1.2 Keupayaan elektrod piawai
Anda akan memerihalkan keupayaan elektrod piawai (E°) dan menggunakannya untuk menentukan agen pengoksidaan dan agen penurunan.
SP 1.2.1Memerihal keupayaan elektrod piawai.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Memerihal
Murid perlu memerihal maksud keupayaan elektrod piawai, E°, cara ia diperoleh menggunakan elektrod hidrogen piawai dan keadaan piawai pengukurannya.
- IsiMaksud E° dan elektrod hidrogen piawaiHuraian
Keupayaan elektrod piawai ialah beza keupayaan antara sesuatu setengah sel dengan elektrod hidrogen piawai yang diberi nilai 0.00 V. Nilai E° ditulis bagi setengah persamaan penurunan.
ContohSel yang menggabungkan elektrod hidrogen piawai dengan setengah sel zink piawai memberi bacaan 0.76 V; zink menjadi terminal negatif, maka E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V.
- IsiKeadaan piawaiHuraian
Nilai E° hanya boleh dibandingkan jika diukur pada keadaan yang sama, iaitu kepekatan ion akueus 1.0 mol dm⁻³, suhu 25 °C atau 298 K, tekanan gas 1 atm atau 101 kPa, dan platinum sebagai elektrod lengai bagi setengah sel yang tiada logam pepejal.
ContohElektrod hidrogen piawai terdiri daripada gas hidrogen 1 atm dialirkan pada platinum yang dicelup dalam larutan ion H⁺ 1.0 mol dm⁻³ pada 25 °C.
NotaKeupayaan elektrod piawai
Keupayaan elektrod piawai, E°, ialah beza keupayaan antara setengah sel dengan elektrod hidrogen piawai (E° = 0.00 V) yang diukur pada keadaan piawai. Nilai E° ditulis bagi setengah persamaan penurunan, cth Zn²⁺ + 2e⁻ ⇌ Zn, E° = −0.76 V.
Peta buihKeadaan piawai
JadualNilai E° beberapa setengah sel
| Setengah persamaan penurunan | E° (V) |
|---|---|
| K⁺ + e⁻ ⇌ K | −2.92 |
| Mg²⁺ + 2e⁻ ⇌ Mg | −2.38 |
| Al³⁺ + 3e⁻ ⇌ Al | −1.66 |
| Zn²⁺ + 2e⁻ ⇌ Zn | −0.76 |
| Fe²⁺ + 2e⁻ ⇌ Fe | −0.44 |
| 2H⁺ + 2e⁻ ⇌ H₂ | 0.00 |
| Cu²⁺ + 2e⁻ ⇌ Cu | +0.34 |
| I₂ + 2e⁻ ⇌ 2I⁻ | +0.54 |
| Ag⁺ + e⁻ ⇌ Ag | +0.80 |
| Br₂ + 2e⁻ ⇌ 2Br⁻ | +1.07 |
| Cl₂ + 2e⁻ ⇌ 2Cl⁻ | +1.36 |
SP 1.2.2Menentukan agen pengoksidaan dan agen penurunan berdasarkan nilai keupayaan elektrod piawai.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menentukan
Murid perlu menentukan sama ada sesuatu bahan bertindak sebagai agen pengoksidaan atau agen penurunan, dan kekuatan relatifnya, dengan membandingkan nilai E°.
- IsiE° lebih positif: agen pengoksidaan lebih kuatHuraian
Semakin positif nilai E°, semakin mudah atom atau ion di sebelah kiri setengah persamaan menerima elektron (diturunkan), maka semakin kuat ia sebagai agen pengoksidaan.
ContohCl₂ (+1.36 V) ialah agen pengoksidaan lebih kuat daripada Br₂ (+1.07 V) dan I₂ (+0.54 V); oleh itu Cl₂ boleh mengoksidakan ion Br⁻ dan I⁻.
- IsiE° lebih negatif: agen penurunan lebih kuatHuraian
Semakin negatif nilai E°, semakin mudah atom di sebelah kanan setengah persamaan melepaskan elektron (dioksidakan), maka semakin kuat ia sebagai agen penurunan.
ContohMg (−2.38 V) ialah agen penurunan lebih kuat daripada Zn (−0.76 V); Zn pula boleh menurunkan Cu²⁺ (+0.34 V) tetapi Cu tidak boleh menurunkan Zn²⁺.
Peta buih bergandaE° lebih negatif lawan E° lebih positif
Peta alirContoh: meramal tindak balas Zn dengan Cu²⁺
- E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V; E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V.
- Zn mempunyai E° lebih negatif, maka Zn dioksidakan: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (agen penurunan).
- Cu²⁺ mempunyai E° lebih positif, maka Cu²⁺ diturunkan: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (agen pengoksidaan).
- Persamaan ion: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu; tindak balas berlaku.
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- NOPA
- Negatif: Oksidakan diri (agen penurunan); Positif: Agen pengoksidaan.
Kad imbas
- E° elektrod hidrogen piawai
- 0.00 V
- Kepekatan ion keadaan piawai
- 1.0 mol dm⁻³
- E° lebih negatif
- Agen penurunan lebih kuat
- Agen pengoksidaan paling kuat dalam jadual
- Cl₂ (E° = +1.36 V)
- Suhu keadaan piawai
- 25 °C atau 298 K
Semak kefahaman
Nyatakan maksud keupayaan elektrod piawai, E°. (SP 1.2.1)
Lihat jawapan
Beza keupayaan antara suatu setengah sel dengan elektrod hidrogen piawai (0.00 V) yang diukur pada keadaan piawai.
Diberi E°(Ag⁺/Ag) = +0.80 V dan E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V. Antara ion argentum dan ion kuprum(II), yang manakah agen pengoksidaan lebih kuat? Berikan sebab. (SP 1.2.2)
Lihat jawapan
Ion argentum ialah agen pengoksidaan lebih kuat kerana nilai E°nya lebih positif, maka lebih mudah menerima elektron.
11 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai konsep pengoksidaan dan penurunan. |
| TP2 | Memahami tindak balas redoks serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tindak balas redoks untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. |
| TP6 | Merekacipta menggunakan pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat. |
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
- TP1
Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai konsep pengoksidaan dan penurunan.
Aktiviti: Individu, 10 minit: murid melengkapkan jadual kad dengan istilah keupayaan elektrod piawai, keadaan piawai (1.0 mol dm⁻³, 298 K, 1 atm) dan simbol E° mengikut bahan bacaan buku teks.
Evidens PBD: Kad istilah yang dilengkapkan dan soal jawab lisan.
SP disasar: 1.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami tindak balas redoks serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh.
Aktiviti: Berpasangan, 15 minit: murid menjelaskan dengan contoh mengapa E° bernilai negatif atau positif bagi beberapa setengah sel, menggunakan jadual E° yang diberi guru.
Evidens PBD: Penerangan lisan berpasangan dan nota ringkas pada lembaran.
SP disasar: 1.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tindak balas redoks untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Individu, 15 minit: murid menyusun beberapa setengah sel mengikut E° lebih negatif ke lebih positif, kemudian menentukan agen pengoksidaan dan agen penurunan paling kuat daripada senarai itu.
Evidens PBD: Lembaran susunan E° dan penentuan agen yang betul.
SP disasar: 1.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Berpasangan, 20 minit: murid meramal sama ada logam Zn akan menurunkan Cu²⁺ dengan membandingkan nilai E°, lalu menulis persamaan ion dan menyemak jawapan melalui demonstrasi guru.
Evidens PBD: Ramalan bertulis, persamaan ion dan perbandingan dengan pemerhatian.
SP disasar: 1.2.2, 1.2.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Kumpulan, 25 minit: murid diberi pasangan agen pengoksidaan dan agen penurunan lain, menganalisis arah tindak balas spontan menggunakan E°, dan membuat keputusan pasangan yang paling berkesan untuk tugasan tertentu.
Evidens PBD: Jadual analisis E°, keputusan berjustifikasi dan rubrik hujah.
SP disasar: 1.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Merekacipta menggunakan pengetahuan mengenai tindak balas redoks dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Aktiviti: Kumpulan, 30 minit: murid mereka satu kad permainan 'Siapa lebih kuat?' yang menggunakan nilai E° untuk menentukan pemenang antara agen pengoksidaan atau agen penurunan, lalu menguji dengan kumpulan lain.
Evidens PBD: Set kad permainan, kunci jawapan dan rubrik kreativiti dan ketepatan.
SP disasar: 1.2.1, 1.2.2 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 22 unit Kimia Tingkatan 5 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.