6.2 — Sel Kimia

Sel Kimia Ringkas

• Sel kimia ringkas terdiri daripada:
  • dua logam berlainan yang dicelup ke dalam elektrolit;
  • litar luar yang menyambungkan logam dengan wayar penyambung.
• Perubahan kimia di dalam sel menghasilkan arus elektrik.
• Perubahan tenaga: tenaga kimia → tenaga elektrik.
• Kedudukan dua logam dalam siri elektrokimia menentukan terminalnya:
  • Logam yang lebih elektropositif lebih mudah mendermakan elektron lalu menjadi terminal negatif.
  • Logam yang kurang elektropositif menjadi terminal positif.
• Elektron mengalir melalui litar luar dari terminal negatif ke terminal positif.

Sel Kimia Magnesium–Kuprum

• Komponen:
  • Elektrod magnesium.
  • Elektrod kuprum.
  • Larutan kuprum(II) sulfat, $\mathrm{CuS}{\mathrm{O}}_4$, sebagai elektrolit.
  • Voltmeter dan wayar penyambung dalam litar luar.
• Magnesium berada di atas kuprum dalam siri elektrokimia dan lebih elektropositif.

Pada magnesium—terminal negatif

1. Magnesium lebih mudah mendermakan elektron berbanding dengan kuprum.
2. Atom magnesium membentuk ion magnesium lalu larut dalam larutan kuprum(II) sulfat.
3. Elektron yang terbebas mengalir melalui litar luar dari magnesium ke kuprum.

Pada kuprum—terminal positif

1. Elektron daripada magnesium sampai ke elektrod kuprum.
2. Ion kuprum(II) menerima elektron dan bukannya ion hidrogen kerana ion kuprum(II) kurang elektropositif berbanding dengan ion hidrogen.
3. Pepejal kuprum terbentuk lalu terenap pada jalur kuprum.

Ringkasan tenaga dan aliran elektron

• Tindak balas kimia membebaskan elektron pada magnesium.
• Pergerakan elektron melalui litar luar menghasilkan arus elektrik.
• Voltmeter mengesan beza keupayaan.
• Perubahan keseluruhan: tenaga kimia → tenaga elektrik.

Aktiviti 6.2 — Membina Sel Kimia Ringkas

• Tujuan: Membina sel kimia ringkas.
• Bahan: kertas pasir, dua pita magnesium, dua jalur kuprum dan larutan natrium klorida, $\mathrm{NaCl}$, $1.0\mathrm{mol}\mathrm{d}{\mathrm{m}}^{-3}$.
• Radas: silinder penyukat, bikar, wayar penyambung dengan klip buaya dan voltmeter.

1. Bersihkan dua pita magnesium dan dua jalur kuprum dengan kertas pasir.
2. Sukat dan tuang $150\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3$ larutan natrium klorida ke dalam bikar yang bersih.
3. Celup satu pita magnesium dan satu jalur kuprum ke dalam larutan.
4. Sambungkan kedua-dua logam kepada voltmeter dengan wayar penyambung.
5. Hidupkan suis; perhatikan dan catat bacaan voltmeter.
6. Ulang dengan sepasang pita magnesium, kemudian sepasang jalur kuprum.

Pasangan logam	Keputusan voltmeter dan inferens
Magnesium–kuprum	Bacaan dikesan; dua logam berlainan menghasilkan tenaga elektrik.
Magnesium–magnesium	Tiada bacaan; logam yang sama tidak membentuk sel kimia ringkas.
Kuprum–kuprum	Tiada bacaan; logam yang sama tidak membentuk sel kimia ringkas.

Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Pelbagai Sumber

• Konsep sel kimia dapat menghasilkan tenaga elektrik dengan menggunakan elektrolit daripada:
  • buah-buahan;
  • bahagian tumbuhan lain, termasuk sayur-sayuran;
  • air laut.
• Sel yang berfungsi memerlukan:
  • dua logam berlainan sebagai elektrod;
  • sumber yang mengandungi elektrolit;
  • wayar penyambung yang membentuk litar luar.
• Tindak balas kimia yang melibatkan dua logam berlainan dan elektrolit menukarkan tenaga kimia kepada tenaga elektrik.

Aktiviti 6.3 — Projek STEM sel kimia

1. Bekerja dalam kumpulan untuk mengaplikasikan konsep sel kimia pada pelbagai sumber.
2. Rancang dan bina sel kimia ringkas menggunakan buah-buahan, bahagian tumbuhan lain atau air laut.
3. Gunakan dua logam berlainan sebagai elektrod dan sambungkannya melalui litar luar.
4. Tunjukkan bahawa reka bentuk itu menukarkan tenaga kimia kepada tenaga elektrik.
5. Persembahkan reka bentuk sel kimia ringkas.