Nota Interaktif Kimia Tingkatan 5 Bab 1: Keseimbangan Redoks
Bab 1: Keseimbangan Redoks
Nota Interaktif • Tingkatan 5 KSSM
1.1 Apakah itu Tindak Balas Redoks?
Tindak balas Redoks adalah singkatan bagi proses REDuction (Penurunan) dan OXidation (Pengoksidaan) yang berlaku secara serentak dalam satu tindak balas.
🔥 Pengoksidaan (Oxidation)
- Terima Oksigen
- Hilang Hidrogen
- Derma / Hilang Elektron
- Nombor Pengoksidaan Meningkat
🧊 Penurunan (Reduction)
- Hilang Oksigen
- Terima Hidrogen
- Terima Elektron
- Nombor Pengoksidaan Menurun
Agen Pengoksidaan & Agen Penurunan
Agen Pengoksidaan: Bahan yang mengoksidakan bahan lain, tetapi ia sendiri mengalami penurunan.
Agen Penurunan: Bahan yang menurunkan bahan lain, tetapi ia sendiri mengalami pengoksidaan.
Mg (Agen Penurunan), Cu2+ (Agen Pengoksidaan)
1.2 Keupayaan Elektrod Piawai (E0)
Keupayaan elektrod piawai (E0) ialah beza keupayaan yang terhasil apabila suatu separuh sel disambungkan kepada Elektrod Hidrogen Piawai (SHE).
- Suhu piawai: 298K (25°C)
- Tekanan gas: 1 atm
- Kepekatan larutan akueus: 1.0 mol dm-3
- Nilai E0 bagi SHE ialah 0.00 V
Nilai E0 Lebih Positif (+)
Bahan lebih mudah menerima elektron dan mengalami penurunan. Ia adalah Agen Pengoksidaan yang kuat. (Cth: Fluorin, F2, E0 = +2.87V)
Nilai E0 Lebih Negatif (-)
Bahan lebih mudah melepaskan elektron dan mengalami pengoksidaan. Ia adalah Agen Penurunan yang kuat. (Cth: Litium, Li, E0 = -3.04V)
1.3 & 1.4 Sel Kimia & Sel Elektrolisis
Perbandingan antara dua jenis sel yang penting dalam siri elektrokimia.
| Ciri-ciri | Sel Kimia (Sel Volta) | Sel Elektrolisis |
|---|---|---|
| Perubahan Tenaga | Tenaga Kimia → Tenaga Elektrik | Tenaga Elektrik → Tenaga Kimia |
| Anod (Pengoksidaan) | Terminal Negatif (-) | Terminal Positif (+) |
| Katod (Penurunan) | Terminal Positif (+) | Terminal Negatif (-) |
| Aliran Elektron | Mengalir dari Anod ke Katod melalui litar luar | |
Animasi: Pergerakan Elektron dalam Sel Kimia (Sel Daniell)
Pengoksidaan (Derma e–)
Penurunan (Terima e–)
1. Kedudukan ion dalam Siri Elektrokimia (E0)
2. Kepekatan larutan (Hanya mempengaruhi Anod/Anion)
3. Jenis elektrod yang digunakan (Aktif/Karbon)
1.5 Pengekstrakan Logam daripada Bijihnya
Kaedah pengekstrakan bergantung kepada kedudukan logam dalam Siri Kereaktifan Logam.
⚡ Logam Sangat Reaktif
Kalium (K), Natrium (Na), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Aluminium (Al)
Diekstrak melalui kaedah Elektrolisis leburan bijih logam. Logam-logam ini terlalu stabil untuk diturunkan oleh Karbon.
🔥 Logam Sederhana Reaktif
Zink (Zn), Besi (Fe), Timah (Sn), Plumbum (Pb)
Diekstrak melalui proses Penurunan oleh Karbon dalam relau bagas. (Karbon terletak di antara Al dan Zn dalam siri kereaktifan).
*Logam yang paling tidak reaktif seperti Emas (Au) dan Perak (Ag) wujud sebagai unsur bebas dalam kerak bumi.
1.6 Pengaratan
Pengaratan ialah kakisan logam yang khusus berlaku pada Besi (Ferum, Fe). Ia merupakan satu proses redoks semula jadi.
Syarat Berlakunya Pengaratan:
Mesti mempunyai kehadiran Air (H2O) dan Oksigen (O2).
Faktor Mempercepatkan: Kehadiran asid atau garam (seperti air laut).
| Mekanisme | Penerangan / Persamaan Separuh |
|---|---|
| Anod (-) | Besi dioksidakan menjadi ion Ferum(II). Fe → Fe2+ + 2e– |
| Katod (+) | Air dan Oksigen menerima elektron diturunkan menjadi ion Hidroksida. O2 + 2H2O + 4e– → 4OH– |
| Pembentukan Karat | Fe2+ dan OH– bergabung membentuk Ferum(II) hidroksida, kemudian dioksidakan oleh udara menjadi Ferum(III) oksida terhidrat (Karat Perang). |
🛡️ Cara Pencegahan
- Permukaan: Mengecat, menyapu minyak/gris, membalut dengan plastik.
- Pengaloian: Mengadun besi dengan karbon/kromium menjadi keluli nirkarat (Stainless steel).
- Logam Korban: Menyambungkan besi dengan logam yang lebih elektropositif (Cth: Zink, Magnesium). Logam tersebut akan terkakis, manakala besi terselamat.