m 5 tenaga dan perubahan kimia
DESCRIPTION
sains f4TRANSCRIPT
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
121
MODUL 5: TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA
OBJEKTIF PEMBELAJARAN 5.1 Memahami perubahan fizik dan perubahan kimia. 5.2 Menganalisis perubahan haba dalam tindak balas kimia. 5.3 Mensintesis siri kereaktifan logam. 5.4 Mengaplikasikan konsep siri kereaktifan logam. 5.5 Memahami elektrolisis 5.6 Memahami penghasilan tenaga elektrik daripada tindak balas kimia 5.7 Memahami tindak balas kimia yang berlaku dengan kehadiran cahaya 5.8 Menghargai penggunaan tindak balas kimia sebagai sumber tenaga
5.1 PERUBAHAN FIZIK DAN PERUBAHAN KIMIA Perubahan fizik 1. Perubahan yang mengubah bentuk atau rupa sesuatu bahan tetapi tidak menukar
bahan itu kepada bahan yang baru. 2. Komposisi kimia bahan yang terhasil adalah sama. 3. Melibatkan tenaga yang sedikit atau tidak melibatkan perubahan tenaga. 4. Perubahan fizik biasanya adalah perubahan yang berbalik 5. Contoh:-
a) Peleburan ais & pembekuan air b) Penyejatan air c) Kelarutan garam dalam air d) Pengeringan baju e) Pendidihan air
Perubahan kimia 1. Perubahan jirim yang menghasilkan satu atau lebih bahan baru. 2. Sifat kimia dan komposisi bahan baru adalah berlainan daripada bahan asal. 3. Melibatkan perubahan warna,penyerapan atau pembebasan haba. 4. Bahan baru yang terbentuk tidak boleh ditukar semula menjadi bahan asal secara fizikal. 5. Perubahan kimia adalah perubahan yang tidak berbalik. 6. Contoh:-
a) Pembakaran kertas b) Perubahan warna pada hirisan epal c) Pengaratan besi d) Menyalakan mancis e) Menggoreng ikan f) Mencampurkan kapur mati kepada tanah berasid g) Pencernaan makanan dalam badan
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
122
Jadual 5.1: Perbandingan antara perubahan fizik dengan perubahan kimia
Latihan 5.1 Kenal pasti sama ada perubahan yang berikut merupakan perubahan fizik atau perubahan kimia.
1. Pembakaran petrol Fizik / Kimia 2. Peleburan ais Fizik / Kimia 3. Susu menjadi masam Fizik / Kimia 4. Pembakaran hutan Fizik / Kimia 5. Respirasi sel Fizik / Kimia 6. Penghasilan hablur gula daripada jus tebu Fizik / Kimia 7. Penghasilan garam daripada air laut Fizik / Kimia 8. Kejadian hujan Fizik / Kimia
5.2. PERUBAHAN HABA DALAM TINDAK BALAS KIMIA
1. Semua tindak balas kimia yang berlaku melibatkan perubahan tenaga. 2. Apabila tindak balas kimia berlaku, tenaga haba diserap atau terbebas. 3. Tenaga haba diserap untuk memutuskan ikatan sebaliknya tenaga dibebaskan
apabila ikatan terbentuk. 4. Tindak balas kimia dapat dikelaskan kepada 2 jenis, iaitu tindak balas eksotermik
dan endotermik.
Tidak Pembentukan bahan baru Ya
Sama Sifat dan komposisi bahan
tindak balas dengan hasil
tindak balas
Berbeza
Biasanya berbalik Perubahan berbalik Biasanya tidak berbalik
Biasanya memerlukan
tenaga yang sedikit
Keperluan tenaga Biasanya memerlukan
tenaga yang banyak
Sama Jisim bahan tindak balas
dan hasil tindak balas
Berbeza
Perubahan fizik Persamaan Perubahan kimia
Kedua-dua mengalami perubahan fizikal seperti rupa bentuk
Perbezaan
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
123
Rajah 5.1 : Tindak balas eksotermik Rajah 5.2 : Tindak balas endotermik menyebabkan kenaikan menyebabkan penurunan suhu suhu 5.
Tindak balas eksotermik Tindak balas endotermik
Definisi Tindak balas yang membebaskan tenaga haba ke sekeliling
Tindak balas yang menyerap tenaga haba daripada sekeliling
Bahan tindak balas
Apabila tindak balas ini berlaku, bahan tindak balas akan kehilangan haba ke sekeliling
Apabila tindak balas ini berlaku, bahan tindak balas akan menerima haba daripada sekeliling
Kandungan tenaga
Jumlah kandungan tenaga hasil tindak balas adalah kurang daripada jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas. Pemindahan tenaga dapat ditunjukkan dalam gambar rajah aras tenaga. Aras tenaga Bahan Tindak balas Hasil tindak balas
Jumlah kandungan tenaga hasil adalah lebih daripada jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas. Pemindahan tenaga dapat ditunjukkan dalam gambar rajah aras tenaga. Aras tenaga
Hasil tindak balas
Bahan Tindak balas
Suhu sekeliling
Oleh sebab tenaga haba dibebaskan daripada bahan tindak balas ke sekeliling, maka suhu di sekitarnya meningkat
Oleh sebab tenaga haba diserap oleh bahan tindak balas daripada sekeliling, maka suhu di sekitarnya menurun.
Jadual 5.2: Perbandingan antara tindak balas eksotermik dengan tindak balas endotermik
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
124
Suhu: 4000C 500
0C
Tekanan: 1 atm Mangkin: vanadium (V) oksida
Sulfur
Sulfur
Pembakaran
Sulfur dioksida Sulfur trioksida
Cecair oleum
Asid sulfurik
Dilarutkan dalam asid sulfurik pekat
Dicairkan dengan air
6. Tindak balas kimia dalam industri. (i) Proses Haber
a) Ammonia dihasilkan daripada campuran gas nitrogen dan gas hidrogen
Nitrogen + Hidrogen Ammonia
b) Merupakan tindak balas berbalik c) Banyak haba terbebas ke sekeliling
Suhu: 450 0C
Tekanan: 250 atm Mangkin: serbuk ferum
Disejukkan dalam kondenser
Rajah 5.3: Proses Haber (ii) Proses Sentuh a) Asid sulfurik dihasilkan melalui proses sentuh. b) Tindak balas adalah berbalik. c) Haba dibebaskan dalam proses ini.
Rajah 5.4 Proses sentuh
Nitrogen
Hidrogen
Campuran gas nitrogen dan hidrogen dimampatkan
Ammonia (cecair)
Gas ammonia
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
125
Latihan 5.2
Tandakan betul () bagi pernyataan yang betul dan tandakan (X) bagi pernyataan yang salah.
1. Tindak balas eksotermik ialah tindak balas yang menyebabkan pembebasan haba ke sekeliling. ( )
2. Tindak balas endootermik menyebabkan suhu persekitaran menurun. ( ) 3. Letupan bom atom ialah contoh tindak balas endotermik. ( ) 4. Apabila pepejal ammonium nitrat dilarutkan dalam air, bekas yang mengisinya
menjadi panas. ( ) 5. Tindak balas peneutralan ialah tindak balas eksotermik. ( ) 6. Proses Haber dan Proses Sentuh merupakan tindak balas berbalik. ( ) 7. Serbuk ferum digunakan sebagai mangkin dalam penghasilan ammonia. ( ) 8. Suhu 4000C 500 0C, tekanan 200 atm dan mangkin vanadium (V) oksida
ialah syarat optimum bagi penghasilan asid sulfurik. ( )
9. Lengkapkan perbezaan antara tindak balas eksotermik dengan endotermik dalam jadual di bawah.
TINDAK BALAS EKSOTERMIK TINDAK BALAS ENDOTERMIK
_________________tenaga haba __________________ tenaga haba
persekitaran panas ( tabung uji terasa panas)
persekitaran _________ ( tabung uji terasa _______________)
hasil tindak balas mengandungi tenaga ___________________
hasil tindak balas mengandungi tenaga ______________
contoh : semasa melarutkan natrium hidroksida dalam air
contoh : semasa melarutkan ammonium sulfat dalam air
5.3 Siri Kereaktifan Logam
Kereaktifan logam dengan air 1. Keraktifan logam dengan air dapat diwakili oleh persamaan yang berikut:-
LOGAM REAKTIF + AIR HIDROKSIDA LOGAM + HIDROGEN Contoh: Natrium + air natrium hidroksida + hidrogen
2. Logam seperti natrium dan kalium bertindak balas dengan air secara sangat
cergas. 3. Kalsium bertindak balas secara kurang cergas. 4. Magnesium, aluminium, zink dan ferum hanya bertindak balas dengan stim
secara cergas. LOGAM + STIM OKSIDA LOGAM + HIDROGEN Contoh: Magnesium + stim magnesium oksida + hidrogen
Kereaktifan logam dengan asid 1. Logam bertindak balas dengan asid cair untuk menghasilkan garam dan
membebaskan gas hidrogen. LOGAM + ASID CAIR GARAM + HIDROGEN Contoh: Magnesium + asid hidroklorik cair magnesium klorida + Hidrogen
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
126
2. Logam yang reaktif seperti magnesium, aluminium, zink dan ferum bertindak balas cergas dengan asid.
3. Logam yang kurang reaktif seperti kuprum, argentum dan aurum tidak bertindak balas dengan asid.
Kereaktifan logam dengan oksigen 1. Apabila logam dipanaskan dalam oksigen, logam berpadu dengan oksigen untuk
membentuk oksida logam.
LOGAM + OKSIGEN OKSIDA LOGAM Contoh: Magnesium + oksigen magnesium oksida
2. Kereaktifan logam dapat ditentukan melalui kecerahan nyalaan logam tersebut.
Logam Nyalaan
Sangat reaktif Menyala dengan cerah
Reaktif Membara dengan cerah
Kurang reaktif Membara dengan malap
Logam Kereaktifan logam apabila bertindak balas dengan
Air Asid cair Oksigen
Kalium Bertindak balas dengan air sejuk
Bertindak balas dengan asid cair
Kereaktifan logam semakin menurun
Natrium
Kalsium
Magnesium Bertindak balas dengan stim
Aluminium
Zink
Ferum
Stanum (Timah)
Tidak bertindak balas dengan air sejuk atau stim
Plumbum Bertindak balas dengan asid cair panas
Kuprum Tidak bertindak balas dengan asid cair
Argentum
Aurum (Emas)
Jadual 5.3 Perbandingan kereaktifan logam dengan air, asid cair dan oksigen
Siri kereaktifan logam 1. Siri kereaktifan logam ialah siri yang menunjukkan tertib kerektifan logam. 2. Dibentuk berdasarkan kereaktifan logam dengan oksigen.
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
127
Siri kereaktifan logam
Kalium Natrium Kalsium Magnesium Aluminium Zink Ferum Stanum Plumbum Kuprum Argentum Aurum
Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam 1. Karbon adalah unsur bukan logam yang boleh bertindak balas dengan oksigen
yang berlebihan untuk membentuk karbon dioksida. 2. Jika karbon lebih reaktif daripada suatu logam X, nyalaan atau baraan yang
terang akan kelihatan apabila campuran karbon dan oksida logam X dipanaskan.
OKSIDA LOGAM X + KARBON LOGAM X + KARBON DIOKSIDA Contoh: zink oksida + karbon zink + karbon dioksida
OKSIDA LOGAM Y + KARBON TIADA TINDAK BALAS
Contoh: aluminium oksida + karbon tiada tindak balas
Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan
Kalium Natrium Kalsium Magnesium Aluminium KARBON Zink Ferum Stanum Plumbum Kuprum Argentum Aurum
KEREAKTIFAN LOGAM SEMAKIN MENAIK
KEREAKTIFAN LOGAM SEMAKIN MENAIK
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
128
Latihan 5.3
1. Rajah 1 menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk menentukan kereaktifan logam dengan oksigen.
Rajah 1
Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Jadual 1.
Logam Kereaktifan logam dengan oksigen
Aluminium Menyala dengan cerah
Zink Membara dengan nyalaan yang terang
Kuprum
Jadual 1
a) Lengkapkan Jadual 1.
b) Tuliskan satu inferens berdasarkan pemerhatian eksperimen itu. ________________________________________________________________
c) Nyatakan pemboleh ubah dalam eksperimen itu. i. Pemboleh ubah yang dimalarkan
__________________________________________________________
ii. Pemboleh ubah yang dimanipulasikan. __________________________________________________________
iii. Pemboleh ubah yang bergerak balas
__________________________________________________________
d) Apakah fungsi hablur kalium manganat (VII)?
________________________________________________________________
e) Apakah fungsi wul kaca dalam eksperimen itu?
________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
129
f) Mengapakah serbuk-serbuk logam perlu dipanaskan terlebih dahulu sebelum pemanasan hablur kalium manganat (VII)? ________________________________________________________________
g) Berdasarkan pemerhatian anda, susun kereaktifan ketiga-tiga logam mengikut
tertib menurun. ________________________________________________________________
2. Rajah 2.1 menunjukkan eksperimen yang dijalankan untuk membandingkan
kereaktifan logam magnesium, aluminium, dan zink dengan asid hidroklorik cair.
Rajah 2.1
Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Jadual 2.
Logam Kereaktifan logam dengan asid hidroklorik cair
Magnesium Gelembung-gelembung gas terbebas dengan sangat cepat
Aluminium
Zink Gelembung-gelembung gas terbebas dengan perlahan
Jadual 2
a) Lengkapkan kereaktifan aluminium dengan asid hidroklorik cair dalam Jadual 2. b) Tulis satu inferens bagi pemerhatian anda di 2(a)
________________________________________________________________
________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
130
c) Nyatakan pemboleh ubah yang
i) dimalarkan _________________________________________________ ii) dimanipulasikan ____________________________________________ iii) bergerak balas ______________________________________________
d) Graf dalam Rajah 2.2 menunjukkan isipadu gas yang terbebas melawan masa bagi tindak balas antara logam zink dengan asid hidroklorik cair.
Rajah 2.2
i) Tentukan isi padu gas yang terbebas dalam minit yang pertama.
___________________________________________________________
ii) Ramalkan isi padu gas yang terkumpul dalam minit yang kelima.
___________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
131
3. Rajah 3 menunjukkan eksperimen untuk mengkaji tindak balas logam dengan asid.
Rajah 3
a) Nyatakan hipotesis bagi eksperimen ini.
________________________________________________________________
b) Apakah pemboleh ubah yang
i) dimalarkan __________________________________________________
ii) dimanipulasikan? _____________________________________________
c) Nyatakan gas yang dibebaskan.
________________________________________________________________
d) Susun kereaktifan logam mengikut urutan menurun.
________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
132
5.4 Aplikasi Konsep Siri Kerektifan Logam
Hubungan antara kedudukan logam dalam siri kerektifan dengan kaedah pengekstrakan logam 1. Pengetahuan tentang kedudukan logam dalam siri kerektifan logam dapat
diaplikasikan dalam kaedah pengekstrakan logam daripada bijihnya. 2. Terdapat 2 kaedah untuk mengekstrak logam, iaitu:
a) Penurunan oleh karbon b) Elektrolisis terhadap bijih logam
3 Karbon digunakan dalam proses pengekstrakan kerana: I. Karbon adalah murah II. Karbon mudah diperolehi
III. Hasil sampingan karbon semasa proses pengekstrakan, iaitu karbon dioksida adalah sejenis gas yang mudah disingkirkan.
Pengekstrakan logam daripada bijih logam Kaedah pengekstrakan logam bergantung pada kedudukan logam dalam siri kereaktifan logam.
Siri Kereaktifan Logam Kaedah Pengekstrakan Logam Daripada Bijihnya
Kalium Elektrolisis
Logam-lagam yang lebih reaktif daripada karbon dalam
siri kereaktifan diekstrak dengan mengalirkan arus
elektrik melalui leburan bijihnya.
Natrium
Kalsium
Magnesium
Aluminium
Karbon
Zink Penurunan oleh karbon
Logam-logam yang kurang reaktif daripada karbon
dalam siri kereaktifan diekstrak dengan memanaskan
bijih bersama-sama karbon (arang kok).
Ferum
Stanum (Timah)
Plumbum
Kuprum
Argentum Unsur wujud secara bebas dalam kerak bumi.
Aurum (Emas)
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
133
PENGEKSTRAKAN TIMAH
Rajah 5.5 Pengekstrakan bijih timah dalam relau bagas
1. Bijih timah (kasiterit) ialah timah oksida yang wujud dalam kerak bumi. 2. Timah oksida dicuci dengan air untuk menyingkirkan kotoran. Kemudian timah
oksida dipanggang untuk menyingkirkan bendasing seperti minyak dan sulfur.
3. Selepas itu, timah oksida diekstrak dengan memanaskan timah oksida bersama-sama karbon dan batu kapur dalam relau bagas yang bersuhu tinggi.
4. Batu kapur berfungsi untuk menyingkirkan bendasing. 5. Semasa pemanasan, karbon yang lebih reaktif daripada timah menyingkirkan
oksigen daripada timah oksida untuk menghasilkan timah tulen dan karbon dioksida.
timah (IV) oksida + karbon timah + karbon dioksida
6. Leburan timah dituang ke dalam acuan untuk membentuk jongkong timah. 7. Pada masa yang sama, batu kapur (kalsium karbonat) terurai kepada kapur
tohor (kalsium oksida) yang bertindak balas dengan bendasing untuk membentuk sanga, iaitu kotoran yang tertinggal.
Kepentingan siri kereaktifan logam Boleh membandingkan kereaktifan logam. Logam yang terletak lebih tinggi
dalam siri ini adalah lebih reaktif berbanding dengan logam yang terletak di bawahnya.
Digunakan untuk menentukan sama ada suatu tindak balas boleh berlaku. Boleh digunakan ntuk menentukan kaedah yang sesuai bagi pengekstrakan
logam daripada bijihnya.
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
134
Latihan 5.4 1. Rajah 1 di bawah menunjukkan sebuah relau bagas bagi penghasilkan logam timah.
Rajah 1
(a) Arang kok, bahan X and bahan Y dituang ke dalam relau. Namakan bahan X dan Y. Bahan X: _______________________________________________________ Bahan Y: _______________________________________________________ (b) Apakah gas yang terbebas daripada relau?
________________________________________________________________
(c) Apakah hasil P dan Q yang diektrak pada dasar relau? Hasil P: _________________________________________________________
Hasil Q: _________________________________________________________
(d) Tuliskan satu persamaan yang berkaitan dengan rajah di atas.
_______________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
135
5.5 Elektrolisis 1. Elektrolisis ialah proses penguraian bahan kimia dalam larutan akuaes atau
leburan kepada juzuknya dengan menggunakan arus elektrik. 2. Tenaga elektrik berubah kepada tenaga kimia dalam proses elektrolisis.
TENAGA ELEKTRIK TENAGA KIMIA
3.
Katod
elektrod yang disambung kepada
terminal negatif bateri
Anod
elektrod yang disambung kepada
terminal positif bateri
Elektrod
rod yang bolehmengkonduksi elektrik
apabila direndam dalam
elektrolit dan
disambungkan kepada
bekalan elektrik
Contoh elektrod : karbon(grafit) dan platinum
Elektrolit
bahan yang membenarkanpengaliran elektrik melaluinya
apabila berada dalam keadaan
leburan atau larutan akueus
Mengandungi zarah bercas, iaitu ion positif dan ion negatif
yang bergerak bebas.
Contoh elektrolit : leburankalium klorida, asid hidroklorik
dan larutan ammonia
+
+
+
++
+
Kation
ion yang bercas
positif
Anion
ion yang bercas
negatif
Rajah 5.6 Susunan radas untuk proses elektrolisis
4. Logam yang lebih reaktif daripada karbon dalam siri kereaktifan logam perlu
diekstrak daripada bijihnya melalui proses elektrolisis.
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
136
Proses Elektrolisis
Rajah 5.7 Proses elektrolisis
1. Elektrod karbon digunakan kerana karbon adalah stabil dan tidak mengambil
bahagian dalam tindak balas. 2. Semasa proses elektrolisis, kation bergerak ke katod manakala anion bergerak
ke anod. 3. Di katod, kation menerima elektron dan dinyahcas untuk menjadi atom neutral.
ion positif + elektron atom neutral
4. Di anod, anion membebaskan elektron ke anod dan dinyahcas untuk
membentuk atom neutral.
ion negaif atom neutral + elektron
5. Nyahcas ialah suatu proses peneutralan cas pada ion untuk membentuk atom neutral.
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
137
Contoh 1: Elektrolisis larutan kuprum (II) klorida
Rajah 5.8 Proses elektrolisis larutan kuprum (II) klorida dengan elektrod karbon
1. Ion kuprum(II) yang bercas positif tertarik ke katod untuk dinyahcaskan menjadi
logam kuprum,
2. Ion klorida akan tertarik ke anod untuk dinyahcaskan menjadi gas klorin.
3. Di anod, ion-ion klorida kehilangan elektron. Gelembung-gelembung kuning
kehijauan gas klorin terbebas.
4. Di katod ion kuprum (II) menerima elektron. Logam perang kuprum terenap.
5. Warna biru larutan kuprum (II) klorida menjadi semakin pudar.
Kuprum (II) klorida kuprum + klorin
Contoh 2: Elektrolisis leburan plumbum (II) bromida
Rajah 5.9 Elektrolisis leburan plumbum (II) bromida
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
138
1. Ion plumbum (II) dan ion bromida bergerak dengan bebas apabila Plumbum(II) bromida dileburkan.
2. Semasa elektrolisis, ion plumbum(II) yang bercas positif bergerak ke katod untuk menerima elektron dan membentuk logam plumbum.
ion plumbum (II) + elektron atom plumbum
3. Ion bromida yang bercas negatif bergerak ke anod untuk membebaskan elektron
dan membentuk wap bromin. (PERINGATAN: Wap bromin adalah beracun).
ion bromida bromin + elektron
4. Dengan itu, elektrolisis plumbum (II) bromida menghasilkan logam plumbum dan gas bromin.
Kegunaan elektrolisis dalam industri 1. Pengekstrakan logam 2. Penulenan logam 3. Penyaduran logam
PENGEKSTRAKAN LOGAM
Logam yang lebih reaktif daripada karbon diekstrak daripada bijihnya melalui elektrolisis. Contoh: Pengekstrakan aluminium daripada bauksit
Rajah 5.10 Elektrolisis leburan aluminium oksida
1. Aluminium oksida dengan kriolit dipanaskan sehingga lebur. Fungsi kriolit
adalah untuk merendahkan takat lebur aluminium oksida. 2. Aluminium oksida terurai kepada ion-ion aluminium (kation) dan ion-ion oksida
(anion). 3. Di katod, ion aluminium menerima elektron dan dinyahcas. Leburan aluminium
terbentuk dan terenap di dasar sel elektrolisis. ion aluminium + elektron atom aluminium
4. Di anod, ion oksida membebaskan elektron dan dinyahcaskan. Dua atom oksigen membentuk molekul oksigen / gas oksigen.
ion oksida atom oksigen + elektron
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
139
PENULENAN LOGAM Contoh: Penulenan logam kuprum
Rajah 5.11 Penulenan logam melalui proses elektrolisis 1. Anod ialah kepingan kuprum tidak tulen manakala katod ialah kepingan kuprum
tulen. 2. Di anod, kepingan kuprum yang tidak tulen akan larut untuk membentuk ion
kuprum (II). atom kuprum ion kuprum(II) + elektron
3. Bendasing akan tertinggal di dasar bikar, manakala kepingan kuprum tidak tulen
melarut. 4. Kepingan kuprum yang tidak tulen akan menjadi nipis selepas suatu tempoh. 5. Di katod, ion kuprum (II) akan bergerak ke katod untuk menerima elektron dan
dinyahcas. Logam kuprum terbentuk.
ion kuprum (II) + elektron atom kuprum 6. Lama kelamaan, katod menjadi semakin tebal kerana kuprum tulen terenap.
PENYADURAN LOGAM Dalam penyaduran logam: a) Logam untuk menyadur dijadikan anod. b) Objek yang hendak disadur dijadikan katod c) Elektrolit ialah larutan garam bagi logam itu.
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
140
Contoh: Penyaduran paku besi dengan logam kuprum
Rajah 5.12 Penyaduran logam melalui elektrolisis
1. Di anod, logam kuprum menjadi nipis. Hal ini disebabkan atom-atom kuprum di anod membebaskan elektron untuk membentuk kation kuprum.
atom kuprum ion kuprum (II) + elektron
2. Di katod, permukaan paku besi disadur dengan satu lapisan kuprum yang
berwarna perang. Ion kuprum dalam larutan bergerak ke katod untuk menerima elektron dan dinyahcas. Logam kuprum terbentuk.
ion kuprum (II) + elektron atom kuprum
3. Tujuan Penyaduran: i. mengelakkan logam daripada terkakis ii. menjadikan logam kelihatan lebih cantik. 4. Untuk mendapat hasil saduran yang cantik:
i. Logam yang hendak disadur perlu dibersihkan dengan kertas pasir. ii. Gunakan arus elektrik yang kecil. iii. Gunakan elektrolit yang cair. iv. Tempoh penyaduran haruslah lama. v. Putar logam yang disadurkan secara perlahan-lahan.
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
141
Latihan 5.5 1. Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi penyaduran paku besi dengan
kepingan kuprum.
Rajah 1
a) Namakan proses yang berlaku.
________________________________________________________________
b) Apakah bahan yang digunakan sebagai
(i) anod? ______________________________________________________ . (ii) katod?______________________________________________________
c) Cadangkan satu elektolit yang dapat digunakan untuk menggantikan larutan
kuprum (II) sulfat.
________________________________________________________________ d) Nyatakan pemerhatian tentang bahan-bahan yang berikut pada akhir
eksperimen.
(i) Kepingan kuprum
____________________________________________________________
(ii) Paku besi
____________________________________________________________ e) Tuliskan perubahan tenaga yang berlaku dalam proses elektrolisis itu.
________________________________________________________________ f) Nyatakan dua kegunaan lain proses yang disebut di a).
________________________________________________________________
________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
142
2. Rajah 2 menunjukkan sebahagian daripada susunan radas yang digunakan untuk menulenkan logam argentum secara elektrolisis.
Rajah 2
(a) Anda diberikan argentum tulen dan kepingan argentum tak tulen. Lukis susunan
logam-logam itu dalam Rajah 2.Lorek dan label larutan elektrolit yang sesuai digunakan dalam proses penulenan itu.
(b) Tandakan anod dan katod dengan symbol + dan - dalm Rajah 2.
5.6 Penghasilan Tenaga Elektrik Daripada Tindak Balas Kimia
Penghasilan tenaga elektrik oleh sel ringkas 1. Tenaga elektrik dapat dihasilkan daripada tindak balas kimia. 2. Sel ringkas terdiri daripada dua logam yang berlainan atau salah satu
daripadanya adalah karbon, yang dicelup dalam satu larutan elektrolit. 3. Dalam sel ringkas, perubahan tenaga yang berlaku adalah seperti berikut:
Tenaga kimia tenaga elektrik
Rajah 5.13 Sel ringkas
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
143
Pelbagai jenis sel dan kegunaannya.
i. SEL KERING
Rajah 5.14 Sel kering
Mangan (IV) oksida menyerap gas hidrogen yang terbebas semasa tindak balas.
ii. AKUMULATOR ASID PLUMBUM
Rajah 5.15 Akumulator asid-plumbum
iii. BATERI ALKALI
Rajah 5.16 Bateri alkali
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
144
iv. BATERI ARGENTUM OKSIDA-ZINK
Rajah 5.17 Bateri argentums oksida-zink
v. BATERI NIKEL- KADMIUM yang digunakan dalam telefon bimbit
Rajah 5.18 Bateri nikel-kadmium
Jenis sel kimia Kelebihan Kekurangan
Sel kering Ringan dan mudah dibawa
Membekalkan arus yang tetap
Tidak tahan lama
Tidak dapat dicas semula
Akumulator
asid-plumbum
Dapat dicas semula
Membekalkan voltan yang tinggi
bagi tempoh yang lama
Berat dan mahal
Elektrolit yang mengkakis
mudah tertumpah
Bateri alkali
Tahan lama
Membekalkan arus yang lebih
tinggi daripada sel kering walaupun
dengan voltan yang sama
Tidak dapat dicas semula
Lebih mahal daripada sel kering
yang biasa
Bateri argentum
oksida-zink
Tahan lama
Membekalkan arus yang tetap Tidak dapat dicas semula
Bateri nikel-
kadmium
Tahan lama
Dapat dicas semula
kepekatan elektrolitnya tidak
berubah
Mahal
Jadual 5.4 Kelebihan dan kekurangan sel kering
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
145
Rajah 5.19 Ringkasan sel kimia dan penggunaannya
Sel kimia
Radio
Kalkulator
Lampu suluh
Bateri kenderaan
Bateri alat kecemasan di hospital
Jam
Lampu suluh
Alat permainan
Penggunaan sel kimia
Alat mudah alih seperti telefon bimbit dan gerudi
Sistem lampu kecemasan
Jam
Kamera
Alat pendengaran
Sel kimia yang paling biasa digunakan
Membekalkan voltan 1.5 V
Terdiri daripada 6 sel asid plumbum yang disambung secara selari
Membekalkan voltan 12 V
Dapat dicas semula
Beroperasi pada prinsip yang sama dengan akumulator tetapi menggunakan bahan yang berlainan
Dapat dicas semula
Berbentuk butang
Membekalkan voltan malar
Menyerupai sel kering tetapi menggunakan elektrolit yang berlainan
Membekalkan voltan 1.5 V
Akumulator asid-
plumbum
Sel kering
Bateri alkali
Penerangan ringkas
Sel argentum oksida-zink
Bateri nikel-kadmium
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
146
Latihan 5.6
Isi tempat kosong dengan perkataan yang sesuai.
1. ___________________ terdiri daripada dua elektrod yang berlainan yang dicelup ke
dalam elektrolit dan disambungkan dengan wayar.
2. Dalam sel kimia, tenaga _______________ berubah kepada tenaga ______________
3. Bateri kereta juga disebut _______________________________.
4. ___________________________ dan _____________________ adalah bateri yang
boleh dicas semula.
5. Bateri ____________________ digunakan dalam telefon bimbit.
5.7. Tindak Balas Kimia Yang Berlaku Dengan Kehadiran Cahaya
Fotosintesis 1. Dalam proses fotosintesis, tumbuhan hijau menyerap cahaya matahari dan
menukarnya kepada tenaga kimia. 2. Air dan karbon dioksida digunakan untuk menghasilkan glukosa dan gas
oksigen dibebaskan.
3. Tenaga cahaya yang diserap oleh klorofil dalam tumbuhan hijau digunakan
untuk memecah molekul air. 4. Glukosa yang dihasilkan oleh tumbuhan hijau membekalkan makanan kepada
hidupan lain.
Rajah 5.20 Proses fotosintesis dalam tumbuhan hijau
cahaya matahari air + karbon dioksida glukosa + oksigen
klorofil
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
147
Kesan cahaya terhadap bahan kimia yang peka cahaya
1. Kertas fotografi disaluti oleh satu lapisan argentum bromida atau argentum klorida yang nipis.
2. Apabila kertas fotografi didedahkan kepada cahaya, tenaga cahaya menguraikan argentum bromida kepada argentum yang berwarna kelabu hitam.
Rajah 5.21 Pencucian gambar foto hitam putih di bilik gelap
Penyimpanan bahan kimia yang peka terhadap cahaya 1. Bahan kimia seperti hidrogen peroksida, argentum klorida dan argentum nitrat
adalah sangat peka terhadap cahaya. 2. Bahan kimia ini akan terurai jika terdedah kepada cahaya matahari. Contohnya:
3. Bahan kimia yang peka cahaya perlu disimpan dalam botol yang gelap.
cahaya
argentum bromida argentum + gas bromin
i. hidrogen peroksida air + gas oksigen
ii. argentum klorida logam argentum + gas klorin
cahaya
cahaya
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
148
Latihan 5.7 1. Namakan tindak balas yang memerlukan cahaya dalam kehidupan kita.
TINDAK BALAS KESAN CAHAYA APLIKASI
Memecahkan molekul air dalam tumbuhan.
Penghasilan glukosa semasa fotosintesis.
Argentum klorida terurai menjadi argentum dan klorin.
Bahan kimia argentum klorida hendaklah disimpan dalam botol gelap.
Kertas Fotografi Pasta argentum bromida yang terdapat di permukaan kertas fotografi terurai menjadi argentum dan bromida.
Bahagian terdedah cahaya menjadi kelabu dan bahagian terlindung kekal putih. Konsep ini digunakan untuk mencuci gambar foto.
2. Rajah 1 menunjukkan susunan radas untuk mengkaji penghasilan tenaga elektrik.
Rajah 1
Eksperimen ini diulang dengan menggantikan jus limau dengan air gula.Bacaan voltmeter direkodkan dalam jadual 1.
Bahan Bacaan voltmeter / V
Jus limau 0.8
Air gula 0
Jadual 1
a) Bahan yang manakah menghasilkan tenaga elektrik?
___________________________________________________________________
b) Apakah yang akan berlaku jika voltmeter itu digantikan dengan mentol elektrik?
___________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
149
b) Nyatakan pemboleh ubah yang
i. dimalarkan ______________________________________________________ ii. dimanipulasikan __________________________________________________
iii. bergerak balas ___________________________________________________
d) Ramalkan bacaan voltmeter jika kepingan plumbum digantikan dengan paku besi?
__________________________________________________________________ 2. Rajah 2 menunjukkan satu model sel ringkas.
Rajah 2
a) Apakah yang dapat diperhatikan pada voltmeter?
___________________________________________________________________
b) Berikan inferens kepeda pemerhatian di (a).
___________________________________________________________________
c) Tulis perubahan tenaga yang berlaku dalam eksperimen itu?
___________________________________________________________________
d) (i) Apakah yang akan berlaku jika kepingan kuprum digantikan dengan rod
karbon?
_____________________________________________________________
(ii) Berikan sebab bagi jawapan anda di (d) (i)
_____________________________________________________________
e) Nyatakan satu contoh makanan yang dapat digunakan untuk menggantikan larutan cuka.
___________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
150
3. Rajah 3 menunjukkan sekeping kertas fotografi. Bahagian tengahnya ditutup dengan kertas hitam yang berbentuk bulat dan didedahkan kepada cahaya matahari selama 1 minit.
Rajah 3
a) Lukis pemerhatian anda pada akhir eksperimen.
b) Apakah lapisan yang menyaluti kertas fotografi?
_________________________________________________________________
c) Apakah yang terjadi kepada lapisan yang anda nyatakan di b) apabila didedahkan
kepada cahaya matahari?
_________________________________________________________________
d) Tulis persamaan dalam perkataan untuk menerangakan kejadian dalam (c).
_________________________________________________________________
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
151
SOALAN OBJEKTIF Tiap-tiap soalan yang berikut diikuti oleh empat pilihan jawapan, A, B, C dan D. Pilih jawapan yang terbaik.
1. Antara yang berikut, yang manakah merupakan satu perubahan kimia? A Menaikkan adunan kek B Menaikkan adunan kek C Melarutkan natrium sulfat dalam air D Penyejatan air laut untuk memperoleh garam
2. Jadual 1 menunjukkan pemerhatian bagi tindak balas antara tiga jenis serbuk logam dengan oksigen.
Serbuk logam Pemerhatian
P Membara dengan terang
Q Membara dengan malap
R Menyala dengan terang
Jadual 1
Susunkan kereaktifan logam P, Q dan R mengikut tertib menaik.
A P, Q, R B Q, P, R C R, P, Q D R, Q, P
3. Antara yang berikut, yang manakah kekurangan akumulator asid plumbum berbanding sel kering?
A Voltannya kecil B Arusnya tidak tetap C Tidak boleh dicas semula D Elektrolitnya mudah tumpah
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
152
4. Rajah 1 menunjukkan sebahagian daripada siri kereaktifan logam.
Rajah 1
Apakah yang mewakili unsur X dan Y?
X Y
A Stanum Kuprum
B Plumbum Aluminium
C Natrium Plumbum
D Aluminium Kuprum
5. Rajah 2 menunjukkan tindak balas logam zink dengan asid hidroklorik cair.
Rajah 2
Apakah gas Y?
A Klorin
B Oksigen
C Hidrogen
D Karbon dioksida
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
153
6. Maklumat yang berikut menunjukkan ciri-ciri bateri Z.
Berbentuk seperti butang
Digunakan dalam jam tangan
Antara yang berikut, yang manakah bateri Z? A Bateri alkali B Sel merkuri C Bateri nikel-kadmium D Akumulator asid-plumbum
7. Logam yang diekstrak daripada bijihnya dengan menggunakan karbon ialah A Timah B Natrium C Aluminium D Magnesium
8. Pepejal plumbum (II) bromide tidak dapat dielektrolisiskan kerana A Atom-atomnya tidak bercas B ion-ionnya tidak bebas bergerak C terdiri daripada molekul-molekul D Bertindak balas dengan elektrod
9. Rajah 3 menunjukkan sejenis tindak balas.
Rajah 3
Apakah jenis tindak balas yang berlaku dalam Rajah 3?
A Eksotermik
B Endotermik
C Peneutralan
D Penghabluran
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
154
10. Rajah 4 menunjukkan satu sel elektrolisis.
Rajah 4
Antara yang berikut, yang manakah bahan X? A Anod B Anion C Katod
D Kation
11. Rajah 5 menunjukkan penulenan kepingan kuprum tidak tulen.
Rajah 5
Antara yang berikut, yang manakah larutan P?
A Kalium nitrat B Kuprum (II) sulfat C Natrium hidroksida D Magnesium klorida
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
155
12. Rajah manakah yang menunjukkan eksperimen yang melibatkan perubahan kimia? A
B
C
D
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
156
13. Rajah 7 menunjukkan bagaimana elektrolisis digunakan untuk menulenkan kuprum.
Kuprum tulen
Larutan kuprum(II) sulfatBendasingBendasing
Kuprum tak tulen
Rajah 7
Ramalkan apa yang berlaku di katod. A Gas dibebaskan B Jisim tak berubah C Jisim berkurangan D Kuprum dienapkan
14. Persamaan perkataan berikut menunjukkan suatu tindak balas kimia. Apakah proses yang diwakili oleh persamaan itu? A Respirasi B Penapaian C Fotosintesis D Pengesteran
Karbon dioksida + Air
Cahaya Klorofil
Glukosa + Oksigen
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
157
1. Kaji pernyataan berikut.
Anda dibekalkan buah limau, nanas, mangga dan radas lain.
(a) Berdasarkan pernyataan di atas, tulis satu hipotesis yang sesuai. (b) Huraikan satu eksperimen yang boleh anda jalankan di makmal untuk
menguji hipotesis itu. Huraian anda hendaklah mengandungi perkara yang
berikut.
i. Tujuan eksperimen
ii. Mengenal pasti pemboleh ubah
iii. Senarai radas dan bahan
iv. Kaedah
v. Penjadualan data
Tenaga elektrik dapat dihasilkan daripada buah-buahan
-
Modul 5 Sains Tingkatan Empat GCBP
158
Lengkapkan silang kata berikut;
1 2
3
4
5
6
7
8 9
10
11 12
Menlintang :
1 Rod-rod yang mengkonduksikan elektrik dinamakan ..........
3 Proses yang digunakan untuk menghasilkan ammonia secara industri.
5 Proses penguraian elektrolit kepada juzuk unsurnya apabila arus elektrik mengalir melaluinya.
7 Perubahan yang menghasilkan bahan baru yang mempunyai sifat dan komposisi kimia yang berlainan daripada bahan asal.
8 Tindak balas yang membebaskan haba ke persekitaran dan menyebabkan kenaikan suhu persekitaran.
10 Elektrod yang disambungkan kepada terminal positif sel.
11 Elektrod yang disambungkan kepada terminal negatif sel.
12 Zarah-zarah bercas.
Ke bawah :
2 Larutan yang mengkonduksikan arus elektrik dan mengalami perubahan kimia.
4
Hanya melibatkan perubahan sifat fizik seperti keadaan, bentuk, atau saiz bahan dan perubahan ini mudah dibalikkan.
5 Tindak balas yang menyerapkan haba dari persekitaran.
6 Logam reaktif seperti kalium bertindak balas dengan air menghasilkan alkali dan ...........
9 Logam yang kurang reaktif daripada karbon diekstrak daripada bijihnya oleh ..........