Keseimbangan Redoks — Nota JomSkor
Mempelajari pengoksidaan dan penurunan, siri kereaktifan logam, sel elektrolisis, dan sel kimia.
Kimia · Tingkatan 5
Mempelajari pengoksidaan dan penurunan, siri kereaktifan logam, sel elektrolisis, dan sel kimia.
Tindak Balas Redoks dan Nombor Pengoksidaan
- Pengoksidaan: kehilangan elektron / penambahan oksigen / penyingkiran hidrogen / peningkatan nombor pengoksidaan.
- Penurunan: penambahan elektron / penyingkiran oksigen / penambahan hidrogen / penurunan nombor pengoksidaan.
- OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain (of electrons).
- Agen pengoksidaan: menyebabkan pengoksidaan (ia sendiri mengalami penurunan).
- Agen penurunan: menyebabkan penurunan (ia sendiri mengalami pengoksidaan).
- Peraturan nombor pengoksidaan: unsur bebas = 0; ion monoatom = cas ion; O dalam sebatian = -2 (kecuali H₂O₂ = -1); H dalam sebatian = +1; jumlah dalam ion poliatomik = cas ion.
Keupayaan Elektrod Piawai (E°)
- Diukur berbanding Elektrod Hidrogen Piawai (SHE) yang bernilai E° = 0.00 V.
- Nilai E° lebih positif → kecenderungan lebih tinggi untuk diturunkan (bertindak sebagai agen pengoksidaan).
- Nilai E° lebih negatif → lebih mudah dioksidakan (bertindak sebagai agen penurunan).
- Keupayaan sel: E°sel = E°(katod) - E°(anod) = E°(nilai lebih positif) - E°(nilai lebih negatif).
- E°sel positif → tindak balas spontan.
- Susunan deret kereaktifan logam: logam lebih reaktif mempunyai E° lebih negatif.
Sel Kimia (Sel Galvani)
- Menukar tenaga kimia → tenaga elektrik (spontan).
- Anod: elektrod negatif — pengoksidaan berlaku. Katod: elektrod positif — penurunan berlaku.
- Sel Daniell: Zn(p) | Zn²⁺(ak) || Cu²⁺(ak) | Cu(p); E°sel = 0.34 - (-0.76) = 1.10 V.
- Jambatan garam: membenarkan ion mengalir untuk menyelimbangkan cas — tanpa jambatan garam, sel berhenti.
- Elektromotif daya (EMF): voltan maksimum yang dihasilkan oleh sel kimia.
Elektrolisis
- Menukar tenaga elektrik → tenaga kimia (tidak spontan).
- Anod: dihubung ke terminal positif sumber → pengoksidaan (anion menerima cas, melepaskan elektron).
- Katod: dihubung ke terminal negatif sumber → penurunan (kation menerima elektron).
- Faktor pemilihan ion di elektrod: kepekatan, atur daya elektromotif (siri kereaktifan), jenis elektrod.
- Elektrolisis H₂O (dengan H₂SO₄): katod → H₂; anod → O₂ (nisbah isipadu 2:1).
- Penyaduran: anod = logam penyalut; katod = objek yang disalut; elektrolit = larutan garam logam penyalut.
Contoh soalan
Tentukan nombor pengoksidaan Mn dalam MnO₄⁻ dan nyatakan sama ada Mn mengalami pengoksidaan atau penurunan jika ditukar kepada Mn²⁺.
- Dalam MnO₄⁻: cas ion = -1; O = -2 (×4 = -8); Mn + (-8) = -1; Mn = +7
- Dalam Mn²⁺: nombor pengoksidaan Mn = +2
- Perubahan: +7 → +2 (berkurang) → Mn mengalami PENURUNAN.
- MnO₄⁻ bertindak sebagai agen PENGOKSIDAAN.
Contoh soalan
Sel kimia dibina menggunakan elektrod Fe dan Pb. Diberi E°(Fe²⁺/Fe) = -0.44 V dan E°(Pb²⁺/Pb) = -0.13 V. (a) Kenal pasti anod dan katod. (b) Kira keupayaan sel.
- (a) E° lebih negatif = Fe → lebih mudah dioksidakan → ANOD. Pb → KATOD (penurunan).
- (b) E°sel = E°(katod) - E°(anod) = -0.13 - (-0.44) = +0.31 V
- E°sel positif → tindak balas spontan.
- OIL RIG: Oxidation Is Loss (elektron), Reduction Is Gain — jangan terbalik
- Agen PENGOKSIDAAN mengalami penurunan; agen PENURUNAN mengalami pengoksidaan — logik terbalik!
- Nombor pengoksidaan O = -2 (bukan -1) kecuali dalam H₂O₂
- Sel kimia: anod = negatif (lain dari elektrolisis!); Elektrolisis: anod = positif
- E°sel = E°(katod) - E°(anod) — bukan tolak yang lebih kecil dari yang lebih besar tanpa tanda
- Jambatan garam bukan untuk mengalirkan elektron — ia untuk ion mengalir menyeimbangkan cas
- Nombor pengoksidaan: latih kira untuk SO₄²⁻, MnO₄⁻, Cr₂O₇²⁻ — soalan biasa dalam kertas 2
- E°sel: sentiasa = E°(katod) - E°(anod); anod = yang lebih negatif E°
- Elektrolisis vs sel kimia: bezakan anod/katod dan pengoksidaan/penurunan — amat kerap diuji
- Soalan penyaduran: anod = logam sumber; katod = objek sasaran; elektrolit = garam logam tersebut
- redoks
- Tindak balas yang melibatkan pemindahan elektron secara serentak — satu spesies teroksida, satu lagi tertunkan
- elektrolisis
- Penguraian sebatian menggunakan tenaga elektrik; tenaga elektrik ditukar kepada tenaga kimia
- agen penurunan
- Bahan yang menyebabkan penurunan bahan lain; ia sendiri mengalami pengoksidaan
- jambatan garam
- Tiub yang mengandungi larutan elektrolit untuk menyeimbangkan cas dalam sel kimia
- agen pengoksidaan
- Bahan yang menyebabkan pengoksidaan bahan lain; ia sendiri mengalami penurunan
- nombor pengoksidaan
- Cas yang ada pada atom dalam sebatian berdasarkan set peraturan tertentu
- penyaduran elektrik
- Proses melapisi objek logam dengan logam lain menggunakan elektrolisis
- keupayaan elektrod piawai
- Keupayaan separuh sel diukur berbanding elektrod hidrogen piawai (SHE) pada 25°C, 1 atm, 1 mol dm⁻³