SCE 3109 Tenaga Dalam Kimia
SCE 3109 Tenaga Dalam KimiaTopik 8: ElektrokimiaDisediakan
olehConan Koay
1
Kandungan Pembentangan2
8.1 Daya Gerak Elektrik (dge) SelDefinisi dge sel: 3
8.1 Daya Gerak Elektrik (dge) SelAnalogi: Air Terjun. Semakin
jauh jarak antara dua elektrod, semakin tinggi nilai dge, semakin
kuat tindak balasnya. Dge sel berubah dengan suhu dan kepekatan
elektrolit.Dge juga dikenali sebagai keupayaan sel (Esel) atau
voltan sel (cell voltage).Alat Pengukur: VoltmeterUnit: Volt
(V)
4
8.1 Daya Gerak Elektrik (dge) SelUnit: VDiukur dengan
Volmeter5
8.1 Daya Gerak Elektrik (dge) SelRumus-rumus berkaitan dengan
dge sel:
1 V = 1 J / Cdi mana, V = Voltan J = Joule C = Coulomb
Dge sel = E(lebih positif) E(kurang positif)= E(Elektrod Sebelah
Kanan) E(Elektrod Sebelah Kiri)
6
8.2 Keupayaan Elektrod Piawai (KEP)7
8.2.1 Keupayaan ElektrodApabila sebatang logam terendam dalam
larutan yang mengandungi ion batang yang sama, beza keupayaan akan
terhasil antara logam dan larutan kerana cas akan terbentuk pada
batang logam akibat keseimbangan dinamik antara atom logam dan ion
logam dalam larutan.Mn+ (ak) + ne- M (pe)
Keupayaan ElektrodLogamBukan LogamLarutan ionLogam ReaktifLogam
Kurang Reaktif8
8.2.1 Keupayaan Elektrod9
8.2.1 Keupayaan Elektrod10
8.2.2 Keupayaan Elektrod PiawaiOleh itu kita perlu menyatakan
kepekatan dan suhu apabila kita membandingkan nilai keupayaan
elektrod bagi unsur-unsur yang berlainan.
11
8.2.2 Keupayaan Elektrod PiawaiNilai keupayaan elektrod yang
diukur pada keadaan piawai disebut keupayaan elektrod piawai, Esel
bagi sistem elektrod berkenaan atau setengah sel, dan mempunyai
unit Volt.12
8.2.3 Pengukuran KEPAdalah mustahil untuk menyukat nilai mutlak
keupayaan elektrod kerana elektrod lain perlu digunakan untuk
melengkapkan litar dan elektrod itu juga mempunyai keupayaan
elektrodnya sendiri. Kesukaran ini boleh diatasi dengan menggunakan
elektrod hidrogen piawai.
13
8.2.3 Pengukuran KEPElektrod Hidrogen Piawai:
14
8.2.2 Keupayaan Elektrod Piawai15
8.2.3 Pengukuran KEP16
8.2.3 Pengukuran KEPPerkara yang diberi perhatian:Titian garam
boleh diperbuat daripada kertas turas dan direndamkan dalam larutan
NH4NO3, KCl, atau KNO3.Beberapa contoh keupayaan elektrod piawai
adalah seperti berikut:
Tindak Balas Setengah SelEsel (V)Mg2+ (ak) + 2 e- Mg (pe) -2.38
VZn2+ (ak) + 2 e- Zn (pe) -0.76 VCu2+ (ak) + 2 e- Cu (pe) +0.34
VAg+ (ak) + e- Ag (pe) +0.80 VApakah maksud tanda + dan - Esel
?17
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 tanpa mengambil kira
arus elektrik supaya kepekatan larutan dalam setengah sel tidak
berubah. Oleh itu, voltmeter berintangan tinggi digunakan. Nilai
keupayaan elektrod piawai sesuatu elektrod atau setengah sel tidak
bergantung kepada pekali stoikiometri persamaan.
AnodTerminal NegatifPengoksidaanKatodTerminal
PositifPenurunanTitian Garam18
8.2.3 Pengukuran KEPFaktor-Faktor mempengaruhi KEP:
19
8.2.4 Rumus-Rumus berkaitan dengan KEPEsel = 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, tanda Esel haruslah
dikekalkan dan tidak berubah.20
8.2.4 Rumus-Rumus berkaitan dengan KEPBeza keupayaan di antara
dua setengah sel adalah berkaitan terus dengan perubahan tenaga
bebas Gibbs , G untuk tindak balas keseluruhan. Jumlah kerja
(tenaga elektrik) ialah hasil darab Esel, bilangan mol elektron dan
pemalar Faraday. Maka, perubahan tenaga bebas piawai dalam sesebuah
sel elektrokimia, G = -nFEseldi mana, n = bilangan mol elektron
yang dipindahkan, F= pemalar Faraday (96485 C mol-1)Esel = KEP
21
8.2.4 Rumus-Rumus berkaitan dengan KEPHubungan 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
22
8.3 Keupayaan Penurunan Piawai23
8.3.1 Definisi KPPSekiranya KEP bagi zink ialah -0.76 V, maka,
Elektrod zink menjadi kutub negatif apabila bergabung dengan
Elektrod Hidrogen Piawai.Perubahan Zn (pe) Zn2+ (ak) + 2e- berlaku
lebih mudah daripada perubahan H2 (g) 2H+ (ak) + 2e-.KEP bagi logam
membolehkan kita membandingkan kekuatan logam sebagai agen
penurunan. Maka, KEP juga dikenali sebagai KPP kerana mereka
dirujukkan pada penurunan spesies yang lebih dioksidakan. 24
8.3.2 Siri KPP / ElektrokimiaApabila semua sistem elektrod
(sel-sel setengah) disusunkan mengikut tertib penambahan keupayaan
elektrod piawai, suatu senarai yang disebut siri KPP/ KEP/
keupayaan redoks piawai diperoleh. Apabila semua unsur disusun
dalam tertib KEP bertambah, ia dikenali sebagai siri elektrokimia.
Apabila siri elektrokimia hanya melibatkan logam, maka ia dikenali
sebagai siri elektrokimia logam/ siri reaktiviti logam.25
8.3.2 Siri KPP / Elektrokimia
26
8.3.2 Siri KPP / ElektrokimiaPerkara 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-ZnCu2+ + 2 e-CuCl2 + 2 e-2Cl-Fe3+ + e-Fe2+Fe2+ + 2
e-FeAgen pengoksidaanAgen penurunan27
8.3.2 Siri KPP / ElektrokimiaAgen pengoksidaan paling lemah
Agen pengoksidaan paling kuat(E lebih positif)Agen penurunan
paling kuat(E lebih negatif)(Lebih reaktif)
Agen penurunan paling lemahSpesies lebih mudah membebaskan
elektron (dioksidakan)Spesies lebih mudah menerima elektron
(diturunkan)Keupayaan agen pengoksidaan meningkatKeupayaan agen
penurunan menurun28
8.3.3 Kegunaan Siri KPP/KEP/ Redoks29
Senarai Bibliografi Sumber daripada Buku:Brown, T. L., LeMay, H.
E., & Bursten, B. E. (2000). Chemistry: The Central Science
(8th Ed.). New Jersey: Prentice Hall International Inc. Brady, J.
E., Senese, F. A., & Jespersen, N. O. (2009). Chemistry (5th
Ed.). New York: John Wiley & Sons (Asia) Pte. Ltd.Housecroft,
C. E. & Constable, E. C. (2002). Chemistry (2nd Ed.). London:
Pearson Education Limited. Lim, Y. S. (2001). Teks STPM Kimia
Fizikal. Kuala Lumpur: Pearson Education Malaysia Sdn. Bhd..Loh, Y.
L. & N. Siavaneson. (2004). STPM Physical Chemistry (Volume 2).
Johor Darul Takzim: Penerbit Pelangi Sdn. Bhd. Norbani Abdullah,
Latifah Abdol Latif, & Roslinda Ithnin. (1998). Kimia Fizikal
Asas Matrikulasi. Selangor Darul Ehsan: Penerbit Fajar Bakti Sdn.
Bhd.Petrucci, R. H., Harwood, W. S., & Herring, F. G. (2002).
General Chemistry: Principles and Modern Applications. Upper Saddle
River, NJ: Prentice-Hall, Inc.Tan, Y. T. (2003). Kimia Fizik STPM.
Selangor Darul Ehsan: Penerbit Fajar Bakti Sdn. Bhd.30
Senarai Bibliografi(B) Sumber daripada Internet:Electromotive
Force of Galvanic Cells. (t. t.). Didapatkan pada 8 Mac, 2013
daripada
http://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Electromotive-Force-of-Galvanic-Cells-700.htmlElectromotive
Force (EMF). (t. t.). Didapatkan pada 8 Mac, 2013 daripada
http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/emf.htmlSiyavula.
(t. t.). Standard electrode potentials. Didapatkan pada 8 Mac, 2013
daripada
http://m.everythingscience.co.za/grade-12/04-electrochemical-reactions/04-electrochemical-reactions-04.cnxmlplusTutor.
(2002). Keelektromagnetan : Daya Gerak Elektrik dan Rintangan
Dalam. Didapatkan pada 8 Mac, 2013 daripada
http://www.tutor.com.my/tutor/arkib2002.asp?e=SPM&s=FZK&b=MEI&m=2&r=m&i=NOTA31
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 dan Bahasa.Issacs, A., Daintith, J. & Martin, E.
(1984). Concise Science Dictionary. 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.32
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).
Ensiklopedia Umum Untuk Pelajar (Jilid 3). Kuala Lumpur: Utusan
Publication & Distributors Sdn. Bhd.Licker, M. D., et al.
(2004). McGraw-Hill Concise Encyclopaedia of Chemistry. United
States: McGraw-Hill Companies. Owen, et. al. (2000). The Hutchinson
Encyclopaedia. Sheffield: Hellion Publishing.33
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 Elsevier
http://144.206.159.178/FT/537/35292/605069.pdfLanghorne H.
Brickwedde, & George W. V. (1938). Electromotive Force Of
Saturated Weston Standard Cells Containing Deuterium Oxide. Journal
of Research of the National Bureau of Standards, 20, 599 605.
Didapatkan pada 8 Mac, 2013 daripada
http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/20/jresv20n5p599_A1b.pdfThelen,
J. C. (2000). A Mean Electromotive Force Induced By Magnetic
Buoyancy Instabilities. Astron. Soc, 315, 155 164. Didapatkan pada
8 Mac, 2013 daripada
http://mnras.oxfordjournals.org/content/315/1/155.full.pdf34
Sekian, Terima Kasih!! =)
35
