PDF KIMIA T5

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 99 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Tuliskan persamaan kimia seimbang bagi pengoksidaan propanol dan butanol. (i) Pengoksidaan propanol: CH3CH2CH2OH + 2[O] CH3CH2COOH + H2O atau C3H7OH + 2[O] C2H5COOH + H2O Propanol Asid propanoik (ii) Pengoksidaan butanol: CH3CH2CH2CH2OH + 2[O] CH3CH2CH2COOH + H2O atau C4H9OH + 2[O] C3H7COOH + H2O Butanol Asid butanoik Kesimpulan Alkohol mengalami pengoksidaan untuk menghasilkan asid karboksilik (Pengoksidaan alkohol digunakan untuk menyediakan asid karboksilik). CnH2n + 1OH + 2[O] ➝ CmH2m + 1COOH + H2O n = 1, 2, 3… m = 0, 1, 2, 3…. Catatan: Pengoksidaan alkohol digunakan untuk penyediaan asid karboksilik. Huraikan bagaimana etanol boleh dioksidakan di dalam makmal dengan agen pengoksidaan yang berbeza. Dalam jawapan anda, sertakan semua pemerhatian. Eksperimen Pemerhatian, Inferens & Kesimpulan / Penerangan I Pengoksidaan etanol Tabung didih Larutan kalium manganat(VII), KMnO4 berasid dan etanol, C2H5OH Panaskan Air sejuk Hasil sulingan Prosedur: 1 Masukkan sebanyak 2 cm3 larutan kalium manganat(VII) ke dalam tabung didih. 2 Tambah 10 titis asid sulfurik pekat ke dalam tabung didih. 3 Panaskan larutan dengan perlahan. 4 1 cm3 etanol ditambah titis demi titis ke dalam tabung didih. 5 Salur penghantar disambungkan kepada tabung didih seperti rajah di atas. Campuran dipanaskan hingga mendidih . 6 Hasil sulingan dikumpulkan dalam tabung uji dan diuji dengan kertas litmus biru . 7 Langkah 1 – 6 diulang dengan menggantikan larutan kalium manganat(VII) dengan larutan kalium dikromat(VI). Pemerhatian: 1 Warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid menjadi tanpa warna . 2 Warna jingga larutan larutan kalium dikromat(VI) berasid menjadi hijau . 3 Hasil sulingan berbau seperti cuka . 4 Hasil sulingan menukarkan warna kertas litmus biru kepada merah . Inferens: Pengoksidaan etanol menghasilkan asid . Kesimpulan / Penerangan: Pengoksidaan etanol dengan agen pengoksidaan seperti larutan kalium manganat(VII) berasid atau larutan kalium dikromat(VI) berasid menghasilkan asid etanoik. Persamaan seimbang C2H5OH + 2[O] CH3COOH Asid etanoik + H2O Air Etanol

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 100 Pendehidratan Alkohol Apakah pendehidratan alkohol? Pendehidratan alkohol melibatkan penyingkiran molekul air daripada setiap molekul alkohol untuk menghasilkan alkena yang setara. Terangkan bagaimana pendehidratan alkohol berlaku. Molekul air daripada molekul alkohol disingkir oleh mangkin yang telah dipanaskan. Penyingkiran molekul air daripada alkohol menyebabkan pembentukan –C=C–. Nyatakan mangkin yang mungkin bagi pendehidratan alkohol. (i) Serpihan porselin (ii) Aluminium oksida (iii) Asid sulfurik pekat pada 180°C (iv) Asid fosforik pekat pada 210°C Contoh Pendehidratan etanol, C2H5OH H H H C C H H OH Serpihan porselin Serpihan porselin H H H C C H + H2O Kumpulan hidroksil disingkir bersama dengan atom hidrogen daripada atom karbon bersebelahan untuk membentuk air, H2O C2H5OH Etanol C2H4 + H2O Etena Air Tulis persamaan kimia seimbang bagi pendehidratan propanol dan butanol. Serpihan porselin C3H7OH Propanol C3H6 + H2O Propena Air C Serpihan porselin 4H9OH Butanol C4H8 + H2O Butena Air Kesimpulan Pendehidratan alkohol menghasilkan alkena . C Serpihan porselin nH2n + 1OH n = 2, 3 … CnH2n + H2O n = 2, 3, 4 .... Air Lengkapkan carta berikut: TP3 GLUKOSA Penapaian Etanol Penambahan air, H2O H3 PO4 300°C, 60 atm Karbon dioksida dan air Pembakaran dalam oksigen berlebihan Asid etanoik dan air Etena dan air Pengoksidaan oleh agen pengoksidaan Pendehidratan oleh agen pendehidratan Etena Latihan

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 101 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Huraikan bagaimana menyediakan etena daripada etanol di dalam makmal. Sertakan susunan alat radas, inferens dan Kesimpulan / Penerangan. Eksperimen Pemerhatian, Inferens & Kesimpulan / Penerangan I Pendehidratan etanol Susunan radas: Panaskan Gas Kapas kaca direndam dalam etanol Serpihan porselin Air Prosedur: 1 Masukkan kapas kaca ke dalam tabung didih . 2 Tuang 2 cm3 etanol ke dalam tabung didih untuk membasahi kapas kaca . 3 Serpihan porselin diletakkan di bahagian tengah tabung didih seperti ditunjukkan dalam rajah di atas. 4 Serpihan porselin dipanaskan dengan kuat . Kapas kaca kemudiannya dipanaskan dengan perlahan sehingga etanol meruap dan wapnya dilalukan melalui serpihan porselin yang dipanaskan. 5 Kumpul gas yang dibebaskan dalam dua tabung uji seperti rajah di atas. 6 (a) Beberapa titis air bromin ditambah ke dalam tabung uji pertama dan digoncang . (b) Beberapa titis larutan kalium manganat(VII) berasid ditambah ke dalam tabung uji kedua dan digoncang . Pemerhatian: 1 Gas tanpa warna dikumpulkan di dalam tabung uji. 2 Gas itu menukarkan warna perang air bromin kepada tanpa warna . 3 Gas itu menukarkan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid kepada tanpa warna . Inferens: 1 Pendehidratan etanol menghasilkan hidrokarbon tak tepu . 2 Hidrokarbon tak tepu itu adalah etena . Kesimpulan / Penerangan: 1 Apabila wap etanol dilalukan melalui serpihan porselin yang dipanaskan, pendehidratan etanol berlaku. 2 Dalam pendehidratan etanol, molekul air disingkirkan dalam setiap molekul etanol. Persamaan seimbang: Serpihan porselin C2H5OH Etanol + H2O Air C2H4 Etena 1 Pendehidratan etanol menghasilkan etena . 2 Etena adalah hidrokarbon tak tepu yang mengandungi ikatan kovalen ganda dua antara atom karbon. 3 Apabila etena ditambah dengan air bromin atau larutan kalium manganat(VII) berasid, tindak balas penambahan berlaku. 4 Etena melunturkan warna perang air bromin dan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid kerana tindak balas penambahan berlaku. Penyediaan asid etanoik Bagaimanakah asid etanoik disediakan? Asid etanoik disediakan apabila etanol dioksidakan oleh agen pengoksidaan seperti larutan kalium manganat(VII) berasid atau larutan kalium dikromat(VI) berasid: H H H C C H H OH + 2[O] H O H C C OH H + H2O Etanol Asid etanoik Air

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 102 Sifat-sifat Fizik Asid Karboksilik Nyatakan sifat fizik bagi asid karboksilik. Asid karboksilik mempunyai rasa masam, mengkakis, nilai pH antara 3 – 4 dan menukar kertas litmus biru kepada merah . Nyatakan sifat fizik yang berubah apabila bilangan atom karbon per molekul bertambah. (a) Apabila bilangan atom karbon per molekul meningkat, keterlarutan asid karboksilik menjadi berkurang. Molekul kecil asid karboksilik larut dalam air dan mengion separa dalam air untuk membentuk asid lemah . (b) Apabila bilangan atom karbon per molekul meningkat, takat didih dan ketumpatan asid karboksilik meningkat . Sifat-sifat Kimia Asid Karboksilik Nyatakan empat tindak balas kimia yang biasa bagi asid karboksilik. Semua asid karboksilik mempunyai sifat-sifat kimia yang sama kerana kehadiran kumpulan karboksil, –COOH sebagai kumpulan berfungsi. Sifat-sifat kimia asid (a) Asid karboksilik + Logam ➝ Garam karboksilat + Hidrogen (b) Asid karboksilik + Bes/alkali ➝ Garam karboksilat + Air (c) Asid karboksilik + Logam karbonat ➝ Garam karboksilat + Air + Karbon dioksida (d) Tindak balas dengan alkohol untuk menghasilkan ester dan air. Tuliskan persamaan kimia yang seimbang untuk menunjukkan bahawa asid karboksilik menunjukkan sifat-sifat yang sama dengan asid yang lain. (i) 2HCOOH Asid metanoik Mg Magnesium (HCOO)2Mg Magnesium metanoat H2 Hidrogen + + (ii) C2H5COOH Asid propanoik NaOH Natrium hidroksida C2H5COONa Natrium propanoat H2O Air + + (iii) 2CH3COOH Asid etanoik CaCO3 Kalsium karbonat (CH3COO)2Ca Kalsium etanoat CO2 Karbon dioksida H2O Air + + + Pengoksidaan etanol kepada asid etanoik boleh juga dijalankan dengan kaedah refluks. Apakah kaedah refluks? Refluks adalah teknik yang melibatkan kondensasi wap dan wap yang terkondensasi itu terkumpul semula ke sistem dari mana ia berasal. Kelalang dasar bulat dipasang dengan kondenser secara menegak untuk mengelakkan alkohol meruap keluar. Panaskan Batu didih Etanol + K Air 2Cr2O7 / H+ berasid berlebihan Bikar Kondenser (sebagai refluks) Air masuk Air keluar Kelalang dasar bulat

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 103 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Apakah ester? Ester ialah sebatian organik bukan hidrokarbon yang mengandungi karbon , hidrogen dan oksigen yang terbentuk apabila asid karboksilik bertindak balas dengan alkohol. Apakah formula am ester? Formula am ester: O R C O R’ atau CnH2n + 1COO CmH2m + 1 R’ O : Diperoleh daripada alkohol, namanya berakhir dengan ‘il’. ‘R’ ialah kumpulan alkil dengan formula am CmH2m + 1 di mana m = 1, 2, 3, … O R C : Diperoleh daripada asid karboksilik, namanya berakhir dengan ‘oat’. R ialah kumpulan alkohol dengan formula am CnH2n + 1 di mana n = 0, 1, 2, 3, … Apakah kumpulan berfungsi ester? Kumpulan berfungsi bagi ester ialah O C O kumpulan karboksilat, –COO–: Tuliskan persamaan umum tindak balas pengesteran. Ester terhasil apabila asid karboksilik bertindak balas dengan alkohol dalam kehadiran asid sulfurik pekat sebagai mangkin (tindak balas pengesteran): H2SO4 O R C O H H + H O R’ O R C O R’ + H–O–H Asid karboksilik Alkohol Ester Air Apakah hasil tindak balas asid karboksilik dengan alkohol? Asid karboksilik bertindak balas dengan alkohol untuk menghasilkan ester dan air dengan kehadiran asid sulfurik pekat sebagai mangkin. Terangkan bagaimana pengesteran berlaku. Penyingkiran air berlaku pada kumpulan berfungsi karboksil, –COOH dalam asid karboksilik dan hidroksil, –OH dalam alkohol. Untuk membentuk air (H–O–H), –OH disingkirkan daripada asid karboksilik dan –H disingkirkan daripada alkohol. CnH2n + 1COOH + Cm H2m+1OH H2SO4 Cn H2n + 1COOCmH2m + 1 + H2O Asid karboksilik Alkohol Ester Air Molekul air disingkirkan daripada asid karboksilik dan alkohol seperti yang ditunjukkan dalam persamaan kimia di bawah: H O H C C OH H + H H H O C C H H H H2SO4 H O H H H C C O C C H H H H + H–O–H CH3COOH + C2H5OH H2SO4 CH3CO OC2H5 + H2O Asid etanoik Etanol Etil etanoat Air Memahami Ester SP 2.3.2

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 104 Bagaimana menamakan ester? Nama bagi ester dibaca daripada komponen alkohol dahulu diikuti dengan komponen asid karboksilik. Contoh: Dari asid etanoik Dari propanol CH3COOH + C3H7OH H2SO4 CH3CO OC3H7 + H2O Asid etanoik Propanol Propil etanoat Lengkapkan persamaan-persamaan berikut: H H H O H C C C C OH H H H + H H H H H H O C C C C C H H H H H H H2SO4 H H H O H H H H H H C C C C O C C C C C H H H H H H H H H + H–O–H Asid butanoik Pentanol Pentil butanoat Air Huraikan bagaimana menyediakan etil etanoat dalam makmal. Sertakan semua prosedur pemerhatian, inferens dan kesimpulan dalam jawapan anda. Eksperimen Pemerhatian, Inferens & Kesimpulan / Penerangan I Pengesteran etanol dan asid etanoik Asid sulfurik pekat Etanol + Asid etanoik Panaskan Prosedur: 1 2 cm3 asid etanoik glasial dimasukkan ke dalam tabung didih. 2 4 cm3 etanol ditambahkan ke dalam asid etanoik glasial. 3 Lima titis asid sulfurik pekat ditambahkan kepada campuran dengan penitis . Tabung didih kemudian digoncang . 4 Campuran dipanaskan dengan perlahan dengan nyalaan kecil hingga mendidih selama dua hingga tiga minit. 5 Kandungan tabung didih dituangkan ke dalam bikar yang berisi air separuh penuh. 6 Bau, warna dan keterlarutan hasil direkodkan. Pemerhatian: 1 Cecair tanpa warna dengan bau manis dihasilkan. 2 Lapisan tanpa warna terapung di atas permukaan air. 3 Cecair itu kurang tumpat dari air (Lapisan cecair tersebut terapung di atas air). Inferens: 1 Asid etanoik bertindak balas dengan etanol dengan kehadiran asid sulfurik pekat untuk menghasilkan ester yang tidak larut dalam air. 2 Ester adalah kurang tumpat dari air. Kesimpulan / Penerangan: Asid etanoik bertindak balas dengan etanol dengan kehadiran asid sulfurik pekat sebagai mangkin untuk membentuk ester. Persamaan seimbang: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O 1 Asid sulfurik pekat adalah mangkin kepada tindak balas pengesteran. 2 Sifat fizik ester adalah tidak larut dalam air. 3 Sifat istimewa ester adalah berbau manis . AR

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 105 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Bagaimanakah menamakan ester daripada nama alkohol dan asid karboksilik yang digunakan? Nama ester diterbitkan daripada alkohol dan asid karboksilik dan ia terdiri daripada dua bahagian. (i) Bahagian pertama adalah daripada nama komponen alkohol dan bahagian kedua adalah daripada nama komponen asid karboksilik. (ii) Gantikan akhiran nama alkohol dengan “il” dan akhiran “oik” daripada nama asid karboksilik dengan “oat”. Metanol ⇒ Metil, Asid metanoik ➝ Metanoat Etanol ⇒ Etil, Asid etanoik ➝ Etanoat Propanol ⇒ Propil, Asid propanoik ➝ Propanoat Bagaimanakah menamakan ester daripada formula strukturnya? Formula struktur H O H H H C C O C C H H H H Formula molekul CH3CO OC2H5 Dari asid etanoik Dari etanol CH3COOH C2H5OH Nama ester Etil etanoat Namakan ester berikut: TP3 Formula struktur ester Formula molekul Nama H O H H H H C C O C C C H H H H H Formula molekul bahagian alkohol: C3H7OH Formula molekul bahagian asid karboksilik: CH3COOH Formula molekul ester: CH3COOC3H7 Nama alkohol: Propanol Nama asid karboksilik: Asid etanoik Nama ester: Propil etanoat H H O H H H C C C O C C H H H H H Formula molekul bahagian alkohol: C2H5OH Formula molekul bahagian asid karboksilik: C2H5COOH Formula molekul ester: C2H5COOC2H5 Nama alkohol: Etanol Nama asid karboksilik: Asid propanoik Nama ester: Etil propanoat Latihan

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 106 Lengkapkan persamaan kimia bagi pengesteran. (i) HCOOH Asid metanoik + C2H5OH Etanol H2SO4 HCOOC2H5 Etil metanoat + H2O Air (ii) C3H7OH Propanol + C4H9COOH Asid pentanoik H2SO4 C4H9COOC3H7 Propil pentanoat + H2O Air (iii) C3H7COOH Asid butanoik + C2H5OH Etanol H2SO4 C3H7COOC2H5 Etil butanoat + H2O Air Apakah sifat-sifat fizik ester? (a) Ester ialah sebatian neutral dengan bau manis . (b) Ester mempunyai ketumpatan yang rendah, kurang tumpat berbanding air. (c) Ester yang ringkas adalah cecair tanpa warna pada suhu bilik. (d) Ester yang ringkas adalah sangat mudah meraup pada suhu bilik. (e) Ester adalah sebatian kovalen yang tidak larut dalam air. Apakah sifat-sifat khas ester? Berbau harum dan manis buah-buah . Apakah sumber semula jadi ester? Kebanyakan ester dijumpai secara semula jadi dalam buah-buahan dan bungabungaan. Bau wangi buah-buahan dan bunga-bungaan adalah disebabkan kehadiran ester. Contoh: Ester Nama Sumber semula jadi C3H7COOC2H5 Etil butanoat Nanas C3H7COOCH3 Metil butanoat Epal CH3COOC5H11 Pentil etanoat Pisang H H O H H C C C O C H H H H Formula molekul bahagian alkohol: CH3OH Formula molekul bahagian asid karboksilik: C2H5COOH Formula molekul ester: C2H5COOCH3 Nama alkohol: Metanol Nama asid karboksilik: Asid propanoik Nama ester: Metil propanoat

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 107 © Nilam Publication Sdn. Bhd. EKSPERIMEN UNTUK SIFAT-SIFAT KIMIA ALKANA, ALKENA, ALKOHOL DAN ASID KARBOKSILIK Membandingkan Sifat Alkana dan Alkena Pengoksidaan (Alkohol → Asid karboksilik) Pendehidratan Alkohol (Alkohol → Alkena) Pengesteran (Alkohol + Asid karboksilik) Kejelagaan Nyalaan Tindak Balas dengan Air Bromin Tindak Balas dengan Larutan KMnO4 Mangkuk penyejat Heksena Heksana Kertas turas Air bromin Heksana Panaskan Larutan kalium manganat(VII) berasid Heksana Panaskan Alkohol + Larutan kalium manganat(VII) berasid Panaskan Bikar Air sejuk Hasil sulingan Panaskan Gas Kapas kaca direndam dalam etanol Serpihan porselin Air Asid sulfurik pekat Asid etanoik glasial dan etanol Panaskan 1. Sebanyak 2 cm3 heksana dan heksena dituangkan dalam dua mangkuk penyejat yang berasingan. 2. Kayu uji menyala digunakan untuk menyalakan kedua-dua cecair tersebut. 3. Apabila nyalaan berlaku, sekeping kertas turas diletakkan di atas setiap nyalaan seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. 4. Nyalaan diperhatikan dari segi warna dan kejelagaan dan kuantiti jelaga terkumpul di atas kertas turas dicatatkan. 1. Sebanyak 2 cm3 heksana dituangkan ke dalam tabung uji. 2. Beberapa titis air bromin ditambahkan kepada heksana. 3. Campuran itu digoncang. 4. Semua perubahan direkodkan. 5. Langkah 1 hingga 4 diulang menggunakan heksena untuk menggantikan heksana. 1. Sebanyak 2 cm3 heksana dituangkan ke dalam tabung uji. 2. Beberapa titis larutan kalium manganat(VII) berasid ditambahkan kepada heksana. 3. Campuran itu digoncang. 4. Semua perubahan direkodkan. 5. Langkah 1 hingga 4 diulang menggunakan heksena untuk menggantikan heksana. 1. Sebanyak 2 cm3 larutan kalium manganat(VII) dituangkan ke dalam tabung didih. 2. 10 titis asid sulfurik pekat ditambah ke dalam tabung didih. 3. Larutan dipanaskan dengan perlahan. 4. 1 cm3 etanol ditambah titis demi titis ke dalam tabung didih. 5. Salur penghantar disambungkan kepada tabung didih seperti rajah di atas. Campuran dipanaskan hingga mendidih. 6. Hasil sulingan dikumpulkan dalam tabung uji dan diuji dengan kertas litmus biru. 1. Kapas kaca dimasukkan ke dalam tabung didih. 2. 2 cm3 etanol dituangkan ke dalam tabung didih untuk membasahi kapas kaca. 3. Serpihan porselin diletakkan di bahagian tengah tabung didih seperti ditunjukkan dalam rajah di atas. 4. Serpihan porselin dipanaskan dengan kuat. Kapas kaca kemudiannya dipanaskan dengan perlahan sehingga etanol meruap dan wapnya dilalukan melalui serpihan porselin yang dipanaskan. 1. 2 cm3 asid etanoik glasial dimasukkan ke dalam tabung didih. 2. 4 cm3 etanol ditambahkan ke dalam asid etanoik glasial. 3. Lima titis asid sulfurik pekat ditambahkan kepada campuran dengan penitis. Tabung didih kemudian digoncang. 4. Campuran dipanaskan dengan perlahan dengan nyalaan kecil hingga mendidih selama dua hingga tiga minit.

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 108 7. Langkah 1–6 diulang dengan menggantikan larutan kalium manganat(VII) dengan larutan kalium dikromat(VI). 5. Gas yang dibebaskan dikumpul dalam dua tabung uji seperti rajah di atas. 6. Gas yang terhasil diuji dengan: (a) air bromin (b) larutan kalium manganat(VII) berasid 5. Kandungan tabung didih dituangkan ke dalam bikar yang berisi air separuh penuh. 6. Bau, warna dan keterlarutan hasil direkodkan. Pemerhatian Pemerhatian Heksana Heksena Heksana Heksena Heksana Heksena 1. Warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid menjadi tanpa warna. 2. Warna jingga larutan larutan kalium dikromat(VI) berasid menjadi hijau. 3. Hasil turasan berbau seperti cuka. 4. Hasil turasan menukarkan warna kertas litmus biru kepada merah. 1. Gas tanpa warna dikumpulkan di dalam tabung uji. 2. Gas itu menukarkan warna perang air bromin kepada tanpa warna. 3. Gas itu menukarkan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid kepada tanpa warna. 1. Cecair tanpa warna dengan bau manis dihasilkan. 2. Lapisan tanpa warna terapung di atas permukaan air. 3. Cecair itu kurang tumpat dari air (Lapisan cecair tersebut terapung di atas air). 1. Terbakar dengan nyalaan kuning dan berjelaga. 2. Kurang jelaga terkumpul di atas kertas turas. 1. Terbakar dengan nyalaan kuning dan sangat berjelaga. 2. Banyak jelaga terkumpul di atas kertas turas. 1. Heksana tidak menukarkan warna perang air bromin. 1. Heksena menukarkan warna perang air bromin kepada tanpa warna. 1. Heksana tidak menukarkan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid. 1. Heksena menukarkan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid kepada tanpa warna. Kesimpulan Kesimpulan 1. Alkana dan alkena mempunyai sifat kimia yang berbeza. 2. Alkena menghasilkan nyalaan lebih berjelaga dari alkana apabila dibakar. 3. Alkena melunturkan warna perang air bromin tetapi alkana tidak. 4. Alkena melunturkan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid tetapi alkana tidak. Pengoksidaan etanol dengan agen pengoksidaan seperti larutan kalium manganat(VII) berasid atau larutan kalium dikromat(VI) berasid menghasilkan asid etanoik. Pendehidratan etanol menghasilkan etena. 1. Asid etanoik bertindak balas dengan etanol dengan kehadiran asid sulfurik pekat membentuk ester. 2. Asid sulfurik pekat adalah mangkin kepada tindak balas pengesteran.

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 109 © Nilam Publication Sdn. Bhd. KESIMPULAN UNTUK SIFAT-SIFAT KIMIA ALKANA, ALKENA, ALKOHOL DAN ASID KARBOKSILIK GLUCOSE, C H6 12O6 * Penapaian Siri Homolog: ALKANA Formula am: C Hn 2n + 2 , n = 1, 2, 3… # Peretakan # Penghidrogenan Siri Homolog: ALKENA Formula am: C Hn 2n , n = 2, 3, 4… # Penghidratan * Pendehidratan Siri Homolog: ALKOHOL Formula am: C Hn 2n + 1OH , n = 1, 2, 3… * Pengoksidaan Siri Homolog: ASID KARBOKSILIK Formula am: C Hn 2n + 1 COOH , n = 0, 1, 2, 3… HIDROKARBON TEPU Tindak balas kimia: 1. Tindak balas penukargantian dengan halogen seperti klorin, Cl2 dan bromin, Br2 dengan kehadiran cahaya matahari. 2. Pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida dan air dengan kurang jelaga. BUKAN HIDROKARBON Tindak balas kimia: 1. Pendehidratan 2. Pengoksidaan 3. Pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida dan air dengan tiada jelaga. * Pengesteran BUKAN HIDROKARBON Tindak balas kimia: 1. Menunjukkan sifat-sifat kimia asid: (a) Asid + Logam → Garam + Hidrogen (b) Garam + Air + Karbon dioksida (c) Asid + Bes/alkali → Garam + Air 2. Pengesteran Petunjuk: Tindak balas dengan tanda ‘#’ adalah proses dalam industri. Tindak balas dengan tanda ‘*’ dilakukan di dalam makmal ESTER, RCOOR’ R ialah Cn H2n + 1, n = 0, 1, 2, 3.... dan R’ ialah CmH2m+ 1, m = 1, 2, 3 … Lengkapkan yang berikut: 1. Pembakaran alkana dan alkena menghasilkan kuantiti jelaga yang berbeza. Pembakaran digunakan untuk membezakan alkana dan alkena. 2. Tindak balas penambahan alkena dengan air bromin mengubah warna perang air bromin kepada tanpa warna. Tindak balas ini tidak berlaku dalam alkana . Alkana dan alkena boleh dibezakan menggunakan air bromin. 3. Tindak balas penambahan alkena dengan kalium manganat(VII) berasid mengubah warna ungu kalium manganat(VII) berasid kepada tanpa warna . Tindak balas ini tidak berlaku dalam alkana . Alkana dan alkena juga boleh dibezakan menggunakan kalium manganat(VII) berasid. 4. Tindak balas penambahan alkena dengan hidrogen (penghidrogenan) mengubah alkena kepada alkana . 5. Tindak balas penambahan alkena dengan air (penghidratan) mengubah alkena kepada alkohol . 6. Pendehidratan alkohol mengubah alkohol kepada alkena . 7. Pengoksidaan alkohol mengubah alkohol kepada asid karboksilik . 8. Pengesteran alkohol dan asid karboksilik menghasilkan ester. HIDROKARBON TAK TEPU Tindak balas kimia: 1. Tindak balas penambahan dengan: (a) Hidrogen, H2 (Penghidrogenan) (b) Air, H O (Penghidratan) 2 (c) Halogen seperti bromin, Br2 (d) Kalium manganat(VII) berasid KMnO4 2. Pempolimeran penambahan 3. Pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida dan air dengan lebih jelaga.

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 110 Menamakan Alkana dan Alkena Menggunakan Sistem Penamaan IUPAC Apakah dua jenis susunan atom karbon dalam alkana? Alkana bercabang dan tidak bercabang. Apakah alkana tidak bercabang? Ia adalah struktur molekul alkana di mana semua atom karbon terikat kepada satu sama lain dalam ikatan lurus. Contoh: C C C C Apakah alkana bercabang? Ia adalah struktur suatu molekul alkana di mana satu atau lebih atom karbon yang terikat kepada satu atom karbon pada rantaian lurus karbon. C C C C C Rantaian karbon terpanjang. Cabang Bagaimanakah menamakan alkana, alkena, alkuna dan alkohol? Tiga bahagian dalam penamaan alkana dan alkena (a) Imbuhan: Menunjukkan kumpulan cabang – kumpulan alkil dengan formula am CnH2n + 1, tercantum dengan rantai karbon terpanjang: H H H C C H H etil H H C H metil (b) Nama induk/awalan – menunjukkan bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang. (c) Akhiran – menunjukkan siri homolog: (i) Alkana – ‘ana’ (ii) Alkena – ‘ena’ (iii)Alkuna – ‘una’ (iv)Alkohol – ‘ol’ Apakah langkah dalam penamaan alkana, alkena, alkuna dan alkohol? Langkah-langkah penamaan alkana, alkena, alkuna dan alkohol: Langkah 1: Kenal pasti rantai karbon terpanjang, bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang memberikan nama induk contohnya prop, but, pent … Langkah 2: (i) Kenal pasti rantai cabang. Tentukan imbuhan dan nomborkan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang bermula dengan hujung rantai yang berdekatan dengan rantai cabang (Atom karbon dalam rantai karbon terpanjang dengan hujung dekat dengan cabang mendapat nombor yang paling kecil). Nama rantai cabang berakhir dengan ‘il’. (ii) Bagi alkena, alkuna dan alkohol, nombor terkecil diberi kepada karbon dengan ikatan ganda dua, ikatan ganda tiga dan hidroksil masing-masing. Langkah 3: Kenal pasti akhiran iaitu kumpulan berfungsi atau siri homolog sebatian. (i) Alkana – ‘ana’ (ii) Alkena – ‘ena’ (iii) Alkuna – ‘una’ (iv) Alkohol – ‘ol’ ISOMER DAN PENAMAAN MENGIKUT IUPAC 2.4 SK 2.4

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 111 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Kaedah menulis nama IUPAC: Imbuhan (Cabang) Nama induk/awalan (bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang)* Akhiran (kumpulan berfungsi / siri homolog) • Nama dan nama “ ditulis rapat” • Nombor dan nama, tulis “–” • Nombor dan nombor, tulis “ ,” Contoh penamaan IUPAC bagi alkana, alkena dan alkuna: (a) Lukis formula struktur bagi molekul-molekul berikut: IMBUHAN (Cabang): Cabang metil, CH3 berada pada karbon 2 dan 3. Pernomboran karbon dalam rantai karbon terpanjang dibuat daripada kiri yang paling dekat kepada metil. 2, 3-dimetil pent ana NAMA INDUK (Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang ialah 5 kerana nama induk ialah ‘pent’). AKHIRAN (Siri homolog): Akhiran ‘ana’ menandakan siri homolog alkana, rantai karbon terpanjang yang terdiri daripada ikatan kovalen tunggal di antara atom-atom karbon. Formula struktur: Cabang ada dua metil, CH3 pada karbon nombor 2 dan 3 H H C H H H H H H 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C H H H H H H C H H (b) Namakan formula struktur berikut menggunakan sistem IUPAC: (i) LANGKAH 2: Kenal pasti cabang. Ianya adalah metil, CH3 terikat pada karbon ke-2. IMBUHAN adalah 2-metil. Penomboran karbon pada rantai karbon terpanjang dibuat dari kanan supaya metil mendapat nombor paling rendah. LANGKAH 3: Kenal pasti siri homolog. Ianya adalah alkana. AKHIRAN adalah ‘ana’. LANGKAH 1: Kenal pasti rantai karbon paling panjang. Ia mengandungi 5 karbon. AWALAN adalah ‘pent’. H H C H H H H H H 5 C 4 C 3 C 2 C 1 C H H H H H H ⇒ Nama IUPAC: 2-metilpentana

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 112 (ii) H H C H H H H H H 5 C 4 C 3 C 2 C 1 C H LANGKAH 1: Kenal pasti rantai karbon paling panjang. Ia mengandungi 5 karbon. AWALAN adalah ‘pent’. LANGKAH 2: Kenal pasti cabang. Ianya adalah metil, CH3 terikat pada karbon ke-4. IMBUHAN adalah 4-metil. LANGKAH 3: Kenal pasti siri homolog. Ianya adalah alkena. AKHIRAN adalah 2-ena kerana nombor paling kecil diberikan kepada karbon dengan ikatan ganda dua. ⇒ Nama IUPAC: 4-metilpent-2-ena (c) Lukiskan formula struktur bagi molekul-molekul berikut: (i) IMBUHAN (Cabang): Cabang metil, CH3 adalah pada karbon nombor 2 dan 3 2, 3-dimetilbut-1-ena NAMA INDUK (Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang adalah 4 kerana nama induk ialah ‘but’) AKHIRAN (Siri homolog): Akhiran ‘ena’ menandakan siri homolog alkena: ikatan ganda dua pada karbon nombor 1 Formula struktur: H H C H H H H C C C C H H H H C H H (ii) IMBUHAN (Cabang): Cabang metil, CH3 adalah pada karbon nombor 4 4-metilpent-2-una NAMA INDUK (Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang adalah 5 kerana nama induk adalah ‘pent) AKHIRAN (Siri homolog): Akhiran ‘una’ menandakan kumpulan berfungsi siri homolog alkuna: ikatan ganda tiga pada karbon nombor 2 Formula struktur: H C C C C C H H H C H H H 1 2 3 4 5 H H H Contoh penamaan IUPAC bagi alkohol (a) Butan-2-ol ⇒ “–OH” terikat dengan karbon kedua daripada hujung. Formula struktur: H H H H H C C C C H H H OH H 4 3 2 1

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 113 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Nyatakan nama sebatian berikut menggunakan penamaan IUPAC. TP3 (1) H C C C C C H H C H H H H H H H H H H H 2-metilpentana (2) H C C C C C C H H C H H C H H H H H H H H H H H H H 2, 3-dimetilheksana Latihan (b) Namakan formula berikut menggunakan penamaan IUPAC: 3-metilbutan-2-ol H H C H H H H H 4 C 3 C 2 C 1 C H H H OH H IMBUHAN ialah metil, CH3. Ia bersambung dengan karbon 3. Penomboran karbon dalam rantai karbon terpanjang dibuat daripada kanan hujung terdekat kepada karbon yang bersambung dengan hidroksil, –OH. Rantai karbon terpanjang terdiri daripada 4 karbon dengan kehadiran hidroksil pada karbon nombor 2. NAMA INDUK ialah ‘butan’. Siri homolog ialah alkohol, AKHIRAN ialah ‘2–ol’, nombor 2 adalah untuk menandakan kedudukan hidroksil, –OH dalam rantai karbon terpanjang. (c) Lukis formula struktur bagi molekul berikut: IMBUHAN (Cabang): Cabang metil, CH3 adalah pada karbon nombor 4 4, 4-dimetilpent-2-ol NAMA INDUK (Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang adalah 5 kerana nama induk adalah ‘pent) AKHIRAN (Siri homolog): Akhiran ‘ol menandakan kumpulan berfungsi siri homolog alkohol: hidroksil pada karbon nombor 2 Formula struktur: H C C C C C H H H H H C H H C H H H H 1 2 3 4 5 H OH H H

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 114 (3) H C C C C C C H H C H H C H H C H H H H H H H H H H H H H 2, 3, 4-trimetilheksana (4) H C C C C C H H C H H H H H H H H H 4-metilpent-2-ena (5) H C C C C C C H H C H H H H H H H H H H C H H H 4, 5-dimetilheks-2-ena (6) H C C C C C C C H H C H H C H H H H H H H H H H H H H 3-etilhept-2-ena (7) H C C C C C H H C H H C H H H H H H H 3, 4-dimetilpent-1-una (8) H C C C C C H H C H H C H H C H H H H H H H H H OH H 2, 4-dimetilheksan-2ol Nyatakan maksud formula molekul dan formula struktur. Berikan contoh. – Formula molekul menunjukkan jenis dan bilangan atom setiap unsur dalam sebatian molekul. – Formula struktur menunjukkan jenis ikatan dan bilangan atom setiap unsur, dan bagaimana atom-atom terikat di antara satu sama lain dalam suatu sebatian. Contoh: Formula molekul bagi propana C3H8 Formula struktur bagi propana H C C C H H H H H H H Keisomeran SP 2.4.1

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 115 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Membina Struktur Isomer SP 2.4.2 Keisomeran dalam Alkana Lengkapkan jadual berikut dengan membina formula struktur bagi alkana dalam rantai lurus atau formula struktur bagi rantai bercabang yang mungkin. Namakan formula struktur menggunakan sistem IUPAC. Berdasarkan bilangan struktur bagi setiap formula molekul, tentukan sama ada molekul tersebut mempunyai isomer atau tidak. Formula molekul Formula struktur dan nama IUPAC Bilangan formula struktur Bilangan isomer CH4 H C H H H Metana 1 Tiada isomer C2H6 H C C H H H H H Etana 1 Tiada isomer Nyatakan maksud isomer. Keisomeran ialah fenomena di mana suatu sebatian mempunyai formula molekul yang sama tetapi formula struktur yang berbeza . Bagaimana keisomeran berlaku? Berikan contoh. Ia disebabkan oleh salah satu faktor berikut atau kombinasi faktor: (i) Kehadiran kumpulan cabang pada rantai karbon terpanjang. (Keisomeran rantai) (ii) Perubahan kedudukan kumpulan berfungsi pada rantai karbon terpanjang. (Keisomeran kedudukan) Contoh: Keisomeran Rantai Keisomeran Kedudukan Formula struktur dan nama IUPAC H C C C C H H H H H H H H H n-butana H C C C C H H H H H H H but-1-ena H C C C C O H H H H H H H H H butan-1-ol H C C C H H H H H C H H H H 2-metilpropana H C C C C H H H H H H H but-2-ena H C C C C H H H H H H H O H H butan-2-ol Formula molekul C4H10 C4H8 C4H9OH Catatan Isomer terjadi kerana adanya cabang pada rantai karbon Isomer terbentuk kerana perbezaan kedudukan kumpulan berfungsi pada rantai karbon Adakah isomer mempunyai sifat kimia yang sama? Terangkan. Isomer-isomer mempunyai sifat kimia yang sama kerana mempunyai kumpulan berfungsi yang sama. Adakah isomer mempunyai sifat fizik yang sama? Terangkan. Isomer-isomer mempunyai sifat fizik yang berbeza seperti takat lebur dan takat didih kerana mempunyai formula struktur yang berbeza.

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 116 C3H8 H C C C H H H H H H H Propana 1 Tiada isomer C4H10 H C C C C H H H H H H H H H n-butana 2-metilpropana H C C C H H H H H H H H C H 2 2 isomer C5H12 n-pentana 2-metilbutana 2, 2-dimetilpropana H C C C C H H H H H H H H H H C H H C C C H H H H H H H H C H H C H H C C C C C H H H H H H H H H H H 3 3 isomer Kesimpulan: ⇒ Tiga ahli pertama alkana tidak mempunyai isomer kerana setiap molekul mempunyai satu formula struktur sahaja. ⇒ Keisomeran dalam alkana bermula daripada butana, C4H10 . Keisomeran dalam Alkena, Alkuna dan Alkohol (a) Langkah untuk membina isomer bagi alkena, alkuna dan alkohol: (i) Mulakan dengan formula struktur rantai lurus dan ubah kedudukan kumpulan berfungsi siri homolog: – ikatan ganda dua antara atom-atom karbon untuk alkena – ikatan ganda tiga bagi alkuna – hidroksil untuk alkohol (ii) Seterusnya, bina formula struktur dengan cabang dari setiap rantai lurus yang mempunyai kedudukan kumpulan fungsi yang berbeza. (b) Lengkapkan jadual berikut dengan membina formula struktur bagi alkena, alkuna dan alkohol dalam rantai lurus atau rantai bercabang yang mungkin. Namakan setiap formula struktur menggunakan sistem IUPAC, berdasarkan bilangan formula struktur bagi setiap formula molekul, tentukan sama ada molekul tersebut mempunyai isomer atau tidak. Keisomeran dalam Alkena Formula molekul Formula struktur dan nama IUPAC Bilangan formula struktur Bilangan isomer C2H4 C Etena C H H H H 1 Tiada isomer

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 117 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Isomer dalam Alkuna Formula molekul Formula struktur dan nama IUPAC Bilangan isomer C2H2 H C C H Tiada isomer C3H4 H H H C C C H Tiada isomer C4H6 But-1-una But-2-una H H H H H C C C C H H H H H H C C C C H 2 isomer Etuna Propuna C3H6 H C C C H H H H H Propena 1 Tiada isomer C4H8 n-but-1-ena n-but-2-ena 2-metilpropena H C C C C H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H C C C H H H H H H C H 3 3 isomer C5H10 H C C C C C H H H H H H H H H Pent-1-ena H C C C C C H H H H H H H H H Pent-2-ena 3-metilbut-1-ena H C C C C H H H H H H H C H H 2-metilbut-1-ena H C C C C H H H H H C H H H H 2-metilbut-2-ena H C C C C H H H H H C H H H H 5 5 isomer Kesimpulan: ⇒ Keisomeran dalam alkena bermula daripada butena, C4H8. ⇒ Bilangan isomer meningkat apabila bilangan atom per molekul meningkat.

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 118 C5H8 Pent-1-una Pent-2-una 3-metilbut-1-una H H H H H H H C C C C C H H H H H H H H C C C C C H H H H H C C C C H H H C H 3 isomer Isomer dalam Alkohol Alkohol Formula molekul Formula struktur dan nama IUPAC Bilangan isomer Metanol CH3OH H H H C OH Metanol Tiada isomer Etanol C2H5OH H C C OH H H H H Etanol Tiada isomer Propanol C3H7OH H C C C OH H H H H H H H C C C H H H H OH H H Propan-1-ol Propan-2-ol 2 isomer Butanol C4H9OH H C C C C H H H H H H H OH H H C C C C H H H H H H OH H H n-butan-1-ol 2-metilpropan-1-ol n-butan-2-ol 2-metilpropan-2-ol H C C C H H H OH H H H H C H H C C C OH H H H H H H H C H 4 isomer AR

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 119 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Pentanol C5H11OH H C C C C C H H H H H H H H H H OH Pentan-1-ol 3-metilbutan-1-ol 2-metilbutan-2-ol 3-metilbutan-2-ol Pentan-2-ol Pentan-3-ol 2-metilbutan-1-ol 2, 2-dimetilpropan-1-ol H C C C C OH H H H H H H H H H C H H C C C C C H H H H H H H H OH H H H C C C C C H H H H H H H H H H OH H C C C C H H H H H H H H H C H OH H C C C C H H H H H H H H H C H OH H C C C C OH H H H H H H H H H C H H C C C OH H H H H H H C H H H C H 8 isomer Kesimpulan: ⇒ Metanol dan etanol tidak mempunyai isomer kerana setiap molekul hanya mempunyai satu formula struktur. ⇒ Keisomeran dalam alkohol bermula dengan propanol. Apakah kegunaan siri homolog alkana dan alkena dalam kehidupan harian? – Alkana sesuai digunakan sebagai bahan api kerana haba pembakaran yang sangat tinggi. – Alkena digunakan secara meluas dalam industri bahan mentah untuk menghasilkan alkohol, polimer, pelarut dan detergen. Mengapa alkohol digunakan secara meluas dalam kehidupan seharian? Alkohol mempunyai sifat yang membolehkannya digunakan secara meluas dalam penghasilan bahan untuk digunakan dalam kehidupan seharian. Etanol adalah alkohol yang banyak digunakan. Apakah kesan penyalahgunaan alkohol? (a) Digunakan dalam minuman beralkohol seperti bir, wain, dan brendi. Minum berlebihan menyebabkan pemandu mabuk dan mengalami kemalangan jalan raya. (b) Minum berlebihan boleh membawa maut kerana keracunan. (c) Alkohol mempengaruhi kesejahteraan individu dan keluarga. Kegunaan Setiap Siri Homolog dalam Kehidupan Harian SP 2.4.3

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 120 Berikan contoh kegunaan alkana dalam industri. Alkana Contoh kegunaan Etana – Etana digunakan dalam penghasilan etena untuk membuat plastik, 'anti-freeze' dan detergen. – Pengeluaran gas asli cecair (LNG) untuk digunakan sebagai sumber tenaga untuk pemanasan, memasak, dan penjanaan elektrik. Propana – Pengeluaran gas petroleum cecair (LPG) untuk memasak. – Bahan mentah dalam pembuatan polimer. – Digunakan di dalam dapur mudah alih. Butana – Digunakan dalam pemetik api dan gas petroleum cecair (LPG) untuk memasak. – Digunakan sebagai penyembur dalam semburan aerosol. Berikan contoh kegunaan alkena dalam indsutri. Alkena Contoh kegunaan Etena – Pengeluaran alkohol (etanol) – Pengeluaran polimer seperti polietena, polivinil klorida (PVC) dan polistirena. Propena – Pengeluaran polimer polipropena But-1,3-diena – Pengeluaran getah sintetik – Pengeluaran tayar kenderaan Nyatakan kegunaan alkohol dengan mengaitkannya dengan khasiatnya. Berikan contoh. Kegunaan Ciri-ciri alkohol Contoh Sebagai bahan api – Mudah terbakar – Pembakaran alkohol membebaskan banyak haba tanpa jelaga – Bahan api bersih – Bahan api bio – Gasohol Sebagai pelarut – Tidak berwarna – Pelarut organik yang baik – Terlarut campur dengan air – Pelarut dalam varnis, lakuer, pewarna dan dakwat, kosmetik, minyak wangi, varnis kuku dan peralatan mandian Sebagai bahan mentah untuk membuat produk farmaseutikal – Antiseptik – Pelarut organik yang baik – Mudah meruap – Larutan etanol sebagai antiseptik – Pelarut untuk ubat-ubatan – Iodin dilarutkan dalam etanol untuk merawat luka Sebagai bahan mentah dalam pengeluaran bahan kimia – Reaktif secara kimia – Cuka – Gentian – Mudah meletup – Plastik Apakah kegunaan asid karboksilik? Asid karboksilik Kegunaan Asid metanoik – Untuk pembekuan susu getah Asid etanoik – Pengawet makanan – Bahan mentah bersama dengan bahan kimia lain untuk menghasilkan ubat, pewarna, cat, racun perosak dan plastik Asid lemak (Asid karboksilik rantai panjang) – Untuk membuat sabun

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 121 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 1 Rajah di bawah menunjukkan penukaran oktana kepada hidrokarbon P dan Q oleh proses X. Oktana Proses X Hidrokarbon P + Hidrokarbon Q (a) (i) Apakah siri homolog dan formula am bagi oktana? Siri homolog: Alkana Formula am: CnH2n+2 (ii) Dalam proses X, oktana melalui pemangkin yang dipanaskan untuk menghasilkan dua hidrokarbon baru iaitu P dan Q. Apakah proses X? Peretakan (iii) Nyatakan keadaan untuk proses X. Suhu tinggi pada 600°C Mangkin iaitu campuran aluminium oksida dan silikon(IV) oksida (b) Pernyataan di bawah menunjukkan sifat-sifat kimia bagi hidrokarbon P dan Q. – Hidrokarbon P melunturkan warna perang air bromin – Pembakaran lengkap oleh satu mol hidrokarbon Q menghasilkan empat mol karbon dioksida (i) Nyatakan nama hidrokarbon P. Butena (ii) Dari siri homolog mana hidrokarbon P tergolong? Terangkan jawapan anda. Alkena. Hidrokarbon P adalah alkena kerana hidrokarbon tak tepu melunturkan warna perang air bromin. (iii) Tulis persamaan bagi tindak balas hidrokarbon P dengan bromin. C4H8(g) + Br2(ak) → C4H8Br2(ce) (iv) Dari siri homolog mana hidrokarbon Q tergolong? Terangkan jawapan anda. Alkana. Proses peretakan menghasilkan alkana dan alkena. Memandangkan hidrokarbon P adalah hidrokarbon tak tepu, hidrokarbon Q mestilah hidrokarbon tepu. Latihan Apakah kegunaan ester? Berikan contoh. – Ester digunakan secara meluas dalam penyediaan minyak wangi dan kosmetik kerana cecair mudah meruap dan mempunyai aroma bunga yang wangi. – Ester digunakan sebagai perisa makanan seperti kek dan minuman. Contoh: Ester Perisa Metil benzoat Kiwi Oktil etanoat Jingga Metil butanoat Epal Isobutil metanoat Rasberi – Ester juga digunakan sebagai pelarut organik untuk gam, varnis dan cat. – Lemak dan minyak adalah ester yang bertindak balas dengan alkali menghasilkan sabun . TP1 TP2 TP4 TP4 TP3 KUIZ

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 122 (v) Nyatakan nama hidrokarbon Q. Terangkan jawapan anda. Butana. Hidrokarbon Q mengandungi empat atom karbon kerana empat mol karbon dioksida dihasilkan ketika pemanasan satu mol hidrokarbon. (vi) Tulis persamaan bagi pembakaran hidrokarbon Q. 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O (d) Tulis persamaan bagi proses X. C8H18 → C4H10 + C4H8 2 Jadual berikut menunjukkan formula bagi tiga sebatian organik. Sebatian organik P Q R Formula C4H8 C4H9OH CH3COOH (a) (i) Apakah yang dimaksudkan dengan hidrokarbon tak tepu? Sebatian yang mengandungi unsur karbon dan hidrogen sahaja dengan sekurang-kurangnya satu ikatan ganda dua antara atom karbon (ii) Antara sebatian organik dalam jadual di atas, yang manakah merupakan hidrokarbon tak tepu? P // C4H8 (b) Nyatakan siri homolog bagi sebatian P dan Q. Sebatian P: Alkena Sebatian Q: Alkohol (c) Sebatian P boleh dihasilkan daripada sebatian Q melalui suatu tindak balas kimia. (i) Apakah nama bagi tindak balas tersebut? Pendehidratan (ii) Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas tersebut. C4H9OH Serpihan porselin C4H8 + H2O (iii) Lukiskan susunan alat radas bagi tindak balas di (c)(ii). Panaskan Gas Kapas kaca direndam dalam butanol Serpihan porselin Air (d) Lukiskan formula struktur bagi sebatian R, bulatkan kumpulan berfungsi. H O H C C OH H (i) Tuliskan formula am bagi sebatian R. CnH2n + 1COOH (ii) Sebatian lain, S adalah dalam siri homolog yang sama dengan R. S mempunyai lima atom karbon. Tuliskan formula molekul bagi S. C4H9COOH TP1 TP2 TP2 TP3 TP2 TP4 TP2 TP2 TP3 TP3

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 123 © Nilam Publication Sdn. Bhd. (e) (i) Apakah yang dimaksudkan dengan keisomeran? Keisomeran adalah fenomena di mana suatu sebatian mempunyai formula molekul yang sama tetapi formula struktur berbeza. (ii) Lukiskan formula struktur bagi sebatian P. Namakan semua isomer menggunakan sistem penamaan IUPAC. n-but-1-ena n-but-2-ena 2-metilpropena H C C C C H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H C C C H H H H H H C H (f) Apabila sebatian Q ditambah ke dalam tabung uji yang mengandungi larutan kalium dikromat(VI) berasid dan dipanaskan untuk beberapa minit, tindak balas kimia berlaku. (i) Namakan jenis tindak balas yang berlaku. Pengoksidaan (ii) Nyatakan satu pemerhatian dalam eksperimen ini. Warna jingga larutan kalium dikromat(VI) berasid menjadi hijau. (iii) Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas ini. C4H9OH + 2[O] C3H7COOH + H2O (g) Sebatian Q terbakar dengan lengkap dalam oksigen berlebihan. (i) Tuliskan persamaan kimia bagi pembakaran lengkap Q. C4H9OH + 6O2 4CO2 + 5H2O (ii) 7.4 g sebatian Q terbakar dengan lengkap pada suhu bilik. Hitung isi padu gas karbon dioksida yang terbebas. [Isi padu molar gas ialah 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik, Jisim atom relatif: H, 1; C, 12; O, 16] Bilangan mol C4H9OH = 7.4 74 = 0.1 mol Dari persamaan, 1 mol of C4H9OH : 4 mol of CO2 0.1 mol of C4H9OH : 0.4 mol of CO2 Isi padu CO2 = 0.4 × 24 dm3 = 9.6 dm3 3 Rajah di bawah menunjukkan siri tindak balas yang melibatkan sebatian organik. IV Panaskan perlahan-lahan dengan asid etanoik dan asid sulfurik pekat Larutan kalium manganat(VII) berasid Y Propana I Propena II Propanol III X (a) (i) Namakan tindak balas I. Penghidrogenan (ii) Nyatakan keadaan bagi tindak balas I. Suhu 180°C dalam kehadiran nikel / platinum sebagai mangkin. TP3 TP3 TP3 TP1

UNIT 2 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 124 (b) (i) Tuliskan formula molekul bagi propana dan propena. Propana: C3H8 Propena: C3H6 (ii) Pembakaran propena menghasilkan lebih banyak jelaga berbanding propana. Terangkan mengapa. [Diberi jisim atom relatif: H; 1, C; 12] Peratus karbon mengikut jisim dalam propana = 12 × 3 12 × 3 + 8 × 1 × 100% = 81.8 % Peratus karbon mengikut jisim dalam propena = 12 × 3 12 × 3 + 6 × 1 × 100% = 85.7 % Peratus karbon dalam propena lebih tinggi dari propana. (c) Jadual di bawah menunjukkan keputusan suatu ujian untuk membezakan antara propana dengan propena. Prosedur Pemerhatian Air bromin ditambah kepada propena. Warna perang luntur. Air bromin ditambah kepada propana. Warna perang tidak berubah. Berdasarkan jadual, terangkan mengapa terdapat perbezaan dalam pemerhatian. Propena adalah hidrokarbon tak tepu // mempunyai ikatan ganda dua antara atom karbon. Tindak balas penambahan berlaku C3H6 + Br2 → C3H6Br2. Propana adalah hidrokarbon tepu // mempunyai ikatan tunggal antara atom karbon. Tindak balas penambahan tidak berlaku. (d) Sebatian X terhasil apabila propanol dipanaskan perlahan-lahan dengan larutan kalium manganat(VII) berasid dalam tindak balas III. (i) Apakah pemerhatian dalam tindak balas III? Warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid menjadi tanpa warna. (ii) Namakan dan tuliskan formula kimia bagi sebatian X. Nama: Asid propanoik Formula kimia: C2H5COOH (iii) Sebatian X boleh bertindak balas dengan magnesium. Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas tersebut. 2C2H5COOH + Mg → (C2H5COO)2Mg + H2 (e) Propanol bertindak balas dengan asid etanoik dalam tindak balas IV untuk membentuk sebatian Y. (i) Namakan sebatian Y. Propil etanoat (ii) Lukiskan formula struktur bagi Y. H O H H H H C C O C C C H H H H H (iii) Nyatakan satu sifat istimewa sebatian Y. Bau manis (f) Botol arak yang terbuka akan berubah menjadi rasa masam dan berbau cuka. Terangkan mengapa. Etanol dalam arak bertindak balas dengan oksigen dalam udara dan menghasilkan asid etanoik. TP2 TP4 TP3 KBAT TP4 TP6

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 125 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Peta Konsep Perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk daripada ionnya dalam larutan akueus. Perubahan haba apabila 1 mol logam disesarkan daripada larutannya oleh logam yang lebih elektropositif. Haba yang dibebaskan apabila 1 mol air terbentuk daripada peneutralan asid dengan alkali Haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan api terbakar sepenuhnya dalam oksigen berlebihan Perubahan tenaga, H Haba tindak balas, ΔH Haba pemendakan Haba penyesaran Haba peneutralan Haba pembakaran Q = mcθ ΔH = +/– Q—— X Pemutusan Ikatan Pek panas Simbol ΔH “+” Simbol ΔH “–” Endotermik Eksotermik Pek sejuk Maksud Maksud Melibatkan Dalam Melibatkan Pengiraan Aplikasi Aplikasi Eksperimen untuk menentukan Mengakibatkan Maksud Maksud Tenaga Bahan tindak balas Hasil tindak balas ∆H adalah negatif (haba dibebaskan) Tenaga Bahan tindak balas Hasil tindak balas ∆H adalah positif (haba diserap) Q = Haba dibebaskan/haba diserap/perubahan haba ΔH = Haba pemendakan/haba peneutralan/haba penyesaran/haba pembakaran m = jumlah jisim larutan θ = perubahan suhu c = muatan haba tentu air x = mol mendakan/logam disesarkan/air/alkohol Pembentukan Ikatan TERMOKIMIA TERMOKIMIA UNIT 3

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 126 Hampir semua tindak balas kimia melibatkan perubahan tenaga. Mengapakah ada perubahan tenaga? Semasa tindak balas kimia, tenaga haba dibebaskan ke persekitaran atau diserap dari persekitaran. Apakah dua jenis perubahan tenaga dalam tindak balas kimia? SP 3.1.1 Dua jenis tindak balas yang berlaku adalah: (a) tindak balas eksotermik (b) tindak balas endotermik Bagaimanakah kita mengetahui perubahan tenaga semasa tindak balas kimia? Ukur perubahan suhu persekitaran. Catatan: Cara lain yang untuk mengesan perubahan tenaga dalam suatu tindak balas ialah dengan menyentuh. Nyatakan maksud tindak balas eksotermik. Tindak balas kimia yang membebaskan haba ke persekitaran. Bagaimanakah kita mengetahui jika tindak balas adalah eksotermik? Suhu persekitaran meningkat . Contoh tindak balas eksotermik. Catatan: – Tindak balas antara zink dan kuprum(II) sulfat adalah eksotermik. – Tindak balas membebaskan haba ke persekitaran. – Suhu persekitaran (larutan, bikar) meningkat. Tindak balas antara zink dengan kuprum(II) sulfat Berikan contoh lain persamaan kimia yang merupakan tindak balas eksotermik. Jenis tindak balas Contoh persamaan kimia untuk tindak balas *Peneutralan 2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O *Tindak balas antara asid dengan logam Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 *Tindak balas antara asid dengan karbonat logam CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 *Pembakaran alkohol C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O Catatan: – *Tindak balas peneutralan, tindak balas antara logam dengan asid, tindak balas antara karbonat dan asid dipelajari dalam tajuk “Asid dan Bes” (Tingkatan 4). – Pembakaran alkohol dipelajari dalam tajuk “Sebatian Karbon” (Tingkatan 5). PERUBAHAN HABA DALAM TINDAK BALAS 3.1 SK 3.1 Tindak balas: Zn(p) + CuSO4(ak) → ZnSO4(ak) + Cu(p) Persekitaran: Suhu meningkat Membebaskan haba 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Suhu meningkat Serbuk zink berlebihan Larutan kuprum(II) sulfat Tenaga haba dibebaskan kepada persekitaran Haba Haba

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 127 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Bolehkah perubahan fizikal juga menjadi eksotermik? Berikan contoh. Ya Perubahan fizikal Contoh Melarutkan bahan dalam air Melarutkan natrium hidroksida / kalium hidroksida dalam air NaOH(p) H2O Na+ (ak) + OH– (ak) Melarutkan garam kontang seperti kuprum(II) sulfat dalam air CuSO4(p) H2O Cu2+(ak) + SO4 2–(ak) Menambahkan air kepada asid pekat H2SO4(ak) H2O 2H+ (ak) + SO4 2–(ak) Perubahan keadaan jirim – Kondensasi – Pembekuan – Pemejalwapan (gas bertukar kepada pepejal) Catatan: 1 Tidak semua melarutkan bahan dalam air adalah eksotermik. Sebahagian adalah endotermik. 2 Perubahan keadaan jirim dipelajari dalam topik “Jirim dan Struktur Atom” (Tingkatan 4) Nyatakan maksud tindak balas endotermik. Tindak balas kimia yang menyerap tenaga haba dari persekitaran. Bagaimanakah kita mengetahui jika suatu tindak balas adalah endotermik? Suhu persekitaran menurun . Contoh tindak balas endotermik. Catatan: – Pengionan ammonium nitrat di dalam air adalah endotermik. – Pengionan menyerap haba dari persekitaran. – Suhu persekitaran (larutan, bikar) menurun. Melarutkan ammonium nitrat dalam air Berikan contoh lain persamaan kimia yang merupakan tindak balas endotermik: Jenis tindak balas Contoh persamaan kimia tindak balas Penguraian terma tindak balas garam nitrat. 2Cu(NO3)2 Δ 2CuO + 4NO2 + O2 Penguraian terma tindak balas garam karbonat. ZnCO3 Δ ZnO + CO2 Tindak balas asid dengan hidrogen karbonat. HCl + KHCO3 KCl + CO2 + H2O Fotosintesis 6CO2 + 6H2O UV C6H12O6 + 6O2 Catatan: Penguraian garam nitrat dan karbonat dipelajari dalam tajuk “Garam” (Tingkatan 4). Pengionan: NH4NO3(p) → NH4 +(ak) + NO3 – (ak) Persekitaran: Suhu menurun Menyerap haba 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Suhu menurun Ammonium nitrat Air Tenaga haba diserap dari persekitaran Haba Haba

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 128 Bolehkah perubahan fizikal juga menjadi endotermik? Berikan contoh. Ya Perubahan fizikal Contoh Melarutkan bahan dalam air Melarutkan garam ammonium / garam nitrat dalam air NH4NO3(p) H2O NH4 + (ak) + NO3 – (ak) KNO3(p) H2O K+ (ak) + NO3 – (ak) Pemanasan garam terhidrat Penguraian garam terhidrat kepada garam kontang dan air CuSO4.5H2O(p) D CuSO4(p) + 5H2O(ce) (biru) (putih) Perubahan keadaan jirim – Peleburan – Pendidihan / penyejatan – Pemejalwapan (pepejal bertukar kepada gas) Catatan: Perubahan keadaan jirim dalam tajuk “Jirim dan Stuktur Atom” (Tingkatan 4) Perubahan tenaga semasa pembentukan dan pemutusan ikatan SP 3.1.2 Perubahan tenaga disebabkan oleh dua proses yang berlaku semasa tindak balas kimia apabila bahan tindak balas berubah kepada hasil. Apakah dua proses ini? (i) Pemutusan ikatan dalam bahan tindak balas (ii) Pembentukan ikatan dalam hasil Pemutusan ikatan Molekul bahan tindak balas Atom terpisah Molekul hasil tindak balas Pembentukan ikatan Bagaimanakah pemutusan ikatan dalam bahan tindak balas berlaku? Tenaga haba diserap untuk memecahkan ikatan dalam bahan tindak balas. Bagaimana pembentukan ikatan dalam hasil berlaku? Tenaga haba dibebaskan semasa pembentukan ikatan dalam hasil tindak balas. Apakah faktor yang mempengaruhi kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan semasa pemutusan dan pembentukan ikatan? Ia bergantung kepada kekuatan ikatan: (i) Lebih tenaga diserap untuk memutuskan ikatan yang kuat berbanding ikatan lemah. (ii) Lebih tenaga dibebaskan apabila ikatan yang kuat terbentuk berbanding ikatan yang lemah. Nyatakan definisi tenaga ikatan. Tenaga ikatan (E) adalah jumlah tenaga diperlukan untuk memutuskan satu mol molekul kepada atom komponennya. Ia adalah ukuran kekuatan ikatan kimia. Berapakah jumlah haba yang dibebaskan apabila ikatan kimia terbentuk? Jumlah tenaga dibebaskan apabila ikatan kimia terbentuk = Jumlah tenaga diserap untuk memecahkan ikatan. Catatan: Kita boleh menggunakan tenaga ikatan untuk memperoleh jumlah haba diserap atau dibebaskan dalam ikatan kovalen tertentu.

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 129 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Berikan beberapa contoh tenaga ikatan dalam ikatan kovalen yang berbeza. Ikatan kovalen H–H H–O Cl–Cl C–H C–C C=C C–O C=O O=O Tenaga ikatan (kJ mol–1) 435 463 243 414 331 590 326 803 496 Catatan: Pemutusan dan pembentukan ikatan hanya tertumpu pada ikatan kovalen sahaja. Nyatakan definisi haba tindak balas, ∆H. Haba tindak balas adalah perubahan tenaga apabila satu mol bahan tindak balas bertindak balas atau apabila satu mol hasil tindak balas terbentuk. Contoh: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O ∆H = –810 kJ mol–1 Jumlah tenaga haba diserap untuk memutuskan ikatan dalam satu mol CH4 (4 mol ikatan C-H) dan dua mol O2 (2 mol ikatan O=O) = +[(4 × 414) + (2 × 496)] kJ = +2 648 kJ Jumlah tenaga dibebaskan untuk membentuk ikatan dalam satu mol CO2 (2 mol ikatan C=O) dan dua mol H2O (4 mol ikatan O-H) = –[(2 × 803) kJ + (4 × 463)] kJ = –3 458 kJ Perubahan tenaga keseluruhan = +2 648 kJ – 3 458 kJ = –810 kJ Haba tindak balas, ∆H = –810 kJ mol–1 HASIL (4 O–H, 2 ikatan C=O) Tenaga Pemutusan ikatan = +2 648 kJ Haba tindak balas ∆H = –810 kJ mol–1 Pembentukan ikatan = –3 458 kJ BAHAN (4 C–H, 2 ikatan O=O) ➢ Haba dibebaskan daripada pembentukan ikatan adalah lebih besar daripada haba diserap daripada pemutusan ikatan. ➢ Tanda negatif bagi ∆H menunjukkan haba dibebaskan. Catatan: 1 Tanda positif pada tenaga semasa pemutusan ikatan menunjukkan haba diserap. 2 Tanda negatif pada tenaga semasa pembentukan ikatan menunjukkan haba dibebaskan. 3 Haba tindak balas, ∆H adalah perubahan tenaga apabla 1 mol CH4 terbakar sepenuhnya dalam oksigen berlebihan.

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 130 Perubahan tenaga dalam tindak balas eksotermik SP 3.1.2 Rajah profil tenaga untuk tindak balas eksotermik. Tenaga Tenaga haba diserap (+ve) Bahan tindak balas Hasil tindak balas ∆H adalah negatif Tenaga haba dibebaskan (–ve) Catatan: Tenaga haba diserap untuk memutuskan ikatan adalah sama dengan tenaga pengaktifan, Ea (Kimia Tingkatan 4: Kadar Tindak Balas). Bandingkan kuantiti tenaga haba yang diserap dan dibebaskan dalam tindak balas tersebut. Kuantiti tenaga haba yang diserap untuk pemecahan ikatan dalam bahan tindak balas adalah lebih rendah daripada tenaga haba yang dibebaskan untuk pembentukan ikatan dalam hasil tindak balas. Bandingkan kekuatan ikatan dalam bahan tindak balas dan hasil tindak balas. Ikatan lemah dipecahkan dalam bahan tindak balas dan ikatan kuat dibentuk dalam hasil tindak balas. Apakah tanda ΔH? Tanda bagi ∆H adalah negatif . Mengapakah tanda ΔH adalah negatif? Tanda negatif ∆H menunjukkan haba dibebaskan ke persekitaran. Mengapakah suhu meningkat? Tenaga haba dibebaskan ke persekitaran, suhu persekitaran naik . (Persekitaran termasuklah larutan bahan tindak balas, bekas dan udara) Apakah perubahan tenaga dalam tindak balas? Perubahan tenaga: Tenaga kimia → Tenaga haba Bandingkan jumlah kandungan tenaga bahan dan hasil tindak balas. Jumlah kandungan tenaga hasil kurang daripada jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas. Lukis rajah aras tenaga untuk tindak balas eksotermik. Tenaga Bahan tindak balas Hasil tindak balas ∆H adalah negatif (haba dibebaskan)

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 131 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Perubahan tenaga dalam tindak balas endotermik SP 3.1.2 Rajah profil tenaga untuk tindak balas endotermik. Tenaga Tenaga haba diserap (+ve) Bahan tindak balas Hasil tindak balas ∆H adalah positif Tenaga haba dibebaskan (–ve) Bandingkan kuantiti tenaga haba yang diserap dan dibebaskan dalam tindak balas tersebut. Kuantiti tenaga haba diserap untuk pemecahan ikatan dalam bahan tindak balas lebih tinggi daripada tenaga haba dibebaskan untuk pembentukan ikatan dalam hasil tindak balas. Bandingkan kekuatan ikatan dalam bahan tindak balas dan hasil tindak balas. Ikatan kuat dipecahkan dalam bahan tindak balas dan ikatan lemah dibentuk dalam hasil tindak balas. Bagaimanakah haba tindak balas, ΔH diperolehi? Haba tindak balas, ∆H adalah perbezaan antara tenaga haba yang diserap dengan tenaga haba yang dibebaskan. Apakah tanda bagi ΔH? Tanda untuk ∆H adalah positif . Mengapakah tanda ΔH adalah positif? Tanda positif ∆H menunjukkan haba diserap dari persekitaran. Mengapakah suhu menurun? Haba diserap dari persekitaran, suhu persekitaran menurun (Persekitaran termasuklah larutan bahan tindak balas, bekas dan udara). Apakah perubahan tenaga dalam tindak balas tersebut? Perubahan tenaga: Tenaga haba → Tenaga kimia Bandingkan jumlah kandungan tenaga bahan dan hasil tindak balas. Jumlah kandungan tenaga hasil tindak balas lebih daripada jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas. Lukis rajah aras tenaga untuk tindak balas endsotermik. Tenaga Bahan tindak balas Hasil tindak balas ∆H adalah positif (haba diserap)

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 132 TAHAP PENGUASAAN (TP) Menguasai Belum menguasai TP1 Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai konsep haba tindak balas. TP2 Memahami haba tindak balas serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut dengan contoh. 1 Berikut ialah persamaan termokimia peneutralan: HCl + NaOH NaCl + H2O            ∆H = –57 kJ mol–1 Catatan: Persamaan termokimia ialah satu persamaan yang menunjukkan haba tindak balas bersama dengan persamaan seimbang. (a) Bina rajah aras tenaga untuk persamaan termokimia tersebut. Tenaga HCl + NaOH NaCl + H2O ∆H = –57 kJ mol–1 (b) Berikan empat pernyataan untuk mentafsir rajah aras tenaga yang telah anda bina. (i) Tindak balas antara asid hidroklorik dengan natrium hidroksida adalah eksotermik . (ii) Semasa tindak balas, suhu campuran meningkat . (iii) Apabila satu mol asid hidroklorik bertindak balas dengan satu mol natrium hidroksida menghasilkan satu mol natrium klorida dan satu mol air, kuantiti haba yang dibebaskan ialah 57 kJ. (iv) Jumlah tenaga bagi 1 mol asid hidroklorik dan 1 mol natrium hidroksida lebih daripada jumlah tenaga 1 mol natrium klorida dan 1 mol air. Perbezaan tenaga adalah 57 kJ. 2 Berikut ialah persamaan termokimia bagi melarutkan natrium nitrat dalam air: NH4NO3(p) H2O NH4 + (ak) + NO3 – (ak)            ∆H = +26 kJ mol–1 (a) Bina rajah aras tenaga untuk persamaan termokimia tersebut. Tenaga NH4 NO3 (p) NH4 + (ak) + NO3 – (ak) ∆H = +26 kJ mol–1 (b) Berikan empat pernyataan untuk mentafsir rajah aras tenaga yang telah anda bina. (i) Melarutkan ammonium nitrat dalam air adalah endotermik . (ii) Suhu larutan menurun . (iii) Apabila satu mol ammonium nitrat larut dalam air, kuantiti haba yang diserap ialah 26 kJ. (iv) Jumlah tenaga bagi 1 mol pepejal ammonium nitrat adalah kurang daripada jumlah tenaga 1 mol larutan ammonium nitrat. Perbezaan tenaga adalah 26 kJ. TP2 TP1 TP2 TP1 TP2 Latihan TP2

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 133 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 3 Gambar rajah di bawah menunjukkan aras tenaga bagi tindak balas I dan II. N2 (g) + 2O2 (g) 2NO2 (g) Tenaga ∆H = +66 kJ mol–1 Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu ∆H = –210 kJ mol–1 Tenaga Tindak balas I Tindak balas II (a) Berdasarkan gambar rajah di atas, bandingkan rajah aras tenaga tindak balas I dan tindak balas II. (i) Tindak balas I adalah endotermik manakala tindak balas II adalah eksotermik . (ii) Haba diserap dari persekitaran dalam tindak balas I manakala haba dibebaskan ke persekitaran dalam tindak balas II. (iii) Jumlah kandungan tenaga 1 mol gas nitrogen dan 2 mol gas oksigen lebih rendah daripada jumlah kandungan tenaga 2 mol nitrogen dioksida dalam tindak balas I. Jumlah kandungan tenaga 1 mol zink dan 1 mol kuprum(II) sulfat lebih tinggi daripada jumlah tenaga 1 mol zink sulfat dan 1 mol kuprum dalam tindak balas II. (iv) Kuantiti haba yang diserap semasa tindak balas I adalah 66 kJ (haba tindak balas ialah +66 kJ mol–1) manakala kuantiti haba yang dibebaskan semasa tindak balas II adalah 210 kJ (haba tindak balas ialah –210 kJ mol–1). TP2 Apakah haba tindak balas, ΔH? Jumlah tenaga haba dibebaskan atau diserap semasa tindak balas kimia. Atau Perbezaan antara jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas dan hasil. Jenis tindak balas kimia yang berbeza akan memberikan nilai haba tindak balas yang berbeza. Apakah haba tindak balas untuk tindak balas tertentu dalam bab ini? Jenis tindak balas Haba tentu tindak balas Catatan Pemendakan Haba pemendakan Tindak balas pemendakan dalam tajuk “Garam” (Tingkatan 4) Penyesaran Haba penyesaran Tindak balas penyesaran dalam tajuk "Keseimbangan Redoks" (Tingkatan 5) Peneutralan Haba peneutralan Tindak balas peneutralan dalam tajuk “Asid dan Bes” (Tingkatan 4) Pembakaran Haba pembakaran Pembakaran alkohol dalam tajuk “Sebatian Karbon” (Tingkatan 5) HABA TINDAK BALAS 3.2 SK 3.2

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 134 Lengkapkan jadual di bawah. Haba tindak balas Definisi Contoh Haba pemendakan SP 3.2.1 Haba pemendakan ialah perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk dari ion-ionnya dalam larutan akueus. Catatan: Tindak balas pemendakan berlaku apabila dua larutan mengandungi kation dan anion garam tak terlarutkan dicampur bersama. Tindak balas ini digunakan untuk menyediakan garam tak terlarutkan. Persamaan termokimia: Pb(NO3)2(ak) + Na2SO4(ak) → PbSO4(p) + 2NaNO3(ak) ∆H = –50.4 kJ mol–1 Persamaan ion: Pb2+ + SO4 2– → PbSO4 • 50.4 kJ tenaga haba dibebaskan apabila 1 mol ion plumbum(II) bertindak balas dengan 1 mol ion sulfat untuk membentuk 1 mol plumbum(II) sulfat . Gambar rajah aras tenaga: Pb2+(ak) + SO4 2–(ak) PbSO4 (p) ΔH = –50.4 kJ mol–1 Tenaga Haba penyesaran SP 3.2.2 Haba penyesaran ialah perubahan haba apabila 1 mol logam disesarkan dari larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif. Catatan: Tindak balas penyesaran berlaku apabila logam yang berada di kedudukan yang lebih tinggi (lebih cenderung melepaskan elektron) dalam siri elektrokimia menyesar logam di bawahnya dari larutan garamnya. Persamaan termokimia: Zn(p) + CuSO4(ak) → ZnSO4(ak) + Cu(p) ∆H = –217 kJ mol–1 Persamaan ion: Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu • 217 kJ tenaga haba dibebaskan apabila 1 mol kuprum disesarkan dari larutan kuprum(II) sulfat oleh zink. Gambar rajah aras tenaga: Tenaga Cu2+(ak) + Zn(p) Zn2+(ak) + Cu(p) ∆H = –217 kJ mol–1

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 135 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Haba tindak balas Definisi Contoh Haba peneutralan SP 3.2.3 Haba peneutralan ialah perubahan haba yang dibebaskan apabila 1 mol air terbentuk dari peneutralan asid dan alkali. Catatan: Peneutralan ialah tindak balas antara asid dan bes menghasilkan garam dan air sahaja. Persamaan termokimia: KOH(ak) + HNO3(ak) → KNO3(ak) + H2O(ce) ∆H = –57 kJ mol–1 Persamaan ion: H+ + OH– → H2O • 57 kJ haba dibebaskan apabila 1 mol air terbentuk dari peneutralan kalium hidroksida dengan asid nitrik . Gambar rajah aras tenaga: H+(ak) + OH– (ak) H2 O(ce) ΔH = –57 kJ mol–1 Tenaga Haba pembakaran SP 3.2.4 Haba pembakaran ialah haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan api terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan. Catatan: Tindak balas pembakaran adalah tindak balas yang berlaku apabila bahan terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan. Persamaan termokimia: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O ∆H = –1 366 kJ mol–1 • 1 366 kJ tenaga haba dibebaskan apabila 1 mol etanol dibakar lengkap dalam oksigen berlebihan . Gambar rajah aras tenaga: C2 H5 OH + 3O2 2CO2 + 3H2 O ΔH = –1 366 kJ mol–1 Tenaga

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 136 Haba tindak balas (DH) ialah perbezaan haba apabila 1 mol bahan bertindak balas atau apabila 1 mol hasil tindak balas dihasilkan. B PENGIRAAN: Haba tindak balas, DH = ± mcq X Haba dibebaskan / Haba diserap / Perubahan haba, Q = mcq B B B B ∆H = Haba pemendakan: Perubahan haba apabila 1 mol mendakan dihasilkan daripada ion-ionnya di dalam larutan akueus. m = Jumlah isi padu larutan garam X = Bilangan mol mendakan (dari persamaan seimbang) ∆H = Haba penyesaran: Perbezaan haba apabila 1 mol logam disesarkan daripada larutannya oleh logam yang lebih elektropositif. m = Isi padu larutan garam X = Bilangan mol logam yang disesarkan (dari persamaan seimbang) ∆H = Haba peneutralan: Haba yang terbebas apabila 1 mol air dihasilkan daripada peneutralan asid dengan suatu alkali. m = Jumlah isi padu asid dan alkali X = Bilangan mol air (dari persamaan seimbang) ∆H = Haba pembakaran: Haba yang terbebas apabila 1 mol bahan api terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan. m = Isi padu air di dalam tin kuprum X = Bilangan mol alkohol (dari perbezaan jisim pelita) B B B B Termometer Larutan argentum nitrat, AgNO3 + Larutan natrium klorida, NaCl Kacau Cawan polistirena Bahan: Larutan natrium klorida 0.5 mol dm–3, larutan argentum nitrat 0.5 mol dm–3 Radas: Bekas polistirena dengan penutup, silinder penyukat, termometer Termometer Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 Penutup Enapan kuprum, Cu Kacau Serbuk zink Cawan polistirena Bahan: Larutan kuprum(II) sulfat 0.5 mol dm–3, serbuk zink Radas: Bekas polistirena dengan penutup, silinder penyukat, termometer 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 Asid hidroklorik Larutan natrium hidroksida Pemboleh ubah dimanipulasikan: Jenis asid Pemboleh ubah bergerak balas: Haba peneutralan Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu dan kepekatan asid dan alkali, jenis alkali 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 Termometer Tin kuprum Pengadang anginAir Bahan api Pemboleh ubah dimanipulasikan: Jenis alkohol Pemboleh ubah bergerak balas: Haba pembakaran Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu air, jenis bekas logam Aktiviti / Eksperimen untuk Menentukan Haba Tindak Balas

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 137 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Prosedur: 1 Sukat 25 cm3 larutan argentum nitrat berkepekatan 0.5 mol dm–3 dengan silinder penyukat dan tuang ke dalam cawan polistirena. 2 Sukat 25 cm3 larutan natrium klorida berkepekatan 0.5 mol dm–3 dengan silinder penyukat dan tuang ke dalam cawan polistirena yang lain. 3 Letakkan termometer di dalam setiap larutan dan catat suhu awal setiap larutan T1 dan T2. 4 Tuang larutan natrium klorida dengan cepat dan cermat ke dalam larutan argentum nitrat. 5 Kacau campuran tindak balas dengan termometer seperti yang ditunjukkan dalam rajah dan catat suhu tertinggi, T3. Prosedur: 1 Sukat 25 cm3 larutan kuprum(II) sulfat berkepekatan 0.5 mol dm–3 dengan silinder penyukat dan tuang ke dalam cawan polistirena. 2 Letakkan termometer di dalam larutan tersebut dan catat suhu awal T1. 3 Tambah separuh spatula serbuk zink dengan cepat dan cermat ke dalam larutan kuprum(II) sulfat seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 4 Kacau campuran tindak balas dengan termometer dan catat suhu tertinggi, T2. Hipotesis: Tindak balas asid hidroklorik dengan natrium hidroksida menghasilkan haba peneutralan yang lebih tinggi dari haba peneutralan antara asid etanoik dengan natrium hidroksida. Bahan: Asid hidroklorik 2 mol dm–3, asid etanoik 2 mol dm–3, larutan natrium hidroksida 2 mol dm–3 Radas: Bekas polistirena dengan penutup, silinder penyukat, termometer Prosedur: 1 Sukat 50 cm3 larutan natrium hidroksida 2 mol dm–3 dengan silinder penyukat dan tuang ke dalam cawan polistirena. 2 Sukat 50 cm3 asid hidroklorik berkepekatan 2 mol dm–3 dengan silinder penyukat yang lain dan tuang ke dalam cawan polistirena yang lain. 3 Letakkan termometer di dalam setiap larutan dan rekod suhu awal larutan natrium hidroksida dan asid hidroklorik, T1 dan T2. 4 Tuang asid hidroklorik dengan cepat dan cermat ke dalam larutan natrium hidroksida. 5 Kacau campuran tindak balas dengan termometer dan catat suhu tertinggi, T3. 6 Ulang langkah 1 hingga 5 dengan menggunakan larutan natrium hidroksida dan asid etanoik. Hipotesis: Semakin bertambah bilangan atom karbon dan hidrogen setiap molekul alkohol, semakin bertambah haba pembakaran. Bahan: Metanol, etanol, propanol, butanol Radas: Pelita, bekas kuprum, termometer, pengadang, bongkah kayu, silinder penyukat, tungku kaki tiga Prosedur: 1 Sukat 100 cm3 air dengan silinder penyukat dan tuang ke dalam bekas kuprum. 2 Letakkan termometer di dalam air dan catat suhu awal, T1. 3 Letakkan bekas kuprum di atas tungku kaki tiga. 4 Isi pelita dengan metanol dan timbang. Catat jisim awalnya, m1. 5 Letakkan penghadang angin seperti ditunjukkan dalam rajah untuk mengurangkan kehilangan haba ke udara persekitarannya. 6 Letak pelita dekat dengan bekas kuprum untuk memaksimakan pemindahan haba. Nyalakan sumbu pelita tersebut. 7 Kacau air tersebut dengan termometer sehingga suhunya meningkat sebanyak 30°C, padamkan api dan catat suhu tertinggi, T2 dicapai oleh air. 8 Timbang jisim terakhir pelita m2 dan kandungannya segera dan catat jisimnya. 9 Ulang langkah 1 hingga 8 dengan menggunakan etanol, propanol dan butanol.

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 138 Pengiraan haba tindak balas, ∆H: Apakah kuantiti yang diperlukan untuk mengira perubahan haba / haba yang diserap atau haba yang dibebaskan, H dalam bahan? (i) Jisim bahan (m dalam gram) (ii) Muatan haba tentu bahan (c dalam J g–1 °C–1) (iii) Perubahan suhu (θ°C) Apakah andaian yang dibuat untuk mendapatkan jisim, muatan tentu dan suhu bahan tersebut? Untuk tindak balas kimia yang berlaku dalam larutan akueus (pemendakan, penyesaran logam dan peneutralan) anggapan dibuat semasa pengiraan haba tindak balas: (i) Ketumpatan larutan akueus sama dengan ketumpatan air = 1 g cm–3, contoh: • 1 cm3 larutan akueus mempunyai jisim 1 g • 2 cm3 larutan akueus mempunyai jisim 2 g • m cm3 larutan akueus mempunyai jisim m g (ii) Muatan haba tentu bahan larutan = Muatan haba tentu bahan air = 4.2 J g–1 °C–1 (iii) Tiada haba hilang ke persekitaran: – semua haba dibebaskan dalam satu tindak balas eksotermik = haba yang diserap oleh larutan (suhu meningkat) – semua haba diserap dalam satu tindak balas endotermik = haba yang hilang oleh larutan (suhu menurun) Bagaimana mengira perubahan haba / haba yang diserap / haba yang dikeluarkan atau haba dibebaskan, H dalam tindak balas? Perubahan haba, Q dalam tindak balas boleh dikira dengan formula berikut: Perubahan haba (Q) = mcθ J di mana m = jisim larutan dalam gram c = muatan haba tentu larutan dalam J g–1 °C–1 θ = perubahan suhu dalam °C Bagaimanakah cara mengira haba tindak balas, ΔH dalam tindak balas? (i) Haba tindak balas (∆H) ialah perubahan tenaga apabila satu mol bahan bertindak balas atau satu mol hasil terbentuk. (ii) X mol bahan / hasil menyerap / membebaskan Q J tenaga haba 1 mol of bahan / hasil menyerap / membebaskan Q X J mol–1 ⇒ ∆H (Haba tindak balas) = +/– Q J X mol , X = bilangan mol bahan/hasil Catatan: (i) Tanda ∆H adalah negatif untuk tindak balas eksotermik (suhu menaik). (ii) Tanda ∆H adalah positif untuk tindak balas endotermik (suhu menurun). Apakah unit haba bagi tindak balas? Unit untuk haba tindak balas ialah kJ mol–1. Langkah-langkah untuk mengira haba tindak balas, ΔH. Langkah 1: Hitung bilangan mol bahan atau hasil tindak balas, X Langkah 2: Hitung *perubahan haba tindak balas, Q Q = mcθ Langkah 3: Hitung *haba tindak balas, ΔH ΔH = +/– Q X J Catatan: Bagi tindak balas tertentu dalam bab ini: 1 *Perubahan haba, Q ialah haba yang dibebaskan untuk tindak balas eksotermik atau haba yang diserap untuk tindak balas endotermik. 2 *Haba tindak balas, ΔH ialah (i) Haba pemendakan bagi tindak balas pemendakan (ii) Haba penyesaran bagi tindak balas penyesaran (iii)Haba peneutralan bagi tindak balas peneutralan (iv)Haba pembakaran bagi tindak balas pembakaran

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 139 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Contoh: 60 cm3 larutan argentum nitrat 0.25 mol dm–3 bertindak balas dengan 60 cm3 larutan kalium bromida 0.25 mol dm–3 dengan suhu purata 29°C. Mendakan kuning terbentuk dan suhu tertinggi dicapai ialah 32°C. Tentukan haba tindak balas, ∆H. Langkah-langkah Pengiraan Langkah 1: Hitung bilangan mol mendakan argentum bromida (X) AgNO3(ak) + KBr (ak) → AgBr(p) + KNO3(ak) atau Ag+ + Br– → AgBr Bilangan mol Ag+ = 0.25 mol dm–3 × 60 1 000 dm3 = 0.015 mol Bilangan mol Br– = 0.25 mol dm–3 × 60 1 000 dm3 = 0.015 mol Daripada persamaan: 1 mol ion Ag+ bertindak balas dengan 1 mol ion Br– membentuk 1 mol AgBr 0.015 mol ion Ag+ bertindak balas dengan 0.015 mol ion Br– membentuk 0.015 mol AgBr X = 0.015 mol Langkah 2: Hitung haba yang dibebaskan, Q (Muatan haba tentu larutan = 4.2 J g–1 °C–1) Q = mcθ J Q = 120 g × 4.2 J g–1 °C–1 × 3°C = 1 512 J Catatan: 1 Jisim larutan, m = (60 cm3 + 60 cm3 ) × 1 g cm–3 = 120 g 2 Perubahan suhu, q = (32 – 29)°C = 3°C Langkah 3: Hitung haba pemendakan, ΔH ∆H = – Q X (negatif sebab haba dibebaskan ke persekitaran atau suhu menaik) = – 1 512 0.015 mol = –100.8 kJ mol–1 Lukis rajah aras tenaga: Tenaga AgNO3 (ak) + KBr(ak) AgBr(p) + KNO3 (ak) ΔH = –100.8 kJ mol–1

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 140 Contoh 1: Serbuk zink berlebihan ditambah kepada 50 cm3 larutan kuprum(II) sulfat 0.1 mol dm–3. Suhu campuran tindak balas meningkat sebanyak 5°C. Hitungkan haba penyesaran kuprum oleh zink dari larutan kuprum(II) sulfat. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3] Langkah 1: Hitung bilangan mol kuprum yang disesarkan 50 cm3 Lebih 0.1 mol dm–3 ? mol Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu Bilangan mol CuSO4 = 50 × 0.1 1 000 = 0.005 mol Dari persamaan, 1 mol CuSO4 : 1 mol Cu 0.005 mol CuSO4 : 0.005 mol Cu Langkah 2: Hitung haba dibebaskan, Q Haba dibebaskan dalam eksperimen, Q = 50 × 4.2 × 5 J = 1 050 J Langkah 3: Hitung haba tindak balas (ΔH) Haba penyesaran, ∆H= – 1 050 J 0.005 mol = –210 kJ mol–1 Contoh 2: Berikut adalah persamaan termokimia untuk suatu tindak balas. Zn + CuSO4 →ZnSO4 + Cu ∆H = –210 kJ mol–1 Hitungkan haba yang dibebaskan apabila 50 cm3 larutan kuprum(II) sulfat 1.0 mol dm–3 bertindak balas dengan zink berlebihan. Langkah 1: Hitung bilangan mol kuprum yang disesarkan Bilangan mol CuSO4 = 50 × 1 1 000 = 0.05 mol Dari persamaan, 1 mol CuSO4 : 1 mol Cu 0.05 mol CuSO4 : 0.05 mol Cu Langkah 2: Hitung haba dibebaskan, Q ∆H = Q X 210 kJ mol–1 = Q 0.05 Q = 210 kJ mol–1 × 0.05 mol = 10.5 kJ Pengiraan Melibatkan Haba Penyesaran

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 141 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Persamaan ion termokimia di bawah mewakili tindak balas antara serbuk magnesium dengan larutan ferum(II) sulfat. Mg(p) + Fe2+(ak) → Mg2+(ak) + Fe(p) ∆H = –189 kJ mol–1 Hitungkan kenaikan suhu apabila serbuk magnesium berlebihan ditambah kepada 80 cm3 larutan ferum(II) sulfat 0.4 mol dm–3. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g –1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3] Langkah 1: Hitung bilangan mol ferum yang disesarkan TP1 Bilangan mol FeSO4 = 80 × 0.4 1 000 = 0.032 mol Dari persamaan, 1 mol Fe 2+ : 1 mol Fe 0.032 mol Fe 2+ : 0.032 mol Fe Langkah 2: Hitung haba dibebaskan, Q TP1 ∆H = Q X 189 kJ mol–1 = Q 0.032 mol ; Q = Haba dibebaskan dalam eksperimen Q = 189 kJ mol–1 × 0.032 mol = 6.048 kJ = 6 048 J Langkah 3: Hitung peningkatan suhu, θ TP2 6 048 J = mcθ = 80 × 4.2 × θ θ = 18°C 1 Apabila 25 cm3 larutan argentum nitrat 0.25 mol dm–3 ditambah kepada 25 cm3 larutan natrium klorida 0.25 mol dm–3, suhu campuran tindak balas naik sebanyak 3ºC. Berapa kuantiti haba yang dibebaskan dalam eksperimen ini? [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1] Jawapan: Haba dibebaskan dalam eksperimen, Q = 50 g × 4.2 J g–1 ºC–1 × 3ºC = 630 J Latihan Pengiraan Melibatkan Haba Penyesaran

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 142 1 100 cm3 larutan natrium hidroksida 2.0 mol dm–3 ditambah kepada 100 cm3 asid etanoik 2.0 mol dm–3. Suhu awal kedua-dua larutan ialah 28.0ºC dan suhu tertinggi ialah 41.0ºC. Hitungkan haba peneutralan. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1] Langkah 1: Hitung bilangan mol air yang terbentuk Bilangan mol NaOH = 100 × 2 1 000 = 0.2 mol Bilangan mol CH3COOH = 100 × 2 1 000 = 0.2 mol CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Daripada persamaan: 1 mol CH3COOH : 1 mol NaOH : 1 mol H2O 0.2 mol CH3COOH : 0.2 mol NaOH : 0.2 mol H2O Langkah 2: Hitung haba dibebaskan, Q Haba dibebaskan, Q = (100 + 100) g × 4.2 J g–1 °C–1 × (41 – 28) °C–1 = 10 920 J = 10.92 kJ Langkah 3: Hitung haba peneutralan (ΔH) Haba peneutralan, ΔH = 10.92 kJ 0.2 mol = –54.6 kJ mol–1 2 Persamaan ion termokimia di bawah mewakili tindak balas antara larutan plumbum(II) nitrat dengan larutan kalium sulfat. Pb2+ + SO4 2– → PbSO4 ∆H = –50.4 kJ mol–1 Hitungkan kenaikan suhu apabila 25 cm3 larutan plumbum(II) nitrat 1 mol dm–3 ditambah kepada 25 cm3 larutan kalium sulfat 1 mol dm–3. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3] Langkah 1: Hitung bilangan mol mendakan plumbum(II) sulfat yang terbentuk Bilangan mol Pb2+ = 25 × 1 1 000 = 0.025 mol, Bilangan mol SO4 2– = 25 × 1 1 000 = 0.025 mol Dari persamaan: • 1 mol ion Pb2+ bertindak balas dengan 1 mol ion SO4 2– membentuk 1 mol PbSO4 • 0.025 mol ion Pb2+ bertindak balas dengan 0.025 mol ion SO4 2– membentuk 0.025 mol PbSO4 Langkah 2: Hitung haba dibebaskan, Q X = 0.025 mol 50.4 kJ mol–1 = Q 0.025 mol Haba dibebaskan, Q = 1.26 kJ = 1 260 J Langkah 3: Hitung peningkatan suhu, θ 1 260 J = mcθ = 50 g × 4.2 J g–1 ºC–1 × θ θ = 6 ºC Pengiraan Melibatkan Haba Peneutralan

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 143 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 2 Tindak balas antara 25 cm3 asid hidroklorik dan 25 cm3 larutan natrium hidroksida membebaskan haba sebanyak 2 100 J. Apakah perubahan suhu campuran tindak balas? [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1] Jawapan: Haba dibebaskan = mcθ = 2 100 J (25 + 25) g × 4.2 J g–1 °C–1 × θ = 2 100 J θ = 10°C TP2 Apakah haba peneutralan? Haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila satu mol ion hidrogen dari asid bertindak balas dengan satu mol ion hidroksida dari alkali menghasilkan satu mol air: H+(ak) + OH– (ak) → H2O ∆ H = –57 kJ mol–1 Terangkan mengapa nilai haba peneutralan antara larutan natrium hidroksida / larutan kalium hidroksida dengan asid hidroklorik / asid nitrik adalah 57 kJ mol–1. – Asid hidroklorik dan asid nitrik adalah asid monoprotik kuat . Satu mol asid hidroklorik atau asid nitrik mengion lengkap dalam air untuk menghasilkan satu mol ion hidrogen. – Natrium hidroksida dan kalium hidroksida adalah alkali kuat . Satu mol natrium hidroksida atau kalium hidroksida mengion lengkap dalam air untuk menghasilkan satu mol ion hidroksida. – Haba peneutralan bagi larutan natrium hidroksida / kalium hidroksida dengan asid hidroklorik / asid nitrik ialah –57 kJ mol–1 kerana semua tindak balas menghasilkan satu mol air. HCl + KOH → KCl + H2O HCl + NaOH → NaCl + H2O HNO3 + KOH → KNO3 + H2O H+ + OH– → H2O, ∆H = –57 kJ mol–1 HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O ⇒ 1 mol ion hidrogen bertindak balas dengan ion hidroksida membentuk 1 mol air dan membebaskan 57 kJ tenaga haba. Apakah nilai haba peneutralan asid sulfurik (asid diprotik kuat) dengan alkali kuat? Terangkan. – Persamaan termokimia untuk peneutralan antara natrium hidroksida dengan asid sulfurik (asid diprotik): 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O – 2 mol ion hidroksida bertindak balas dengan 2 mol ion hidrogen membentuk 2 mol H2O. Haba yang dibebaskan ialah 2 × 57 kJ = 114 kJ. 2H+ + 2OH– → 2H2O, ΔH = –114 kJ – Haba peneutralan bagi asid sulfurik dengan natrium hidroksida masih –57 kJ mol–1 kerana maksud haba peneutralan adalah haba yang dibebaskan bagi pembentukan satu mol air. H+ + OH– → H2O, ΔH = –57 kJ mol–1 Terangkan mengapa haba peneutralan antara asid lemah dan alkali kuat kurang daripada –57 kJ mol–1. Magnitud haba peneutralan untuk asid lemah dengan alkali kuat atau asid kuat dengan alkali lemah adalah kurang daripada 57 kJ mol–1. Contoh: NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O ∆H = –55 kJ mol–1 NaOH + HCN → NaCN + H2O ∆H = –12 kJ mol–1 Penerangan: (i) Asid lemah mengion separa dalam air menghasilkan ion hidrogen . CH3COOH CH3COO– + H+ (ii) Sebahagian zarah masih kekal dalam bentuk molekul . (iii) Tenaga haba diserap untuk mengionkan molekul asid lemah yang masih belum mengion supaya mengion sepenuhnya. (iv) Sebahagian haba yang dibebaskan digunakan / diserap untuk mengionkan molekul asid lemah yang masih belum mengion. Membandingkan Haba Peneutralan

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 144 Panduan pengiraan: # Panduan pengiraan I: Jika sebarang tindak balas diulangi dengan menukarkan isi padu tanpa menukar kepekatan, perubahan suhu adalah sama. Contoh 1: • Tindak balas I: 50 cm3 asid hidroklorik 2 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 larutan kalium hidroksida 2 mol dm–3. Suhu naik sebanyak 13°C. • Tindak balas II: 100 cm3 asid hidroklorik 2 mol dm–3 ditambah dengan 100 cm3 larutan kalium hidroksida 2 mol dm–3. Apakah perubahan suhu dalam tindak balas ini? Jawapan: ∆H = Q X di mana X = Bilangan mol air Q = Perubahan haba (haba dibebaskan dalam tindak balas) = mcq HCl + KOH → KCl + H2O 1 mol 1 mol 1 mol Daripada persamaan: Tindak balas I: 1 mol HCl : 1 mol KOH : 1 mol H2O 0.1 mol HCl : 0.1 mol KOH : 0.1 mol H2O Tindak balas II: 1 mol HCl : 1 mol KOH : 1 mol H2O 0.2 mol HCl : 0.2 mol KOH : 0.2 mol H2O Tindak balas I: ∆H = 100 × 4.2 × 13 J 0.1 = 54 600 J Tindak balas II: 54 600 J = 600 × 4.2 × T 0.2 , di mana T = perubahan suhu dalam tindak balas II T = 13ºC Penerangan: – Apabila Tindak balas II diulang dengan menggandakan isi padu asid dan alkali, bilangan mol air yang dihasilkan dalam Tindak balas II adalah dua kali ganda , oleh itu jumlah tenaga haba yang dibebaskan adalah dua kali ganda . – Jumlah tenaga haba yang berganda digunakan untuk meningkatkan jumlah isi padu larutan yang juga dua kali ganda. – Oleh itu, peningkatan suhu kekal sama . # Panduan pengiraan II: Jika sebarang tindak balas diulangi dengan menukarkan kepekatan larutan sebanyak n kali tanpa menukar isi padu, perubahan suhu adalah n kali. Contoh 2: • Tindak balas I: 50 cm3 larutan plumbum(II) nitrat 2 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 larutan natrium karbonat 0.2 mol dm–3. Suhu naik sebanyak 2.4°C. • Tindak balas II: 50 cm3 larutan plumbum(II) nitrat 0.6 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 larutan natrium karbonat 0.6 mol dm–3. Apakah kenaikan suhu dalam eksperimen ini?

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 145 © Nilam Publication Sdn. Bhd. Jawapan: ∆H = Q X di mana ∆H = Haba pemendakan plumbum(II) karbonat X =Bilangan mol mendakan plumbum(II) karbonat Q = Perubahan haba = mcθ Persamaan ion untuk kedua-dua tindak balas: Pb2+ + CO3 2– → PbCO3 Tindak balas I: ∆H = 100 × 4.2 × 2.4 J 0.01 = 100 800 J mol–1 Tindak balas II: 100 800 J = 100 × 4.2 × T 0.03 , di mana T = perubahan suhu dalam tindak balas II T = 7.2°C (Perubahan suhu adalah 3 kali lebih daripada tindak balas I) Penerangan: – Apabila Tindak balas II diulang dengan meningkatkan kepekatan larutan plumbum(II) nitrat dan larutan natrium karbonat sebanyak 3 kali , bilangan mol plumbum(II) karbonat yang dihasilkan juga meningkat sebanyak 3 kali ganda . Oleh itu, jumlah tenaga haba yang dilepaskan meningkat 3 kali ganda . – Tenaga haba digunakan untuk meningkatkan jumlah isi padu larutan yang sama . – Oleh itu, kenaikan suhu adalah 3 kali ganda . 1 Metanol terbakar dalam oksigen seperti persamaan termokimia di bawah. CH3OH(p) + 3 2 O2(g)→ CO2 (g) + 2H2O ∆H = –725 kJ mol–1 Apakah jisim metanol yang perlu dibakar lengkap untuk menghasilkan 145 kJ haba? [Jisim atom relatif: C, 12; O, 16] Kira bilangan mol metanol ∆H = Q X , X = Bilangan mol metanol 725 kJ mol–1 = 145 kJ X Bilangan mol metanol = 145 kJ 725 kJ mol–1 = 0.20 mol Hitung jisim metanol Jisim metanol = 0.2 × [12 × 1 + 4 × 1 + 16] = 6.40 g Pengiraan Melibatkan Haba Pembakaran

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 146 2 22 g butanol terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan. Haba yang dibebaskan memanaskan 500 cm3 air dari 27.5°C ke 55.8°C. Hitungkan haba pembakaran butanol. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1, jisim atom relatif: H, 1; C, 12; O, 16] Kira bilangan mol butanol Bilangan mol butanol = 22 g 74 g mol–1 = 0.30 mol Hitung haba dibebaskan, Q Q= 500 cm3 × 4.2 J g–1 °C–1 × 28.3°C = 59 430 J = 59.43 kJ Hitung haba pembakaran, (ΔH) ∆H= 59.43 kJ 22 74 mol = 199.90 kJ mol–1 Membandingkan Haba Pembakaran Pelbagai Bahan Api Nyatakan maksud haba pembakaran. Haba pembakaran ialah tenaga haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan api dibakar lengkap dalam oksigen berlebihan. Apakah perbezaan haba pembakaran di antara pelbagai alkohol? Semakin tinggi bilangan atom karbon dan hidrogen dalam setiap molekul alkohol, semakin banyak tenaga haba dibebaskan dari pembakaran 1 mol alkohol. Contoh: Rajah di bawah menunjukkan graf haba pembakaran melawan bilangan atom karbon dalam setiap molekul alkohol. 0 1 000 1 2 3 4 2 000 3 000 Haba pembakaran alkohol (kJ mol–1) Bilangan atom karbon per molekul Nyatakan hubungan antara bilangan atom karbon per molekul alkohol dengan haba pembakaran. Terangkan. Jawapan: – Apabila bilangan atom karbon dalam setiap molekul alkohol bertambah, haba pembakaran bertambah . – Apabila bilangan atom karbon dalam setiap molekul alkohol bertambah , bilangan molekul karbon dioksida dan air yang dihasilkan bertambah . – Lebih banyak ikatan antara atom dalam molekul air dan karbon dioksida terbentuk, lebih banyak haba dibebaskan.

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 147 © Nilam Publication Sdn. Bhd. I Pek panas: Nyatakan jenis tindak balas yang berlaku di dalam pek panas. Mengandungi bahan kimia yang membebaskan haba, aplikasi bagi tindak balas eksotermik . Bagaimanakah struktur pek panas? Ia adalah beg plastik yang mengandungi ruang berasingan air dan kalsium klorida kontang. Terangkan bagaimana tindak balas berlaku dalam pek panas. Kalsium klorida kontang larut dalam air dan membebaskan haba yang seterusnya menyebabkan suhu meningkat . CaCl2(p) H2O Ca2+(ak) + 2Cl– (ak) ∆H = –83 kJ mol–1 Apakah bahan lain yang boleh digunakan dalam pek panas? Bahan lain yang boleh digunakan dalam pek panas adalah magnesium sulfat kontang, kuprum(II) sulfat kontang dan kalsium oksida. Bagaimanakah struktur pek panas yang boleh diguna semula? Pek panas yang boleh dipakai semula menggunakan larutan tepu natrium etanoat yang akan menghablur. Nyatakan kegunaan pek panas. – Pendaki gunung menggunakan pek panas untuk menghangatkan tangan dan kaki. – Haba dapat meningkatkan pengaliran darah dan membantu mengembalikan pergerakan tisu yang tercedera. – Haba juga mengurangkan sengal sendi, kesakitan dan kejang otot. II Pek sejuk: Nyatakan jenis tindak balas yang berlaku dalam pek sejuk. Mengandungi bahan kimia yang menyerap haba, aplikasi bagi tindak balas endotermik . Bagaimanakah struktur pek sejuk? Ia adalah beg plastik yang mengandungi ruang yang berasingan air dan pepejal ammonium nitrat. Terangkan bagaimana tindak balas berlaku dalam pek sejuk. Pepejal ammonium nitrat larut dalam air menyerap haba yang seterusnya menyebabkan suhu menurun . NH4NO3(p) H2O NH4 +(ak) + NO3 – (ak) ∆H = + 26 kJ mol–1 Apakah bahan lain yang boleh digunakan dalam pek sejuk? Bahan lain yang boleh digunakan dalam pek sejuk adalah ammonium klorida, kalium nitrat dan natrium tiosulfat. Nyatakan kegunaan pek sejuk. – Untuk mengurangkan suhu badan pesakit yang demam. – Untuk melegakan kesakitan kecederaan akut dan kronik, seperti terseliuh dan artritis. APLIKASI TINDAK BALAS EKSOTERMIK DAN ENDOTERMIK DALAM KEHIDUPAN SEHARIAN SK 3.3 3.3

UNIT 3 UNIT 3 MODUL • Kimia TINGKATAN 5 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 148 Nilai bahan api Apakah bahan api? Bahan api ialah sebatian yang terbakar dalam udara untuk menghasilkan tenaga haba . Apakah nilai bahan api? Nilai bahan api adalah jumlah haba yang dibebaskan apabila 1 g bahan api terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan, unitnya adalah kJ g–1. Unit bagi haba pembakaran adalah dalam kJ mol –1. Mengapa unit bagi nilai ini dalam kJ g–1? Dalam kehidupan seharian, ia tidak mungkin untuk mengukur kuantiti bahan api dalam mol. Kuantiti bahan api kebiasaannya diukur oleh jisimnya dalam gram. Bagaimanakah untuk menghitung nilai bahan api bagi bahan api daripada haba pembakaran? Nilai bahan api = Haba pembakaran dalam kJ mol–1 Jisim molar bahan api dalam g mol–1 Contoh: Bahan api Formula molekul Haba pembakaran, ∆H (kJ mol–1) Jisim molar (g mol–1) Nilai bahan api (kJ g–1) Karbon C –389 12 32.4 Propana C3H8 –2202 44 50.0 Metana CH4 –394 16 24.6 Apakah aspek yang perlu dipertimbangkan ketika memilih bahan api dalam industri? – Nilai bahan api bagi bahan api. – Harga tenaga/bahan api. – Mudah didapati dan sumber bahan api. – Kesan bahan api kepada persekitaran. Nyatakan dua kelebihan penggunaan hidrogen dalam bahan api. 1 Hidrogen menghasilkan tenaga tertinggi per gram berbanding bahan api lain. 2 Pembakaran hidrogen di udara menghasilkan wap air yang tidak mencemarkan alam sekitar. 1 Rajah di bawah menunjukkan dua situasi berbeza yang terjadi dalam kehidupan seharian. Situasi I: Pelitup muka menyebabkan cermin mata berkabus Situasi II: Seorang budak perempuan berpeluh. Apabila dia mendedahkan dirinya di hadapan kipas, dia berasa sejuk. (a) Nyatakan tindak balas yang terlibat bagi situasi I dan II sama ada eksotermik atau endotermik. Situasi I: Eksotermik Situasi II: Endotermik (b) Terangkan mengapa perubahan haba berlaku di sepanjang proses dalam situasi I dan II. Situasi I: Udara panas yang kita hembus terlepas keluar melalui pelitup muka akan bergerak secara langsung ke kawasan kanta cermin mata yang lebih sejuk. Ini menyebabkan pembentukan titisan air. Oleh kerana proses kondensasi berlaku, tenaga haba dibebaskan. Situasi II: Kipas membantu menyejat peluh daripada kulit. Oleh kerana proses penyejatan berlaku, tenaga haba diserap daripada badan menyebabkan badan / kulit berasa lebih sejuk. Latihan TP2 TP4