INSTITUT PENDIDIKAN GURU KAMPUS PULAU PINANG

SCE 3109: TENAGA DALAM KIMIA

EKSPERIMEN 5:NAMA

: NO.K/P

:KURSUS

: PISMP AMBILAN JANUARI 2010

NAMA PENSYARAH :TARIKH SERAH :EKSPERIMEN 5

Tujuan:Untuk menyiasat kesan kepekatan terhadap daya gerak elektrik (d.g.e.) sel

Bahan:EC1 ialah akues 1.0 mol dm-3 kuprum(II) nitrat

EC2 ialah akues 2.0 mol dm-3 zink nitrat

EC3 ialah akues 1.0 mol dm-3 zink nitrat

EC4 ialah akues 0.1 mol dm-3 zink nitrat

EC5 ialah akues 0.01 mol dm-3 zink nitrat

EC6 ialah akues 0.001 mol dm-3 zink nitrat

A ialah larutan tepu kalium klorida.

Alat Radas : Bekalan kuasa 3V, potentiometer, joki, kepingan zink, kepingan kuprum, 100 cm3 silinder penyukat, 100 cm3 bikar, kertas turas, galvanometer, penyambung klip buaya.

Prosedur:

1. 50.0 cm3 EC1 dimasukkan ke dalam bikar A dan 50 cm3 EC2 ke dalam bikar B dengan menggunakan silinder penyukat.

2. Satu jalur kertas turas direndamkan ke dalam larutan tepu kalium iodida. Satu hujung kertas turas tersebut dicelupkan ke bikar A manakala satu hujung lagi ke bikar B untuk membina titian garam.

3. Kepingan zink dan kuprum dicuci dengan kertas pasir kemudian dibasuh dengan air suling serta dikeringkan.

4. Kepingan kuprum dikelipkan dengan klip buaya dan kemudian disambungkan ke terminal positif bekalan kuasa.

5. Kepingan zink disambungkan ke galvanometer yang telah disambung kepada joki.

6. Terminal negatif bekalan kuasa disambungkan ke penghujung potentiometer yang satu lagi seperti dalam Rajah 3.

7. Kedua-dua kepingan logam tersebut dicelupkan ke dalam larutan masing-masing. Selepas satu minit, joki digerakkan di sepanjang wayar potentiometer sehingga galvanometer menunjukkan bacaan sifar iaitu bacaan yang menunjukkan tiada arus yang mengalir.

Joki tidak boleh digelongsorkan di sepanjang wayar potentiometer bagi mengelakkan pembentukan rintangan.8. Jarak wayar potentiometer dicatatkan sebagai x cm dan bacaan direkodkan dalam jadual yang diberi.

9. Eksperimen di atas diulangi dengan menggantikan larutan EC 2 dengan larutan lain seperti yang terdapat dalam jadual tersebut.

Kertas turas yang baru digunakan bagi setiap larutan baru yang diuji.

10. Ecelldikirakan dengan menggunakan formula berikut :

SHAPE \* MERGEFORMAT

Keputusan:

Panjang wayar potentiometer = 100sm

AmaliBikar ABikar BPanjang wayar, x/cmEcell/ V[Zn2+] / mol dm-3

150 cm3 EC150 cm3 EC2300.92

250 cm3 EC150 cm3 EC3371.111

350 cm3 EC150 cm3 EC4451.350.1

450 cm3 EC150 cm3 EC5471.410.01

550 cm3 EC150 cm3 EC6481.440.001

Perbincangan :

Dalam eksperimen ini kita akan membincangkan tentang kesan kepekatan ke atas daya gerak elektrik sel. Daya gerak elektrik ialah daya yang diperlukan untuk menolak elektron melalui litar luar. Potensi sel = Ecell emf sel. Bagi larutan 1M pada 25 C (keadaan piawai), EMF standard (sel potensi standard) dipanggil E sel. Kita juga mengetahui bahawa nilai tenaga elektrik negatif menunjukkan reaksi tidak spontan, manakala bagi reaksi spontan redoks dalam sel voltan yang akan menghasilkan nilai daya gerak elektrik positif.

Bagi sel standard, terdapat tiga syarat perlu dipenuhi iaitu kepekatan ion (1.0 mol dm-3), suhu (25 C) dan tekanan (1 atm). Dalam terma kepekatan sel, kepekatan komponen sel boleh mempengaruhi emf sel, sebuah sel boleh dibina dengan mempunyai logam yang sama untuk anod dan katod dan ion logam yang sama, tetapi pada kepekatan yang berbeza dalam kedua-dua bahagian sel.Kuar Kepekatan boleh dibina daripada anod logam dan penyelesaian (bagi memudahkan) kation 1M dengan jambatan garam yang dimasukkan ke dalam larutan logam yang sama kepekatan tidak diketahui. EMF kecil akan dijana bergantung kepada kepekatan larutan ion logam yang diuji (dan bilangan elektron yang dipindahkan). Ia adalah seperti yang dilakukan dalam eksperimen ini.Dari keputusan dan pemerhatian, keputusan eksperimen adalah berbeza dengan nilai teori, ini mungkin kerana beberapa faktor seperti eksperimen tidak sepenuhnya dalam keadaan standard, masa dalam merekodkan data, beberapa kesilapan dalam membaca dan sebagainya. Ini menyebabkan sel telah dinyahcas dan hampir mencapai keseimbangan.Persamaan Nernst boleh digunakan untuk menjana sel yang mempunyai DGE berdasarkan atas perbezaan dalam kepekatan. Kesan kepekatan bahan tindak balas dan kepekatan komponen sel mempengaruhi sel EMF (Ecell). Seperti yang kita tahu dua faktor yang memberi kesan EMF adalah kepekatan ion, 1.0 mol dm-3, dan suhu 25 C. Apabila faktor menukar nilai EMF juga berubah, ia akan menyebabkan tindak balas di bawah keadaan yang tidak standard. Untuk mengira dge dihasilkan oleh sel di bawah reaksi yang tidak standard, kita boleh menggunakan Persamaan Nernst seperti di bawah;

E = Potensi sel (V) di bawak keadaan spesifik E= Potensi sel padakeadaan standard R = pemalar gas unggul = 8.314 J/mol-K T = suhu (kelvin), secara umumnya 25C (298 K)

n = bilangan molelektronyang dipindahkan dalam persamaan seimbang F = Pemalar Faraday, cas ke atas satu mol elektron = 95,484.56 C/mol lnQc = log naturalbagi tindak balas quotient pada satu-satu masaDalam menjalankan eksperimen kita perlu berhati-hati dan memberi perhatian tentang sesuatu yang mempengaruhi keputusan. Pertama, kita mestilah menetapkan bekalan kuasa kepada 3V. Sebelum memulakan eksperimen, kita mesti memastikan semua wayar disambungkan dan galvanometer mesti berfungsi dengan jarum menunjukkan sifar. Semasa memotong plat tembaga dan zink kita mesti berhati-hati kerana ia mempunyai hujung tajam dan akan mencederakan kita. Untuk membuat keputusan kita tepat dan dalam keadaan yang baik, kita mesti membersihkan tembaga dan kepingan zink dengan kertas pasir kerana tembaga dan zink akan mudah teroksida. Selain itu, joki yang kita gunakan mesti diletakkan dengan serta-merta di atas wayar potentiometer. Joki tidak boleh digelongsorkan di sepanjang wayar potentiometer bagi mengelakkan pembentukan rintangan.Kesimpulan :

Kepekatan akan memberi kesan kepada nilai daya gerak elektrik sel. Di mana daya gerak elektrik (dge) akan menurun apabila kepekatan produk meningkat berbanding bahan tindak balas.

Soalan:

1. Tuliskan gambar rajah sel untuk sistem elektrokimia tersebut.

Zn (s) / Zn2+(aq) Cu2+(aq) / Cu(s)

2. Tuliskan persamaan tindak balas setengah untuk tindak balas yang berlaku dalam bikar A dan B seterusnya tuliskan tindak balas sel keseluruhan.

Bikar A,

Cu2+(aq) + 2 e ( Cu(s)

(Penurunan)

Bikar B,

Zn (s) (Zn2+(aq) + 2 e

(Pengoksidaan)Persamaan Keseluruhan,Cu2+(aq) + Zn (s) (Cu(s) + Zn2+(aq)

(Redoks)3. Plotkan graf Ecell lawan lg[Zn2+] dalam bikar B dan jelaskan bagaimana daya gerak elektrik (d.g.e.) sel berubah berbanding dengan perubahan kepekatan Zn2+ dalam bikar B.

AlphaJika kita lihatgraf, kita boleh menyimpulkan bahawanilaiselEadalahberkadar secara songsang dengannilailog[Zn2 +]. NilaiEcellmeningkat apabilanilailog[Zn2+]menurun.InibermaksudkepekatanZn2+menjejaskandaya gerak elektriksel.4. Jelaskan apa akan berlaku kepada nilai Ecell jika

(i) Larutan dalam bikar A digantikan dengan larutan akues 0.1 mol dm-3 kuprum(II) nitrat,Jika larutan dalam bikar A digantikan dengan larutan akues 0.1 mol dm-3 kuprum(II) nitrat, nilai Ecell boleh ditentukan dengan menggunakan Persamaan Nernst. Selepas pengiraan nilai Ecell adalah lebih kecil berbanding dengan eksperimen 1, EC1 + EC2 yang mempunyai nilai 1.09. Ini adalah disebabkan kepekatan berbeza supaya ia akan menjejaskan nilai daya gerak elektrik sel. Selain daripada itu bahan tindak balas tidak banyak yang digunakan dan produk kurang dijana dalam ujikaji 1 semasa tindak balas.

(ii) Larutan dalam bikar B digantikan dengan larutan akues 0.1 mol dm-3aluminium klorida, dan kepingan zink digantikan dengan kepingan aluminium ?Apabila larutan dalam bikar B digantikan dengan 0.1 mol dm-3 akueus aluminium klorida, dan plat logam zink digantikan dengan logam aluminium, Ecell juga akan berubah. Dengan menggunakan Persamaan Nernst, kita boleh membuktikan apa yang akan berlaku kepada nilai Ecell.Dari persamaan, proses penurunan dalam katod kali ganda sebanyak tiga manakala proses pengoksidaan di anod mesti kali ganda sebanyak dua. Nilai dge adalah lebih besar apabila kita menggunakan logam aluminium berbanding apabila menggunakan kepingan zink dan zink nitrat yang mana 1.997 V kepada 2.017 V. Ini adalah kerana [Al3+] mempunyai kecenderungan yang lebih tinggi untuk mengoksidakan berbanding dengan zink yang berdasarkan keupayaan standard. Selain itu, aluminium lebih elektropositif berbanding dengan zink. Keupayaan standard untuk aluminium juga lebih positif.RUJUKANBlaber, M. (2000). Electrochemistry : Effect of Concentration on Cell EMF. Diaksespada 1 Mac 2012 darihttp://www.mikeblaber.org/oldwine/chm1046/notes/Electro/Conc/Conc.htmLim You Sie & Yip Kim Hong. (2006). PRE-U Text STPM Physical Chemistry.Selangor: Pearson Longman.Oracle ThinkQuest (2000). Electrochemistry : Nernst Equation and Faraday's Law.Diakses pada 2 Mac 2012 darihttp://library.thinkquest.org/C006669/data/Chem/electrochemistry/nernst.html

x

Ecell= _________________________ X 3 V

Panjang wayar potentiometer

Larutan kuprum (II) nitrat

Rajah 3

kuprum

Bekalan kuasa 3V

Potentiometer

Joki

Zink

Larutan zink nitrat

Titian

Garam