BUKU RUJUKAN KIMIA T4 KSSM FULL✨

49 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 JADUAL BERKALA Sejarah Perkembangan – Sumbangan Ahli Sains Kumpulan Kala 3 (a) Sifat kelogaman (berkilat, mengalirkan arus elektrik, mulur, kekuatan tegangan tinggi, takat lebur dan ketumpatan tinggi) (b) Ciri-ciri istimewa: (i) Kebanyakan unsur peralihan membentuk sebatian berwarna. (ii) Kebanyakan unsur peralihan mempunyai lebih dari satu nombor pengoksidaan. (iii) Terdapat unsur peralihan boleh membentuk ion kompleks. (iv) Terdapat unsur peralihan boleh bertindak sebagai mangkin (a) Monoatom dan lengai (b) Kegunaan dalam kehidupan Sifat fizikal & perubahan dalam sifat fizikal menuruni kumpulan (a) Sifat kimia sama. (Bertindak balas dengan H2O, O2 & Cl2) (b) Kereaktifan meningkat menuruni kumpulan. (a) Sifat kimia sama. (Bertindak balas dengan H2O, NaOH & Fe) (b) Kereaktifan berkurang menuruni kumpulan. Merentasi Kala 3 dari kiri ke kanan: (a) Perubahan saiz atom (b) Perubahan keelektronegatifan (c) Perubahan sifat kelogaman (logam ➝ separa logam ➝ bukan logam) (d) Perubahan sifat oksida (Oksida bes ➝ oksida amfoterik ➝ oksida asid) Kumpulan 18 (Gas adi) Kumpulan 1 (Logam alkali) Kumpulan 17 (Halogen) Kala Unsur peralihan Unsur disusun dalam turutan menaik nombor proton Susunan elektron dalam suatu atom Bilangan petala yang diisi elektron di dalam satu atom Terletak antara Kumpulan 2 dan Kumpulan 13 Atom unsur mempunyai tiga petala berisi elektron Atom unsur mempunyai tujuh elektron valens Atom unsur mempunyai satu elektron valens Atom mencapai susunan elektron duplet/oktet yang stabil Bilangan elektron valens dalam suatu atom 4 UNIT Peta Konsep Belajar di Tingkatan 1, Unit 6: Jadual Berkala JADUAL BERKALA UNSUR

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 50 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Saintis Penemuan Antoine Lavoisier Bahan dikelaskan kepada 4 kumpulan dengan sifat kimia yang sama. J.W Dobereiner Bahan disusun dalam kumpulan yang mengandungi 3 unsur yang mempunyai sifat kimia yang serupa. Kumpulan unsur dengan sifat kimia sama dinamakan Triad. Sistem Triad terhad kepada beberapa unsur sahaja. John Newlands Unsur disusun mengikut pertambahan jisim atom. Hukum Oktaf kerana sifat sama berulang pada setiap unsur kelapan. Sistem ini tidak tepat kerana ada unsur dengan nombor jisim yang salah. Lothar Meyer Isi padu atom = Jisim 1 mol (g) Ketumpatan (g cm–3) Memplotkan graf isi padu atom melawan jisim atom. Mendapati unsur dengan sifat kimia yang sama menduduki tempat setara dalam lengkungan. Mendeleev Unsur disusun mengikut pertambahan jisim atom. Unsur dengan sifat kimia sama berada dalam kumpulan sama. Ruang kosong disediakan untuk unsur yang belum ditemui. Penyumbang kepada pembentukan Jadual Berkala moden. Henry Moseley Mengelaskan unsur berdasarkan konsep nombor proton dan menyusun unsur-unsur mengikut turutan menaik nombor proton. Penyumbang kepada pembentukan Jadual Berkala moden. Apakah Jadual Berkala? Ia adalah suatu susunan unsur-unsur dalam tertib pertambahan nombor proton. Apakah kelebihan menyusun unsur-unsur dalam Jadual Berkala? Jadual berkala membolehkan: (a) Ahli kimia mempelajari, memahami dan mengingat sifat kimia dan sifat fizik semua unsur dan sebatian secara teratur. (b) Sifat unsur dan sebatiannya diramal berdasarkan kedudukan unsur dalam Jadual Berkala. (c) Hubungan antara unsur dari kumpulan yang berlainan diketahui. 4.1 SEJARAH PERKEMBANGAN JADUAL BERKALA UNSUR SK 4.1 Kebaikan Pengelasan Unsur dalam Jadual Berkala SP 4.1.2 Sumbangan Ahli Sains dalam Sejarah Perkembangan Jadual Berkala SP 4.1.1

51 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Apakah Kumpulan? Lajur menegak dalam Jadual Berkala yang disusun berdasarkan bilangan elektron valens yang terdapat pada petala terluar bagi atom dipanggil kumpulan. Bagaimana nombor kumpulan berkait dengan bilangan elektron valens? Terdapat 18 lajur disusun secara menegak disebut Kumpulan 1, Kumpulan 2, Kumpulan 3 hingga Kumpulan 18. Bilangan elektron valens 1 2 3 4 5 6 7 8 (kecuali Helium) Kumpulan 1 2 13 14 15 16 17 18 Bagi atom unsur dengan 3 hingga 8 elektron valens, nombor kumpulan ialah: 10 + bilangan elektron valens. Kumpulan-kumpulan tertentu mempunyai nama tertentu. Apakah nama kumpulan-kumpulan tertentu tersebut? Kumpulan Nama khas 1 Logam alkali 2 Logam alkali-bumi 3 – 12 Unsur peralihan 17 Halogen 18 Gas adi Tuliskan susunan elektron untuk atom bagi setiap unsur dalam Jadual Berkala di bawah. SP 4.2.1 Nombor nukleon Nombor proton Simbol unsur A ZX K A L A 1 18 1 H* 1 1 1 2 13 14 15 16 17 He 4 2 2 2 Li 7 3 2.1 Be 8 4 2.2 B11 5 2.3 C12 6 2.4 N14 7 2.5 O16 8 2.6 F 19 9 2.7 Ne 20 10 2.8 3 Na 23 11 2.8.1 Mg 24 12 2.8.2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al 27 13 2.8.3 Si 28 14 2.8.4 P 31 15 2.8.5 S 32 16 2.8.6 Cl 35 17 2.8.7 Ar 40 18 2.8.8 4 K39 19 2.8.8.1 Ca 40 20 2.8.8.2 Br 80 35 KUMPULAN LOGAM PERALIHAN Apa prinsip asas untuk menyusun dalam Jadual Berkala? Unsur-unsur dalam Jadual Berkala disusun secara mendatar mengikut tertib pertambahan nombor proton . SP 4.2.2 Nyatakan dua komponen utama Jadual Berkala: (a) Kumpulan (b) Kala SP 4.2.2 4.2 SUSUNAN UNSUR DALAM JADUAL BERKALA MODEN SK 4.1 Kumpulan

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 52 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Apakah Kala? Baris unsur secara mendatar dalam Jadual Berkala yang terdiri daripada bilangan petala berisi elektron yang sama di dalam atom disebut sebagai kala. Bagaimanakah nombor kala berkait dengan bilangan petala? Bilangan petala 1 2 3 4 5 6 7 Kala 1 2 3 4 5 6 7 (a) Kala 1 mengandungi 2 unsur (b) Kala 2 dan 3 mengandungi 8 unsur # (c) Kala 4 dan 5 mengandungi 18 unsur (d) Kala 6 mengandungi 32 unsur (e) Kala 7 mengandungi 23 unsur Bagaimanakah nombor kumpulan dikaitkan dengan jenis bahan? Kumpulan 1, 2 dan 13 Logam Kumpulan 3 – 12 Logam (Unsur peralihan) Kumpulan 14 – 18 Bukan logam 1 Lengkapkan jadual berikut. Unsur Nombor proton Susunan elektron Bilangan elektron valens Kumpulan Bilangan petala Kala H 1 1 1 1 1 1 He 2 2 2 18 1 1 Li 3 2.1 1 1 2 2 Be 4 2.2 2 2 2 2 B 5 2.3 3 13 2 2 C 6 2.4 4 14 2 2 N 7 2.5 5 15 2 2 O 8 2.6 6 16 2 2 F 9 2.7 7 17 2 2 Ne 10 2.8 8 18 2 2 Na 11 2.8.1 1 1 3 3 Mg 12 2.8.2 2 2 3 3 Al 13 2.8.3 3 13 3 3 Kala pendek, # Kala 3 akan dipelajari dengan terperinci dari segi sifat fizik dan sifat kimia Kala panjang SP 4.2.2 TP2 Kala Latihan

53 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Nyatakan nama khas bagi unsur-unsur Kumpulan 18. Gas adi Senaraikan unsur-unsur dalam Kumpulan 18 Jadual Berkala dan tuliskan susunan elektron bagi atom unsur-unsur tersebut. Unsur Susunan elektron Helium (He) 2 Neon (Ne) 2.8 Argon (Ar) 2.8.8 Kripton (Kr) 2.8.18.8 Xenon (Xe) – Radon (Rn) – 2 Rajah di bawah menunjukkan simbol kimia yang mewakili unsur X, Y dan Z. X23 11 Z 39 Y 19 12 6 (a) Terangkan bagaimana menentukan kedudukan unsur X dalam Jadual Berkala. Nombor proton unsur X adalah 11 dan bilangan proton dalam atom X adalah 11 . Bilangan elektron dalam atom X adalah 11 . Susunan elektron bagi atom X adalah 2.8.1 . Unsur X terletak dalam Kumpulan 1 kerana atom X mempunyai satu elektron valens . Unsur X berada dalam Kala 3 kerana atom X mempunyai tiga petala berisi dengan elektron . (b) (i) Nyatakan kedudukan unsur Y dalam Jadual Berkala. (ii) Terangkan bagaimana anda menentukan kedudukan unsur Y dalam Jadual Berkala. (i) Unsur Y terletak di Kumpulan 14 dan Kala 2. (ii) – Nombor proton bagi unsur Y adalah 6 dan bilangan proton dalam atom Y adalah 6. – Susunan elektron atom Y adalah 2.4. – Unsur Y terletak di Kumpulan 14 kerana atom Y mempunyai 4 elektron valens. – Unsur Y terletak di Kala 2 kerana atom Y mempunyai 2 petala berisi dengan elektron. (c) Antara unsur di atas, yang manakah mempunyai sifat kimia yang serupa? Terangkan jawapan anda. – Unsur X dan unsur Z. – Susunan elektron atom X adalah 2.8.1 dan susunan elektron atom Z adalah 2.8.8.1. – Atom X dan atom Z mempunyai bilangan elektron valens yang sama. TP3 4.3 UNSUR DALAM KUMPULAN 18 SK 4.3

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 54 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Kumpulan 18 adalah gas monoatomik. Terangkan maksud monoatomik. Gas ini wujud sebagai atom tunggal. Terangkan mengapa gas adi adalah monoatom dan lengai secara kimia. – Atomnya telah mencapai susunan elektron duplet untuk helium dan susunan elektron oktet untuk yang lain. – Unsur kumpulan ini tidak bergabung dengan unsur lain (atomnya tidak akan menderma, menerima atau berkongsi elektron). Nyatakan kegunaan gas adi. Gas adi Kegunaan Helium Untuk mengisi belon cuaca dan pesawat Neon Untuk mengisi lampu neon (untuk papan iklan) Argon Untuk mengisi mentol lampu elektrik Kripton Untuk mengisi lampu kilat fotografi Radon Untuk mengubati kanser Nyatakan sifat fizikal dan perubahan menuruni Kumpulan 18. 1 Semua gas adi tidak larut dalam air dan tidak dapat mengkonduksikan elektrik dalam semua keadaan. 2 Menuruni Kumpulan 18: (a) Saiz atom bertambah kerana bilangan petala bertambah. (b) Takat lebur dan takat didih sangat rendah kerana atom-atom gas adi ditarik oleh daya Van der Waals yang lemah , sedikit tenaga diperlukan untuk mengatasi daya tersebut. Walau bagaimanapun, takat lebur dan takat didih bertambah menuruni kumpulan kerana pertambahan saiz atom menyebabkan daya tarikan Van der Waals semakin kuat, semakin banyak tenaga diperlukan untuk mengatasinya. (c) Ketumpatan rendah dan semakin meningkat kerana jisim bertambah dengan banyak berbanding dengan isi padu apabila menuruni kumpulan. Terangkan mengapa argon tidak bertindak balas dengan filamen tungsten yang panas dari segi susunan elektron. – Atom argon telah mencapai susunan elektron oktet yang stabil. – Atom argon tidak perlu menerima , menderma atau berkongsi elektron dengan unsur lain. SP 4.3.1 SP 4.3.1 SP 4.3.3 SP 4.3.2

55 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Nyatakan nama khas bagi unsur-unsur Kumpulan 1. Logam alkali Senaraikan unsur-unsur dalam Kumpulan 1 Jadual Berkala dan tuliskan susunan elektron dan bilangan petala bagi atom unsur-unsur. Unsur Simbol Nombor proton Susunan elektron Bilangan petala Litium Li 3 2.1 2 Natrium Na 11 2.8.1 3 Kalium K 19 2.8.8.1 4 Nyatakan sifat fizikal unsur-unsur Kumpulan 1. (a) Pepejal kelabu dengan permukaan berkilat. (b) Lebih lembut dan ketumpatan yang lebih rendah berbanding dengan logam lain. (c) Takat lebur dan takat didih lebih rendah berbanding dengan logam lain. Terangkan perubahan sifat fizikal menuruni unsur Kumpulan 1. (a) Saiz atom bertambah kerana bilangan petala bertambah. (b) Ketumpatan bertambah kerana pertambahan jisim lebih cepat dari pertambahan jejari. (c) Takat didih dan takat lebur berkurang kerana apabila saiz atom bertambah, ikatan logam semakin lemah. Terangkan persamaan dalam sifat kimia unsur Kumpulan 1. (a) Semua atom unsur dalam Kumpulan 1 mempunyai 1 elektron valens dan mencapai susunan elektron duplet/oktet yang stabil dengan melepaskan satu elektron valens membentuk ion bercas +1 . Contoh: (i) Atom litium melepaskan satu elektron untuk mencapai susunan elektron duplet yang stabil: Li Li+ + e– Susunan elektron: 2.1 Bilangan proton = 3, jumlah cas: +3 Bilangan elektron = 3, jumlah cas: –3 Atom litium adalah neutral . Susunan elektron: 2 Bilangan proton = 3, jumlah cas: +3 Bilangan elektron = 2, jumlah cas: –2 Ion litium bercas positif , Li+ terbentuk. (ii) Atom natrium melepaskan satu elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil: Na Na+ + e– Susunan elektron: 2.8.1 Bilangan proton = 11, jumlah cas: +11 Bilangan elektron = 11, jumlah cas: –11 Atom natrium adalah neutral . Susunan elektron: 2.8 Bilangan proton = 11, jumlah cas: +11 Bilangan elektron = 10, jumlah cas: –10 Ion natrium bercas positif , Na+ terbentuk. SP 4.4.1 SP 4.4.1 SP 4.4.4 4.4 UNSUR DALAM KUMPULAN 1 SK 4.4

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 56 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Eksperimen Sifat Kimia bagi Unsur-unsur Kumpulan 1: SP 4.4.2 (a) Logam Kumpulan 1 bertindak balas dengan air menghasilkan alkali dan gas hidrogen. 2X + 2H2O 2XOH + H2 , X adalah logam Kumpulan 1 Air Litium Kaedah: (i) Masukkan air dalam bekas hingga separuh penuh. (ii) Potong sepotong litium menggunakan pisau dan forsep. (iii) Keringkan minyak pada permukaan litium menggunakan kertas turas. (iv) Letakkan litium dengan perlahan di atas permukaan air di dalam bekas. (v) Apabila tindak balas berhenti, uji larutan yang terhasil dengan kertas litmus merah. (vi) Catatkan semua pemerhatian. (vii) Ulang langkah (i) – (vi) dengan menggunakan natrium dan kalium menggantikan litium satu demi satu. (b) Semua unsur Kumpulan 1 mempunyai sifat kimia yang serupa kerana semua atom dalam Kumpulan 1 mempunyai bilangan elektron valens yang sama iaitu satu dan mencapai susunan elektron duplet/ oktet yang stabil dengan melepaskan satu elektron valensnya untuk membentuk ion bercas positif . Terangkan peningkatan kereaktifan unsur menuruni Kumpulan 1. – Atom logam Kumpulan 1 mencapai susunan elektron duplet/oktet yang stabil dengan melepaskan satu elektron valens membentuk ion bercas +1. – Menuruni Kumpulan 1, bilangan petala bertambah, saiz atom bertambah dan elektron valens pada petala terluar semakin jauh dari nukleus. – Kekuatan tarikan nukleus kepada elektron valens semakin lemah . – Elektron valens ditarik dengan lemah dan ia makin senang dilepaskan. Banding dan terangkan Kereaktifan unsur X dan Y. Unsur X Y Nombor proton 11 17 – Unsur Y adalah lebih reaktif daripada unsur X. – Susunan elektron atom X ialah 2.8.1 dan atom Y ialah 2.8.8.1 – Bilangan petala berelektron atom Y adalah lebih daripada atom X. – Saiz atom Y lebih besar daripada atom X. – Daya tarikan antara nukleus dan elektron valens atom Y lebih lemah daripada atom X. – Oleh itu, atom Y lebih mudah menderma elektron valens berbanding atom X. Bagaimanakah unsur Kumpulan 1 disimpan? Terangkan. Unsur tersebut disimpan dalam minyak parafin. Untuk menghalang daripada bertindak balas dengan wap air dan udara. SP 4.4.3 Kereaktifan bertambah menuruni Kumpulan 1 Li Na K

57 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Pemerhatian: Unsur Pemerhatian Inferens Kereaktifan Li Litium bergerak perlahan dengan nyalaan merah di atas permukaan air. Larutan tidak berwarna menukarkan kertas litmus merah kepada biru . Litium adalah logam yang paling kurang reaktif bertindak balas dengan air membentuk larutan beralkali , litium hidroksida. Persamaan kimia seimbang: 2Li + 2H2O 2LiOH + H2 Kereaktifan bertambah menuruni Kumpulan 1 Na Natrium bergerak cepat dengan nyalaan kuning di atas permukaan air. Larutan tidak berwarna menukarkan kertas litmus merah kepada biru . Natrium adalah logam yang reaktif bertindak balas dengan air membentuk larutan beralkali , natrium hidroksida. Persamaan kimia seimbang: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 K Kalium bergerak sangat cepat dengan nyalaan kuning di atas permukaan air. Larutan tidak berwarna menukarkan kertas litmus merah kepada biru . Kalium adalah logam yang paling reaktif bertindak balas dengan air membentuk larutan beralkali , kalium hidroksida. Persamaan kimia seimbang: 2K + 2H2O 2KOH + H2 (b) Logam Kumpulan 1 bertindak balas dengan oksigen membentuk oksida logam. Oksida logam larut dalam air menghasilkan larutan berakali. 4X + O2 2X2O X2O + H2O 2XOH, X adalah logam unsur Kumpulan 1 (Li, Na dan K) Sudu pembakaran Gas oksigen Balang gas Litium menyala Kaedah: (i) Potong secebis kecil litium menggunakan pisau dan forsep. (ii) Keringkan minyak pada permukaan litium dengan kertas turas. (iii) Letakkan litium pada sudu pembakaran dan panaskan litium dengan kuat hingga ia menyala. (iv) Letakkan litium yang menyala dalam balang gas berisi oksigen. (v) Apabila tindak balas berhenti, tambahkan air untuk melarutkan sebatian yang terbentuk. (vi) Tambahkan beberapa titis penunjuk universal kepada larutan yang terbentuk. (vii) Catatkan pemerhatian. (viii) Ulang langkah (i) – (vii) menggunakan natrium dan kalium untuk menggantikan litium satu demi satu.

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 58 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Pemerhatian: Unsur Pemerhatian Inferens Kereaktifan Li – Litium terbakar perlahan dengan nyalaan merah menghasilkan pepejal putih . – Pepejal putih larut dalam air membentuk larutan tidak berwarna . – Larutan itu menukarkan warna penunjuk universal dari hijau kepada ungu . – Litium adalah paling kurang reaktif terhadap oksigen. – Litium bertindak balas dengan oksigen membentuk litium oksida . Persamaan kimia seimbang: 4Li + O2 2Li2O – Lithium oxide reacts with water to form alkaline solution, lithium hydroxide. Persamaan kimia seimbang: Li2O + H2O 2LiOH Kereaktifan bertambah menuruni Kumpulan 1 Na – Natrium terbakar terang dengan nyalaan kuning menghasilkan pepejal putih . – Pepejal putih larut dalam air membentuk larutan tidak berwarna . – Larutan itu menukarkan warna penunjuk universal dari hijau kepada ungu . – Natrium adalah logam reaktif terhadap oksigen. – Natrium bertindak balas dengan oksigen membentuk natrium oksida . Persamaan kimia seimbang: 4Na + O2 2Na2O – Natrium oksida bertindak balas dengan air membentuk larutan beralkali , natrium hidroksida. Persamaan kimia seimbang: Na2O + H2O 2NaOH K – Kalium terbakar sangat terang dengan nyalaan ungu menghasilkan pepejal putih . – Pepejal putih larut dalam air membentuk larutan tidak berwarna . – Larutan itu menukarkan warna penunjuk universal dari hijau kepada ungu . – Kalium adalah logam paling reaktif terhadap oksigen. – Kalium bertindak balas dengan oksigen membentuk kalium oksida . Persamaan kimia seimbang: 4K + O2 2K2O – Kalium oksida bertindak balas dengan air membentuk larutan beralkali , kalium hidroksida. Persamaan kimia seimbang: K2O + H2O 2KOH

59 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 (c) Logam Kumpulan 1 bertindak balas dengan klorin menghasilkan logam klorida. 2X + Cl2 2XCl, X adalah logam unsur Kumpulan 1 (Li, Na dan K) Sudu pembakaran Gas klorin Balang gas Pembakaran logam Kumpulan 1 Pemerhatian: Unsur Pemerhatian Inferens Kereaktifan Li – Litium terbakar perlahan dengan nyalaan merah menghasilkan pepejal putih . – Litium adalah paling kurang reaktif terhadap klorin. – Litium bertindak balas dengan klorin membentuk litium klorida . Persamaan kimia seimbang: 2Li + Cl2 2LiCl Kereaktifan bertambah menuruni Kumpulan 1 Na – Natrium terbakar terang dengan nyalaan kuning menghasilkan pepejal putih . – Natrium adalah logam reaktif terhadap klorin. – Natrium bertindak balas dengan klorin membentuk natrium klorida . Persamaan kimia seimbang: 2Na + Cl2 2NaCl K – Kalium terbakar sangat terang dengan nyalaan ungu menghasilkan pepejal putih . – Kalium adalah logam paling reaktif terhadap klorin. – Kalium bertindak balas dengan klorin membentuk kalium klorida . Persamaan kimia seimbang: 2K + Cl2 2KCl

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 60 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 3 Logam Kumpulan 1 bertindak balas dengan oksigen membentuk oksida logam. Oksida logam bertindak balas dengan air. 4X + O2 → 2X2O X2O + H2O → 2XOH (a) 4 Li + O2 → 2Li2O Li2O + H2O → 2LiOH (b) 4 Na + O2 → 2Na2O Na2O + H2O → 2NaOH (c) 4 K + O2 → 2K2O K2O + H2O → 2KOH Logam Kumpulan 1 Li, Na, K X Lengkapkan yang berikut: SP 4.4.4 2 Logam Kumpulan 1 bertindak balas dengan klorin. 2X + Cl2 → 2XCl (a) 2 Li + Cl2 → 2LiCl (b) 2 Na + Cl2 → 2NaCl (c) 2 K + Cl2 → 2KCl 1 Logam Kumpulan 1 bertindak balas dengan air. 2X + 2H2O → 2XOH + H2 (a) 2 Li + 2H2O → 2LiOH + H2 (b) 2 Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (c) 2 K + 2H2O → 2KOH + H2 Nyatakan nama khas bagi unsur Kumpulan 17. Halogen Senaraikan unsur-unsur dalam Kumpulan 17 Jadual Berkala dan tuliskan susunan elektron dan bilangan petala atom unsur tersebut. Unsur Simbol Nombor proton Susunan elektron Bilangan petala Fluorin F2 9 2.7 2 Klorin Cl2 17 2.8.7 3 Bromin Br2 35 2.8.18.7 4 Iodin I2 53 2.8.18.18.7 5 Nyatakan sifat fizikal unsur Kumpulan 17. Halogen tidak boleh mengkonduksi elektrik dan haba dalam semua keadaan. SP 4.5.1 4.5 UNSUR DALAM KUMPULAN 17 SK 4.5

61 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Terangkan perubahan sifat fizikal menuruni unsur Kumpulan 17. (a) Takat didih dan takat lebur adalah rendah kerana molekul ditarik oleh daya Van der Waals yang lemah, sedikit tenaga diperlukan untuk mengatasi daya itu. Walau bagaimanapun, takat lebur dan takat didih meningkat menuruni kumpulan. – Saiz atom bertambah menuruni Kumpulan 17 kerana dengan pertambahan bilangan petala , saiz molekul semakin besar. – Daya tarikan antara molekul (daya Van der Waals) semakin kuat. – Lebih banyak tenaga diperlukan untuk mengatasi daya tarikan antara molekul yang lebih kuat semasa peleburan atau pendidihan. (b) Keadaan fizik berubah dari gas (fluorin dan klorin) kepada cecair (bromin) dan kepada pepejal (iodin) pada suhu bilik kerana pertambahan kekuatan tarikan antara molekul dari fluorin ke iodin. (c) Ketumpatan adalah rendah dan semakin meningkat apabila menuruni kumpulan. (d) Warna unsur semakin gelap menuruni kumpulan iaitu fluorin (kuning muda), klorin (kuning kehijauan), bromin (perang) dan iodin (ungu kehitaman). Terangkan persamaan sifat kimia bagi unsur Kumpulan 17. (a) Semua atom unsur Kumpulan 17 mempunyai tujuh elektron valens, mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan menerima satu elektron membentuk ion bercas negatif . Contoh: (i) Atom fluorin menerima satu elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil: F F– + e– Susunan elektron: 2.7 Bilangan proton = 9, jumlah cas: +9 Bilangan elektron = 9, jumlah cas: –9 Atom fluorin adalah neutral . Susunan elektron: 2.8 Bilangan proton = 9, jumlah cas: +9 Bilangan elektron = 10, jumlah cas: –10 Ion fluorida, F– bercas negatif terbentuk. (ii) Atom klorin menerima satu elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil: Cl Cl– + e– Susunan elektron: 2.8.7 Bilangan proton = 17, jumlah cas: +17 Bilangan elektron = 17, jumlah cas: –17 Atom klorin adalah neutral . Susunan elektron: 2.8.8 Bilangan proton = 17, jumlah cas: +17 Bilangan elektron = 18, jumlah cas: –18 Ion klorida, Cl– bercas negatif terbentuk. SP 4.5.1 SP 4.5.2

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 62 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 (b) Semua unsur Kumpulan 17 mempunyai sifat kimia yang serupa kerana atom unsur Kumpulan 17 mempunyai tujuh elektron valens, mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan menerima satu elektron membentuk ion bercas negatif . Terangkan penurunan kereaktifan unsur menuruni Kumpulan 17. – Semua atom unsur Kumpulan 17 mempunyai tujuh elektron valens dan mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan menerima satu elektron membentuk ion bercas negatif . – Apabila menuruni Kumpulan 17, bilangan petala bertambah, saiz atom bertambah. – Petala luar semakin jauh dari nukleus. – Kekuatan tarikan daripada proton dalam nukleus untuk menarik satu elektron ke dalam petala luar semakin lemah . – Kekuatan atom halogen untuk menarik elektron berkurang dari fluorin ke astatin (keelektronegatifan berkurang). Banding dan terangkan kereaktifan unsur X dan Y. Unsur X Y Nombor proton 9 17 – Unsur Y adalah kurang reaktif daripada unsur X. – Susunan elektron atom X ialah 2.7 dan atom Y 2.8.7. – Bilangan petala berelektron bagi atom Y adalah lebih daripada atom X. – Saiz atom Y lebih besar daripada atom X. – Oleh itu, daya tarikan nukleus untuk menarik satu elektron pada petala terluar atom Y lebih lemah daripada atom X. Unsur dalam Kumpulan 17 wujud sebagai molekul dwiatom. Terangkan. Unsur Kumpulan 17 wujud sebagai molekul dwiatom. Dua atom unsur berkongsi sepasang elektron valens untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. Contoh: Dua atom fluorin berkongsi sepasang elektron untuk membentuk molekul fluorin: Atom fluorin Atom fluorin Molekul fluorin Kongsi F F F F Klorin, bromin dan iodin wujud sebagai molekul dwiatom (Cl2, Br2 dan I2) SP 4.5.3 Kereaktifan bertambah menuruni Kumpulan 17 F Cl Br SP 4.5.4

63 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Eksperimen Sifat Kimia bagi Unsur-unsur Kumpulan 17: SP 4.5.1 (a) Halogen bertindak balas dengan air dengan kereaktifan berbeza: X2 + H2O HX + HOX, X adalah halogen. (Cl2, Br2 dan I2 ) Gas klorin Air bromin Hablur iodin Chlorine or Bromine Klorin atau Bromin Haba Heat Haba Heat NaOH to absorb Chlorine / bromine NaOH untuk menyerap klorin / bromin Iron wool Wul Besi Iodine Iodin Fluorine, Chlorine Florin, Klorin air water Gas klorin Air Kaedah: – Gas klorin dilalukan melalui air dalam tabung uji. – Larutan yang terhasil diuji dengan kertas litmus biru. Air Air bromin Kaedah: – Beberapa titis air bromin ditambah kepada air dalam tabung uji. – Tabung uji digoncang. – Larutan yang terhasil diuji dengan kertas litmus biru. Hablur iodin Air Kaedah: – Sedikit hablur iodin ditambah kepada air dalam tabung uji. – Tabung uji digoncang. – Larutan yang terhasil diuji dengan kertas litmus biru. Pemerhatian: Klorin larut dengan cepat dalam air menghasilkan larutan berwarna kuning muda: Cl2 + H2O HCl + HOCl Larutan menukarkan kertas litmus biru kepada merah dan melunturkannya dengan cepat. Pemerhatian: Bromin larut dengan perlahan dalam air menghasilkan larutan berwarna perang: Br2 + H2O HBr + HOBr Larutan menukarkan kertas litmus biru kepada merah dan melunturkannya dengan perlahan. Pemerhatian: Iodin larut dengan sedikit dalam air menghasilkan larutan berwarna perang: I2 + H2O HI + HOI Larutan menukarkan kertas litmus biru kepada merah . Kertas litmus tidak dilunturkan . Inferens: Klorin, bromin dan iodin bertindak balas dengan air membentuk larutan berasid. Selain larutan berasid, klorin dan bromin juga membentuk bahan peluntur. Keterlarutan berkurang dari klorin ke iodin. (b) Halogen bertindak balas dengan besi panas membentuk pepejal perang, ferum(III) halida. Haba Haba Iodin Wul besi Klorin atau Bromin NaOH untuk menyerap klorin / bromin Wul besi Haba

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 64 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 2Fe + 3X2 2FeX3, X2 mewakili sebarang halogen. (Cl2, Br2 atau I2 ) Halogen Pemerhatian Persamaan kimia Klorin Wul besi terbakar dengan sangat terang dan membentuk pepejal perang apabila sejuk. 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Bromin Wul besi berbara dengan terang dan membentuk pepejal perang apabila sejuk. 2Fe + 3Br2 2FeBr3 Iodin Wul besi berbara dengan perlahan dan membentuk pepejal perang apabila sejuk. 2Fe + 3I2 2FeI3 Eksperimen (a), (b) dan (c) menunjukkan semua halogen menunjukkan sifat kimia yang serupa tetapi kereaktifannya berkurang apabila menuruni kumpulan: Kereaktifan berkurang F2, Cl2, Br2 dan l2 (c) Halogen bertindak balas dengan larutan natrium hidroksida: X2 + 2NaOH NaX + NaOX + H2O, X2 adalah halogen. (Cl2, Br2 dan I2 ) Lengkapkan yang berikut: (i) Cl2 + 2NaOH NaCl + NaOCl + H2O (ii) Br2 + 2NaOH NaBr + NaOBr + H2O (iii) I2 + 2NaOH NaI + NaOI + H2O Kereaktifan berkurang Senaraikan unsur-unsur dalam Kala 3 dan tuliskan susunan elektron dan bilangan petala atom unsur-unsur tersebut. Unsur Nombor proton Susunan elektron Bilangan petala Radius (nm) Na 11 2.8.1 3 0.191 Mg 12 2.8.2 3 0.160 Al 13 2.8.3 3 0.130 Si 14 2.8.4 3 0.118 P 15 2.8.5 3 0.110 S 16 2.8.6 3 0.102 Cl 17 2.8.7 3 0.099 Ar 18 2.8.8 3 0.095 1 Terdapat tujuh kala dikenali sebagai kala 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. 2 Nombor kala bagi suatu unsur mewakili nombor petala yang diisi dengan elektron bagi setiap unsur atom. Unsur Nombor proton Susunan elektron Bilangan petala Kala Li 3 2.1 2 2 Na 11 2.8.1 3 3 K 19 2.8.8.1 4 4 4.6 UNSUR DALAM KALA 3 SK 4.6

65 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Nyatakan perubahan jejari atom merentasi Kala 3 (dari kiri ke kanan). Jejari atom berkurang dari natrium kepada klorin 16 p Si P S Cl Mg Al Na Terangkan perubahan dalam saiz atom unsur merentasi Kala 3 dari kiri ke kanan. Atom Na Mg Al Si P S Cl Bilangan proton 11 p 12 p 13 p 14 p 15 p 16 p 17 p Cas positif +11 +12 +13 +14 +15 +16 +17 Susunan elektron 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 – Semua atom unsur Kala 3 mempunyai 3 petala berisi elektron . – Nombor proton bertambah satu unit dari natrium kepada klorin. – Pertambahan nombor proton menyebabkan bilangan cas positif pada nukleus bertambah . – Daya tarikan proton dalam nukleus terhadap elektron dalam petala bertambah . – Jejari atom unsur berkurang merentasi Kala 3. Takrifkan keelektronegatifan. Kekuatan suatu atom dalam molekul menarik elektron ke arah nukleusnya. Terangkan perubahan dalam keelektronegatifan unsur merentasi Kala 3 dari kiri ke kanan. – Jejari atom berkurang kerana daya tarikan nukleus terhadap elektron dalam petala bertambah dari natrium kepada klorin. – Kekuatan nukleus menarik elektron kepada petala paling luar bertambah dari natrium kepada klorin. – Keelektronegatifan bertambah merentasi Kala 3 dari natrium kepada klorin. Banding dan terangkan keelektronegatifan unsur X dan Y. Unsur X Y Nombor proton 11 17 – Unsur Y lebih elektronegatif daripada unsur X. – Susunan elektron atom X ialah 2.8.1 dan atom Y ialah 2.8.7. – Atom X dan Y mempunyai bilangan petala berisi elektron yang sama. – Bilangan proton dalam nukleus atom Y lebih banyak daripada atom X. – Daya tarikan antara nukleus dan elektron dalam petala atom Y lebih kuat daripada atom X. – Saiz atom Y lebih kecil daripada atom X. – Kecenderungan untuk menarik elektron atom Y lebih kuat daripada atom X. SP 4.6.1 SP 4.6.1 SP 4.6.1 SP 4.6.1 SP 4.6.1

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 66 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Nyatakan perubahan dalam sifat unsur merentasi Kala 3 dari kiri ke kanan. (a) Keadaan fizikal: – Keadaan fizikal unsur-unsur dalam suatu kala berubah dari pepejal kepada gas dari kiri ke kanan. – Logam di sebelah kiri adalah pepejal dan bukan logam di sebelah kanan kebanyakannya adalah gas. (b) Perubahan sifat kelogaman dan kekonduksian elektrik: Unsur Na Mg Al Si P S Cl Ar Sifat kelogaman Logam Separa logam atau metaloid Bukan logam Kekonduksian elektrik Konduktor elektrik yang baik. Konduktor elektrik yang lemah tetapi bertambah dengan kenaikan suhu dan kehadiran boron atau fosforus. Kegunaan: semikonduktor Tidak boleh mengkonduksi elektrik (c) Perubahan sifat oksida unsur Kala 3: Na Mg Al Si P S Cl Oksida bes Oksida amfoterik Oksida asid Oksida bes + Air Alkali Contoh: Na2O + H2O 2NaOH Oksida bes + Asid Garam + Air Contoh: MgO + 2HCl MgCl2 + H2O Oksida amfoterik + Asid Garam + Air Oksida amfoterik + Alkali Garam + Air Contoh: Al2O3 + 6HNO3 2Al(NO3)3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Oksida asid + Air Asid Contoh: SO2 + H2O H2SO3 Oksida asid + Alkali Garam + Air Contoh: SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Takrifkan oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid. – Oksida bes adalah oksida logam yang boleh bertindak balas dengan asid membentuk garam dan air . – Oksida asid adalah oksida bukan logam yang boleh bertindak balas dengan alkali membentuk garam dan air . – Oksida amfoterik adalah oksida yang boleh bertindak balas dengan asid dan alkali untuk membentuk garam dan air . SP 4.6.2 SP 4.6.3

67 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Tujuan Untuk menyiasat sifat-sifat oksida bagi unsur-unsur pada Kala 3. Pernyataan masalah Bagaimana sifat-sifat oksida berubah bagi unsur-unsur merentasi Kala 3? Pemboleh ubah Manipulasi: Jenis unsur oksida pada Kala 3 Bergerak balas: Nilai pH dalam air, tindak balas oksida dengan asid dan alkali Dimalarkan: Air, asid nitrik dan larutan natrium hidroksida Hipotesis Unsur oksida merentasi Kala 3 berubah dari oksida bes (natrium oksida, magnesium oksida) kepada oksida amfoterik (aluminium oksida) dan kepada oksida asid (fosforus(V) oksida, silikon oksida dan larutan diklorida heptaoksida). Radas Tabung uji, tabung didih, silinder penyukat, penunu Bunsen, rod kaca dan spatula Bahan Natrium oksida, magnesium oksida, aluminium oksida, silikon(IV) oksida, fosforus oksida, gas sulfur dioksida di dalam balang gas bertutup, heptaoksida diklorida, penunjuk universal, air suling, 2 mol dm–3 larutan natrium hidroksida, 2 mol dm–3 larutan asid nitrik Prosedur I Sifat asid/alkali bagi unsur-unsur oksida pada Kala 3 1 Separuh spatula serbuk natrium oksida ditambah ke dalam 5 cm3 air suling di dalam tabung uji. Campuran tersebut dikacau dengan rod kaca sehingga tiada perubahan berlaku. 2 Dua titik penunjuk universal ditambah dan tabung uji digoncang. Nilai pH bagi larutan tersebut direkod. 3 Langkah 1 dan 2 diulang menggantikan natrium oksida dengan magnesium oksida, aluminium oksida, silikon dioksida, fosforus oksida dan heptaoksida diklorida. 4 Bagi gas sulfur dioksida, langkah 2 diulang bagi larutan terhasil apabila gas sulfur dioksida melalui air suling di dalam tabung uji. II Tindak balas asid nitrik dengan larutan natrium hidroksida 1 Separuh spatula serbuk natrium oksida ditambah ke dalam 2 cm3 asid nitrik cair dalam tabung uji. Campuran tersebut dipanaskan secara perlahan dan digoncang sehingga tiada perubahan berlaku. 2 Langkah 1 diulang bagi menggantikan natrium oksida dengan aluminium oksida dan silikon oksida. 3 Satu lagi eksperimen dijalankan dengan menggantikan langkah 1 dan 2 menggunakan 2 mol dm–3 larutan natrium hidroksida. Pemerhatian I Oksida Keterlarutan dalam air pH Jenis oksida Natrium oksida, Na2O Pepejal putih larut di dalam air. 14 Oksida bes Magnesium oksida, MgO Pepejal putih sedikit terlarut di dalam air. 9 Oksida bes Aluminium oksida, Al2O3 Tidak larut. – – Silikon(IV) oksida, SiO2 Tidak larut. – – Fosforus oksida, P4O10 Pepejal putih larut di dalam air. 3 Oksida asid Sulfur dioksida, SO2 Gas tidak berwarna larut di dalam air. 3 Oksida asid Heptaoksida diklorida, Cl2O7 Cecair larut dalam air membentuk larutan tidak berwarna. 1 Oksida asid Eksperimen untuk Mengkaji Perubahan Sifat Unsur-unsur Oksida Merentasi Kala 3: SP 4.6.2

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 68 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 II Oksida Pemerhatian Tindak balas dengan Jenis oksida asid nitrik cair Tindak balas dengan natrium hidroksida Magnesium oksida, MgO Pepejal putih larut membentuk larutan tidak berwarna. Tiada perubahan. Pepejal putih tidak larut. Oksida bes Aluminium oksida, Al2O3 Pepejal putih larut membentuk larutan tidak berwarna. Pepejal putih larut membentuk larutan tidak berwarna. Oksida amfoterik Silikon(IV) oksida, SiO2 Tiada perubahan. Pepejal putih tidak larut. Pepejal putih larut membentuk larutan tidak berwarna. Oksida asid Kesimpulan Hipotesis diterima. (a) Membanding Saiz / Jejari Atom dan Keelektronegatifan Merentasi Kala 3: (i) Bandingkan bilangan petala dalam setiap atom. (ii) Bandingkan bilangan proton dalam nukleus. (iii) Bandingkan kekuatan tarikan dari proton dalam nukleus terhadap elektron dalam petala . (iv) Bandingkan saiz atom / Bandingkan keelektronegatifan. (b) Membanding Kereaktifan Menuruni Kumpulan 1 dan Kumpulan 17: (i) Bandingkan bilangan petala dalam setiap atom. (ii) Bandingkan kekuatan proton dalam nukleus menarik elektron valens (Kumpulan 1) // menarik elektron ke petala paling luar (Kumpulan 17). (iii) Bandingkan kecenderungan atom untuk melepaskan elektron (Kumpulan 1) // menerima elektron (Kumpulan 17). Jejari atom berkurang merentasi Kala 3 dari natrium kepada klorin. 3 Langkah-langkah untuk membanding dan menerangkan perubahan saiz atom / jejari / keelektronegatifan merentasi Kala 3, kereaktifan menuruni Kumpulan 1 dan Kumpulan 17: 16 p Si P S Cl Mg Al Na Na K Li Br Cl F Kereaktifan berkurang menuruni Kumpulan 17 Kereaktifan bertambah menuruni Kumpulan 1 Jadual Berkala

69 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 Nyatakan kedudukan unsur peralihan dalam Jadual Berkala Berada di antara Kumpulan 2 dan 13 Contoh: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu dan Zn. Apakah sifat kelogaman bagi unsur peralihan? 1 Berkilat 2 Mengalirkan haba dan elektrik 3 Mulur 4 Kekuatan tegangan yang sangat tinggi 5 Takat lebur dan ketumpatan yang tinggi Apakah ciri istimewa bagi unsur peralihan? 1 Kebanyakan unsur peralihan membentuk sebatian berwarna. Contoh: (i) Ferum(III) klorida adalah perang. (ii) Ferum(II) klorida adalah hijau. (iii) Kuprum(II) sulfat adalah biru. 2 Kebanyakan unsur peralihan mempunyai lebih dari satu nombor pengoksidaan dalam sebatiannya. Contoh: Unsur Sebatian Nombor pengoksidaan Kuprum Kuprum(I) klorida + 1 Kuprum(II) oksida + 2 Ferum Ferum(II) klorida + 2 Ferum(III) klorida + 3 • Nombor pengoksidaan unsur dalam sebatian akan dipelajari dalam tajuk “redoks”. 3 Terdapat unsur peralihan yang boleh membentuk ion kompleks: Unsur Ion kompleks Formula Ferum Heksasianoferrat(II) Fe(CN)6 4- Kuprum Kuprum(II) tetramina Cu(NH4)4 2+ Nyatakan kegunaan unsur peralihan dalam industri. Terdapat unsur peralihan yang boleh bertindak sebagai mangkin dalam industri. Mangkin adalah bahan yang boleh mengubah kadar tindak balas. Mangkin tidak berubah secara kimia selepas tindak balas. Contoh: (i) Ferum: Proses Haber dalam pengeluaran ammonia (ii) Vanadium(V) oksida: Proses Sentuh dalam pengeluaran asid sulfurik (iii) Platinum: Proses Ostwald dalam pengeluaran asid nitrik SP 4.7.1 SP 4.7.2 SP 4.7.3 4.7 UNSUR PERALIHAN SK 4.7

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 70 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 PRAKTIS SPM 1 Rajah di bawah menunjukkan susunan elektron bagi atom P dan Q. P P Q Q (a) Unsur P dan Q terletak dalam kumpulan yang sama dalam Jadual Berkala. Nyatakan kumpulan itu. Kumpulan 1 (b) Bagaimanakah unsur P dan Q disimpan di dalam makmal? Berikan sebab bagi jawapan anda. Dalam minyak parafin. Untuk mengelakkan mereka bertindak balas dengan oksigen atau wap air di atmosfera. (c) (i) Tuliskan persamaan kimia untuk tindak balas antara unsur P dengan air. 2P + 2H2O 2POH + H2 (ii) Apakah perubahan warna yang dijangkakan apabila beberapa titik fenolftalein dititiskan ke dalam larutan akueus yang terhasil? Terangkan jawapan anda. Tidak berwarna kepada warna ungu atau merah jambu. Larutan yang terbentuk adalah beralkali. (iii) Antara unsur P dan Q, yang manakah lebih reaktif apabila bertindak balas dengan air? Unsur Q adalah lebih reaktif daripada P. (iv) Terangkan jawapan anda dalam (c)(iii). Saiz atom Q lebih besar daripada atom P. Elektron valens atom Q lebih jauh dari nukleus dibandingkan dengan atom P. Daya tarikan antara nukleus kepada elektron valens atom Q lebih lemah berbanding dengan atom P. Atom Q lebih mudah untuk melepaskan elektron valens berbanding dengan atom P. (d) Namakan satu unsur yang mempunyai ciri-ciri kimia yang sama dengan P dan Q. Kalium 2 Rajah di bawah menunjukkan maklumat mengenai unsur W dan X yang terletak dalam kumpulan yang sama dalam Jadual Berkala. 19 9W X 35 17 (a) (i) Tuliskan susunan elektron bagi atom unsur W dan X. Atom W: 2.7 Atom X: 2.8.7 (ii) Nyatakan kedudukan unsur W dan X dalam Jadual Berkala. Unsur W: Kumpulan 17, Kala 2 Unsur X: Kumpulan 17, Kala 3 Soalan Subjektif TP2 TP1 TP3 TP3 TP4 TP4 TP2 TP2 TP2

71 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 (iii) Adakah unsur W dan X menunjukkan sifat kimia yang serupa? Terangkan jawapan anda. Unsur W mempunyai sifat kimia yang serupa dengan X. Atom W dan atom X mempunyai bilangan elektron valens yang sama. (b) Nyatakan jenis zarah dalam W dan X. Molekul (c) Bandingkan takat didih unsur W dan X. Terangkan perbezaan itu. • Takat didih unsur X lebih tinggi daripada unsur W. • Saiz molekul X2 lebih besar daripada molekul W2. • Daya tarikan antara molekul X2 lebih kuat daripada molekul W2. • Lebih banyak haba diperlukan untuk mengatasi daya tarikan yang lebih kuat antara molekul. (d) (i) X boleh bertindak balas dengan natrium untuk membentuk sebatian. Tulis persamaan kimia untuk tindak balas tersebut. X2 + 2Na → 2NaX (ii) Bagaimanakah kereaktifan unsur W dan X berbeza? Terangkan jawapan anda. • Unsur W lebih reaktif daripada unsur X. Saiz atom W lebih kecil daripada atom X. • Petala paling luar atom W lebih dekat dengan nukleus berbanding dengan atom X. • Kekuatan nukleus atom W untuk menarik elektron kepada petala paling luar lebih kuat daripada atom X. 3 Jadual di bawah menunjukkan bilangan neutron dan jisim atom relatif bagi lapan unsur yang diwakili oleh huruf P, Q, R, S, T, U, V dan W. Unsur P Q R S T U V W Bilangan neutron dalam atom 12 12 14 14 16 16 18 22 Jisim atom relatif 23 24 27 28 31 32 35 40 Bilangan proton 11 12 13 14 15 16 17 18 Susunan elektron 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 2.8.8 (a) Lengkapkan jadual di atas dengan menulis bilangan proton dan susunan elektron bagi atom setiap unsur. (b) (i) Nyatakan kala manakah unsur P – W terletak dalam Jadual Berkala. Terangkan jawapan anda. Kala 3 kerana atom unsur P – W mempunyai tiga petala yang mengandungi elektron. (ii) Nyatakan bilangan proton bagi unsur lain yang sama kumpulan dengan P. 3/19 (c) Tuliskan simbol perwakilan piawai untuk unsur Q. 24 12Q TP2 TP2 TP4 TP3 TP4 TP2 TP2 TP3 TP1 TP2

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 72 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 (d) Unsur yang manakah wujud sebagai gas monoatom? W gas dwiatom? T/ U/ V (e) (i) Unsur yang manakah bertindak balas cergas dengan air untuk menghasilkan gas hidrogen? P (ii) Tuliskan persamaan seimbang untuk tindak balas (e)(i). 2P + 2H2O → 2POH + H2 (f) Nyatakan susunan unsur T, U dan V dalam tertib pertambahan jejari atom. Terangkan jawapan anda. V, U dan T. Atom T, U dan V mempunyai tiga petala yang mengandungi elektron. Jumlah proton // cas positif dalam nukleus meningkat dari T ke V. Daya tarikan antara nukleus dan elektron dalam petala bertambah dari T ke V. Petala diisi dengan elektron ditarik lebih dekat ke nukleus dari T ke V. 4 Rajah di bawah menunjukkan sebahagian daripada Jadual Berkala Unsur. X, Y, Z, A, B, D, E, F dan G tidak mewakili simbol yang sebenar. X Y Z A B D E F G (a) (i) Nyatakan kedudukan unsur B dalam Jadual Berkala. Kala 3, Kumpulan 13 (ii) Terangkan jawapan anda dalam (a)(i). Susunan elektron atom B ialah 2.8.3. Atom B mempunyai tiga elektron valens, unsur B berada dalam Kumpulan 13. Atom B mempunyai 3 petala berisi elektron. Unsur B berada dalam Kala 3. (b) (i) Unsur yang manakah adalah gas monoatom? Unsur Y/Z (ii) Terangkan jawapan anda dalam (b)(i). Atom Y sudah mencapai susunan elektron duplet yang stabil // mempunyai susunan elektron 2. ATAU Atom Z sudah mencapai susunan elektron oktet yang stabil // mempunyai susunan elektron 2.8. (c) Unsur X adalah gas hidrogen dan unsur Y adalah gas helium. Rajah di bawah menunjukkan belon kaji cuaca berisi gas helium. Gas helium (i) Terangkan mengapa gas helium digunakan untuk mengisi belon kaji cuaca. Gas helium adalah ringan dan lengai. TP2 TP2 TP3 TP2 TP2 TP2 TP2 TP2 KBAT TP2

73 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 4 (ii) Bolehkah gas hidrogen menggantikan gas helium di dalam belon itu? Nyatakan sebab bagi jawapan anda. Tidak boleh. Gas hidrogen mudah menyala, ia akan meletup dengan kehadiran gas oksigen pada suhu yang tinggi. (d) Pilih unsur yang: (i) wujud dalam bentuk molekul X / D / E (ii) membentuk oksida asid D / E (iii) atom yang tiada neutron X (iv) logam alkali A / F (v) membentuk oksida amfoterik B (vi) mempunyai nombor proton 15 D (vii) paling elektropositif F (viii) membentuk oksida bes A / F (ix) membentuk sebatian berwarna G (e) Susun Y, A, B, D dan E mengikut tertib pertambahan saiz atom. Y, E, D, B, A (f) (i) Tulis susunan elektron bagi atom unsur: D: 2.8.5 E: 2.8.7 (ii) Bandingkan keelektronegatifan unsur D dan E Unsur E lebih elektronegatif daripada unsur D. (iii) Terangkan jawapan anda dalam (f)(ii). Atom E dan atom D mempunyai bilangan petala berisi elektron yang sama. Bilangan proton dalam nukleus pada atom E adalah lebih banyak daripada atom D. Kekuatan proton dalam nukleus atom E untuk menarik elektron kepada petala luar adalah lebih kuat daripada atom D. TP5 TP2 TP2 TP2 TP4 TP4 Soalan Objektif

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 74 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 5 UNIT IKATAN KIMIA Ion positif Ion negatif Molekul ringkas Struktur molekul gergasi Ikatan Ion Ikatan Logam Ikatan Kovalen Ikatan Hidrogen Sebatian ion Pemindahan elektron dari ATOM LOGAM ke ATOM BUKAN LOGAM Lautan elektron dari elektronelektron valens ATOM LOGAM dan ION LOGAM positif Daya tarikan elektrostatik antara lautan elektron dan ion logam Molekul sebatian kovalen Ikatan Datif Daya elektrostatik yang kuat antara ion positif dan ion negatif Contoh: 2.8 2.8.8 Untuk mencapai susunan elektron duplet/oktet yang stabil Melibatkan Melibatkan Melibatkan Elektron disumbangkan oleh keduadua atom Elektron disumbangkan oleh satu atom sahaja Antara atom hidrogen dengan atom nitrogen/ oksigen/fluorin Ikatan hidrogen Ikatan datif Atom logam menderma elektron Atom bukan logam menerima elektron Daya Van der Waals yang lemah antara molekul Natrium klorida Ion ammonium Air Berlian Contoh: Contoh: Contoh: Contoh: Perkongsian sepasang/ dua pasang/tiga pasang elektron antara ATOM BUKAN LOGAM H δ+ H δ+ O δ– O δ– H δ+ H δ– H N H H H Ikatan kovalen yang kuat antara atom dalam molekul Contoh: Karbon dioksida Peta Konsep IKATAN KIMIA

75 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Apakah itu sebatian? Sebatian adalah dua atau lebih unsur bergabung. Mengapakah unsur kumpulan 18 adalah gas lengai? Atom mencapai susunan elektron yg duplet bagi helium dan oktet bagi atom lain. Apakah ikatan kimia? Ikatan kimia dibentuk apabila dua atau lebih atom-atom unsur berpadu. Terdapat dua jenis ikatan kimia iaitu Ikatan Ion dan Ikatan Kovalen. Mengapakah sebahagian atom membentuk ikatan kimia dengan atom lain? Atom-atom membentuk ikatan kimia untuk mencapai susunan elektron yang stabil iaitu susunan elektron duplet atau oktet. Apakah jenis unsur yang membentuk ikatan ion? Ikatan ion terbentuk antara atom unsur logam yang melepaskan elektron kepada atom unsur bukan logam yang menerima elektron. Bagaimanakah ikatan ion terbentuk? – Atom unsur yang melepaskan elektron membentuk ion positif dan atom yang menerima elektron membentuk ion negatif untuk mencapai susunan elektron oktet atau duplet yang stabil. – Ikatan ion biasanya dibentuk antara atom-atom daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 (logam) dengan atom-atom dari Kumpulan 15, 16 dan 17 (bukan logam). Lengkapkan jadual di bawah: SP 5.2.1 Perubahan Na Na+ + e– Ca Ca2+ + 2e– O + 2e– O2– Cl + e– Cl– Susunan elektron 2.8.1 2.8 2.8.2 2.8 2.6 2.8 2.8.7 2.8.8 Jumlah cas positf (Dari bilangan proton) +11 +11 +12 +12 +8 +8 +17 +17 Jumlah cas negaitf (Dari bilangan elektron) –11 –10 –12 –10 –8 –10 –17 –18 Jumlah cas 0 +1 0 +2 0 –2 0 –1 Jenis zarah Atom natrium Ion natrium Atom kalsium Ion kalsium Atom oksigen Ion oksida Atom klorin Ion klorida Takrifkan ikatan ion. Daya elektrostatik antara ion positif dan ion negatif membentuk ikatan ion. SP 5.1.1 SP 5.1.1 SP 5.1.1 SP 5.2.1 SP 5.2.1 5.1 ASAS PEMBENTUKAN SEBATIAN SK 5.1 5.2 IKATAN ION SK 5.2

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 76 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Contoh 1: Terangkan pembentukan natrium klorida: Ramal formula: Unsur Nombor proton Susunan elektron Na 11 2.8.1 Cl 17 2.8.7 Na Na+ + e– Cl + e– Cl– Na+ 1 Cl– 1 ⇒ NaCl Atom natrium, Na Ion natrium, Na+ Atom klorin, Cl Ion klorida, Cl– Daya elektrostatik antara ion yang kuat Pindah Na Cl Na Cl (a) Susunan elektron atom natrium ialah 2.8.1 . Atom natrium mempunyai satu elektron valens. Dengan itu atom natrium tidak stabil . Atom natrium melepaskan satu elektron ini untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil membentuk ion natrium , Na+ dengan susunan elektron 2.8 . (b) Susunan elektron bagi atom klorin ialah 2.8.7 . Atom klorin mempunyai tujuh elektron valens. Atom klorin mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan menerima satu elektron membentuk ion klorida , Cl– dengan susunan elektron 2.8.8 . (c) Ion natrium , Na+ dan ion klorida , Cl– ditarik dengan daya elektrostatik yang kuat. Ikatan yang terbentuk dinamakan ikatan ion. Contoh 2: Terangkan pembentukan magnesium oksida: Unsur Nombor proton Susunan elektron Mg 12 2.8.2 O 8 2.6 Mg Mg2+ + 2e– O + 2e– O2– Mg2+ 2 O2– 2 ⇒ MgO Lukiskan susunan elektron bagi setiap sebatian yang terbentuk. Atom magnesium, Mg Pindah Atom oksigen, O Mg O Ion magnesium, Mg2+ Atom oksigen, O2– 2+ Mg O 2– (a) Susunan elektron atom magnesium ialah 2.8.2 . Atom magnesium mempunyai 2 elektron di petala terluar. Maka atom magnesium tidak stabil . Atom magnesium melepaskan 2 elektron valens untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil membentuk ion magnesium, Mg2+ dengan susunan elektron 2.8 . AR

77 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (b) Susunan elektron atom oksigen ialah 2.6 . Atom oksigen juga tidak stabil. Atom oksigen menerima dua elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil membentuk ion oksida , O2– dengan susunan elektron 2.8 . (c) Daya elektrostatik yang kuat terbentuk antara ion magnesium , Mg2+ dan ion oksida , O2– membentuk ikatan ion. Meramal formula (g) Nyatakan tarikan elektrostatik yang terbentuk antara ion positif dan ion negatif. (d) Nyatakan susunan elektron atom bukan logam (bilangan elektron valens 5/6/7). (e) Nyatakan bilangan elektron yang diterima oleh setiap atom. (f) Nyatakan nama ion negatif yang terbentuk dan susunan elektron yang dicapai (susunan elektron duplet /oktet yang stabil). Tentukan formula sebatian ion yang terbentuk. Lukis susunan elektron untuk sebatian yang terbentuk. Tulis susunan elektron atom logam dan atom bukan logam. • Dengan merujuk kepada bilangan elektron valens setiap atom, tentukan cas bagi ion yang terbentuk. • Silangkan pekali cas setiap ion untuk mendapat formula sebatian ion tersebut. • Bilangan ion positif dan ion negatif dalam sebatian adalah berdasarkan formula yang telah ditentukan. • Lukis semua elektron dalam petala ion positif dan ion negatif. • Tuliskan cas bagi setiap ion (a) Nyatakan susunan elektron atom logam (bilangan elektron valens 1/2/3). (b) Nyatakan bilangan elektron yang dilepaskan oleh setiap atom. (c) Nyatakan nama ion positif yang terbentuk dan susunan elektron yang dicapai (susunan elektron duplet / oktet yang stabil). Penerangan Apakah jenis unsur yang membentuk ikatan kovalen? Ikatan kovalen terbentuk apabila atom-atom bukan logam berpadu. [Atom-atom dari Kumpulan 14, 15, 16 dan 17] Bagaimanakah ikatan kovalen terbentuk? – Ikatan ini terbentuk apabila dua atau lebih atom yang sama atau berlainan berkongsi elektron valens untuk mencapai susunan elektron duplet dan oktet yang stabil. – Hasil perkongsian elektron antara atom dipanggil molekul. – Molekul adalah neutral kerana tidak melibatkan pemindahan elektron. Semasa pembentukan ikatan kovalen, setiap atom akan menyumbang bilangan elektron yang sama untuk dikongsi. Bilangan elektron yang dikongsi boleh jadi sepasang, dua pasang atau tiga pasang. – Daya yang wujud antara molekul adalah daya Van Der Waals yang lemah. Daya ini semakin kuat apabila saiz molekul bertambah. Takrifkan ikatan kovalen. Ikatan kovalen ialah ikatan yang terbentuk melalui perkongsian elektron antara atom. Langkah untuk Menerangkan Pembentukan Ikatan Ion untuk Sebatian Ion 5.3 IKATAN KOVALEN SK 5.3 SP 5.3.1

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 78 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Contoh 1: Terangkan pembentukan molekul hidrogen, H2 Kongsi Ikatan kovalen antara atom H H H H atau: H + H H H atau H – H Struktur Lewis (a) Atom hidrogen mempunyai satu elektron pada petala pertama dengan susunan elektron 1, memerlukan satu elektron untuk mencapai susunan elektron duplet yang stabil. (b) Dua atom hidrogen berkongsi sepasang elektron membentuk satu molekul hidrogen. (c) Kedua-dua atom hidrogen mencapai susunan elektron duplet yang stabil. (d) Bilangan pasangan elektron dikongsi adalah satu pasang. Ikatan kovalen tunggal terbentuk. Contoh 2: Terangkan pembentukan molekul oksigen, O2 Kongsi Atom oksigen, O Atom oksigen, O Molekul oksigen, O2 O O O O atau: O O O O atau O = O (a) Atom oksigen dengan susunan elektron 2.6 memerlukan dua elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (b) Dua atom oksigen berkongsi dua pasang elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil, membentuk satu molekul oksigen. Setiap atom oksigen mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (c) Bilangan pasangan elektron dikongsi adalah 2 pasang. Ikatan kovalen ganda dua terbentuk. Contoh 3: Terangkan pembentukan molekul nitrogen, N2 Atom nitrogen, N Atom nitrogen, N Molekul nitrogen, N2 Kongsi N N N N atau: N N N N atau (a) Atom nitrogen dengan susunan elektron 2.5 memerlukan 3 elektron untuk oktet yang stabil. (b) Dua atom nitrogen berkongsi 3 pasang elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil, membentuk satu molekul nitrogen. Setiap atom nitrogen mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (c) Bilangan pasangan elektron dikongsi adalah 3 pasang. Ikatan kovalen ganda tiga terbentuk. SP 5.3.1 SP 5.3.1 AR

79 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Contoh 4: Terangkan pembentukan Hidrogen klorida, HCl Unsur Nombor proton Susunan elektron H 1 1 Cl 17 2.8.7 Ramal formula: H Cl 1 elektron perlu perlu 1 elektron Silangkan bilangan elektron yang diperlukan oleh setiap atom ⇒ HCl Atom hidrogen, H Atom klorin, Cl Molekul hidrogen klorida, HCl H Cl H Cl Kongsi atau: H Cl H Cl atau H – Cl (a) Atom hidrogen dengan susunan elektron 1 memerlukan satu elektron untuk mencapai susunan elektron duplet yang stabil. (b) Atom klorin dengan susunan elektron 2.8.7 memerlukan satu elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (c) Satu atom klorin berkongsi satu pasang elektron dengan satu atom hidrogen membentuk molekul hidrogen klorida dengan formula HCl . (d) Satu atom klorin menyumbang satu elektron dan satu atom hidrogen menyumbang satu elektron untuk dikongsi bersama. (e) Satu atom klorin membentuk satu ikatan kovalen tunggal dengan satu atom hidrogen. (f) Atom klorin mencapai susunan elektron oktet yang stabil dan atom hidrogen mencapai susunan elektron duplet yang stabil. Contoh 5: Terangkan pembentukan karbon dioksida, CO2 Unsur Nombor proton Susunan elektron C 6 2.4 O 8 2.6 Ramal formula: C O 4 elektron perlu perlu 2 elektron Silangkan bilangan elektron yang diperlukan oleh setiap atom ⇒ CO2 Atom oksigen, O Atom oksigen, O Molekul karbon dioksida, CO2 Atom karbon, C Kongsi Kongsi O C O O C O atau: O C O O C O atau O = C = O (a) Atom karbon dengan susunan elektron 2.4 memerlukan empat elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (b) Atom oksigen dengan susunan elektron 2.6 memerlukan dua elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (c) Dua atom oksigen berkongsi four pasang elektron dengan satu atom karbon membentuk molekul karbon dioksida dengan formula CO2 . AR

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 80 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (d) Satu atom karbon menyumbang empat elektron dan setiap satu daripada dua atom oksigen menyumbang dua elektron untuk dikongsi bersama membentuk ikatan kovalen ganda dua . (e) Satu atom karbon membentuk dua ikatan kovalen ganda dua dengan dua atom oksigen. (f) Atom oksigen mencapai susunan elektron oktet yang stabil dan atom karbon mencapai susunan elektron oktet yang stabil. (c) Nyatakan susunan elektron yang dicapai oleh setiap atom dalam molekul (susunan elektron duplet/ oktet yang stabil). (b) Berdasarkan lukisan susunan elektron, nyatakan: ✽ bilangan pasangan elektron yang perlu dikongsi antara atom. ✽ bilangan elektron yang disumbangkan oleh setiap atom untuk dikongsi oleh setiap atom dalam molekul dan jenis ikatan kovalen yang terbentuk (tunggal/ ganda dua). (a) Nyatakan susunan elektron setiap atom dan bilangan elektron yang diperlukan oleh setiap atom untuk mencapai susunan elektron duplet/oktet yang stabil. • Elektron dikongsi dalam pasangan. • Bilangan pasangan elektron yang dikongsi adalah berdasarkan bilangan elektron yang diperlukan oleh setiap atom untuk mencapai susunan duplet/oktet yang stabil. • Tulis susunan elektron untuk setiap atom. • Dengan merujuk kepada bilangan elektron valens setiap atom, tentukan bilangan elektron yang diperlukan oleh setiap atom untuk mencapai susunan elektron oktet/ duplet yang stabil. • Silangkan bilangan elektron yang diperlukan untuk mencapai susunan elektron duplet/oktet yang stabil. Lukis susunan elektron untuk sebatian yang terbentuk berdasarkan formula. Meramal formula Tentukan formula sebatian kovalen yang terbentuk. Langkah untuk Menerangkan Pembentukan Ikatan Kovalen dalam Sebatian Kovalen Penerangan Perbandingan Pembentukan Ikatan Ion dan Ikatan Kovalen SP 5.3.2 Ikatan Ion Ikatan Kovalen Nyatakan jenis unsur terlibat. Antara logam (Kumpulan 1, 2 dan 13) dengan bukan logam (Kumpulan 15, 16 dan 17). Antara bukan logam dengan bukan logam (Kumpulan 14, 15, 16 dan 17). Bagaimanakah ikatan terbentuk? Elektron dilepaskan oleh atom logam dan diterima oleh atom bukan logam (elektron berpindah). Pasangan elektron dikongsi oleh atom-atom bukan logam yang sama atau berlainan. Apakah jenis zarah yang dihasilkan? Atom logam membentuk ion positif . Atom bukan logam membentuk ion negatif . Molekul yang neutral. Bagaimana meramal formula? Tentukan pekali cas pada ion dan silangkan. Tentukan bilangan elektron yang diperlukan untuk mencapai susunan elektron duplet atau oktet yang stabil dan silangkan.

81 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Berikan definisi keelektronegatifan. Keelektronegatifan adalah kekuatan atom dalam molekul untuk menarik elektron ke arah nukleusnya. Contoh-contoh atom elektronegatif adalah klorin, oksigen dan nitrogen. Catatan: Keelektronegatifan secara umumnya meningkat dari kiri ke kanan merentasi kala dan berkurang menuruni kumpulan di dalam jadual berkala. Apakah itu molekul polar? Molekul polar adalah molekul yang mengandungi ikatan polar. Ikatan polar terbentuk apabila terdapat perbezaan dalam keelektronegatifan atom yang terlibat dalam ikatan. Contoh: Hidrogen klorida adalah molekul polar. Ini kerana atom klorin dalam molekul hidrogen klorida lebih elektronegatif daripada hidrogen. Sepasang elektron lebih hampir dengan atom klorin daripada atom hidrogen . H Cl δ+ δ– Berikan contoh lain molekul polar. Air (H2O), ammonia (NH3), sulfur dioksida (SO2) dan hidrogen sulfida (H2S). Apakah itu ikatan hidrogen? Apabila atom hidrogen terikat secara kovalen dengan atom yang tinggi keelektronegatifan, iaitu nitrogen, oksigen atau fluorin, ikatan hidrogen adalah tarikan antara atom-atom hidrogen dengan atom-atom elektronegatif tersebut daripada molekul yang lain. Catatan: Atom elektronegatif yang terikat kepada atom hidrogen mempunyai sifat berikut: 1 Atom mestilah bersifat elektronegatif. 2 Atom mesti mempunyai sekurang-kurangnya sepasang elektron yang tidak dikongsikan. 3 Atom mestilah agak kecil. Keadaan ini dipenuhi oleh hanya 3 atom iaitu Nitrogen, Oksigen dan Fluorin. Air adalah contoh yang paling biasa untuk sebatian yang mempunyai ikatan hidrogen. Terangkan bagaimana ikatan hidrogen terbentuk dalam air. (a) Apabila hidrogen terikat secara kovalen dengan atom oksigen yang elektronegatif, pasangan elektron itu lebih hampir dengan atom oksigen berbanding dengan atom hidrogen. (b) Ini membawa kepada pembentukan cas separa positif (δ+) pada atom hidrogen, H dan cas separa negatif (δ–) pada atom oksigen, O. (c) Atom hidrogen yang bercas separa positif akan tertarik dengan atom oksigen yang bercas separa negatif, dikenali sebagai ikatan hidrogen. H δ+ Ikatan hidrogen H δ+ O δ– O δ– H δ+ H δ– Ikatan kovalen Ikatan hidrogen δ+ δ+ δ+ δ– δ– δ– O O O O H H H H H H H H 5.4 IKATAN HIDROGEN SK 5.4 SP 5.4.1 SP 5.4.1

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 82 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Terangkan bagaimana ikatan hidrogen terbentuk dalam hidrogen fluorida. (a) Fluorin adalah atom elektronegatif , maka pasangan elektron yang dikongsi adalah lebih hampir dengan atom fluorin berbanding atom hidrogen . (b) Ini membawa kepada pembentukan cas separa positif (δ+) pada atom hidrogen , H dan cas separa negatif (δ-) pada atom fluorin , F. (c) Atom hidrogen yang bercas separa positif akan tertarik dengan atom fluorin yang bercas separa negatif, dikenali sebagai ikatan hidrogen . Fδ– Fδ– Fδ– Fδ– Hδ+ Hδ+ Hδ+ Hδ+ Ikatan kovalen Ikatan hidrogen Terangkan bagaimana ikatan hidrogen terbentuk pada ammonia. (a) Nitrogen adalah lebih elektronegatif daripada hidrogen, maka pasangan elektron yang dikongsi di dalam ikatan adalah lebih hampir dengan atom nitrogen berbanding atom hidrogen . (b) Ini membawa kepada pembentukan cas separa positif (δ+) pada atom hidrogen, H dan cas separa negatif (δ–) pada atom nitrogen, N. (c) Atom hidrogen yang bercas separa positif akan tertarik dengan atom nitrogen yang bercas separa negatif, dikenali sebagai ikatan hidrogen . Hδ+ Hδ+ Hδ+ Nδ– Nδ– Nδ– H H H H H H Ikatan kovalen Ikatan hidrogen Bagaimana ikatan hidrogen mempengaruhi takat didih? Molekul yang ditarik oleh ikatan hidrogen mempunyai takat didih yang lebih tinggi daripada molekul yang ditarik oleh daya Van der Waals. Contoh 1: Bahan Jisim molekul relatif Takat didih / ºC Etanol (C2H5OH) 46 +78 Propana (C3H8) 44 –42 – Etanol dan propana mempunyai saiz dan jisim molekul relatif yang hampir sama. – Takat didih etanol adalah lebih tinggi daripada propana. – Etanol mempunyai atom hidrogen yang terikat pada atom oksigen seperti dalam molekul air. Terdapat ikatan hidrogen antara molekul etanol, lebih banyak tenaga diperlukan untuk memutuskan ikatan tersebut sebelum ia mendidih. – Propana adalah molekul tak berpolar . Molekul propana ditarik oleh daya Van der Waals yang lemah. Tiada ikatan hidrogen antara molekul propana. SP 5.4.1 SP 5.4.2

83 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Contoh 2: Bahan Jisim molekul relatif Takat didih / ºC Air (H2O) 18 100 Hidrogen sulfida (H2S) 34 –60 – Jisim molekul relatif hidrogen sul da lebih tinggi daripada air, tetapi takat didih air lebih tinggi daripada hidrogen sulfida. – Terdapat ikatan hidrogen antara molekul air (H2O), lebih banyak tenaga diperlukan untuk memutuskan ikatan sebelum ia mendidih. – Tiada ikatan hidrogen antara molekul hidrogen sulfida (H2S) kerana keelektronegatifan sulfur yang rendah. Air adalah pelarut polar. Terangkan. Air bertindak sebagai pelarut polar kerana ia boleh tertarik sama ada pada cas positif atau cas negatif pada bahan larut: (a) Bahagian bercas separa positif atom hidrogen pada molekul air menarik bahagian bercas separa negatif molekul yang lain atau ion negatif sebatian ionik. (b) Bahagian bercas separa negatif atom oksigen pada molekul air menarik bahagian bercas separa positif molekul lain atau ion positif sebatian ionik. Cl Cl – – Na+ Na+ Molekul air Molekul air Catatan: Penerangan ini adalah untuk menerangkan air sebagai pelarut sebatian ionik yang akan dipelajari dalam bahagian sifat sebatian ionik. Bagaimana ikatan hidrogen mempengaruhi keterlarutan di dalam air? Molekul yang boleh membentuk ikatan hidrogen dengan air mempunyai keterlarutan yang tinggi di dalam air. Contoh: (a) Etanol (C2H5OH) adalah molekul polar yang larut di dalam air. Etanol membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. H H – C – C – O – H H H H O O Ikatan hidrogen H | | H H | | H (b) Contoh lain bagi molekul polar yang membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air adalah ammonia (NH3), hidrogen klorida (HCl), gula (C6H12O6) dan metanol (CH3OH). Kekutuban bagi molekul ini menyatakan ia akan terlarut dalam air. Catatan: 1 Keterlarutan etanol akan dipelajari dalam Tingkatan 5, sebatian karbon. 2 Molekul tak polar seperti etena (C2H4) tidak larut di dalam air.

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 84 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 1 Selulosa dan keratin adalah contoh sebatian yang boleh membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lain. Rajah menunjukkan formula struktur selulosa dan keratin. Selulosa Keratin H | O H | O O | H O | H O O O H O H O H O O H O O HO H3C CH3 Selulosa adalah sebatian organik, kebanyakan digunakan untuk menghasilkan kertas. Keratin adalah protein semula jadi yang kuat dan bahan utama yang membentuk rambut. Menyelak helaian kertas lebih mudah apabila hujung jari dibasahkan dengan air berbanding hujung jari yang kering. Terangkan. – Molekul selulosa yang membentuk kertas adalah molekul polar . – Ikatan hidrogen terbentuk apabila atom hidrogen bercas separa positif di dalam air tertarik kepada bercas separa negatif atom oksigen di dalam selulosa. – Apabila hujung jari basah, terdapat ikatan hidrogen antara molekul air dan selulosa di dalam kertas, dengan itu lebih mudah untuk menyelak helaian kertas. – Apabila hujung jari kering, tiada ikatan hidrogen terbentuk antara air dan selulosa di dalam kertas, oleh itu sukar untuk menyelak helaian kertas. Rambut basah lebih melekit daripada rambut yang kering. Terangkan. – Molekul keratin yang membentuk lapisan luar rambut ialah molekul polar . – Ikatan hidrogen terbentuk apabila atom hidrogen bercas separa positif di dalam air tertarik kepada atom oksigen bercas separa negatif dalam keratin. – Apabila rambut basah, terdapat ikatan hidrogen di antara molekul air dan keratin di lapisan luar rambut. Akibatnya, rambut menjadi melekit. – Apabila rambut kering, tiada Ikatan hidrogen terbentuk di antara molekul air dan keratin di lapisan luar rambut. Akibatnya, rambut tidak melekit. TP6 Latihan TP4 KBAT TP4 KBAT

85 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 2 Rajah menunjukkan susunan molekul air di dalam cecair dan ais. Ikatan hidrogen Ais (Pepejal) Ikatan hidrogen adalah stabil Air (Cecair) Ikatan hidrogen secara konsisten terputus dan terbentuk semula Terangkan susunan molekul air di dalam air (cecair). Dalam air (cecair), molekul air disusun rapat oleh ikatan hidrogen dan bergerak secara rawak. Terangkan susunan molekul air di dalam ais (pepejal). Apabila air membeku, ikatan hidrogen adalah stabil, susunan molekul air menjauhi antara satu sama lain. Oleh itu, isi padu ais lebih besar daripada air. Apakah kesan peningkatan isi padu ais? Kesan peningkatan isi padu ais adalah ketumpatannya menjadi rendah daripada ketumpatan air, maka ais menjadi lebih ringan daripada air. Mengapa ais terapung di atas air? Ais terapung kerana ais adalah kurang tumpat daripada air. TP5 Apakah itu ikatan datif? lkatan datif atau ikatan koordinat adalah sejenis ikatan kovalen antara dua atom yang mana kedua-dua elektron berasal dari satu atom sahaja. Terangkan pembentukan ikatan datif di dalam ion ammonium NH4 + . (a) Tindak balas antara ammonia dan hidrogen klorida akan menghasilkan ammonium klorida. NH3 + HCl NH4Cl (b) Ion ammonium, NH4 + , terbentuk oleh pemindahan ion hidrogen (H+ ) dari hidrogen klorida kepada sepasang elektron tersendiri pada molekul ammonia. Ion klorida, Cl– Ion ammonium, NH4 + Hidrogen klorida Ammonia Pasangan elektron tersendiri Ikatan datif N Cl N Cl H H H H H H H H + + H+ NH3 + HCl → NH4 + + Cl– (c) Ion ammonium adalah bercas positif kerana hanya ion hidrogen, H+ dipindahkan dari atom klorin ke atom nitrogen. (d) Elektron dari atom hidrogen ditinggalkan pada atom klorin untuk membentuk ion klorida bercas negatif. SP 5.5.1 5.5 IKATAN DATIF SK 5.5

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 86 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Terangkan pembentukan ikatan datif di dalam ion hidroksonium, H3O+ . (a) Melarutkan hidrogen klorida ke dalam air untuk menbuat asid hidroklorik H2O + HCl H3O+ + Cl– (b) Ion hidroksonium, H3O+ dibentuk dengan pemindahan ion hidrogen (H+ ) daripada hidrogen klorida kepada sepasang elektron tunggal pada molekul air. Ion klorida, Cl– Ion hidroksonium, H3O+ Air Hidrogen klorida Pasangan elektron tersendiri Ikatan datif H O H Cl H O H Cl H H + + H+ atau H2O + HCl → H3O+ + Cl– (c) Ion hidroksonium adalah bercas positif kerana hanya ion hidrogen, H+ dipindahkan dari hidrogen klorida kepada sepasang elektron tersendiri pada atom oksigen. Catatan: (i) Ion hidroksonium ialah H3O+ dibentuk oleh gabungan ion hidrogen, H+ dari sebarang molekul asid dan molekul air. (ii) Sekiranya ion hidrogen ditulis sebagai H+ (ak), “(ak)” mewakili molekul air di mana ion hidrogen dilekatkan. Apabila ia bertindak balas dengan alkali misalnya, ion hidrogen akan terpisah dari molekul air sekali lagi. (Akan dikaji dalam topik seterusnya, asid dan bes) SP 5.5.1 Apakah elektron valens? Elektron valens ialah elektron yang diisi dalam petala paling luar suatu atom. Apakah elektron valens atom logam dinyahsetempatkan? Di dalam logam, atom-atom tersusun padat dan teratur. Logam adalah dalam keadaan pepejal. Elektron valens dari atom logam dapat bergerak bebas dalam struktur logam tersebut. Elektron yang bergerak bebas tersebut dipanggil elektron dinyahsetempat. Apakah lautan elektron? Lautan elektron adalah elektron yang dinyahsetempat yang bergerak bebas di dalam ruang antara atom logam. Apakah itu ikatan logam? Ia adalah daya elektrostatik yang kuat antara lautan elektron dengan ion logam bercas positif. Terangkan bagaimana ikatan logam terbentuk. – Apabila elektron valens dilepaskan oleh atom logam, atom logam menjadi ion logam bercas positif. – Ikatan logam terbentuk dari tarikan elektrosatik yang kuat antara lautan elektron yang bercas negatif dengan ion logam bercas positif. Ion logam bercas positif Lautan elektron Elektron valens Catatan: – Apabila atom kehilangan elektron, ia menjadi ion positif . – Dalam ikatan logam, hanya elektron luar yang bergerak. Ion-ion logam yang positif tidak boleh bergerak . 5.6 IKATAN LOGAM SK 5.6 SP 5.6.1

87 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Nyatakan sifat fizikal logam. Terangkan. Sifat fizikal Penerangan Takat lebur dan takat didih yang tinggi Kuantiti tenaga yang banyak diperlukan untuk mengatasi tarikan elektrostatik yang kuat antara lautan elektron dengan ion positif dalam ikatan logam. Konduktor elektrik yang baik Elektron yang dinyahsetempat dapat beregrak bebas untuk mengalirkan arus elektrik. Elektron dinyahsetempat dapat mengalir dan membawa cas dari terminal negatif ke terminal positif apabila arus elektrik dibekalkan. SP 5.6.2 Perbandingan Pembentukan Ikatan Ion, Ikatan Kovalen dan Ikatan Logam Ikatan Ion Ikatan Kovalen Ikatan Logam Nyatakan jenis unsur terlibat. Antara logam (Kumpulan 1, 2 and 13) dan bukan logam (Kumpulan 15, 16 dan 17) Antara bukan logam dan bukan logam (Kumpulan 14, 15, 16 dan 17) Antara atom-atom logam. Bagaimanakah ikatan terbentuk? – Elektron dilepaskan oleh atom logam untuk membentuk ion positif – Pemindahan elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil – Elektron diterima oleh atom bukan logam untuk membentuk ion negatif – Daya elektrostatik kuat antara ion positif dan negatif – Pasangan elektron dikongsi oleh atom bukan logam yang sama atau berbeza. – Perkongsian elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. – Dua struktur yang berbeza untuk bahan kovalen: (i) Struktur molekul mudah. (ii) Daya Van der Waals yang lemah antara molekul mudah (iii) Banyak atom terikat untuk membentuk struktur kovalen gergasi – Atom logam kehilangan elektron valens untuk membentuk lautan elektron dinyahsetempat – Daya elektrostatik yang kuat antara lautan elektron dan ion-ion logam – Kebanyakan ion-ion logam terikat bersama untuk membentuk struktur kekisi gergasi Contoh susunan elektron dalam zarah + 2– + A E A Daya elektrostatik yang kuat antara ion # Ikatan ion terhasil daripada daya tarikan elektrostatik yang kuat antara ion bercas positif dan ion bercas negatif. Ikatan kovalen yang kuat antara atom dalam molekul # Ikatan kovalen terhasil daripada perkongsian pasangan elektron antara atom-atom dalam molekul. Daya elektrostatik kuat antara lautan elektron dan ion-ion logam

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 88 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 5.7 SEBATIAN ION DAN SEBATIAN KOVALEN SK 5.7 Eksperimen untuk Mengkaji Perbezaan antara Sebatian Ion dan Sebatian Kovalen SP 5.7.1 Untuk membandingkan kekonduksian elektrik bagi sebatian ion dan sebatian kovalen Pemboleh ubah dimanipulasikan: Plumbum(II) bromida dan naftalena // Sebation ion dan kovalen Pemboleh ubah bergerak balas: Kekonduksian elektrik / pemesongan penunjuk ammeter Pemboleh ubah dimalarkan: Elektrod karbon Hipotesis: Plumbum(II) bromida tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal tetapi boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan leburan. Naftalena tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal dan leburan. Bahan: Plumbum(II) bromida, naftalena Radas: Bateri, elektrod karbon, ammeter, penunu Bunsen, wayar penyambung, mangkuk pijar, tungku kaki tiga A Elektrod karbon Plumbum(II) bromida Panaskan Prosedur: 1 Sebuah mangkuk pijar diisi dengan serbuk plumbum(II) bromida sehingga separuh penuh. 2 Dua elektrod karbon dimasukkan ke dalam plumbum(II) bromida dan elektrod karbon disambung kepada bateri dan ammeter dengan wayar penyambung. 3 Pesongan penunjuk ammeter diperhatikan dan direkodkan. 4 Serbuk plumbum(II) bromida dipanaskan dengan kuat sehingga ia melebur. 5 Pesongan penunjuk ammeter diperhatikan dan direkodkan. 6 Langkah 1 hingga 5 diulangi dengan menggunakan naftalena untuk menggantikan plumbum(II) bromida. Pemerhatian: Sebatian Pesongan penunjuk ammeter Pepejal Leburan Plumbum(II) bromida ✗ ✓ Naftalena ✗ ✗ Kesimpulan: Plumbum(II) bromida tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal tetapi boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan leburan. Naftalena tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal dan leburan. Untuk membandingkan keterlarutan bagi sebatian ion dan sebatian kovalen dalam air dan pelarut organik Pemboleh ubah dimanipulasikan: Magnesium klorida dan naftalena // Sebatian ion dan kovalen Pemboleh ubah bergerak balas: Keterlarutan sebatian ion dan kovalen dalam air dan pelarut organik Pemboleh ubah dimalarkan: Air dan sikloheksana // air dan pelarut organik Hipotesis: Magnesium klorida boleh larut dalam air tetapi tidak dalam pelarut organik. Naftalena tidak boleh larut dalam air tetapi boleh larut dalam pelarut organik. Bahan: Bikar, tabung uji, spatula Radas: Magnesium klorida, naftalena, air suling, sikloheksana Air suling Magnesium klorida Naftalena Prosedur: 1 Separuh spatula magnesium klorida dan naftalena dimasukkan ke dalam setiap tabung uji yang berbeza. 2 5 cm3 air suling ditambah ke dalam setiap tabung uji. 3 Kedua-dua tabung uji digoncang. 4 Pemerhatian direkodkan. 5 Langkah 1 hingga 4 diulangi dengan menggantikan air dengan sikloheksana. Pemerhatian: Sebatian Keterlarutan Air suling Sikloheksana Magnesium klorida Larut Tak larut Naftalena Tak larut Larut Kesimpulan: Magnesium klorida boleh larut dalam air tetapi tidak dalam pelarut organik. Naftalena tidak boleh larut dalam air tetapi boleh dalam pelarut organik. Untuk membandingkan takat lebur bagi sebatian ion dan sebatian kovalen Pemboleh ubah dimanipulasikan: Magnesium klorida dan naftalena // Sebation ion dan kovalen Pemboleh ubah bergerak balas: Takat lebur Pemboleh ubah dimalarkan: Jumlah magnesium klorida dan naftalena Hipotesis: Magnesium klorida mempunyai takat lebur yang tinggi daripada naftalena Bahan: Magnesium klorida, naftalena, air Radas: Bikar, tabung uji, penunu Bunsen, tungku kaki tiga Prosedur: 1 Separuh spatula magnesium klorida dan naftalena dimasukkan ke dalam setiap tabung uji. 2 Kedua-dua tabung uji dipanaskan ke dalam air sehingga air mendidih. 3 Perubahan keadaan fizikal dicatatkan. Pemerhatian: Sebatian Pemerhatian Magnesium klorida Tiada perubahan Naftalena Lebur dengan mudah. Naftalena meruap Kesimpulan: Magnesium klorida mempunyai takat lebur yang tinggi daripada naftalena Serbuk naftalena Air Panaskan Magnesium klorida

89 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Sebatian ion Sebatian kovalen Sebatian kovalen gergasi Contoh susunan/ struktur elektron Natrium klorida, NaCl + + + + + _ _ _ _ + _ _ + + + _ _ + _ Daya elektrostatik yang kuat antara ion positif dan ion negatif Molekul karbon dioksida, CO2 Ikatan kovalen yang kuat antara atom dalam molekul Daya Van der Waals yang lemah antara molekul Berlian Ikatan kovalen antara atom karbon Atom karbon Silikon dioksida, SiO2 Nyatakan jenis daya antara zarah. Daya elektrostatik yang kuat antara ion. Daya Van der Waals yang lemah antara molekul. Ikatan kovalen yang kuat antara atomatom di dalam struktur gergasi Banding dan terangkan takat lebur dan takat didih. Takat lebur dan takat didih tinggi kerana ion positif dan ion negatif ditarik oleh daya tarikan elektrostatik yang kuat. Banyak tenaga haba diperlukan untuk mengatasinya . Takat lebur dan takat didih rendah kerana daya "Van der Waals" yang lemah antara molekul. Sedikit tenaga haba diperlukan untuk mengatasinya . Molekul raksasa seperti silikon dioksida mempunyai takat didih dan lebur yang amat tinggi. – Takat lebur yang sangat tinggi . – Ikatan kovalen karbon-karbon yang sangat kuat untuk diputuskan bagi keseluruhan struktur sebelum peleburan berlaku. Bandingkan Sifat Fizik Sebatian Ion dan Sebatian Kovalen

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 90 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Sebatian ion Sebatian kovalen Sebatian kovalen gergasi Banding dan terangkan kekonduksian elektrik. Tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal tetapi boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan leburan atau akueus . Dalam bentuk pepejal, ion-ion tidak bebas untuk bergerak . Dalam keadaan leburan atau akueus, ion-ion bebas bergerak untuk ditarik ke anod atau katod. Tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam semua keadaan. Sebatian kovalen terdiri daripada molekul yang neutral. Tidak ada ion bebas bergerak dalam keadaan leburan atau akueus. – Berlian dan silikon dioksida tidak boleh mengkonduksi elektrik pada apa-apa keadaan disebabkan tiada elektron dinyahsetempat kerana semua elektron valens digunakan untuk ikatan kovalen. – Grafit boleh mengkonduksi elektrik disebabkan elektron dinyahsetempat wujud di antara lapisan- lapisan heksagonal. Banding keterlarutan dalam air dan pelarut organik. Kebanyakannya larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut organik*. Ini kerana air adalah molekul yang berkutub. Molekul air mempunyai bahagian bercas separa positif (bahagian hidrogen) dan bahagian bercas separa negatif (bahagian oksigen). Tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik* (contoh: eter, alkohol, benzena, tetraklorometana dan propanon). Ini kerana molekul kovalen dan pelarut organik ditarik oleh daya tarikan Van der Waals yang lemah. * Pelarut organik adalah sebatian kovalen yang wujud dalam bentuk cecair pada suhu bilik. – Tidak larut di dalam air dan pelarut organik. – Tarikan di antara molekul pelarut dan atom-atom karbon tidak cukup kuat untuk mengatasi ikatan kovalen yang kuat di dalam struktur kovalen gergasi. Contoh sebatian ion dan kovalen Plumbum(II) bromida, PbBr2 Natrium klorida, NaCl Kuprum(II) sulfat, CuSO4 Naftalena, C H8 10 Asetamida, CH CONH 3 2 Heksana, C H6 14 Berlian (karbon sahaja) Grafit (karbon sahaja) Silikon dioksida (silikon dan oksigen)

91 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Sebatian ion Sebatian kovalen Sebatian kovalen gergasi Kegunaan dalam kehidupan harian FERTILISER A Urea, (NH2) CO 2 Garam biasa Natrium klorida (NaCl) Salt Soda kapur Kalsium oksida (CaO) Serbuk penaik Natrium hidrogen karbonat (NaHCO3) Kalium klorida digunakan sebagai baja Magnesium hidroksida,, Mg(OH)2 digunakan dalam antasid untuk mengurangkan asid perut Alat pemadam api contoh: karbon dioksida Perfumes VINEGAR SUGAR Bahan makanan contoh: gula (glukosa) Butana, C H4 10 dalam gas LPG digunakan untuk memasak Turpentin adalah pelarut yang digunakan dalam cat Etanol C H2 OH 5 digunakan dalam pewangi Kegunaan grafit Pensel Elektrod dalam bateri Kegunaan berlian Barang kemas Pemotongan kaca atau menggerudi batuan

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 92 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 PRAKTIS SPM 1 Jadual di bawah menunjukkan takat lebur, takat didih dan kebolehn kekonduksian elektrik bagi lima bahan, A hingga E. Bahan Takat lebur / ºC Takat didih / ºC Kekonduksian elektrik dalam keadaan pepejal Kekonduksian elektrik apabila terlarut dalam air A 850 2 100 Boleh mengkonduksi Tidak boleh mengkonduksi B 3 550 4 830 Tidak boleh mengkonduksi Tidak boleh mengkonduksi C 0 100 Tidak boleh mengkonduksi Tidak boleh mengkonduksi D 789 1 447 Tidak boleh mengkonduksi Boleh mengkonduksi E –98 –61 Tidak boleh mengkonduksi Tidak boleh mengkonduksi (a) Bahan apakah adalah pepejal pada suhu bilik? A, B, E (b) Bahan apakah adalah sebatian ionik? D (c) Bahan apakah adalah berlian? B (d) Bahan apakah mempunyai elektron dinyahsetempatkan? A 2 Rajah di sebelah menunjukkan alat pemadam api kanister karbon dioksida. Karbon dioksida disimpan pada tekanan tinggi dalam keadaan cecair di dalam alat pemadam api. (a) Karbon bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida. [Diberi nombor proton karbon ialah 6 dan nombor proton oksigen ialah 8] (i) Nyatakan jenis ikatan yang hadir dalam sebatian ini. Ikatan kovalen (ii) Tuliskan formula sebatian yang terbentuk. CO2 (iii) Jelaskan bagaimana suatu sebatian terbentuk di antara unsur karbon dan oksigen berdasarkan susunan elektronnya. Atom karbon dengan susunan elektron 2.4 memerlukan empat elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. Atom oksigen dengan susunan elektron 2.6 memerlukan dua elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil. Satu atom karbon berkongsi empat pasang elektron dengan dua atom oksigen untuk membentuk molekul dengan formula CO2. Satu atom karbon menyumbang empat elektron dan dua atom oksigen masing-masing menyumbang dua elektron bagi perkongsian untuk membentuk ikatan kovalen berganda. Satu atom karbon membentuk dua ikatan kovalen berganda dengan dua atom oksigen. Atom karbon dan atom oksigen mencapai susunan elektron oktet yang stabil iaitu 2.8. Soalan Subjektif Alat pemadam api kanister yang mengandungi karbon dioksida cecair TP2 TP1 TP2

93 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (iv) Lukiskan susunan elektron karbon dioksida. O C O (v) Jelaskan mengapa alat pemadam api karbon dioksida adalah satu-satunya alat pemadam api yang disyorkan bagi kebakaran melibatkan peralatan elektrik. Karbon dioksida adalah selamat untuk digunakan pada peralatan elektrik dan sekitarnya. Karbon dioksida tidak boleh mengalirkan elektrik. 3 Rajah di bawah menunjukkan susunan elektron bagi sebatian A. Sebatian A terbentuk dari tindak balas antara unsur X dan unsur Y. + X Y – (a) (i) Tuliskan susunan elektron bagi atom unsur X dan Y. X: 2.8.1 Y: 2.8.7 (ii) Bandingkan saiz atom unsur X dan unsur Y. Jelaskan jawapan anda. Atom Y adalah lebih kecil daripada atom X. Atom X dan atom Y mempunyai bilangan petala berisi elektron yang sama banyak. Bilangan proton dalam nukleus atom Y lebih banyak dari atom X. Kekuatan tarikan nukleus terhadap elektron dalam petala atom Y lebih kuat daripada atom X. (b) Bagaimana ion X dan ion Y terbentuk daripada atom masing-masing? Ion X: Atom X melepaskan satu elektron Ion Y: Atom Y menerima satu elektron (c) (i) Tuliskan formula sebatian A. XY (ii) Namakan jenis ikatan dalam sebatian A. Ikatan ion (iii) Tuliskan persamaan kimia untuk tindak balas antara unsur X dan unsur Y untuk membentuk sebatian A. 2X + Y2 2XY (d) Y bertindak balas dengan karbon untuk membentuk suatu sebatian. Lukiskan susunan elektron bagi sebatian yang terbentuk. [Diberi nombor proton karbon ialah 6] TP3 TP2 TP4 TP2 TP2 TP2 TP3 TP3 TP3 KBAT

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 94 UNIT 5 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 4 Jadual di bawah menunjukkan takat lebur dan kekonduksian elektrik bagi bahan V, W, X dan Y. Bahan Takat lebur (°C) Kekonduksian elektrik Pepejal Leburan V –7 Tidak mengkonduksi elektrik Tidak mengkonduksi elektrik W 80 Tidak mengkonduksi elektrik Tidak mengkonduksi elektrik X 808 Tidak mengkonduksi elektrik Mengkonduksi elektrik Y 1 080 Mengkonduksi elektrik Mengkonduksi elektrik (a) (i) Antara bahan di atas, yang manakah kuprum? Beri sebab bagi jawapan anda. Y, ia boleh mengalirkan elektrik dalam keadaan pepejal dan leburan. (ii) Terangkan bagaimana kuprum mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal. Atom kuprum membebaskan elektron untuk membentuk elektron dinyahsetempat yang bebas bergerak. Apabila tenaga elektrik digunakan, elektron dinyahsetempat itu mengalir dan membawa cas dari terminal negatif ke terminal positif. (b) (i) Nyatakan jenis zarah dalam bahan V dan W. Molekul (ii) Jelaskan mengapa bahan V dan W tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal dan leburan. Bahan V dan W terdiri daripada molekul neutral. Tidak ada ion yang bergerak bebas dalam keadaan pepejal dan leburan. (c) Takat didih bahan V adalah 59 °C. Apakah keadaan fizikal bahan V pada suhu bilik? Cecair (d) Lukiskan susunan zarah V pada suhu bilik. (e) Jelaskan mengapa takat lebur dan takat didih bahan V dan W rendah? Daya Van der Waals antara molekul adalah lemah. Sedikit tenaga haba diperlukan untuk mengatasinya. (f) (i) Nyatakan jenis zarah dalam sebatian X. Ion (ii) Jelaskan mengapa bahan X tidak boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan pepejal tetapi boleh mengkonduksi elektrik dalam keadaan leburan. Ion tidak bebas bergerak dalam keadaan pepejal. Ion boleh bergerak bebas dalam keadaan leburan. TP5 TP5 TP2 TP2 TP2 TP2 TP2 TP2 TP3 Soalan Objektif Ikatan Kimia

95 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 6 6 UNIT ASID, BES DAN GARAM Maksud – Asid ialah bahan kimia yang mengion dalam air untuk menghasilkan ion hidrogen. – Bes ialah bahan kimia yang bertindak balas dengan asid untuk menghasilkan garam dan air sahaja. – Alkali ialah suatu bes yang larut dalam air dan mengion kepada ion hidroksida. – Pentitratan asid-alkali – Kegunaan dalam kehidupan harian Kekuatan asid dan alkali – Asid kuat dan alkali kuat – Asid lemah dan alkali lemah Kebesan asid: – Asid monoprotik – Asid diprotik Sifat Kimia Asid 1 Asid + Logam ➝ Garam + Hidrogen 2 Asid + Logam karbonat ➝ Garam + Air + Karbon dioksida 3 Asid + Bes ➝ Garam + Air (Peneutralan) Bes 1 Bes + Garam ammonium ➝ Garam + Air + Gas ammonia 2 Bes + Asid ➝ Garam + Air (peneutralan) 3 Bes + Ion logam ➝ Hidroksida logam ASID DAN BES Kegunaan dalam kehidupan harian Penyediaan larutan piawai Kepekatan ion hidrogen dan ion hidroksida pH larutan yang digunakan dalam kehidupan Kepekatan asid and alkali dalam mol dm–3 and g dm–3 Contoh Nilai pH asid dan alkali Peneutralan Diklasifikasikan berdasarkan Untuk membandingkan dan menerangkan sifat asid / alkali dalam air, tanpa air atau dalam pelarut lain Menerangkan fungsi air dalam pembentukan ion hidrogen dan ion hidroksida Berdasarkan pengionan: – Asid / alkali kuat dan lemah – Asid monoprotik dan diprotik pH = –log [H+ ] pH + pOH = 14 Standard Kandungan (SK) dalam tajuk Asid dan Bes diolah mengikut turutan berikut untuk memudahkan pelajar menguasai konsep semasa proses PdP. (6.1) Peranan air → (6.3) Kekuatan asid dan alkali → (6.4) Sifat-sifat kimia asid dan alkali → (6.5) Larutan akueus → (6.6) Larutan piawai → (6.2) Nilai pH → (6.7) Peneutralan Peta Konsep 06 Chp 6 Kimia F4 (p95-129)csy3p.indd 95 27/12/2019 11:07 AM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 96 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 6 Maksud garam Garam terlarutkan Garam tak Anion Kation terlarutkan GARAM 1 Dalam penyediaan makanan 2 Dalam pertanian 3 Dalam bahan perubatan 1 Ciri-ciri hablur garam 2 Untuk menghasilkan hablur garam Sebahagian garam terurai apabila dipanaskan: Garam → Oksida logam + gas (Warna baki merujuk kepada kation tertentu) (Pengenalan gas merujuk kepada anion / kation tertentu) Tindak balas asid dengan: (a) Alkali (b)Oksida logam (c) Karbonat logam (d)Logam (a) Argentum nitrat dan asid nitrik bagi ion klorida (b)Barium nitrat dan asid nitrik bagi ion sulfat (c) Ferum(II) sulfat dan asid sulfurik bagi ion nitrat (d)Asid nitrik dan air kapur bagi ion karbonat (a) Larutan natrium hidroksida (b)Ammonia akueus (c) Reagen spesifik Kaedah berterusan Penguraian ganda dua melalui pemendakan Ujian pengesahan menggunakan reagen Keterlarutan Analisis kualitatif Menentukan formula Penyediaan Penyediaan Tindakan haba pada garam Ujian pengesahan menggunakan reagen Kegunaan dalam kehidupan harian Hablur garam Peta Konsep 06 Chp 6 Kimia F4 (p95-129)csy3p.indd 96 27/12/2019 11:07 AM

97 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 6 Nyatakan maksud asid SP 6.1.1 Asid ialah bahan kimia yang mengion dalam air menghasilkan ion hidrogen, H+ . Gas hidrogen klorida adalah sejenis sebatian kovalen yang wujud dalam bentuk molekul. Apabila gas digelembungkan ke dalam air, asid hidroklorik dihasilkan. Terangkan. – Apabila hidrogen klorida melarut dalam air, molekul hidrogen klorida mengion kepada ion hidrogen dan ion klorida dalam larutan akueus. Larutan akueus itu dipanggil asid hidroklorik. − + H CI H + CI Apabila dilarutkan dalam air – Persamaan pengionan: HCl (ak) H+ (ak) + Cl– (k) Asid hidroklorik Ion hidrogen Ion klorida – Ion hidrogen akueus, H+ (ak) ialah ion hidrogen yang bergabung dengan molekul air membentuk ion hidroksonium, H3O+ . Walau bagaimanapun, ion ini boleh ditulis sebagai H+. HCl(g) +H2O(ce) H3O+ (ak) + Cl– (ak) Hidrogen klorida Ion Ion hidroksonium klorida H3O+ H+ (ak) + H2O Ion hidroksonium Ion hidrogen Pengionan asid hidroklorik diwakili oleh: H2O HCl(ak) H+ (ak) + Cl– (ak) H+ Catatan: Ion hidroksonium, H3O+ terbentuk oleh pemindahan ion hidrogen (H+) dari hidrogen klorida kepada sepasang elektron tunggal pada molekul air. Jenis ikatan yang terbentuk adalah ikatan datif (belajar dalam UNIT 5: ikatan kimia) Apakah sifat fizik asid? Asid berasa masam, mengakis, menukarkan kertas litmus biru kepada merah, dan mengalirkan arus elektrik dalam keadaan larutan akueus. Apakah kebesan asid? SP 6.1.2 Kebesan asid ialah bilangan atom hidrogen yang boleh mengion bagi setiap molekul asid dalam larutan akueus. – Monoprotik: Satu molekul asid mengion kepada satu ion hidrogen. – Diprotik: Satu molekul asid mengion kepada dua ion hidrogen. – Triprotik: Satu molekul asid mengion kepada tiga ion hidrogen. Asid hidroklorik ialah sejenis asid monoprotik kerana satu molekul asid hidroklorik mengion kepada satu ion hidrogen. Contoh-contoh asid dan kebesannya: Pengionan asid Bilangan ion hidrogen dihasilkan bagi setiap molekul asid Kebesan asid HNO3 (ak) H+ (ak) + NO3 – (ak) Asid nitrik Ion hidrogen Ion nitrat Satu Monoprotik H2SO4 (ak) 2H+ (ak) + SO4 2–(ak) Asid sulfurik Ion hidrogen Ion sulfat Dua Diprotik H3PO4 (ak) 3H+ (ak) + PO4 3–(a) Asid fosforik Ion hidrogen Ion fosfat Tiga Triprotik *CH3COOH (ak) CH3COO– (ak) + H+ (ak) Asid etanoik Ion etanoat Ion hidrogen Satu Monoprotik Bukan semua atom hidrogen di dalam asid etanoik boleh diionkan 6.1 PERANAN AIR DALAM MENUNJUKKAN KEASIDAN DAN KEALKALIAN SK 6.1 06 Chp 6 Kimia F4 (p95-129)csy3p.indd 97 27/12/2019 11:07 AM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 98 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 UNIT 6 Nyatakan maksud bes SP 6.1.1 Bes ialah bahan kimia yang bertindak balas dengan asid menghasilkan garam dan air sahaja. Contoh bes Kebanyakan bes ialah oksida logam atau hidroksida logam yang merupakan sebatian ion. Contoh-contoh bes ialah magnesium oksida, zink oksida, natrium hidroksida dan kalium hidroksida. (a) Kuprum(II) oksida (bes) bertindak balas dengan asid sulfurik menghasilkan kuprum(II) sulfat (garam) dan air. CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O (b) Zink hidroksida (bes) bertindak balas dengan asid hidroklorik menghasilkan zink klorida (garam) dan air. Zn(OH)2 + 2HCl ZnCl2 + 2H2O Nyatakan maksud alkali SP 6.1.1 Alkali ialah bes yang larut dalam air dan mengion kepada ion hidroksida, OH– . Contoh (a) Natrium hidroksida larut dalam air dan mengion kepada ion hidroksida. NaOH(ak) Na+ (ak) + OH– (ak) (b) Larutan ammonia diperoleh dengan melarutkan molekul ammonia dalam air, pengionan berlaku menghasilkan ion hidroksida, OH– . NH3(g) + H2O(l/ce) NH4 + (ak) + OH– (ak) (c) Contoh lain alkali adalah barium hidroksida dan kalsium hidroksida. Apakah sifat fizik alkali? Alkali mempunyai rasa yang pahit, licin, menukarkan kertas litmus merah lembap kepada biru dan mengalirkan arus elektrik dalam keadaan larutan akueus. Lengkapkan jadual berikut: TP2 Bes terlarut (alkali) Bes tak terlarut Nama Formula Persamaan pengionan Nama Formula Natrium oksida Na2O Na2O(p) + H2O 2NaOH(ak) NaOH(ak) Na+ (ak) + OH– (ak) Kuprum(II) oksida CuO Kalium oksida K2O K2O(p) + H2O 2KOH(ak) KOH(ak) K+ (ak) + OH– (ak) Kuprum(II) hidroksida Cu(OH)2 Ammonia NH3 NH3(g) + H2O NH4 + (ak) + OH– (ak) Zink hidroksida Zn(OH)2 Natrium hidroksida NaOH NaOH(ak) Na+ (ak) + OH– (ak) Aluminium oksida Al2O3 Kalium hidroksida KOH KOH(ak) K+ (ak) + OH– (ak) Plumbum(II) hidroksida Pb(OH)2 Barium hidroksida Ba(OH)2 Ba(OH)2(ak) Ba2+ (ak) + 2OH– (ak) Magnesium hidroksida Mg(OH)2 Bes yang larut dalam air (bes larut) dipanggil alkali Latihan 06 Chp 6 Kimia F4 (p95-129)csy3p.indd 98 27/12/2019 11:07 AM