6.5 Sel Kimia

Sel Kimia
■ Sel Kimia

►

Suatu sel elektrokimia yang menghasilkan tenaga elektrik daripada tindak balas yang berlaku di dalam sel.

■ Sel ringkas

	►	Terdiri daripada dua elektrod logam yang berbeza.
	►	Disambungkan dengan hujung wayar dan hujung yang satu lagi dicelup ke dalam larutan elektrolit.
	►	Beza keupayaan yang terhasil bergantung kepada perbezaan kedudukan logam yang digunakan dalam siri elektrokimia.
	►	Elektrolit Terminal negatif Terminal positif Logam Logam yang lebih elektropositif Logam yang kurang elektropositif Aliran elektron Logam yang lebih elektropositif akan melepaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion logam. Kation di dalam elektrolit(kedudukan yang lebih rendah dalam siri elektrokimia) akan menerima elektron dan dinyahcaskan untuk membentuk atom logam. Elektron disumbangkan oleh logam dan bergerak dari terminal negatif ke terminal positif. Arus elektrik mengalir ke arah yang bertentangan dengan aliran elektron.

■ Sel ringkas: kepingan zink dan kepingan kuprum direndamkan ke dalam larutan kuprum (II) sulfat.

	►	Zink terletak lebih tinggi dalam siri elektrokimia (lebih elektropositif) akan bertindak sebagai terminal negatif.
		Kuprum terletak lebih rendah dalam siri elektrokimia (kurang elektropositif) akan bertindak sebagai terminal positif.
	►	Elektrolit: Larutan kuprum(II) sulfat Terminal negatif Terminal positif Logam Zink Kuprum Aliran elektron Elektrod zink akan melepaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion Zn2+  Ion Cu2+ di dalam elektrolit akan menerima elektron dan dinyahcaskan untuk membentuk atom kuprum. Setengah persamaan Zn → Zn2+ + 2e- CU2+ + 2e- → Cu Elektron disumbangkan oleh logam zink dan bergerak dari terminal negatif ke terminal positif. Arus elektrik mengalir ke arah yang bertentangan dengan aliran elektron. Persamaan ion keseluruhan : Zn + CU2+ → Zn2+ + Cu

■ Video berikut menunjukkan aliran ion dalam sel ringkas.

Sel Daniel
■ Sel Daniel

	►	Terdiri daripada dua elektrod logam yang berbeza yang direndam dalam dua larutan elektrolit yang  berasingan.
	►	Larutan elektrolit dipisahkan sama ada dengan pasu berliang atau jambatan garam.
	►	Fungsi pasu berliang atau jambatan garam: untuk memisahkan dua larutan elektrolit tetapi membenarkan ion melaluinya untuk melengkapkan litar.
	►	Tenaga kimia → Tenaga elektrik Elektrolit Terminal negatif Terminal positif Logam Logam yang lebih elektropositif Logam yang kurang elektropositif Aliran elektron Logam yang lebih elektropositif akan melepaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion logam. Kation di dalam elektrolit(kedudukan yang lebih rendah dalam siri elektrokimia) akan menerima elektron dan dinyahcaskan untuk membentuk atom logam. Elektron disumbangkan oleh logam dan bergerak dari terminal negatif ke terminal positif. Arus elektrik mengalir ke arah yang bertentangan dengan aliran elektron.

■ Video berikut menunjukkan aliran ion dalam sel Daniel.

■ Susunan sel Daniel.

Larutan elektrolit dipisahkan oleh jambatan garam.

Larutan elektrolit dipisahkan oleh pasu berliang.

Larutan elektrolit dipisahkan oleh jambatan garam (tiub-U).

Tindak balas kimia: Elektrolit: Larutan kuprum(II) sulfat Terminal negatif Terminal positif Logam Zink Kuprum Aliran elektron Elektrod zink akan melepaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion Zn2+ Ion Cu2+ di dalam elektrolit akan menerima elektron dan dinyahcaskan untuk membentuk atom kuprum. Elektron disumbangkan oleh logam zink dan bergerak dari terminal negatif ke terminal positif. Arus elektrik mengalir ke arah yang bertentangan dengan aliran elektron. Persamaan ion keseluruhan: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Sel kimia lain
■ Sel kimia boleh dibahagikan kepada dua jenis:

	►	Sel-sel primer: sel-sel tidak boleh dicas semula
	►	Sel sekunder: sel-sel boleh dicas semula

■ Primary cell:

	►	Terminal positif :  rod karbon 2MnO2(p) + 2NH4+(ak) + 2e- → Mn2O3(p) + 2NH3(g) + H2O(ce)
	►	Terminal negatif : zink Zn(s) → Zn2+(ak) + 2e-
	►	Elektrolit: Campuran ammonium klorida dan zink klorida.
	►	Kelebihan: ringan dan bekalan arus yang stabil.
	►	Kelemahan: tidak tahan lama dan tidak boleh dicas semula.
	►	Terminal positif: Manganese(IV) oksida 2MnO2(p) + H2O(ce) + 2e- → Mn2O3(p) + OH-(ak)
	►	Terminal negatif: Zink Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
	►	Elektrolit: Campuran ammonium klorida dan zink klorida.
	►	Kelebihan: tahan lama dan bekalan voltan yang lebih tinggi daripada sel kering.
	►	Kelemahan: lebih mahal daripada sel kering dan tidak boleh dicas semula.
	►	Terminal positif: Mercuri(II) oksida HgO(p) + H2O(ce) + 2e- → Hg(ce) + 2OH-(ak)
	►	Terminal negatif: Zink Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
	►	Elektrolit: Campuran zink hidroksida dan larutan kalium hidroksida.
	►	Kelebihan: tahan lama dan dan bekalan arus yang stabil.
	►	Kelemahan: tidak boleh dicas semula.

■ Secondary cell:

	►	Terminal positif: Plumbum(IV) oksida PbO2(p) + 4H+(ak) + 2e- → Pb2+(ak) + 2H2O(ce)
	►	Terminal negatif: Plumbum Pb(s) → Pb2+(ak) + 2e-
	►	Elektrolit: asid sulfurik cair.
	►	Kelebihan: boleh dicas semula dan bekalan voltan tinggi untuk jangka masa yang panjang.
	►	Kelemahan: berat, mahal dan penggunaan elektrolit yang mengkakis
	►	Terminal positif: Nikel(IV) oksida NiO2(p) + 2H2O(ce) + 2e- → Ni(OH)2(p) + 2OH-
	►	Terminal negatif: kadmium Cd(s) + 2OH- → Cd(OH)2(s) + 2e-
	►	Elektrolit: Kalium hidroksida.
	►	Kelebihan: tahan lama, boleh dicas semula dan kepekatan elektrolit tidak berubah.
	►	Kelemahan: mahal

■ Video berikut menunjukkan fungsi dan cara kerja bateri di dalam kereta.

Persamaan dan perbezaan sel elektrolisis dan sel kimia
■ Persamaan sel elektrolisis dan sel  kimia.

	►	Terdiri daripada anod dan katod yang [terminal positif dan terminal negatif]
	►	Mengandungi elektrolit
	►	Tindak balas kimia melibatkan menderma atau menerima elektron
	►	Ion positif dan negatif bergerak ke elektrod dalam elektrolit
	►	Elektron bergerak dari anod ke katod [terminal negatif ke terminal positif dalam litar luar]

■ Sel elektrolitik berbeza dari sel kimia dalam beberapa aspek

Perbezaan	Sel elektrolitik	Sel kimia
Struktur sel
Diperbuat daripada	Karbon atau logam yang berbeza/ sama yang direndamkan dalam elektrolit	Dua logam berbeza yang direndamkan dalam elektrolit
Arus elektrik	Menghasilkan tindak balas kimia	Dihasilkan oleh tindak balas kimia
Perubahan tenaga	Tenaga elektrik kepada tenaga kimia	Tenaga kimia kepada tenaga elektrik
Katod	Kation menerima elektron	Elektron diterima
Anod	Anion melepaskan elektron	Elektron dilepaskan
Penggunaan bateri	Menggunakan bateri	Tidak menggunakan bateri

← 6.4 Sel Kimia

6.6 Siri Elektrokimia →

⇲ Dapatkan latihan (objektif and subjektif), secara percuma untuk OS Android.