Siri Elektrokimia (SE) & Aplikasinya

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^-  à 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, SO₄^2-

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.

Selain SE, pengaratan besi / pengoksidaan logam boleh juga ditentukan dengan merujuk kedudukan logam dalam Siri Kereaktifan Logam (SKL).

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