røUpcycle rø,JUBSBOIBZBUQSPEVL r+FKBLLBSCPO r5BQBLUBOHBOLBSCPO r(BTSVNBIIJKBV r,JUBSIBZBUCBHJTFTVBUVQSPEVLEBSJQBEBTVNCFS TFIJOHHBQFSJOHLBUEJLJUBSTFNVMB Cradle-to-cradle life cycle of a product) r,JUBSIBZBUCBHJTFTVBUVQSPEVLEBSJQBEBTVNCFS TFIJOHHBQFSJOHLBUEJCJBSLBONFSFQVU Cradle-to-grave life cycle of a product) r.JLSPQMBTUJL rBiochemical Oxygen Demand #0% r.JLSPPSHBOJTNBFGFLUJG r5FLOPMPHJ&NJTJ/FHBUJG Negative Emission Technologies) r&NJTJTJGBSLBSCPO Zero carbon emission) Buletin Sains Buletin Sains Upcycle merupakan proses kitar semula untuk menghasilkan produk baharu yang mempunyai nilai yang lebih tinggi daripada produk asal. Gambar foto di atas menunjukkan sebuah sofa yang dibuat daripada kertas buangan yang dikitar semula. Adakah sofa itu suatu produk upcycle? Kata Kunci 91
Jejak Karbon (Carbon Footprint) Jejak karbon merujuk kepada jumlah karbon dioksida yang dibebaskan ke atmosfera hasil daripada aktiviti individu, peristiwa, organisasi, komuniti atau produk yang digunakan dalam kehidupan harian. Kenal pasti dan bincangkan proses-proses yang mempengaruhi jejak karbon (carbon footprint) (Rajah 3.1). Namakan dua proses dalam Rajah 3.1 yang dapat mengurangkan jejak karbon. Kajian jejak karbon bagi seseorang individu bermula dengan mencerakinkan produk yang digunakannya dalam sehari. Sebagai contoh, peti sejuk merupakan suatu produk yang digunakan sepanjang hari dalam kehidupan seseorang individu bermula dari waktu bangun pagi sehingga waktu tidur. 3.1 Kitaran Hayat Produk Perhatikan label-label cekap tenaga dalam Rajah 3.2. Apakah hubung kait antara label cekap tenaga pada suatu alat elektrik dengan jejak karbonnya? Gambar foto 3.1 menunjukkan satu contoh label jejak karbon pada suatu produk makanan. Berdasarkan label tersebut, sebanyak 900 g karbon dioksida (CO2) dibebaskan bagi setiap 500 ml. Gambar foto 3.1 Contoh label jejak karbon CO2 Air Pembebasan gas rumah hijau Tenaga elektrik Pengangkutan Imbangan (offset) Sisa Kitar semula Gas Bahan api Aktiviti persendirian Rajah 3.1 Jejak karbon (carbon footprint) Sains Sains Imbangan karbon (offset) merujuk kepada proses yang dapat mengurangkan pembebasan gas rumah hijau seperti penanaman tumbuhan hijau. Rajah 3.2 Label cekap tenaga 92 3.1.1
Aktiviti 3.1 PAK -21 • KMK, KBMM, KIAK • Aktiviti inkuiri Mari jalankan Aktiviti 3.1 untuk mencerakinkan produk yang digunakan dalam kehidupan seharian seseo rang individu. Mencerakinkan produk yang digunakan dalam kehidupan seharian seseorang individu Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara individu. 2. Pilih alat pencahayaan elektrik (lampu berfilamen, lampu jimat tenaga atau lampu LED). 3. Perhatikan dan catat dalam jadual: • kuasa alat pencahayaan elektrik itu dalam unit kilowatt (kW) • kekerapan penggunaannya dalam sehari bermula dari waktu bangun pagi hingga waktu tidur dalam unit jam (j) 4. Hitungkan dan catat tenaga elektrik yang digunakan oleh alat pencahayaan elektrik itu dalam unit kilowatt-jam (kWj) (rujuk contoh yang diberikan). 5. Hitungkan dan catat jisim karbon dioksida yang dibebaskan oleh penggunaan alat pencahayaan elektrik dalam satu hari dengan menggunakan formula yang berikut: Jumlah karbon dioksida yang dibebaskan (g) = Tenaga elektrik yang digunakan (kWj) 50 kWj × 39 g (Anggapan: Penggunaan 50 kWj tenaga elektrik menghasilkan 39 g karbon dioksida) Pemerhatian Contoh: Alat pencahayaan elektrik Lampu LED ampu LED Kuasa alat pencahayaan elektrik (kW) 0.009 Kekerapan penggunaan alat pencahayaan elektrik dalam sehari (j) 5 Tenaga elektrik yang digunakan dalam sehari (kWj) 0.045 Jumlah karbon dioksida yang dibebaskan (g) 0.0351 Jejak karbon penggunaan alat pencahayaan elektrik dalam sehari (g) 0.0351 Perbincangan 1. Bincangkan jejak karbon alat pencahayaan elektrik yang anda gunakan bersama rakan sekelas anda. 2. Bincangkan cara mengurangkan jejak karbon alat berkenaan. Selain jejak karbon, persoalan lain yang perlu dipertimbangkan tentang produk yang digunakan dalam kehidupan harian untuk mengekalkan kelestarian alam sekitar termasuklah: • Adakah produk tersebut mesra alam? • Apakah kesan negatif daripada proses pembuatan produk tersebut? • Adakah produk tersebut selamat digunakan? • Berapakah sisa yang dihasilkan apabila produk itu selesai digunakan? • Apakah produk lain yang dapat dihasilkan daripada sisa yang dihasilkan (Gambar foto 3.2)? Gambar foto 3.2 Sisa serbuk kopi boleh digunakan sebagai baja 93 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.1.2
Jejak karbon (carbon footprint) bagi sesuatu produk merujuk kepada impak negatif terhadap kelestarian alam sekitar yang disebabkan oleh produk tersebut sepanjang kitar hayatnya. Tapak tangan karbon (carbon handprint ) bagi sesuatu produk merujuk kepada impak positif terhadap kelestarian alam sekitar yang disebabkan oleh produk tersebut sepanjang kitar hayatnya. Panel suria Jejak Karbon (Carbon Footprint) dan Tapak Tangan Karbon (Carbon Handprint) bagi Sesuatu Produk Rajah 3.3 Jejak karbon dan tapak tangan karbon Tapak tangan karbon bagi sesuatu produk adalah bertujuan untuk mengurangkan jejak karbon bagi produk tersebut dan menambahkan impak positif terhadap kelestarian alam sekitar. Antara langkah tapak tangan karbon untuk mengurangkan pembebasan gas rumah hijau dalam kitaran hayat sesuatu produk adalah seperti yang berikut: Sebagai contoh, bateri yang boleh dicas semula dan panel suria merupakan produk dengan kitar hayat yang dipanjangkan dan kecekapan tenaga yang ditingkatkan. Gambar foto 3.4 Produk dengan kitar hayat dipanjangkan dan kecekapan tenaga ditingkatkan Penggunaan bahan dengan jejak karbon yang rendah dalam pembuatan produk Bahan binaan yang tidak boleh baharu dan membebaskan gas rumah hijau yang banyak digantikan dengan bahan binaan yang boleh baharu dan kurang membebaskan gas rumah hijau. Sebagai contoh, simen digantikan dengan kayu balak. Gambar foto 3.3 Bahan binaan Simen Kayu balak Bateri yang dapat dicas semula Pemanjangan kitar hayat dan peningkatan kecekapan produk 94 3.1.3
Penyingkiran gas rumah hijau dan penyimpanan karbon dioksida dalam singki karbon Rajah 3.4 Penyingkiran dan penyimpanan karbon dioksida dalam singki karbon Singki karbon merupakan tempat semula jadi seperti hutan dan lautan yang berfungsi menyingkirkan karbon dioksida daripada udara. Pengurangan karbon dioksida dalam udara berlaku apabila karbon dioksida melarut dalam air laut dan apabila diserap oleh tumbuhan hijau di dalam hutan. Karbon yang terkumpul dalam biojisim dapat juga membantu mengurangkan karbon dioksida dalam udara. Lautan CO2 Hutan Produk kayu Stesen jana kuasa biojisim Biojisim dan Biojisim produk karbon KITAR TENAGA BIOJISIM Tumbuhan CO2 CO2 CO2 Gambar foto 3.5 Stesen jana kuasa hidroelektrik Bakun Penggunaan tenaga yang kurang membebaskan gas rumah hijau dan pengubah tenaga yang mempunyai kecekapan tenaga yang tinggi Penjanaan tenaga elektrik daripada stesen jana kuasa seperti stesen jana kuasa hidroelektrik yang menggunakan sumber tenaga boleh baharu dan tidak membebaskan gas rumah hijau ke atmosfera. Adakah penggunaan peralatan elektrik yang mempunyai label cekap tenaga yang berkadaran 5 bintang merupakan satu langkah tapak tangan karbon? Berikan sebabnya. Pengurusan sisa yang cekap ke arah kelestarian alam sekitar Pengurusan sisa yang berkonsep 5R (Refuse, Reduce, Recycle, Reuse, Rot) dapat mengurangkan sisa dengan: • tidak menerima produk yang tidak diperlukan • mengurangkan kuantiti produk yang digunakan • kitar semula produk • guna semula produk • memudahkan pereputan sisa melalui pembuatan kompos Gambar foto 3.6 Penggunaan semula produk Video Singki karbon http://buku-teks. com/sa5031 (Medium: bahasa Inggeris) Langkahlangkah tapak tangan karbon (carbon handprint) Langkahlangkah tapak kah tapak tangan karbon (carbon handprint) Langkahlangkah tapak tangan karbon (carbon handprint) 95 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.1.3
Sumber Mereput Dikitar semula Sumber Cradle-tograve life cycle of a product Cradle-tocradle life cycle of a product Pembuatan Pembuatan Pengangkutan Pengangkutan Penggunaan Pelupusan Kitaran Hayat Sesuatu Produk Kitar hayat umum bagi produk bermula daripada sumber sehingga peringkat pelupusan sama ada dikitar semula (cradle-to-cradle life cycle of a product) atau dibiarkan mereput (cradle-to-grave life cycle of a product) (Rajah 3.5). Rajah 3.5 Kitaran hayat sesuatu produk 96 3.1.4
Aktiviti 3.2 Melakarkan kitar hayat yang umum bagi sesuatu produk bermula daripada sumber sehingga peringkat pelupusan sama ada dikitar semula atau dibiarkan mereput Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Kumpulkan dan analisis maklumat tentang kitar hayat yang umum bagi: (a) sesuatu produk bermula daripada sumber sehingga peringkat pelupusan dan dikitar semula (cradle-to-cradle life cycle of a product) (b) sesuatu produk lain yang bermula daripada sumber sehingga peringkat pelupusan dan dibiarkan mereput (cradle-to-grave life cycle of a product) 3. Bincangkan maklumat yang dianalisis dan lakarkan kitar hayat bagi produk tersebut. 4. Pamerkan lakaran kitar hayat bagi produk yang anda pilih kepada kelas. 5. Lakukan aktiviti ‘Gallery Walk’. PAK -21 • KMK, KBMM • Aktiviti inkuiri Penyapu plastik Botol plastik terpakai Upcycle Pengurusan Cekap bagi Sisa Plastik ke Arah Kelestarian Alam Sekitar Pada era serba moden in i, masyarakat perlu menguruskan sisa plastik dengan menggunakan idea pengurusan yang cekap untuk menuju ke arah kelestarian alam sekitar. Contohnya, proses kitar semula, upcycle merupakan suatu idea pengurusan yang cekap yang digunakan untuk menghasilkan produk plastik baharu. Gambar foto 3.7 menunjukkan penyapu plastik yang merupakan produk baharu yang mempunyai nilai yang lebih tinggi daripada produk asal, iaitu botol plastik terpakai. Gambar foto 3.7 Penyapu plastik yang dihasilkan daripada botol plastik terpakai 97 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.1.4 3.1.5
Plankton Organisma dwicengkerang Larva Ikan Manusia Penyu Mamalia marin Mikroplastik Aktiviti 3.3 Menjanakan idea pengurusan sisa plastik yang cekap ke arah kelestarian alam sekitar berasaskan projek melalui pendekatan STEM Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan di sekitar sekolah atau kawasan perumahan anda yang selamat untuk mengkaji pernyataan yang berikut: Pencemaran plastik ialah pengumpulan produk plastik yang memberikan kesan buruk kepada alam sekitar, hidupan liar, habitat hidupan liar dan manusia. Tambahan pula, struktur kimia kebanyakan plastik menjadikan plastik tahan terhadap proses pereputan semula jadi dan mengambil masa yang lama untuk terurai. 2. Jalankan satu projek melalui pendekatan STEM untuk menjanakan idea pengurusan yang cekap bagi sisa plastik ke arah kelestarian alam sekitar melalui tindakan yang berikut: (a) jalankan satu kajian mengenai pencemaran plastik (b) kumpulkan data dan buat kempen mengenai impak penggunaan plastik bagi meningkatkan kesedaran warga sekolah atau masyarakat tempatan 3. Kumpulkan dan analisis maklumat atau cara penyelesaian yang sedia ada daripada sumber yang relevan dan dapat dipercayai, seperti: Modul Teknologi Hijau Kimia, CETREE USM. Tajuk: Melestarikan Polimer Mesra Alam (Aktiviti Murid) m.s. 47 http://buku-teks.com/sa5032 4. Bincangkan idea yang kreatif dan inovatif yang diperoleh sesama ahli kumpulan anda. Kemudian, bentangkan hasil perbincangan kumpulan anda kepada kelas. PAK -21 • KBMM, STEM • Aktiviti menjalankan projek Mikroplastik dalam Rantaian Makanan Menurut U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), mikroplastik ialah kepingan plastik yang panjangnya kurang daripada 5 mm dan menjadi berbahaya jika berada di dalam badan organisma akuatik. Sumber utama mikroplastik ialah sisa plastik yang berasal daripada pelbagai jenis produk plastik seperti botol, tekstil buatan manusia, cat dan peralatan elektronik yang dibuang. Rajah 3.6 Mikroplastik dalam siratan makanan 98 3.1.5
Praktis Formatif 3.1 Rajah 3.6 menunjukkan pemindahan mikroplastik antara pelbagai jenis organisma sehingga berakhir dalam badan manusia dan mamalia marin melalui pemakanan dalam siratan makanan. Isu mikroplastik dalam rantaian makanan boleh diselesaikan dengan cara mengurangkan sisa plastik dan penggunaan produk plastik. Adakah anda bersetuju dengan tindakan menghentikan penggunaan produk plastik seperti beg plastik dan penyedut minuman plastik di pasar raya dan restoran? Berikan sebabnya. Jenis dan Punca Pencemaran Alam Sekitar Pencemaran alam sekitar merupakan perubahan ciri fizikal, kimia atau biologi yang tidak dikehendaki dalam komponen alam sekitar, iaitu udara, air dan tanah. Pencemaran alam sekitar menyebabkan kemudaratan dan ketidakselesaan kepada semua hidupan. Pencemaran alam sekitar juga menyebabkan isu alam sekitar seperti banjir kilat. Perhatikan jenis pencemaran alam sekitar seperti Rajah 3.7. 3.2 Pencemaran Alam Sekitar Rajah 3.7 Jenis pencemaran alam sekitar Pencemaran udara Pencemaran terma Pencemaran tanah Pencemaran air Jenis pencemaran alam sekitar 1. Apakah yang dimaksudkan oleh jejak karbon (carbon footprint)? 2. Nyatakan tujuh faktor yang lazimnya mempengaruhi impak sesuatu produk yang digunakan dalam kehidupan seharian seseorang individu kepada kelestarian alam sekitar. 3. Apakah perbezaan antara jejak karbon (carbon footprint) dengan tapak tangan karbon (carbon handprint) bagi sesuatu produk? 4. Nyatakan dua jenis kitar hayat yang umum bagi sesuatu produk. 5. Apakah upcycle? 6. Apakah isu mikroplastik yang diperkatakan dalam siratan makanan? 99 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.1.5 3.2.1
Perhatikan dan kaji jenis dan punca pencemaran alam sekitar seperti Jadual 3.1. Buat kajian sendiri dan tambah jenis dan punca pencemaran alam sekitar yang lain, sekiranya ada. Jadual 3.1 Jenis dan punca pencemaran alam sekitar Jenis pencemaran alam sekitar Punca pencemaran alam sekitar Pencemaran udara • Pembakaran bahan api fosil dan biojisim, gas ekzos automobil, pereputan bahan dan sisa organik yang membebaskan gas rumah hijau dan pelbagai jenis gas toksik seperti sulfur dioksida ke dalam udara. • Pencemaran udara semula jadi – letusan gunung berapi – pembakaran hutan – ribut debu – sisa organik yang mereput • Pencemaran udara buatan manusia – gas ekzos daripada alat atau kenderaan bermotor – relau bagas – stesen jana kuasa terma – industri dan tapak pelupusan sampah Pencemaran air • Sisa – air sisa – sisa domestik seperti detergen dan kumbahan – sisa pepejal seperti sampah sarap – bahan buangan industri seperti gris • Bahan kimia yang digunakan dalam pertanian seperti baja kimia dan racun perosak • Tumpahan minyak Pencemaran tanah • Penggunaan baja dan racun serangga yang berlebihan • Pengurusan sisa pepejal yang kurang sesuai • Hujan asid • Sisa nuklear • Sisa elektronik Pencemaran terma • Penyahhutanan • Aktiviti perindustrian • Pembakaran bahan api dalam kenderaan atau mesin 100 3.2.1
Aktiviti 3.4 Tahap Pencemaran Air daripada Sisa Domestik Indeks Pencemaran Udara (IPU) merupakan parameter pencemaran udara yang diukur untuk menentukan tahap pencemaran udara manakala Biochemical Oxygen Demand (BOD) pula merupakan parameter pencemaran air yang diukur untuk menentukan tahap pencemaran air. Eutrofikasi ialah respons ekosistem terhadap penambahan ion fosfat dan ion nitrat (daripada detergen, baja dan sampah) ke dalam suatu ekosistem akuatik. Pertumbuhan alga yang pesat dalam air yang mengandungi bekalan ion nitrat yang berlebihan adalah satu contoh eutrofikasi. Kesan negatif eutrofikasi termasuklah pengurangan kandungan oksigen dalam air yang boleh menyebabkan kematian haiwan dan tumbuhan akuatik. Perhatikan Gambar foto 3.8. Mengapakah haiwan dan tumbuhan tidak dapat hidup di dalam tasik seperti gambar foto tersebut? • KBMM, KMK, KIAK • Aktiviti inovasi PAK -21 Menggunakan kaedah penyusunan grafik untuk menunjukkan jenis dan punca pencemaran alam sekitar Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Gunakan kaedah penyusunan grafik untuk menunjukkan jenis dan punca pencemaran alam sekitar seperti Jadual 3.1 secara kreatif dan inovatif. 3. Bincangkan dan tambah baik penyusunan grafik kumpulan anda. 4. Bentangkan penyusunan grafik kumpulan anda kepada kelas. Gambar foto 3.8 Kesan eutrofikasi 101 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.2.1 3.2.2
Aktiviti 3.5 Biochemical Oxygen Demand (BOD) Biochemical Oxygen Demand (BOD) ialah jumlah oksigen terlarut yang diperlukan oleh mikroorganisma seperti bakteria untuk menguraikan bahan organik di dalam sesuatu sumber air. Semakin tinggi BOD bagi sesuatu sampel air, semakin banyak mikroorganisma yang berada dalam sampel air itu. Apakah hubung kait antara BOD dengan tahap pencemaran air dalam sesuatu sampel air? Tahap pencemaran air bagi sesuatu sampel air boleh ditentukan dengan mengukur masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur setelah dicampurkan dengan sampel air tersebut. Apabila larutan metilena biru dimasukkan ke dalam sesuatu sampel air yang tercemar yang mengandungi kandungan oksigen terlarut yang rendah, warna biru larutan metilena biru akan luntur dengan cepatnya. Semakin tinggi tahap pencemaran air, semakin singkat masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur. Menentukan tahap pencemaran air dalam sampel air yang berlainan Bahan Larutan metilena biru 0.1% dan empat sampel air yang berlainan (setiap sampel 200 cm3) Radas Empat botol reagen dengan penutup, picagari, jam dan silinder penyukat Arahan 1. Sediakan susunan radas seperti Rajah 3.8. Picagari 1 cm3 larutan metilena biru 200 cm3 sampel air paip A B 200 cm C D 3 sampel air sungai 200 cm3 sampel air suling Picagari 1 cm3 larutan metilena biru 200 cm3 sampel air kolam Rajah 3.8 2. Masukkan 1 cm3 larutan metilena biru dengan menggunakan picagari ke dalam setiap botol reagen A, B, C dan D, dan tutup semua botol reagen tersebut. 3. Simpan kesemua botol reagen di dalam almari yang gelap. 4. Perhatikan warna sampel air setiap 30 minit dan catat masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur. PAK -21 • KBMM • Aktiviti inkuiri Pastikan jarum picagari berada di bawah permukaan sampel air semasa menambahkan larutan metilena biru. 102 3.2.2
Pemerhatian Botol reagen Jenis sampel air Masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur (minit) A Air paip B Air sungai C Air suling D Air kolam Soalan 1. Apakah kegunaan larutan metilena biru dalam aktiviti ini? 2. Apakah hubungan antara masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur dengan jumlah oksigen terlarut dalam sampel air? 3. Sampel air yang manakah paling tercemar? Jelaskan jawapan anda. Klik@Web Eksperimen untuk menentukan tahap pencemaran air dengan mengukur masa yang diambil oleh larutan metilena biru luntur http://buku-teks.com/sa5034 Kaedah Pembersihan Air yang Tercemar dengan Penggunaan Teknologi Hijau Gambar foto 3.9 Bebola lumpur mikroorganisma efektif (Effective Microorganism, EM) Penggunaan Bebola Lumpur Mikroorganisma Efektif (Effective Microorganism, EM) Usaha mereka cipta kaedah pembersihan air yang tercemar dengan penggunaan Teknologi Hijau merupakan satu proses yang berterusan di Malaysia. Antara kaedah Teknologi Hijau yang digunakan untuk merawat air sungai yang tercemar di Malaysia termasuklah penggunaan bebola lumpur mikroorganisma efektif (Effective Microorganism, EM) seperti Gambar foto 3.9. 103 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.2.2 3.2.3
Aktiviti 3.6 Sains Sains Mikroorganisma efektif (EM) terdiri daripada tiga jenis mikroorganisma yang berikut: Membuat bebola lumpur mikroorganisma efektif (Effective Microorganism, EM) untuk merawat air yang tercemar Bahan 1.4 kg tanah, 70 g EM Bokashi atau rice bran, 500 cm3 larutan EM dan surat khabar Radas Dulang, bekas penyiram dan besen Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Sediakan bahan untuk membuat 10 biji bebola lumpur mikroorganisma efektif (Effective Microorganism, EM) mengikut prosedur seperti Rajah 3.9. EM BOKASHI 1 2 3 4 5 6 Masukkan tanah dan EM Bokashi ke dalam besen dan gaul campuran. Tambah larutan EM ke dalam campuran tadi dan gaul sehingga sebati. Bulatkan campuran menjadi bebola lumpur EM. Alas dasar dulang dengan surat khabar dan letakkan bebola lumpur EM di atasnya. Simpan bekas yang mengandungi bebola lumpur EM di tempat tanpa sinaran matahari atau angin kuat untuk mengelakkan bebola menjadi kering dengan cepatnya. Bebola lumpur EM sedia digunakan apabila permukaan bebola disaluti oleh fungi putih. Rajah 3.9 3. Bebola lumpur EM dapat digunakan untuk merawat sumber air yang tercemar. PAK -21 • KBMM • Aktiviti inkuiri Yis (Saccharomyces cerevisiae) Yis menghasilkan bahan keperluan bagi pertumbuhan tumbuhan hijau. Bakteria asid laktik seperti Lactobacillus casei Bakteria Lactobacillus casei merawat sisa kumbahan, menyingkirkan bau busuk air, merencatkan pertumbuhan mikroorganisma berbahaya dan memudahkan pereputan bahan organik. Bakteria fotosintetik seperti Rhodopseudomonas palustris Bakteria fotosintetik menggunakan bahan organik untuk mensintesis bahan yang berguna seperti asid amino dan gula untuk pemakanan haiwan dan tumbuhan akuatik. 104 3.2.3
Praktis Formatif 3.2 Bijak Fikir 1. Namakan tiga jenis pencemaran alam sekitar. 2. (a) Apakah yang dimaksudkan dengan eutrofikasi? (b) Namakan jenis pencemaran yang dihubungkaitkan dengan eutrofikasi. 3. Namakan satu jenis pencemaran yang menyebabkan kesan buruk yang berikut: (a) kesan rumah hijau dan pemanasan global (b) perubahan iklim 4. (a) Apakah Biochemical Oxygen Demand (BOD)? (b) Apakah hubung kait antara BOD dengan tahap pencemaran air bagi suatu sampel air? 5. Bagaimanakah larutan metilena biru berfungsi sebagai penunjuk tahap pencemaran air bagi suatu sampel air? 6. (a) Namakan mikroorganisma yang digunakan untuk membuat bebola lumpur mikroorganisma efektif. (b) Bagaimanakah mikroorganisma efektif merawat air yang tercemar? Berdasarkan Rajah 3.10, jawab soalan-soalan yang berikut. • Apakah yang dapat diperhatikan mengenai kandungan karbon dioksida dalam atmosfera dari tahun 2006 hingga 2019? • Apakah kesan buruk kandungan karbon dioksida yang tinggi dalam atmosfera? • Mengapakah setiap individu perlu memainkan peranan untuk mengurangkan kandungan karbon dioksida dalam atmosfera? Sumber: https://climate.nasa.gov/ Rajah 3.10 Graf kandungan karbon dioksida dalam atmosfera PROGRAM KEMPEN “CINTAILAH SUNGAI KITA” Kumpulkan dan kaji maklumat tentang keberkesanan program kempen “Cintailah Sungai Kita” http://buku-teks.com/sa5035 3.3 Pemeliharaan dan Pemuliharaan Alam Sekitar 410 405 400 395 390 385 380 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Tahun Kandungan karbon dioksida (bahagian per juta) 105 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.2.3 3.3.1
Klik@Web Teknologi Emisi Negatif Teknologi Emisi Negatif merupakan teknologi yang menyingkirkan kandungan karbon dioksida dalam atmosfera. Salah satu cara adalah dengan penggunaan mikroalga. Apakah proses yang dijalankan oleh mikroalga yang membantu mengurangkan kandungan karbon dioksida dalam atmosfera? Mikroalga yang lazim digunakan dalam Teknologi Emisi Negatif ialah mikroalga marin, iaitu alga mikroskopik yang hidup, tumbuh dan membiak dengan banyaknya dalam air laut. Gambar foto 3.10 menunjukkan mikroalga marin di bawah mikroskop elektron. Mikroalga marin sesuai digunakan dalam Teknologi Emisi Negatif kerana mikroalga ini mengurangkan kandungan karbon dioksida dalam atmosfera melalui proses fotosintesis (Gambar foto 3.11). Gambar foto 3.10 Mikroalga marin di bawah mikroskop elektron Gambar foto 3.11 Loji mikroalga yang digunakan dalam Teknologi Emisi Negatif Video Kepentingan eco currency http://buku-teks.com/sa5038 (Medium: bahasa Inggeris) Pengenalan istilah eco currency http://buku-teks.com/sa5037 (Medium: bahasa Inggeris) Sains Sains Eco currency Pemeliharaan dan pemuliharaan alam sekitar memerlukan usaha global untuk mengurus sumber semula jadi. Oleh sebab itu, sejenis mata wang universal yang dikenali sebagai eco currency dicadangkan sebagai medium pertukaran dalam urusan jual beli dan menjadi satu daripada usaha untuk mengekalkan keseimbangan alam sekitar. Video Penggunaan mikroalga dalam Teknologi Emisi Negatif (Negative Emission Technologies) http://buku-teks.com/sa5036 (Medium: bahasa Inggeris) 106 3.3.1
Aktiviti 3.7 Membincangkan penggunaan Teknologi Emisi Negatif dan Teknologi Hijau dalam beberapa sektor Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Kumpulkan dan bincangkan maklumat tentang perkara yang berikut: (a) penggunaan Teknologi Emisi Negatif untuk mengurangkan kandungan karbon dioksida dalam atmosfera (b) penggunaan Teknologi Hijau dalam sektor yang berikut: (i) teknologi solar (ii) bangunan hijau (iii) emisi sifar karbon (zero carbon emission) (iv) biodiesel (v) kereta hibrid Rujukan Modul Teknologi Hijau Fizik, CETREE USM Tajuk: Tenaga Solar dan Matahariku http://buku-teks.com/sa5039 http://buku-teks.com/sa5040 m.s. 42 – 51 m.s. 66 – 87 Modul Teknologi Hijau Fizik, CETREE USM Tajuk: Bangunan Mesra Hijau http://buku-teks.com/sa5039 http://buku-teks.com/sa5040 m.s. 61 – 73 m.s. 107 – 131 Modul Teknologi Hijau Biologi, CETREE USM Tajuk: Teknologi Penanaman Vertikal ke Arah Pertanian Lestari http://buku-teks.com/sa5041 http://buku-teks.com/sa5042 m.s. 28 – 39 m.s. 31 – 59 3. Bentangkan hasil perbincangan kumpulan anda dalam bentuk persembahan multimedia. PAK -21 • KMK, KBMM • Aktiviti perbincangan 107 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar 3.3.1
r menjamin bekalan air minuman yang bersih dan cukup r NFODBSJpenyelesaian untuk menangani isu perubahan iklimTFDBSBHMPCBMmelalui anjuran persidangan dan perjanjianBOUBSBCBOHTByang ditandatanganiPMFImasyarakatHMPCBM r NFMJOEVOHJMBQJTBOP[POEFOHBOQFOHIBSBNBO QFOHHVOBBOLMPSPáVPSPLBSCPOZBOH NFOZFCBCLBOQFOJQJTBOMBQJTBOP[PO r NFOHIBSBNLBOQFOHHVOBBOCBIBOLJNJBUPLTJL TFQFSUJQFTUJTJE%%5 Aktiviti 3.8 PAK -21 • KMK, KIAK, KBMM • Aktiviti perdebatan Praktis Formatif 3.3 1. Apakah yang dimaksudkan oleh Teknologi Emisi Negatif? 2. Berikan satu contoh mikroorganisma yang digunakan dalam Teknologi Emisi Negatif. 3. Apakah hubung kait antara teknologi solar dengan emisi sifar karbon? 4. Mengapakah Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) perlu memainkan peranannya secara efektif untuk menangani isu alam sekitar pada peringkat global? Sains Sains Antara persidangan dan perjanjian antarabangsa yang dianjurkan oleh PBB untuk menggalakkan kerjasama dan usaha bersama negara-negara di seluruh dunia termasuklah: • Persidangan Rio (Rio Conference atau United Nations Conference on Environment and Development (UNCED)) pada tahun 1992 untuk menangani isu alam sekitar secara global • Protokol Kyoto pada tahun 1997 untuk mengurangkan pembebasan gas rumah hijau • Perjanjian Paris pada tahun 2016 untuk mengurangkan kandungan dan pembebasan gas rumah hijau dan mengehadkan kenaikan suhu global sebanyak 1.5°C Peranan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) untuk Menangani Isu Alam Sekitar pada Peringkat Global Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) memainkan peranannya secara efektif untuk menangani isu alam sekitar pada peringkat global. PBB meningkatkan kerjasama negara-negara di seluruh dunia untuk menangani isu alam sekitar global dengan mengambil langkah-langkah seperti yang berikut: Menjalankan perdebatan tentang peranan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) berdasarkan beberapa konvensyen yang telah diadakan seperti Persidangan Rio, Protokol Kyoto dan Perjanjian Paris Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Kumpulkan maklumat daripada Internet, media cetak dan media elektronik lain tentang peranan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) berdasarkan beberapa konvensyen yang telah diadakan seperti Persidangan Rio, Protokol Kyoto dan Perjanjian Paris. 3. Bincangkan maklumat yang telah dikumpulkan. 4. Jalankan perdebatan. 108 3.3.2
Rumusan Rumusan R dipengaruhi oleh dipengaruhi oleh dipengaruhi oleh yang melibatkan dan dikurangkan melalui bermula daripada sumber sehingga peringkat pelupusan bagi dalam Pemeliharaan dan pemuliharaan alam sekitar • Penggunaan tenaga elektrik • Air • Pengangkutan • Makanan Kitar hayat produk Dikitar semula (cradle-to-cradle life cycle) Dibiarkan mereput (cradle-to-grave life cycle) Mengurangkan pembebasan gas rumah hijau seperti melalui pada peringkat global oleh Teknologi Emisi Negatif dan Teknologi Hijau Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu Pencemaran tanah, udara dan terma Kesan rumah hijau, pemanasan global, perubahan iklim melalui konvensyen seperti yang menyebabkan • Persidangan Rio • Protokol Kyoto • Perjanjian Paris Pencemaran alam sekitar Jejak karbon produk Kelestarian Alam Sekitar Tapak tangan karbon ditentukan oleh atau Pencemaran air Masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur Biochemical Oxygen Demand (BOD) Bebola lumpur mikroorganisma efektif (Effective Microorganism, EM) dan dirawat oleh • Sisa seperti mikroplastik • Pembebasan gas rumah hijau • Kekerapan penggunaan produk 109 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar
3.1 Kitaran Hayat Produk Menjelaskan maksud jejak karbon (carbon footprint). Mencerakinkan produk yang digunakan dalam satu hari kehidupan seseorang individu. Mewajarkan tindakan yang perlu diambil, iaitu langkah tapak tangan karbon (carbon handprint) bagi mengurangkan pembebasan gas rumah hijau dalam satu hari kehidupan seseorang individu. Berkomunikasi mengenai kitar hayat satu produk. Menjana idea pengurusan yang cekap bagi sisa plastik ke arah kelestarian alam sekitar. 3.2 Pencemaran Alam Sekitar Menerangkan jenis dan punca pencemaran alam sekitar. Mengkaji tahap pencemaran air daripada sisa domestik. Mereka cipta kaedah pembersihan air yang tercemar menggunakan Teknologi Hijau. 3.3 Pemeliharaan dan Pemuliharaan Alam Sekitar Menjustifikasikan peranan setiap individu untuk mengurus sumber semula jadi bagi pengekalan keseimbangan alam sekitar. Membahaskan peranan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) dalam menangani isu alam sekitar pada peringkat global. Refleksi Kendiri Refleksi Kendiri Selepas mempelajari bab ini, anda dapat: Jawab soalan yang berikut: 1. Rajah 1 menunjukkan satu eksperimen untuk mengkaji tahap pencemaran air dalam sampel air yang berlainan. Picagari Picagari Larutan metilena biru A B C D Larutan metilena biru Sampel air paip Sampel air sungai Sampel air suling Sampel air kolam Rajah 1 Jadual 1 menunjukkan masa yang diambil untuk warna larutan metilena biru luntur dalam sampel air yang berlainan seperti Rajah 1. Praktis Sumatif 3 Praktis Sumatif 3 Kuiz http://bukuteks.com/ sa5043 110
Jadual 1 Botol reagen Jenis sampel air Masa diambil oleh larutan metilena biru untuk luntur (jam) A Air paip 4 B Air sungai 1 C Air suling Warna larutan tidak luntur sepanjang masa eksperimen D Air kolam 2 (a) Nyatakan satu hipotesis untuk eksperimen ini. (b) Nyatakan pemboleh ubah dalam eksperimen ini. (i) Pemboleh ubah dimalarkan (ii) Pemboleh ubah dimanipulasikan (c) Berdasarkan Jadual 1, sampel air yang manakah paling tercemar? (d) Berdasarkan eksperimen ini, nyatakan hubungan antara tahap pencemaran air dengan masa yang diambil untuk larutan metilena biru untuk luntur. 2. Rajah 2 menunjukkan dua jenis beg, iaitu beg plastik dan beg kertas. (a) Antara dua jenis beg yang ditunjukkan dalam Rajah 2, yang manakah yang lebih mesra alam? (b) Berikan satu sebab bagi jawapan anda dalam soalan 2(a). (c) Apakah mikroplastik? (d) Berikan dua contoh produk plastik yang menghasilkan sisa mikroplastik. (e) Nyatakan satu perbezaan antara jejak karbon dengan tapak tangan karbon bagi sesuatu produk. 3. (a) Rajah 3 menunjukkan simbol bagi jejak karbon. Nyatakan empat aktiviti yang dihubungkaitkan dengan jejak karbon. Rajah 3 CO2 Beg plastik Beg kertas Rajah 2 111 Bab 3 Kelestarian Alam Sekitar
(b) Rajah 4 menunjukkan pelbagai jenis pencemaran alam sekitar. • Pencemaran udara • Pencemaran terma • Pencemaran air • Pencemaran tanah Jenis pencemaran Rajah 4 Kaji maklumat dalam Rajah 4 dan jawab soalan-soalan berikut. (i) Kenal pasti sejenis pencemaran yang dihubungkaitkan dengan tenaga. (ii) Namakan jenis pencemaran yang dihubungkaitkan dengan eutrofikasi. (iii) Berikan satu contoh kesan buruk pencemaran udara. (iv) Nyatakan ciri sepunya jenis-jenis pencemaran dalam Rajah 4. Praktis Pengayaan Praktis Peng ya aan 4. Alat penyaman udara merupakan satu peralatan elektrik yang banyak digunakan dalam kehidupan harian kita. Pernahkah anda rasa udara yang panas dibebaskan daripada kompresor alat penyaman udara (Rajah 5)? Rajah 5 (a) Apakah jenis pencemaran alam sekitar yang disebabkan oleh alat penyaman udara? (b) Bagaimanakah pencemaran yang disebabkan oleh penggunaan alat penyaman udara dapat dikurangkan? (c) Cadangkan satu cara yang kreatif bagaimana anda dapat menggunakan haba yang terhasil daripada kompresor alat penyaman udara. 112
Video http://bukuteks.com/sa5044 (Medium: bahasa Inggeris) Litium merupakan bahan yang lazimnya digunakan untuk membina sel elektrokimia, iaitu sel elektrolitik dan sel kimia. Namakan satu bateri elektrolitik daripada ion lain yang berpotensi untuk menggantikan bateri ion-litium. Adakah kadar tindak balas kimia dalam sel elektrokimia adalah tinggi atau rendah? Penerokaan Unsur dalam Alam 2 Video Malaysia ialah negara pengeluar dan pengeksport sarung tangan lateks terbesar di dunia. Getah asli ialah sebatian karbon organik. Adakah getah tiruan juga merupakan sebatian karbon organik? 113
KADAR TINDAK BALAS Marilah kita mengkaji M t1FOHFOBMBOLBEBSUJOEBLCBMBT t'BLUPSZBOHNFNQFOHBSVIJLBEBS UJOEBLCBMBT t"QMJLBTJLPOTFQLBEBSUJOEBLCBMBT 4 BAB Takrifkan kadar tindak balas. Nyatakan lima faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. Berikan tiga contoh aplikasi konsep kadar tindak balas dalam kehidupan harian dan industri. 114
r #BIBOUJOEBLCBMBT r )BTJMUJOEBLCBMBT r ,BEBSUJOEBLCBMBT r ,BEBSUJOEBLCBMBTQVSBUB r ,BEBSUJOEBLCBMBTQBEBNBTBUFSUFOUV r ,BEBSUJOEBLCBMBTUJOHHJ r ,BEBSUJOEBLCBMBTSFOEBI r 4VIV r ,FQFLBUBO r 4BJ[CBIBOUJOEBLCBMBT r .BOHLJO r 5FLBOBO r 1SPTFT)BCFS r 1SPTFT4FOUVI Buletin Sains Buletin Sains Proses penghasilan roti bakar melibatkan tindak balas kimia yang dikenali sebagai tindak balas Maillard. Dalam tindak balas Maillard, karbohidrat bertindak balas dengan protein membentuk sebatian Amadori, iaitu yang menyebabkan roti keperang-perangan dan menghasilkan roti bakar. Tindak balas Maillard merupakan tindak balas cepat. Kata Kunci 115
4.1 Pengenalan Kadar Tindak Balas Tindak Balas Cepat dan Tindak Balas Perlahan dalam Kehidupan Harian Tindak balas kimia merupakan satu proses pertukaran bahan tindak balas untuk menghasilkan hasil tindak balas. Tindak balas kimia Bahan tindak balas Hasil tindak balas Contohnya, tindak balas antara bahan tindak balas larutan kalium iodida dan larutan plumbum(II) nitrat yang kedua-duanya tidak berwarna akan menghasilkan mendakan plumbum(II) iodida yang berwarna kuning dan larutan kalium nitrat yang tidak berwarna sebagai hasil tindak balas. Plumbum(II) nitrat + Kalium iodida Plumbum(II) iodida + Kalium nitrat 14444444244444443 14444444244444443 Bahan tindak balas Hasil tindak balas Semasa sesuatu tindak balas berlaku, bahan tindak balas akan bertukar menjadi hasil tindak balas. Oleh itu, kuantiti bahan tindak balas semakin berkurang manakala kuantiti hasil tindak balas semakin bertambah dalam tindak balas tersebut (Rajah 4.1). Kuantiti bahan tindak balas berkurang dengan masa Kuantiti hasil tindak balas bertambah dengan masa Kuantiti bahan tindak balas Masa Kuantiti hasil tindak balas Masa Rajah 4.1 Graf-graf perubahan kuantiti bahan tindak balas dan kuantiti hasil tindak balas melawan masa Perhatikan dan fahamkan persamaan dan perbezaan dalam graf-graf perubahan kuantiti bahan tindak balas atau kuantiti hasil tindak balas melawan masa dalam tindak balas cepat dan tindak balas perlahan (Rajah 4.2(a), (b) dan 4.3). Kuantiti bahan tindak balas Kuantiti hasil tindak balas Masa Masa 0 0 (a) Kuantiti bahan tindak balas melawan masa (b) Kuantiti hasil tindak balas melawan masa Tindak balas perlahan: Kuantiti bahan tindak balas berkurang dengan perlahannya. Tindak balas perlahan: Kuantiti hasil tindak balas bertambah dengan perlahannya. Tindak balas cepat: Kuantiti bahan tindak balas berkurang dengan cepatnya. Tindak balas cepat: Kuantiti hasil tindak balas bertambah dengan cepatnya. Rajah 4.2 Graf-graf perubahan kuantiti bahan tindak balas dan kuantiti hasil tindak balas melawan masa 116 4.1.1
Aktiviti 4.1 Rajah 4.3 Persamaan dan perbezaan antara tindak balas cepat dengan tindak balas perlahan Gambar foto 4.1 dan 4.2 menunjukkan contoh tindak balas yang berlaku dalam kehidupan harian. Gambar foto yang manakah merupakan suatu tindak balas cepat dan tindak balas perlahan? Jelaskan jawapan anda. Gambar foto 4.1 Nyalaan gas butana Gambar foto 4.2 Pengaratan besi Mengenal pasti contoh tindak balas cepat dan perlahan Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Cari maklumat tentang beberapa contoh tindak balas yang lazimnya berlaku dalam kehidupan harian kita daripada Internet, media cetak dan media elektronik lain. 3. Kenal pasti dan bincangkan sama ada contoh tindak balas yang anda telah kumpulkan itu adalah tindak balas cepat atau perlahan. 4. Bentangkan hasil perbincangan kumpulan anda dalam bentuk persembahan multimedia. PAK -21 • KBMM • Aktiviti perbincangan t ,VBOUJUJCBIBOUJOEBLCBMBTCFSLVSBOH t ,VBOUJUJIBTJMUJOEBLCBMBTCFSUBNCBI PFSTBNBBO PFSCF[BBO TJOEBLCBMBTDFQBU TJOEBLCBMBTQFSMBIBO ,BEBSUJOEBLCBMBTUJOHHJ LFSBOBUJOEBLCBMBTCFSMBLV EFOHBODFQBUOZB .FOHBNCJMNBTBZBOHTJOHLBU VOUVLNFOKBEJMFOHLBQ ,BEBSUJOEBLCBMBTSFOEBI LFSBOBUJOEBLCBMBTCFSMBLV EFOHBOQFSMBIBOOZB .FOHBNCJMNBTBZBOHQBOKBOH VOUVLNFOKBEJMFOHLBQ ,BEBSUJOEBLCBMBT .BTBUJOEBLCBMBT 4.1.1 117 Bab 4 Kadar Tindak Balas
Kadar Tindak Balas Ka dar tindak balas ialah perubahan kuantiti bahan tindak balas atau hasil tindak balas per unit masa. Kadar tindak balas = Perubahan kuantiti bahan atau hasil tindak balas Masa berlakunya perubahan kuantiti tersebut Antara perubahan kuantiti bahan atau hasil tindak balas yang boleh diperhati atau diukur dalam tempoh masa yang tertentu untuk menentukan kadar tindak balas termasuklah: • pengurangan jisim, isi padu atau kepekatan bahan tindak balas • pertambahan jisim, isi padu atau kepekatan hasil tindak balas • pengurangan atau pertambahan tekanan, suhu, nilai pH, kekonduksian elektrik, kekonduksian haba atau keamatan warna campuran tindak balas • pertambahan isi padu atau tekanan gas yang terbebas • pertambahan ketinggian mendakan yang terbentuk Penentuan Kadar Tindak Balas Keusahawanan Mengapakah harga keju lazimnya tinggi? Bagaimanakah harga keju dapat dikurangkan? 0.3 g pita magnesium bertindak balas dengan asid hidroklorik cair berlebihan sehingga lengkap dalam masa 30 s (Rajah 4.4). Hitung kadar tindak balas bagi tindak balas tersebut. 0 s 10 s 20 s 30 s Pita magnesium Rajah 4.4 Bahan tindak balas pita magnesium yang semakin berkurang dengan masa Penyelesaian Kadar tindak balas = Pengurangan jisim magnesium Masa yang diambil = (0.3 – 0.0) g 30 s = 0.3 g 30 s = 0.01 g s–1 Contoh 118 4.1.2 4.1.3
Contoh 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 60 120 180 240 300 360 Masa (s) Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Rajah 4.5 Penyelesaian (a) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 60 120 180 240 300 360 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Masa (s) (b) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 60 120 180 240 300 360 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Masa (s) Kadar tindak balas bagi sesuatu tindak balas boleh diukur sebagai: 1. Kadar tindak balas purata Nilai purata kadar tindak balas yang berlaku dalam sesuatu tempoh masa tertentu. Perhatikan Rajah 4.5. Hitu ng kadar tindak balas purata: (a) dalam minit pertama (b) dalam 2 minit pertama (c) dalam minit kedua (d) dalam minit ketiga (e) keseluruhan bagi tindak balas ini Kadar tindak balas purata dalam minit pertama = Jumlah isi padu gas hidrogen terkumpul dalam masa 60 saat yang pertama Masa tindak balas = 20.00 cm3 60 s = 0.33 cm3 s–1 Kadar tindak balas purata dalam 2 minit pertama = Jumlah isi padu gas hidrogen terkumpul dalam masa 120 saat yang pertama Masa tindak balas = 30.00 cm3 120 s = 0.25 cm3 s–1 Minit pertama adalah dari 0 s hingga 60 s 2 minit pertama adalah dari 0 s hingga 120 s 2 119 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.1.3
(c) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 60 120 180 240 300 360 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Masa (s) (d) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 60 120 180 240 300 360 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Masa (s) (e) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0 60 120 180 240 300 360 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Masa (s) Kadar tindak balas purata dalam minit kedua = Jumlah isi padu gas hidrogen terkumpul dari 60 s hingga 120 s Masa tindak balas = (30.00 – 20.00) cm3 (120 – 60) s = 10.00 cm3 60 s = 0.17 cm3 s–1 Kadar tindak balas purata dalam minit ketiga = Jumlah isi padu gas hidrogen terkumpul dari 120 s hingga 180 s Masa tindak balas = (35.00 – 30.00) cm3 (180 – 120) s = 5.00 cm3 60 s = 0.08 cm3 s–1 Kadar tindak balas purata keseluruhan bagi tindak balas ini = Jumlah isi padu gas hidrogen terkumpul Masa yang diambil untuk tindak balas lengkap = 35.00 cm3 180 s = 0.19 cm3 s–1 Minit kedua adalah dari 60 s hingga 120 s Minit ketiga adalah dari 120 s hingga 180 s 1 Tindak balas berhenti pada 180 s dan bukan 360 s 120 4.1.3
2. Kadar tindak balas pada tempoh masa tertentu atau kadar tindak balas seketika Kadar tindak balas yang berlaku pada satu-satu masa atau ketika tertentu. Contoh Kadar tindak balas pada = masa t Kecerunan tangen lengkung pada masa t Perhatikan Rajah 4.6. Kadar tindak balas pada = masa 20 s Kecerunan tangen lengkung pada masa 20 s = PQ RQ = (49.0 – 21.0) cm3 (29 – 9) s = 28.0 cm3 20 s = 1.40 cm3 s–1 Dalam satu eksperimen, ketulan zink yang berlebihan bertindak balas dengan asid hidroklorik cair (Rajah 4.7). Gas hidrogen Buret Kaki retort Besen Kelalang kon Asid hidroklorik cair Salur penghantar Ketulan zink Air Rajah 4.7 Rajah 4.6 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) 50.0 P R Q 20.0 10.0 0 10 20 30 40 Masa (s) 30.0 40.0 Contoh 1 Contoh 2 Sains Sains Cara melukis tangen http://buku-teks.com/ sa5100 (Medium: bahasa Inggeris) 121 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.1.3
Isi padu gas hidrogen yang terbebas dicatat pada sela masa 40 saat. Graf isi padu gas hidrogen melawan masa adalah seperti Rajah 4.8. Rajah 4.8 Bagi tindak balas ini, (a) hitung kadar tindak balas pada masa 60 s (b) hitung kadar tindak balas pada masa 120 s Penyelesaian (a) 40.0 43.0 30.0 X Z Y 20.0 23.0 10.0 0 20 80 120 40 60 100 160 200 240 Masa (s) 50.0 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Isi padu gas hidrogen (cm3 ) 40.0 30.0 20.0 10.0 0 40 80 120 160 200 240 Masa (s) 50.0 122 4.1.3
Kadar tindak balas pada masa 60 s = Kecerunan tangen lengkung pada masa 60 s = YZ XZ = (43.00 – 23.00) cm3 (100 – 20) s = 20.00 cm3 80 s = 0.25 cm3 s–1 (b) 40.0 47.5 30.0 38.5 R Q P 20.0 10.0 0 40 80 120 160 200 240 Masa (s) 50.0 Isi padu gas hidrogen (cm3 ) Kadar tindak balas pada masa 120 s = Kecerunan tangen lengkung pada masa 120 s = QR PR = (47.50 – 38.50) cm3 (160 – 80) s = 9.00 cm3 80 s = 0.11 cm3 s–1 Kadar tindak balas pada masa t = Kecerunan tangen lengkung pada masa t = QR PR Kadar tindak balas pada masa t = Kecerunan tangen lengkung pada masa t = YZ XZ 123 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.1.3
Aktiviti 4.2 Praktis Formatif 4.1 1. Berikan satu contoh tindak balas cepat dan satu contoh tindak balas perlahan dalam kehidupan harian. 2. Takrifkan kadar tindak balas. 3. Rajah 1 menunjukkan graf isi padu gas hidrogen yang terbebas melawan masa. Hitung kadar tindak balas purata: (a) dalam 2 minit yang pertama (b) dalam minit yang kedua (c) keseluruhan bagi tindak balas ini Menyelesaikan masalah numerikal yang melibatkan analisis data Arahan 1. Jalankan aktiviti ini secara individu. 2. Selesaikan masalah numerikal yang melibatkan analisis data yang berikut: (a) 1.3 g serbuk zink dicampurkan dengan asid nitrik cair yang berlebihan. Isi padu gas hidrogen sebanyak 480 cm3 dikumpulkan dalam masa 10 s. Hitung kadar tindak balas purata keseluruhan bagi tindak balas ini dalam unit cm3 s–1. (b) Isi padu gas oksigen yang dibebaskan daripada satu campuran larutan hidrogen peroksida dan serbuk mangan(IV) oksida direkodkan pada sela masa 30 s selama 270 s dicatat dalam Jadual 4.1. (i) Berdasarkan Jadual 4.1, lukis graf isi padu gas oksigen melawan masa. (ii) Hitung kadar tindak balas purata: • dalam 2 minit pertama • dalam minit kedua • keseluruhan bagi tindak balas ini (iii) Hitung kadar tindak balas: • pada 60 s • pada 150 s • pada 240 s PAK -21 • KBMM • Aktiviti perbincangan Isi padu gas hidrogen (cm3 ) 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Masa (s) Rajah 1 Masa (s) Isi padu gas oksigen (cm3) 0 0.00 30 14.50 60 23.00 90 28.50 120 33.00 150 36.50 180 39.00 210 40.00 240 40.00 270 40.00 Jadual 4.1 124 4.1.3
Eksperimen 4.1 Terdapat lima faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas (Rajah 4.9). Suhu bahan tindak balas Kepekatan bahan tindak balas Saiz bahan tindak balas berbentuk pepejal Kehadiran mangkin Tekanan (tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas berkeadaan gas) Faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas Rajah 4.9 Faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas 1. Apabila suhu bahan tindak balas meningkat, kadar tindak balas meningkat. 2. Apabila mangkin digunakan dalam sesuatu tindak balas, kadar tindak balas tersebut meningkat. 3. Apabila kepekatan bahan tindak balas meningkat, kadar tindak balas meningkat. 4. Apabila tekanan meningkat, kadar tindak balas dengan bahan tindak balas berkeadaan gas meningkat. 5. Apabila saiz bahan tindak balas berbentuk pepejal berkurang, kadar tindak balas meningkat. Mari jalankan Eksperimen 4.1 – 4.4 untuk mengkaji bagaimana faktor suhu bahan tindak balas, kepekatan bahan tindak balas, saiz bahan tindak balas dan kehadiran mangkin mempengaruhi kadar tindak balas. 4.2 Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas Tujuan: Untuk mengkaji kesan suhu bahan tindak balas terhadap kadar tindak balas Pernyataan masalah: Bagaimanakah suhu bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas? Hipotesis: Semakin tinggi suhu bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas. Pemboleh ubah: (a) dimanipulasikan : Suhu larutan natrium tiosulfat (b) bergerak balas : Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan (c) dimalarkan : Kepekatan dan isi padu larutan natrium tiosulfat, kepekatan dan isi padu asid sulfurik dan saiz kelalang kon 125 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.2.1
Bahan: Larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3, asid sulfurik 1 mol dm–3 dan kertas putih dengan tanda ‘X’ di bahagian tengah Radas: Kelalang kon 250 cm3, silinder penyukat 50 cm3, silinder penyukat 10 cm3, jam randik, termometer, penunu Bunsen, tungku kaki tiga dan kasa dawai Prosedur: 1. Sukat dan tuang 50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 ke dalam kelalang kon yang bersih dan kering dengan menggunakan silinder penyukat. 2. Biarkan larutan selama 5 minit. 3. Sukat dan catatkan suhu larutan natrium tiosulfat dalam jadual yang disediakan. 4. Letakkan kelalang kon di atas tanda ‘X’ pada kertas putih (Rajah 4.10). Rajah 4.10 5. Sukat dan tuang 5 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3 dengan cepatnya ke dalam larutan natrium tiosulfat dan mulakan jam randik secara serentak. 6. Perhatikan tanda ‘X‘ dari atas kelalang kon (Rajah 4.11). Rajah 4.11 7. Hentikan jam randik sebaik-baik sahaja tanda ‘X’ pada kertas putih tidak kelihatan. 8. Catat masa yang diambil dalam jadual. Hitung nilai 1 masa. Kelalang kon Larutan natrium tiosulfat Kertas putih dengan tanda ‘X’ Kelalang kon Mata Larutan natrium tiosulfat + asid sulfurik Kertas putih dengan tanda ‘X’ 126 4.2.1
9. Ulang langkah 1 hingga 8 dengan menggantikan larutan natrium tiosulfat pada suhu bilik dengan larutan natrium tiosulfat yang dipanaskan pada suhu 35oC, 40oC, 45oC dan 50oC (Rajah 4.12). Rajah 4.12 Keputusan: Suhu larutan natrium tiosulfat (°C) Suhu bilik 35 40 45 50 Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan (s) 1 masa (s–1) Analisis data: Lukis graf yang berikut: (a) graf suhu melawan masa (b) graf suhu melawan 1 masa Kesimpulan: Adakah hipotesis diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini? Soalan: 1. Nyatakan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas dalam eksperimen ini. 2. Bagaimanakah faktor tersebut mempengaruhi kadar tindak balas? 3. Nyatakan definisi secara operasi bagi kadar tindak balas berdasarkan eksperimen ini. Termometer Kelalang kon Kasa dawai Tungku kaki tiga Panaskan Larutan natrium tiosulfat 127 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.2.1
Eksperimen 4.2 Tujuan: Untuk mengkaji kesan kepekatan bahan tindak balas terhadap kadar tindak balas Pernyataan masalah: Bagaimanakah kepekatan bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas? Hipotesis: Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas. Pemboleh ubah: (a) dimanipulasikan : Kepekatan larutan natrium tiosulfat (b) bergerak balas : Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan (c) dimalarkan : Isi padu larutan natrium tiosulfat, kepekatan dan isi padu asid sulfurik dan saiz kelalang kon Bahan: Larutan natrium tiosulfat 0.20, 0.16, 0.12, 0.08, 0.04 mol dm–3, asid sulfurik 1 mol dm–3, air suling dan kertas putih dengan tanda ‘X’ di bahagian tengah Radas: Kelalang kon 250 cm3, silinder penyukat 50 cm3, silinder penyukat 10 cm3 dan jam randik Prosedur: 1. Sukat dan tuang 50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.20 mol dm–3 ke dalam kelalang kon yang bersih dan kering dengan menggunakan silinder penyukat. 2. Letakkan kelalang kon di atas tanda ‘X’ pada kertas putih (Rajah 4.13). 3. Sukat dan tuang 5 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3 dengan cepatnya ke dalam larutan natrium tiosulfat dan mulakan jam randik secara serentak. 4. Perhatikan tanda ‘X’ dari atas kelalang kon (Rajah 4.14). Kelalang kon Larutan natrium tiosulfat Kertas putih dengan tanda ‘X’ Kelalang kon Mata Larutan natrium tiosulfat + asid sulfurik Kertas putih dengan tanda ‘X’ Rajah 4.13 Rajah 4.14 5. Hentikan jam randik sebaik-baik sahaja tanda ‘X’ pada kertas putih tidak kelihatan. 6. Catat masa yang diambil dalam jadual. Hitung nilai 1 masa. 7. Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggunakan larutan natrium tiosulfat 0.20 mol dm–3 dengan larutan natrium tiosulfat yang mempunyai kepekatan yang berlainan seperti yang disenaraikan dalam jadual yang disediakan. 128 4.2.1
Eksperimen 4.3 Keputusan: Kepekatan larutan natrium tiosulfat (mol dm–3) 0.20 0.16 0.12 0.08 0.04 Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan (s) 1 masa (s–1) Analisis data: Lukis graf yang berikut: (a) graf kepekatan larutan natrium tiosulfat melawan masa (b) graf kepekatan larutan natrium tiosulfat melawan 1 masa Kesimpulan: Adakah hipotesis diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini? Soalan: 1. Nyatakan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas dalam eksperimen ini. 2. Bagaimanakah faktor tersebut mempengaruhi kadar tindak balas? Tujuan: Untuk mengkaji kesan saiz bahan tindak balas pepejal terhadap kadar tindak balas Pernyataan masalah: Bagaimanakah saiz bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas? Hipotesis: Semakin kecil saiz bahan tindak balas pepejal, semakin tinggi kadar tindak balas. Pemboleh ubah: (a) dimanipulasikan : Saiz marmar (b) bergerak balas : Masa yang diambil untuk mengumpul 30.00 cm3 gas (c) dimalarkan : Suhu, jisim marmar, kepekatan dan isi padu asid hidroklorik Bahan: Cebisan marmar hancur bersaiz kecil, ketulan marmar bersaiz besar dan asid hidroklorik cair 0.1 mol dm–3 Radas: Kelalang kon 250 cm3, silinder penyukat 50 cm3, penyumbat getah dengan salur penghantar, buret, besen, neraca elektronik, kaki retort dengan pengapit dan jam randik 129 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.2.1
Prosedur: 1. Isi buret dan besen dengan air. Kemudian, telangkupkan buret ke dalam besen yang berisi air dan apitkan buret secara menegak dengan menggunakan kaki retort (Rajah 4.15). Kaki retort Buret Vo Besen Air Rajah 4.15 2. Selaraskan aras air di dalam buret. Perhatikan dan catat bacaan awal buret, V0. 3. Sukat 40 cm3 asid hidroklorik cair 0.1 mol dm–3 dengan menggunakan silinder penyukat. Tuangkan asid yang disukat ke dalam sebuah kelalang kon yang bersih dan kering. 4. Timbang 2 g ketulan marmar yang bersaiz besar dengan menggunakan neraca elektronik. Kemudian, masukkan 2 g ketulan marmar ini ke dalam kelalang kon tersebut. 5. Tutup kelalang kon serta-merta menggunakan penyumbat getah dengan salur penghantar. Letakkan satu lagi hujung salur penghantar di bawah buret (Rajah 4.16). Mulakan jam randik. 6. Perhatikan bacaan buret. Apabila 30.00 cm3 gas telah dikumpul di dalam buret, hentikan jam randik. Perhatikan dan catat bacaan jam randik. Kaki retort Salur penghantar Asid hidroklorik cair Ketulan marmar Buret Besen Air Rajah 4.16 7. Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggantikan ketulan marmar yang bersaiz besar dengan cebisan marmar yang bersaiz kecil dengan jisim yang sama. 130 4.2.1
Eksperimen 4.4 Keputusan: Saiz marmar Masa yang diambil untuk mengumpul 30.00 cm3 gas (s) Ketulan marmar yang bersaiz besar Cebisan marmar yang bersaiz kecil Analisis data: 1. Bandingkan masa yang diambil untuk mengumpul 30.00 cm3 gas karbon dioksida yang dihasilkan oleh tindak balas yang menggunakan ketulan marmar bersaiz besar dengan tindak balas yang menggunakan cebisan marmar bersaiz kecil. 2. Bandingkan kadar tindak balas bagi tindak balas yang menggunakan ketulan marmar bersaiz besar dengan kadar tindak balas bagi tindak balas yang menggunakan cebisan marmar bersaiz kecil. Kesimpulan: Adakah hipotesis diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini? Soalan: Bagaimanakah saiz marmar mempengaruhi kadar tindak balas antara marmar dengan asid hidroklorik? Tujuan: Untuk mengkaji kesan kehadiran mangkin terhadap kadar tindak balas Pernyataan masalah: Bagaimanakah kehadiran mangkin mempengaruhi kadar tindak balas? Hipotesis: Jika mangkin hadir, maka kadar tindak balas meningkat. Pemboleh ubah: (a) dimanipulasikan : Kehadiran mangkin (b) bergerak balas : Masa yang diambil untuk mengumpul 30.00 cm3 gas (c) dimalarkan : Suhu, isi padu dan kepekatan asid hidroklorik Bahan: Ketulan zink bersaiz kecil, asid hidroklorik cair 0.1 mol dm–3 dan larutan kuprum(II) sulfat 0.5 mol dm–3 Radas: Kelalang kon 250 cm3, silinder penyukat 50 cm3, penyumbat getah dengan salur penghantar, buret, besen, neraca elektronik, kaki retort dengan pengapit, spatula dan jam randik 131 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.2.1
Prosedur: 1. Isi buret dan besen dengan air. Kemudian, telangkupkan buret itu ke dalam besen yang berisi air dan apitkan buret secara menegak dengan menggunakan kaki retort (Rajah 4.17). Buret Kaki retort Vo Besen Air Rajah 4.17 2. Selaraskan aras air di dalam buret. Perhatikan dan catat bacaan awal buret, V0. 3. Sukat 40 cm3 asid hidroklorik cair 0.1 mol dm–3 dengan menggunakan silinder penyukat. Tuangkan asid yang disukat ke dalam sebuah kelalang kon yang bersih dan kering. 4. Timbang 2 g ketulan zink yang bersaiz kecil dengan menggunakan neraca elektronik. Kemudian, masukkan 2 g ketulan zink ini ke dalam kelalang kon tersebut. 5. Tutup kelalang kon serta-merta menggunakan penyumbat getah dengan salur penghantar. Letakkan satu lagi hujung salur penghantar di bawah buret (Rajah 4.18). Mulakan jam randik. Kaki retort Buret Ketulan zink Salur penghantar Air Besen Asid hidroklorik cair Rajah 4.18 6. Perhatikan bacaan buret. Apabila 30.00 cm3 gas telah dikumpul di dalam buret, hentikan jam randik. Catat bacaan jam randik. Campuran gas hidrogen dan udara yang dikumpulkan di dalam buret meletup apabila dinyalakan. Jangan nyalakan gas di dalam buret. 132 4.2.1
7. Ulang langkah 1 hingga 6 dengan menggantikan 40 cm3 asid hidroklorik cair 0.1 mol dm–3 dengan campuran 40 cm3 asid hidroklorik cair 0.1 mol dm–3 dan 5 cm3 larutan kuprum(II) sulfat 0.5 mol dm–3 (Rajah 4.19). Kaki retort Salur penghantar Asid hidroklorik cair + larutan kuprum(II) sulfat Ketulan zink Buret Besen Air Rajah 4.19 Keputusan: Campuran dalam kelalang kon Masa yang diambil untuk mengumpul 30.00 cm3 gas (s) Ketulan zink dan asid hidroklorik cair Ketulan zink, asid hidroklorik cair dan larutan kuprum(II) sulfat Analisis data: 1. Bandingkan masa yang diambil untuk mengumpul 30.00 cm3 gas hidrogen yang dihasilkan oleh tindak balas yang menggunakan campuran ketulan zink dan asid hidroklorik cair dengan tindak balas yang menggunakan campuran ketulan zink, asid hidroklorik cair dan larutan kuprum(II) sulfat sebagai mangkin. 2. Bandingkan kadar tindak balas bagi tindak balas yang menggunakan zink dan asid hidroklorik cair tanpa mangkin dengan kadar tindak balas bagi tindak balas yang menggunakan zink dan asid hidroklorik serta larutan kuprum(II) sulfat sebagai mangkin. Kesimpulan: Adakah hipotesis diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini? Soalan: 1. Nyatakan faktor kadar tindak balas yang dikaji dalam eksperimen ini. 2. Bagaimanakah faktor tersebut mempengaruhi kadar tindak balas? 133 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.2.1
Praktis Formatif 4.2 Selain faktor yang dikaji dalam Eksperimen 4.1 – 4.4, satu faktor lagi yang mempengaruhi kadar tindak balas ialah tekanan. Tekanan mempengaruhi kadar tindak balas bagi tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas berkeadaan gas. Bagi tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas berkeadaan gas, kadar tindak balas lazimnya meningkat apabila tekanan meningkat. Namakan dua contoh proses industri yang menggunakan tekanan tinggi untuk meningkatkan kadar tindak balasnya. 1. Nyatakan lima faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. 2. Lengkapkan pernyataan-pernyataan yang berikut: (a) Semakin suhu bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas. (b) Semakin kepekatan bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas. (c) Semakin saiz bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas. 3. Nyatakan satu faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas bagi tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas berkeadaan gas. Dalam kehidupan harian dan sektor industri, faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas lazimnya diubah suai untuk mengubah kadar tindak balas bagi suatu tindak balas. Contohnya, peti sejuk menurunkan suhu makanan atau minuman yang disimpan di dalamnya. Penurunan suhu ini melambatkan makanan menjadi rosak. 4.3 Aplikasi Konsep Kadar Tindak Balas Gambar foto 4.3 Contoh alat yang mengaplikasikan konsep kadar tindak balas 134 4.2.1 4.3.1 CABARAN MINDA Mengapakah kadar tindak balas bagi bahan tindak balas yang berbentuk pepejal atau cecair tidak dipengaruhi oleh tekanan?
Proses Haber Dalam Proses Haber, campuran gas nitrogen, N2, dan gas hidrogen, H2, dalam nisbah isi padu 1:3 pada suhu 450°C – 550°C dan tekanan 200 atm dialirkan melalui serbuk ferum, Fe, yang berfungsi sebagai mangkin untuk menghasilkan ammonia, NH3 (Rajah 4.20). N2 + 3H2 2NH3 Nitrogen Hidrogen Ammonia Gas nitrogen Pemampat Reaktor Kebuk penyejukan Cecair ammonia Gas hidrogen Campuran gas nitrogen dan gas hidrogen dimampatkan pada tekanan 200 atm Serbuk ferum (mangkin), suhu 450°C – 550°C Gas ammonia disejukkan menjadi cecair ammonia Gas nitrogen dan gas hidrogen yang tidak bertindak balas Rajah 4.20 Penghasilan ammonia melalui Proses Haber Proses Sentuh Dalam Proses Sentuh, sulfur dibakar dalam udara berlebihan untuk menghasilkan gas sulfur dioksida, SO2. S + O2 SO2 Sulfur Oksigen Sulfur dioksida Gas sulfur dioksida dicampurkan dengan udara yang berlebihan pada suhu 450°C, tekanan 1 atm dan dialirkan melalui vanadium(V) oksida, yang berfungsi sebagai mangkin untuk menghasilkan gas sulfur trioksida, SO3. 2SO2 + O2 2SO3 Sulfur dioksida Oksigen Sulfur trioksida 135 Bab 4 Kadar Tindak Balas 4.3.1
Praktis Formatif 4.3 Gas sulfur trioksida ini dilarutkan dalam asid sulfurik pekat untuk membentuk oleum, H2S2O7. SO3 + H2SO4 H2S2O7 Sulfur trioksida Asid sulfurik Oleum Oleum seterusnya dicairkan dengan air untuk menghasilkan asid sulfurik pekat (Rajah 4.21). H2S2O7 + H2O 2H2SO4 Oleum Air Asid sulfurik Rajah 4.21 Penghasilan asid sulfurik melalui Proses Sentuh Faktor-faktor yang meningkatkan kadar tindak balas dalam Proses Haber dan Proses Sentuh adalah seperti yang berikut: Vanadium(V) oksida (mangkin) Gas sulfur trioksida, SO3 Sulfur Udara kering Gas buangan Asid sulfurik pekat Asid sulfurik, H2SO4 Oleum, Air H2S2O7 Gas sulfur dioksida, SO2 + oksigen, O2 (a) Proses Haber Suhu : 450°C – 550°C Tekanan : 200 atm Mangkin : Serbuk ferum 1. (a) Namakan satu proses hidup di dalam badan manusia yang melibatkan konsep kadar tindak balas. (b) Bagaimanakah aplikasi kadar tindak balas mempengaruhi proses hidup dalam soalan 1(a)? 2. Nyatakan faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas proses yang berikut: (a) Proses Haber (b) Proses Sentuh (b) Proses Sentuh Suhu : 450°C Tekanan : 1 atm Mangkin : Vanadium(V) oksida 136 4.3.1
Rumusan Rumusan R diaplikasikan dalam Kadar Tindak Balas Proses Haber Proses Sentuh Perubahan kuantiti bahan tindak balas atau hasil tindak balas per unit masa Kadar tindak balas rendah Kadar tindak balas tinggi Tindak balas cepat Tindak balas perlahan Faktor: • suhu bahan tindak balas • saiz bahan tindak balas berbentuk pepejal • kepekatan bahan tindak balas • kehadiran mangkin • tekanan 137 Bab 4 Kadar Tindak Balas
Praktis Sumatif 4 Praktis Sumatif 4 Refleksi Kendiri Refleksi Kendiri Kuiz http://bukuteks.com/ sa5045 Selepas mempelajari bab ini, anda dapat: 4.1 Pengenalan Kadar Tindak Balas Menjelaskan melalui contoh tindak balas cepat dan tindak balas perlahan dalam kehidupan harian. Mentakrif kadar tindak balas. Menentukan kadar tindak balas. 4.2 Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas Menjalankan eksperimen untuk mengkaji faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. 4.3 Aplikasi Konsep Kadar Tindak Balas Berkomunikasi mengenai aplikasi konsep kadar tindak balas dalam kehidupan harian dan industri. Jawab soalan yang berikut: 1. (a) Apakah yang dimaksudkan oleh tindak balas kimia? (b) Adakah kadar tindak balas dipengaruhi oleh tekanan? Terangkan jawapan anda. 2. Seorang murid menjalankan satu eksperimen untuk mengkaji satu faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas antara marmar (kalsium karbonat) dengan asid hidroklorik cair. Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi eksperimen tersebut. Rajah 1 Murid itu menjalankan eksperimen tersebut dengan menggunakan ketulan marmar (Set I) dan mengulangi eksperimen itu dengan menggantikan ketulan marmar dengan serbuk marmar (Set II). Jadual 1 menunjukkan keputusan eksperimen bagi Set I dan Set II. Jadual 1 Masa (s) 0 30 60 90 120 150 180 210 Isi padu gas terkumpul dalam Set I (cm3 ) 0.00 12.50 23.00 31.00 37.50 42.00 45.00 45.00 Isi padu gas terkumpul dalam Set II (cm3 ) 0.00 20.00 32.00 39.00 43.00 45.00 45.00 45.00 Kaki retort Buret Besen Ketulan marmar Asid hidroklorik cair Salur penghantar Gas karbon dioksida Air 138
(a) Dalam eksperimen ini, nyatakan: (i) pemboleh ubah dimanipulasikan (ii) pemboleh ubah bergerak balas (iii) pemboleh ubah dimalarkan (b) Nyatakan satu hipotesis bagi eksperimen ini. (c) Berdasarkan Jadual 1, lukis dua graf isi padu gas terkumpul melawan masa pada paksi yang sama bagi eksperimen Set I dan Set II di atas kertas graf. (d) Berdasarkan eksperimen Set II, hitung: (i) kadar tindak balas purata dalam minit pertama (ii) kadar tindak balas purata dalam dua minit pertama (iii) kadar tindak balas purata dalam minit kedua (iv) kadar tindak balas pada masa 60 s (v) kadar tindak balas purata keseluruhan bagi tindak balas tersebut (e) Berdasarkan keputusan eksperimen Set I, hitung kadar tindak balas purata keseluruhan bagi tindak balas tersebut. 3. Enzim pencernaan merupakan mangkin biologi yang boleh mengubah kadar penguraian molekul makanan yang kompleks kepada molekul ringkas dalam sistem pencernaan. Apakah kegunaan enzim pencernaan selain membantu pencernaan makanan? Rajah 2 menunjukkan satu contoh aplikasi mangkin biologi dalam kehidupan harian. Rajah 2 (a) Namakan dua contoh mangkin biologi dalam serbuk pencuci. (b) Apakah kesan mangkin biologi tersebut terhadap bahan makanan yang terdapat pada baju? (c) Nyatakan satu faktor yang mempengaruhi keberkesanan mangkin biologi ini terhadap tindak balas. (d) Bagaimanakah faktor ini mempengaruhi tindakan mangkin biologi? Praktis Pengayaan Praktis Peng ya aan Mengandungi protease dan lipase Tindakan optimum pada suhu 40°C Lebih efisien daripada detergen biasa fl Jangan guna air mendidih fl Jangan cuci pakaian sutera SERBUK PENCUCI BIOLOGI 139 Bab 4 Kadar Tindak Balas
SEBATIAN KARBON Marilah kita mengkaji M 5 BAB t1FOHFOBMBOTFCBUJBOLBSCPO t)JESPLBSCPO t"MLPIPM t-FNBL t.JOZBLTBXJU Namakan dua sebatian karbon semula jadi yang merupakan barangan eksport Malaysia yang memberikan sumbangan besar kepada ekonomi negara. Apakah keistimewaan buah kelapa sawit berbanding dengan bahan lain seperti kacang soya sebagai sumber minyak masak? 140