AMALI 2: MENYIASAT PENGOKSIDAAN PENURUNAN BAGI PEMINDAHAN ELEKTRON PADA SUATU JARAK.

Pengenalan

Pemindahan elektron, banyak tindak balas redoks (pengoksidaan dan

penurunan) boleh diterangkan sebagai pemindahan elektron. Pengoksidaan adalah

kehilangan elektron; penurunan adalah pengambilan elektron. Agen pengoksidaan

mengambil elektron manakala agen penurunan memberi elektron. Dengan

memisahkan larutan agen penurunan dan larutan agen pengoksidaan pada satu

jarak oleh satu titian garam di dalam sebuah tiub-U, pemindahan elektron daripada

agen penurunan kepada agen pengoksidaan dapat dilakukan melalui satu wayar

(litar luar). Alat ini dikenal sebagai sel redoks tiub-U.

Bahan: Kalium iodida berair (10%), air bromin, kalium manganat (VII) berair (0.02

M), 2M asid sulfurik, larutan ferum (II) sulfat berasid, kalium dikromat (VI)

berair, larutan kalium tiosanat (1/60 m).

Radas : Tiub-U, elektrod karbon, galvanometer, wayar-wayar penyambung dengan

klip buaya

Eksperimen (a) : Sel redoks menggunakan air bromin sebagai agen pengoksidaan dan larutan ferum (II) sulfat sebagai agen penurunan.

Prosedur:1) Sebuah tiub-U diisikan dengan asid sulfurik cair sehingga kira-kira 5 cm dari

paras atas tiub.

2) Tiub-U diapit secara menegak dengan kaki retort.

3) Dengan cermat, air bromin dimasukkan ke dalam salah satu lengan tiub-U

dengan menggunakan penitis sehingga satu lapisan kira-kira 2 cm tinggi

terbentuk di atas asid sulfurik cair.

4) Dengan cara yang sama, larutan ferum (II) sulfat yang baru disediakan

dimasukkan ke dalam lengan yang satu lagi untuk membentuk satu lapisan

2 cm tinggi.

5) Kemudian letakkan elektrod-elektrod karbon supaya sebahagiannya tercelup

dalam lapisan-lapisan atas dalam tiub-U.

6) Elektrod-elektrod karbon kemudian disambungkan kepada sebuah

galvanometer dengan menggunakan wayar-wayar penyambung.

Pemerhatian: Rajah 1 Tindak balas air bromin dengan larutan ferum (II) sulfat

1) Jarum galvanometer berpesong dan ini menunjukkan arus mengalir

daripada elektrod karbon yang tercelup dalam air bromin kepada elektrod

karbon yang tercelup dalam larutan ferum (II) sulfat melalui wayar

penyambung.

2) Warna larutan perang air bromin menjadi semakin pudar sehingga tidak

berwarna.

3) Larutan hijau muda ferum (II) sulfat bertukar kepada larutan kuning secara

perlahan-lahan.

Kesimpulan:Jarum galvanometer terpesong menunjukkan tenaga elektrik telah

dihasilkan. Dalam sel redoks ini, terminal negatif ialah elektrod karbon yang

tercelup dalam lapisan ferum (II) sulfat, manakala terminal positif ialah

elektrod karbon yang tercelup dalam lapisan air bromin.

Perbincangan 1) Di terminal negatif, iaitu elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan

ferum (II) sulfat, ion-ion ferum (II) dioksidakan kepada ion-ion ferum (III)

secara melepaskan elektron. Maka, ion ferum (II) bertindak sebagai agen

penurunan.

Fe2+ (ak) Fe3+ (ak) + e- (pengoksidaan)

Elektron-elektron yang terbebas itu terkumpul pada elektrod karbon dan

menyebabkan elektrod itu bercas negatif lalu bertindak sebagai terminal

negatif.

2) Elektron-elektron itu kemudian mengalir melalui wayar penyambung(litar

luar) ke elektrod karbon yang tercelup dalam lapisan air bromin.

3) Di terminal positif, iaitu elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan air

bromin, bromin diturunkan kepada ion bromida secara menerima elektron.

Br2(ak) + 2e- 2Br-(ak) (penurunan)

Maka, bromin bertindak sebagai agen pengoksidaan. Larutan perang air

bromin bertukar kepada larutan tidak berwarna ion bromida di terminal

positif.

4) Pemindahan elektron yang berterusan daripada agen penurunan Fe2+ (ak) di

elekrod negatif kepada egen pengoksidaan Br2 (ak) di elektrod positif melalui

wayar penyambung akan menghasilkan pengaliran arus elektrik.

5) Untuk mengesahkan bahawa ion ferum (II) telah dioksidakan kepada ion

ferum (III) diterminal negatif, sedikit larutan di sekeliling elektrod negatif

dikeluarkan dan diuji dengan larutan natrium hidroksida akueus.

Pembentukan mendaka perang kemerahan yang tidak larut dalam NaOH

berlebihan mengesahkan kehadiran ion ferum (III).

6) Persamaan ion-elektron setengah sel:

Elektrod negatif: Fe2+ (ak) Fe3+ (ak) + e-

Elektrod positif : Br2(ak) + 2e- 2Br-(ak)

7) Persamaan ion bagi tindak balas keseluruhan sel itu ialah:

2Fe2+(ak) + Br2(ak) 2Fe3+(ak) + 2Br-(ak)

8) Persamaan sel Daniell bagi sel ini ialah

Fe2+/ Fe3+// Br2/ Br-

9) Dalam tindak balas redok ini:

a) Bromin, yang bertindak sebgai agen pengoksidaan, mengoksidakan ion

ferum (II) kepada ion ferum (III).

b) Ion ferum (II), yang bertindak sebagai agen penurunan, menurunkan bromin

kepada ion bromida.

10) Fungsi asid sulfurik cair di dalam tiub-U adalah sebagai titian garam untuk

melengkapkan litar supaya ion-ion dapt berpindah melaluinya di antara dua

larutan yang telah dipisahkan.

Eksperimen (b) : Sel redoks yang menggunakan kalium manganat (VII) berasid sebagai agen pengoksidaan dan larutan kalium iodida sebagai agen penurunan.

Prosedur:1) Sebuah tiub-U diisikan dengan asid sulfurik cair sehingga kira-kira 5 cm dari

paras atas tiub.

2) Tiub-U diapit secara menegak dengan kaki retort.

3) Dengan cermat, air kalium manganat (VII) berasid dimasukkan ke dalam

salah satu lengan tiub-U dengan menggunakan penitis sehingga satu lapisan

kira-kira 2 cm tinggi terbentuk di atas asid sulfurik cair.

4) Dengan cara yang sama, larutan kalium iodida yang baru disediakan

dimasukkan ke dalam lengan yang satu lagi untuk membentuk satu lapisan 2

cm tinggi.

5) Kemudian letakkan elektrod-elektrod karbon supaya sebahagiannya tercelup

dalam lapisan-lapisan atas dalam tiub-U.

6) Elektrod-elektrod karbon kemudian disambungkan kepada sebuah

galvanometer dengan menggunakan wayar-wayar penyambung.

Pemerhatian: Rajah 2 Tindak balas kalium manganat (VII) berasid dengan larutan kalium iodida

1) Jarum galvanometer berpesong dan ini menunjukkan arus mengalir daripada

elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan kalium manganat (VII) berasid

kepada elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan kalium iodida.

2) Warna larutan ungu lapisan kalium manganat (VII) berasid semakin pudar.

3) Lapisan larutan kalium iodida tidak berwarna bertukar kepada larutan kuning-

keperangan.

Kesimpulan:Pergerakan jarum galvanometer menunjukkan tenaga elektrik telah

dihasilkan, dan terminal positif ialah elektrod karbon yang tercelup di dalam

lapisan kalium manganat (VII) berasid, manakala terminal negatif ialah

elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan kalium iodida.

Perbincangan:1) Di terminal negatif, iaitu elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan kalium

iodida, ion-ion iodida dioksidakan kepada iodin melalui pembebasan elektron.

2I-(ak) I2(ak) + 2e- (pengoksidaan)

Dengan yang demikian, ion iodida bertindak sebagai agen penurunan.

Larutan kuning-keperangan iodin terhasil di terminal negatif. Elektron-elektron

yang dilepaskan oleh ion-ion iodida di terminal negatif terkumpul pada

elektrod karbon di situ dan menyebabkan elektrod itu bercas negatif.

2) Elektron-elektron itu kemudian mengalir melalui wayar penyambung ke

elektrod karbon yang tercelup di dalam lapian kalium manganat (VII) berasid.

3) Di terminal positif, iaitu elektrod karbon yang tercelup dalam larutan kalium

manganat (VII) berasid, ion manganat (VII) diturunkan kepada ion mangan

(VII) melalui penerimaan elektron.

MnO4-(ak) + 8H+(ak) + 5e- Mn2+(ak) + 4H2O(ce) (penurunan)

Jadi, ion manganat (VII) bertindak sebagai agen pengoksidaan. Larutan ungu

ion manganat (VII) bertukar kepada larutan hampir tidak berwarna (merah

jambu muda) ion mangan (II).

4) Pemindahan elektron yang berterusan daripada agen penurunan ion iodida di

elektrod negatif kepada agen pengoksidaan ion manganat (VII) di elektrod

positif melalui wayar penyambung telah menghasilkan pengaliran arus

elektrik.

5) Untuk mengesahkan bahawa ion iodida telah dioksidakan kepada iodin,

sedikit larutan kuning-keperangan yang terhasil di sekeliling elektrod negatif

dikeluarkan dan diuji dengan larutan kanji. Pembentukan warna biru tua akan

mengesahkan kehadiran iodin.

6) Persamaan ion-elektron sel setengah:

Elektrod negatif: 2I-(ak) I2(ak) + 2e-

Elektrod positif : MnO4-(ak) + 8H+(ak) + 5e- Mn2+(ak) + 4H2O(ce)

7) Persamaan ion bagi tindak balas keseluruhan sel itu ialah:

10I-(ak) + 2MnO4- + 16H+ 5I2(ak) + 2Mn2+(ak) + 8H2O(ce)

8) Persamaan sel Daniell bagi sel ini ialah:

I-/ I2// MnO4-/ Mn2+// H+/ H2O

9) Dalam tindak balas redoks ini;

a) Ion manganat (VII) yang bertindak sebagai agen pengoksidaan

mengoksida ion iodida kepada iodin.

b) Ion iodida yang bertindak sebagai agen penurunan, menurunkan ion

manganat (VII) kepada ion mangan (II).

10) Kalium manganat (VII) berasid mesti diasidkan dengan asid sulfurik cair.

Dalam eksperimen sel tiub-U ini, larutan kalium manganat (VII) telah

diasidkan oleh asid sulfurik cair daripada titian garam.

Eksperimen (c) : Sel redoks yang menggunakan kalium dikromat (VI) berasid sebagai agen pengoksidaan dan larutan ferum (II) sulfat sebagai agen penurunan.

Prosedur:1) Sebuah tiub-U diisikan dengan asid sulfurik cair sehingga kira-kira 5 cm dari

paras atas tiub.

2) Tiub-U diapit secara menegak dengan kaki retort.

3) Dengan cermat, air kalium dikromat (VI) berasid dimasukkan ke dalam salah

satu lengan tiub-U dengan menggunakan penitis sehingga satu lapisan kira-

kira 2 cm tinggi terbentuk di atas asid sulfurik cair.

4) Dengan cara yang sama, larutan ferum (II) yang baru disediakan dimasukkan

ke dalam lengan yang satu lagi untuk membentuk satu lapisan 2 cm tinggi.

5) Kemudian letakkan elektrod-elektrod karbon supaya sebahagiannya tercelup

dalam lapisan-lapisan atas dalam tiub-U.

6) Elektrod-elektrod karbon kemudian disambungkan kepada sebuah

galvanometer dengan menggunakan wayar-wayar penyambung.

Pemerhatian: Rajah 3 Tindak balas kalium dikromat (VI) berasid dengan larutan ferum (II) sulfat.

1) Jarum galvanometer berpesong dan ini menunjukkan arus mengalir daripada

elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan kalium dikromat (VI) kepada

elektrod karbon yang tercelup di dalam kalium ferum (II) sulfat.

2) Larutan jingga lapisan kalium dikromat (VI) bertukar kepada larutan hijau

secara perlahan-lahan.

3) Larutan hijau muda lapisan ferum (II) sulfat bertukar kepada larutan kuning

secara perlahan-lahan.

Kesimpulan:Pergerakan jarum galvanometer yang terpesong menunjukkan tenaga elektrik

telah dihasilkan dan terminal positif ialah elektrod karbon yang tercelup di dalam

lapisan kalium dikromat (VI) berasid, manakala terminal negatif ialah elektrod karbon

yang tercelup di dalam lapisan ferum (II) sulfat.

Perbincangan:1) Di terminal negatif, iaitu elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan ferum

(II) sulfat, ion-ion ferum (II) dioksidakan kepada ion-ion ferum (III) melalui

kehilangan elektron.

Fe2+(ak) Fe3+(ak) + e- (pengoksidaan)

Dengan yang demikian, ion ferum (II) bertindak sebagai agen penurunan.

Larutan hijau muda ion ferum (II) bertukar kepada larutan kuning ion ferum

(III). Elektron-elektron yang dilepaskan oleh ion-ion ferum (II) di terminal

negatif terkumpul pada elektrod di situ dan menyebabkan elektrod itu bercas

negatif.

2) Elektron-elektron itu kemudian mengalir melalui wayar penyambung ke

elektrod karbon yang tercelup di dalam lapisan kalium dikromat (VI).

3) Di terminal positif iaitu elektrod karbon yang tercelup di dalam larutan kalium

dikromat (VI) berasid, ion dikromat (VI) diturunkan kepada ion kromium (III)

melalui penerimaan elektron.

Cr2O72-(ak) + 14H+(ak) + 6e- 2Cr3+(ak) + 7H2O(ce) (penurunan)

Jadi, ion dikromat (VI) bertindak sebagai agen pengoksidaan. Larutan jingga

ion dikromat (VI) bertukar kepada larutan hijau ion kromium (III).

4) Pemindahan elektron yang berterusan daripada agen penurunan ion ferum

(II) di elektrod negatif kepada agen pengoksidaan ion dikromat (VI) di elektrod

positif melalui wayar penyambung telah menghasilkan pengaliran arus

elektrik.

5) Untuk mengesahkan bahawa ion ferum (II) telah dioksidakan kepada ion

ferum (III) di elektrod negatif, sedikit larutan yang terhasil dari sekeliling

elektrod negatif dikeluarkan dan diujikan dengan larutan kalium tiosianat.

Pembentukan warna merah darah membuktikan ion ferum (III) hadir.

6) Persamaan ion-elektron sel setengah:

Elektrod negatif: Fe2+(ak) Fe3+(ak) + e-

Elektrod positif : Cr2O72-(ak) + 14H+(ak) + 6e- 2Cr3+(ak) + 7H2O(ce)

7) Persamaan ion bagi tindak balas keseluruhan sel itu ialah:

Fe2+(ak) + Cr2O72-(ak) + H+(ak) Fe3+(ak) + Cr3+(ak) + H2O(ce)

8) Persamaan sel Daniell bagi sel ini ialah:

Fe2+/ Fe3+// Cr2O72-/ Cr3+// H+/ H2O

9) Dalam tindak balas redoks ini:

a) Ion dikromat (VI) yang bertindak sebagai agen pengoksidaan telah

mengoksidakan ion ferum (II) kepada ion ferum (III).

b) Ion ferum (II) yang bertindak sebagai agen penurunan telah menurunkan

ion dikromat (VI) kepada ion kromium (III).

10) Dalam eksperimen ini, larutan kalium dikromat (VI) telah diasidkan oleh asid

sulfurik cair daripada titian garam.

Rujukan:Buni Bin Sunade, Eng Nguan Hong, Lim Eng Wah dan Lim Yean Ching. (2001).

Kimia tingkatan 4. Johor Darul Takzim: Zeti Enterprise

Tan Yin Toon. (1996). Kimia fizik stpm. Selangor Darul Ehsan: Penerbit Fajar Bakti

Sdn. Bhd

Yee Sye Foong. (2001). Kimia tingkatan 4. Kuala Lumpur: Percetakan Rina Sdn.

Bhd