|
Penerangan
|
Katod
|
Penerangan
|
Larutan plumbum (II) nitrat, PbNO3 2.0 moldm-3
|
OH-
|
Kedudukan yang jauh lebih rendah dalam SE
|
Pb2+
|
Kepekatan ion Pb2+ lebih
tinggi daripada ion H+
|
Larutan kalium iodida 2.0 moldm-3
|
I-
|
Kepekatan ion I- yang tinggi
dalam elektrolit
|
H+
|
Kedudukan yang jauh lebih rendah dalam
SE
|
3. Jenis elektrod (elektrod logam)
Elektrolisis
yang menggunakan logam sebagai elektrod (elektrod tak lengai), elektrod logam
tersebut akan bertindak balas.
Dalam kes
ini, SE tidak digunakan bagi
menentukan pemilihan ion untuk dinyahcas kerana ion logam yang terdapat dalam
elektrolit itu sendiri akan dinyahcas.
Contoh:
Elektrolisis larutan kuprum (II) sulfat, CuSO4, 0.1 moldm-3
menggunakan elektrod kuprum.
Persamaan setengah
di:
Anod
:
Cu à Cu2+ + 2e
Katod
:
Cu2+ + 2e à Cu
[ Anode
ALWAYS RELEASE electron, Cathode ALWAYS RECEIVE electron ]
Tindak Balas
Penyesaran Logam
Tindak balas ini melibatkan penyesaran logam daripada larutan garamnya
oleh logam yang lebih elektropositif daripadanya, iaitu logam yang berada di
kedudukan lebih tinggi dalam SE.
Jadi, logam yang berada di kedudukan atas dalam
SE dapat menyesarkan logam yang berada di bawahnya, dan sebaliknya.
Contoh:
Larutan garam
|
Logam
|
Pemerhatian
|
Inferens
|
Huraian
|
Kuprum (II)
sulfat, CuSO4
|
Magnesium,
Mg
|
-Kepingan Mg menipis
-Mendakan perang terbentuk
-Larutan biru menjadi tidak berwarna
|
-Mendakan perang adalah kuprum
-Larutan tidak berwarna yang terbentuk
ialah larutan magnesium sulfat
|
-Mg lebih elektropositif daripada Cu @
kedudukan Mg lebih tinggi daripada Cu dalam SE
-Mg menyesarkan Cu daripada larutan CuSO4
|
Zink nitrat,
ZnNO3
|
Kuprum,
Cu
|
Tiada perubahan
|
Tiada tindak balas berlaku
|
-Cu kurang elektropositif daripada Zn @
kedudukan Cu lebih rendah daripada Zn dalam SE
-Cu tidak dapat menyesarkan Zn daripada
larutan ZnNO3
|
Tindak Balas
Penyesaran Halogen
Berlawanan dengan logam, semakin tinggi kedudukan halogen dalam SE, halogen tersebut semakin
elektronegatif.
Keelektronegatifan bermaksud kecenderungan untuk menerima elektron
bagi membentuk ion bercas negatif (anion).
[ elektro
negatif
=> terima elektron,
ion negatif
]
Jadi, halogen yang berada di kedudukan lebih tinggi dalam SE adalah lebih elektronegatif dan
dapat menyesarkan ion halida yang berada di bawahnya.
Contoh:
Larutan halida
|
Halogen
|
Pemerhatian
|
Huraian
|
Kalium iodida,
KI
|
Klorin,
Cl2
|
-Larutan berwarna kuning menjadi perang
|
-Klorin lebih elektronegatif daripada
iodin
-Klorin menyesarkan iodin daripada
larutan kalium iodida.
-Ion iodida melepaskan elektron dan
mengalami pengoksidaan.
-Molekul klorin menerima elektron dan
mengalami penurunan.
|
Kalium klorida,
KCl
|
Bromin,
Br2
|
Tiada perubahan
|
-Bromin kurang elektronegatif daripada
klorin.
-Bromin tidak dapat menyesarkan klorin
daripada larutan kalium klorida.
|
Kakisan Logam /
Pengaratan Besi
Kakisan logam merupakan suatu tindak balas redoks di mana logam akan
mengalami pengoksidaan dengan melepaskan elektron bagi membentuk ion logam.
Jika terdapat dua logam bersentuhan, maka logam yang lebih
elektropositif (kedudukan lebih tinggi dalam SE) yang akan mengalami pengoksidaan.
Proses pengoksidaan akan menyebabkan logam terkakis.
Proses kakisan logam yang dibincangkan dalam Bab 3 Kimia Ting. 5
adalah proses pengaratan besi.
Pengaratan besi dapat dihalang dengan melindungi besi menggunakan
logam yang lebih elektropositif daripadanya, iaitu logam yang berada di
kedudukan lebih tinggi daripada Ferum, Fe dalam
SE (ditanda dengan warna kuning):
Jika besi bersentuhan dengan logam yang kurang elektropositif
daripadanya, maka besi akan mengalami pengoksidaan dan berkarat.
Proses pengaratan akan menjadi lebih cepat apabila jarak antara dua
logam dalam SE lebih jauh.
Catatan:
-
Proses pengaratan
berlaku dengan kehadiran oksigen dan air yang bertindak sebagai elektrolit.
-
Pengaratan besi
menjadi lebih cepat dengan kehadiran asid / garam kerana apabila ia larut dalam
air, larutan yang terbentuk menjadi elektrolit yang lebih baik.
-
Oleh sebab itu,
bahan-bahan yang diperbuat daripada besi yang terdapat di tepi pantai (udara
masin) atau di kawasan perindustrian (gas berasid) lebih cepat berkarat.
# DOWNLOAD Penanda Buku Siri Elektrokimia DI SINI
**Download nota ini DI SINI
