Tajuk : Elektrolisis – menentukan nilar pemalar Avogadro.

Objektif : Menentukan nilai pemalar Avogadro melalui ektrolisis

Pengenalan:

Apabila elektrik mengalir melalui larutan cecair yang mengandungi ion

atau elektrolit, suatu tindak balak kimia atau elektrolisis akan berlaku. Elektrolisis

ialah penguraian elektrolit oleh arus elektrik. Sel elektrolisis merupakan susunan

litar elektrik yang mengandungi elektrod anod dan katod yang dicelupkan di

dalam elektrolitnya, dan dihubungkan oleh bateri seperti yang ditunjukkan di

bawah;

Rajah 1: Contoh mekanisma sel elektrolisis.

Cas elektrik yang mengalir dalam sel elektrolisis boleh dikira dengan

mengukur arus menggunakan ammeter dan mengambil tempoh masa arus

melalui sel. Pemalar Avogadro boleh ditentukan apabila bilangan atom, N (Cu)

dan bilangan mol, n (Cu) kuprum yang terkakis diketahui.

14

NA = N (Cu) atom

N (Cu) mol

Radas : Bateri, bikar 250 cm3 , wayar penyambung dengan klip, ammeter,

suis dan jam randik.

Bahan : 1 mol dm-3 larutan kuprum(II) sulphat dan dua kepingan.

Prosedur :

1. Dua keping kuprum dibersihkan menggunakan kertas pasir dan beratnya

ditimbang.

2. Bikar diisi dengan larutan 1 mol dm-3 kurpum(II) sulfat sehingga separuh

penuh.

3. Radas disusun seperti pada Rajah6. Suis dan jam randik dihidupkan.

4. Reostat dilaraskan untuk membenarkan arus yang kecil melaluinya.

5. Bacaan ammeter direkodkan.

6. Suis dimatikan selepas 30 minit.

7. Perubahan yang berlaku pada anod dan katod direkodkan.

8. Kepingan kuprum dibasuh dan dikeringkan dengan propanal dan

ditimbang sekali lagi.

15

Rajah 6: Mengenalpasti nilai pemalar Avogadro’s melalui elektrolisis

Keputusan:

PLAT SEBELUM SELEPAS PERUBAHAN

P1 P2 P3 Purata P1 P2 P3 Purata

Anod 0.3 0.4 0.2 0.3 0.2 0.2 0.1 0.2 Berkurangan

sebanyak

0.1

Katod 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.6 0.4 0.5 Bertambah

sebanyak

0.1

16

Pengiraan:

Proses pengiraan bagi pemalar Avogadro

Jisim anod yang hilang : 0.3g – 0.2 g = 0.1 g

Bacaan ammeter : 0.2 A

Tempoh masa elektrolisis: 30 x 60 = 1800 s

Nota : 1 Ampere = 1 coulomb/saat atau 1 amp.s

= 1 cas coulomb elektron 1.602 x 10-19

coulomb

Langkah 1 : Jumlah cas yang melalui litar

= (0.2 A) x (1coulomb/1amp-s) x (1800s)

= 360 C

Langkah 2 : Pengiraan bilangan elektron dalam elektrolisis.

= (360 C) x (1elektron / 1.602 x 10-19C)

= 2.25 x 1021 elektron

Langkah 3 : Pengiraan bilangan atom kuprum yang terkakis dari

anod

= 1 ion kuprum memerlukan 2 elektron untuk proses

elektrolisis. Maka, bilangan ion kuprum adalah

separuh bilangan elektron.

= bilangan ion kuprum = ½ bilangan elektron

= (2.25 x 1021 elektron) x (1 Cu / 2 elektron)

= 1.125 x 1021 ion kuprum.

Langkah 4 : jisim elektrod yang terkakis = jisim ion kuprum = 0.1g

= 1.125 x 1021 ion kuprum / 0.1g

= 1.125 x 10 22 atom kuprum / g

Langkah 5 : pengiraan bilangan atom kuprum dalam mol kuprum,

dengan jisim molar, M = 63.546 g/mol

= (1.125 x 10 22)(63.546)

Pemalar Avogadro, NA = 7.15 x 1023

17

Perbincangan:

1. Secara teori, berat yang bertambah bagi elektrod kuprum dalam elektrolisis

sepatutnya sama dengan kehilangan berat bagi elektrod kuprum yang satu

lagi. Jelaskan mengapa terdapat sedikit perbezaan nilai jisim ini semasa

menjalankan eksperimen (1m)

Perbezaan ini berlaku kerana kuprum yang berada di anod telah melarut ke

dalam larutan semasa proses pembentukkan ion kuprum dan ketika

melepaskan elektron. Oleh yang demikian, akan terdapat perbezaan nilai

jisim.

2. Tulis persamaan seimbang bagi tindak balas yang berlaku di anod dan katod

(2m)

Di anod : Cu (s) Cu2+ (aq) + 2e-

Di katod : Cu2+ (aq) + 2e- Cu(s)

Persamaan seimbang : Cu (s) + Cu2+ (aq) Cu2+ (aq) + Cu(s)

3. Nyatakan dan jelaskan dua cara untuk meningkatkan ketepatan keputusan

yang diperolehi. (4m)

Antara langkah yang dapat diambil untuk meningkatkan kepekatan keputusan

yang diperolehi adalah dengan memastikan kepingan kuprum dibersihkan

daripada bendasing dengan sempurna menggunakan kertas pasir. Selain

itu, langkah yang betul perlu dilakukan ketika mengambil bacaan ketika

18

mengukur jisim kepingan kuprum perlu dititikberatkan untuk memastikan

ketepatan jisim yang diambil dengan cara, memastikan ralat yang terdapat

pada penimbang elektronik serta memastikan kipas dimatikan kerana alat ini

amat sensitive terhadap perubahan. Selain itu, ketika eksperimen ini berakhir,

perlu dipastikan kepingan kuprum dibersihkan dengan sempurna menggunakan

larutan propana bukan menggunakan air paip sebelum jisimnya diukur

untuk memastikan jisim yang diambil tidak dipengaruhi oleh air.

4. Daripada penentuan pemalar Avogadro, nyatakan dan jelaskan dua lagi cara

penggunaan elektrrolisis dalam industry. (4x2m)

Penggunaan lain elektrolisis dalam industri adalah penulenan logam dan

penyaduran logam.

Logam seperti kuprum yang telah diekstrak daripada bijihnya masih tidak

tulen dan mengandungi bendasing. Logam yang tidak tulen ini dijadikan anod

dalam sel elektrolisis. Satu kepingan logam tulen yang nipis akan dijadikan

katodmanakala elektrolitialah larutan yang mengandungi ion logam tersebut.

Katod bertambah besar saiznya kerana enapan logam yang tulen. Saiz anod

pula semakin kecil dan bendasing terkumpul di dasar bekas.

Dalam proses penyaduran logam, logam yang mudah terkakis dapat

dilindungi dengan suatu lapisan logam lain yang tahan kakisan. Seperti contoh,

tin makanan sebenarnya ialah aloi besi, dengan satu lapisan stanum yang nipis

disadurkan pada permukaannya. Sesuatu objek dapat disadurkan dengan

menjadikan objek itu sebagai katod dan logam penyadur sebagai anod.

Elektrolitnya ialah suatu larutan yang mengandungi ion logam penyadur.

Kesimpulan:

19

Berdasarkan eksperimen ini, pemalar Avogadro yang diperoleho ialah

1.07 x 1024. Nilai yang diperolehi amat jauh berbeza dengan nilai pemalar

Avogadro secara teori, iaitu 6.022 × 1023. Hal ini mungkin disebabkan oleh ralat

yang terdapat pada alat dan persekitaran ketika eksperimen di jalankan.

Rujukan:

Buku

Tan Yin Toon, Loh Wai Leng & Tan On Tin. (2007). Chemistry SPM (1st Ed.)

Shah Alam; Oxford Fajar Sdn. Bhd.

Internet

Electrolysis. Dimuat turun pada 08 Mac 2011, di

http://library.thinkquest.org/3659/electrochem/electrolysis.html

Electrolysis of water. Dimuat turun pada 08 Mac 2011, di http://hyperphysics.phy-

astr.gsu.edu/hbase/thermo/electrol.html

Electrolysis (chemistry). Dimuat turun pada 08 Mac 2011, di

http://www.talktalk.co.uk/reference/encyclopaedia/hutchinson/m0031622.h

tml

Electrochemistry – Electrolysis. Dimuat turun pada 08 Mac 2011, di

http://www.tutors4you.com/electrolysis.htm

20