BAB 3 pg27-57

Apakah itu formula dan persamaan kimia? Bagaimanakah formula dan persamaan kimia ditulis? Apakah fungsi formula dan persamaan kimia?

Nombor dan huruf disusun sebegitu rupa,

Menjadi persamaan dan formula,

Merupakan kod-kod rahsia,

Yang hanya difahami oleh ahli kimia.

Nyalaan dapur gas seumpama ini lazim kita gunakan di rumah. Tahukah anda bahawa penghasilan nyalaan tersebut merupakan tindak balas kimia? Apabila dapur gas dinyalakan, campuran gas-gas yang keluar daripada silinder gas akan bertindak balas dengan oksigen dalam udara. Persamaan kimia yang berikut mewakili tindak balas kimia utama yang berlaku.

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(ce)

Apakah maklumat yang terdapat dalam persamaan tersebut? Apakah maksud huruf, nombor, dan simbol yang digunakan? Mari kita kaji semua ini dengan lebih mendalam.

27

Setelah mempelajari bab ini, anda harus dapat:

memahami dan mengaplikasikan konsep

jisim atom relatif dan jisim molekul relatif

menganalisis hubungan antara bilangan mol

dengan bilangan zarah


bahan dengan jisim


gas dengan isi padu gas

mensintesis formula kimia

mentafsirkan persamaan kimia

mengamalkan sikap saintifi k dan nilai murni dalam penyiasatan

tentang jirim

Jisim atom relatif Jisim molekul relatif Jisim formula relatif Mol Jisim molar Isi padu molar Formula kimia Persamaan kimia

BAB 3.indd 27BAB 3.indd 27 9/21/11 3:33 PM9/21/11 3:33 PM

28

A Jisim Atom Relatif dan Jisim Molekul Relatif

Jisim satu atom amat kecil. Kita tidak dapat menimbang jisim satu atom tetapi kita dapat menentukan jisim satu atom relatif terhadap atom yang lain.

Jisim atom relatif, JAROleh sebab atom hidrogen merupakan atom yang teringan, ahli kimia pada mulanya membandingkan jisim atom-atom yang lain secara relatif kepada jisim satu atom hidrogen.

Sayaialah atom

helium.

Kami ialah atom-atomhidrogen.

Rajah 3.1 Satu atom helium ialah 4 kali ganda lebih berat daripada satu atom hidrogen. Jadi, helium dikatakan mempunyai jisim atom relatif 4.

Walau bagaimanapun, kaedah ini agak rumit. Tahukah anda sebabnya? Selepas itu, oksigen pula digunakan sebagai piawai untuk membandingkan jisim atom-atom tetapi masih menimbulkan masalah. Akhirnya, pada tahun 1961, persatuan antarabangsa ahli kimia dan fi zik bersetuju untuk menggunakan satu piawai baharu, iaitu isotop karbon-12. Karbon-12 dipilih kerana karbon-12 ialah pepejal dan mudah dikendalikan. Tambahan pula, karbon-12 juga digunakan sebagai rujukan piawai dalam spektrometer jisim.

Isotop karbon-12 diberikan jisim tepat 12 unit. Jadi, jisim atom relatif sesuatu unsur ialah jisim purata satu atom unsur tersebut berbanding dengan 1—

12 kali jisim satu atom karbon-12.

jisim purata satu atom unsurJisim atom relatif sesuatu unsur = –————————————– 1––

12 × jisim satu atom karbon-12

Sebagai contoh, jisim atom relatif helium ialah 4. Hal ini bermakna, jisim purata satu atom helium ialah 4 kali lebih berat daripada 1—12

kali jisim satu atom karbon-12. Oleh sebab jisim atom

relatif merupakan nilai perbandingan, jisim atom relatif tidak mempunyai unit. Jisim atom relatif beberapa unsur diberi dalam Jadual Data Unsur pada muka surat 177.

Anda harus dapat: • menyatakan maksud

jisim atom relatif berdasarkan karbon-12

• menyatakan maksud jisim molekul relatif berdasarkan karbon-12

• menyatakan sebab karbon-12 digunakan sebagai piawai untuk menentukan jisim atom relatif dan jisim molekul relatif

• menghitung jisim molekul relatif bahan

Idea jisim atom relatif pada asalnya diperkenalkan oleh John Dalton.

• Jisim atom relatif

Spektrometer jisim ialah mesin yang membantu ahli sains mengenal pasti sesuatu bahan berdasarkan jisim relatifnya.

Bagi kebanyakan unsur, nilai jisim atom relatifnya dibundarkan kepada nombor bulat bagi memudahkan penghitungan. Namun demikian, jisim atom relatif klorin ialah 35.5. Apakah sebabnya?


29

Jisim molekul relatif, JMRIdea jisim atom relatif juga digunakan untuk molekul. Jisim molekul relatif sesuatu molekul ialah jisim purata molekul itu berbanding dengan 1—

12 kali jisim satu atom karbon-12.

jisim purata satu molekulJisim molekul relatif sesuatu molekul = —————————————— 1—

12 × jisim satu atom karbon-12

Sebagai contoh, air mempunyai jisim molekul relatif 18. Jadi, satu molekul air ialah 18 kali

lebih berat daripada 1—12

kali satu atom karbon-12. Mari kita buat analogi dalam Aktiviti 3.1 untuk mengkaji konsep jisim atom relatif dan jisim molekul relatif.

• Aktiviti 3.1, muka surat 15

Molekul terdiri daripada atom-atom. Jadi, jisim molekul relatif sesuatu molekul dihitung dengan menjumlahkan jisim atom relatif semua atom yang membentuk molekul tersebut. Perhatikan contoh dalam Jadual 3.1.

Jadual 3.1 Jisim molekul relatif beberapa bahan molekul

Bahan molekul Jisim molekul relatif

Gas hidrogen, H2 2 × JAR bagi H = 2 × 1 = 2

Ammonia, NH3 JAR bagi N + 3( JAR bagi H) = 14 + 3(1) = 17

Sebahagian bahan terdiri daripada ion dan bukannya molekul. Bagi sebatian ion, jisim formula relatif digunakan sebagai ganti bagi jisim molekul relatif. Jadual 3.2 menunjukkan beberapa contoh.

Jadual 3.2 Jisim formula relatif beberapa sebatian ion

Sebatian ion Jisim formula relatif

Natrium klorida, NaCl JAR bagi Na + JAR bagi Cl = 23 + 35.5 = 58.5

Magnesium sulfat terhidrat, MgSO4.7H2O

JAR bagi Mg + JAR bagi S + 4( JAR bagi O) + 14( JAR bagi H) + 7( JAR bagi O)= 24 + 32 + 4(16) + 14(1) + 7(16) = 246

Jalankan kuiz dalam aktiviti yang seterusnya untuk menguji kemahiran anda dalam menghitung jisim molekul relatif dan jisim formula relatif bahan-bahan.

• Aktiviti KBSB 3.1, muka surat 17

• Jisim molekul relatif • Jisim formula relatif

Jisim molekul relatif merupakan nilai tanpa unit.

Jisim molekul relatif air penghabluran juga termasuk dalam penghitungan.


30

A

Rujuk muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur yang berkaitan. 1. Berapakah atom nitrogen yang mempunyai jisim yang sama dengan satu atom ferum? 2. Jisim satu atom unsur Y ialah sepuluh kali lebih berat daripada jisim satu atom

berilium. Berapakah jisim atom relatif Y ? 3. Hitung jisim molekul relatif atau jisim formula relatif bagi bahan yang berikut:

(a) I2 (b) SF6 (c) CaCO3 (d) H3PO4 (e) Cu(NO3)2

4. Gipsum, CaSO4.2H2O digunakan untuk membuat plaster dinding dan siling. Tunjukkan bahawa jisim formula relatif gipsum ialah 172.

5. Unsur klorin membentuk suatu sebatian dengan formula molekul Cl2Ox. Jisim molekul relatif sebatian itu ialah 183. Apakah nilai x?

B Bilangan Mol dan Bilangan Zarah

Pasang dan dozen ialah dua contoh unit yang kita gunakan dalam penyukatan kuantiti objek dalam kehidupan harian kita. Perkataan pasang dan dozen mewakili bilangan tertentu sesuatu objek. Ahli kimia menggunakan unit mol untuk menyukat kuantiti bahan.Gambar foto 3.1 Satu dozen

minuman air

Anda harus dapat: • mendefi nisikan satu mol • menyatakan maksud

pemalar Avogadro• menghubungkaitkan

bilangan zarah yang terkandung di dalam satu mol bahan tertentu dengan pemalar Avogadro

• menyelesaikan masalah penghitungan untuk menukarkan bilangan mol kepada bilangan zarah bahan tertentu dan sebaliknya

Apakah itu mol?Oleh sebab karbon-12 dipilih sebagai piawai bagi jisim atom relatif, kita menggunakan bilangan atom dalam 12 g karbon-12 sebagai piawai untuk menyukat kuantiti bahan. Jadi, kita mendefi nisikan mol seperti yang berikut:

Satu mol ialah kuantiti bahan yang mengandungi bilangan zarah yang sama dengan bilangan atom dalam 12 g karbon-12.

Kita harus menghargai sumbangan ahli sains dalam penyelidikan tentang konsep mol.

• Mol

Berapakah atom yang terdapat dalam 12 g karbon-12? Ahli sains telah menentukan nilai ini melalui eksperimen, iaitu 6.02 × 1023, satu nilai yang amat besar.


31

Nilai 6.02 × 1023 ini disebut sebagai nombor Avogadro, sempena nama Amedeo Avogadro (1776 – 1856), seorang ahli sains Itali yang terkenal.

Pemalar Avogadro, NA didefi nisikan sebagai bilangan zarah yang terkandung di dalam satu mol bahan, iaitu 6.02 × 1023 mol–1.

Mari kita jalankan Aktiviti 3.2 untuk menyiasat konsep mol.


Satu mol sebarang bahan merupakan kuantiti bahan yang mengandungi NA bilangan zarah. Dalam erti kata yang mudah, satu mol bahan mengandungi 6.02 × 1023 zarah. • 1 mol bahan atom mengandungi 6.02 × 1023 atom.• 1 mol bahan molekul mengandungi 6.02 × 1023 molekul.• 1 mol bahan ion mengandungi 6.02 × 1023 unit formula.

Sebarang unsur dengan bilangan mol yang sama mempunyai bilangan atom yang sama. Adakah pernyataan ini benar? Terangkan.

3.1

Sebuah botol kaca yang tertutup mengandungi 0.5 mol gas oksigen, O2.(a) Berapakah molekul oksigen, O2 yang terdapat di dalam botol itu?(b) Berapakah atom oksigen, O yang terdapat di dalam botol itu?[Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1]

Penyelesaian:(a) Bilangan molekul oksigen, O2 dalam 0.5 mol gas = 0.5 mol × 6.02 × 1023 mol–1

= 3.01 × 1023 molekul(b) Setiap molekul oksigen, O2 mengandungi dua atom oksigen, O. Jadi, bilangan atom oksigen, O dalam 0.5 mol gas = bilangan molekul oksigen × 2 = 3.01 × 1023 × 2 = 6.02 × 1023 atom

Gunakan enjin gelintar untuk mencari maklumat tambahan tentang pemalar Avogadro.

Bagi menghitung bilangan mol sesuatu bahan, rumusnya ialah

bilangan zarahBilangan mol, n = ——————– NA

Dengan menggunakan rumus di atas, kita dapat menghubungkaitkan antara bilangan mol dengan bilangan zarah seperti dalam Rajah 3.2.

NA

NA

Bilangan mol Bilangan zarah

Rajah 3.2 Hubung kait antara bilangan mol dengan bilangan zarah

Bilangan zarah = n × NA


32

B

3.2

Hitung bilangan mol molekul dalam satu sampel yang mengandungi 9.03 × 1023 molekul karbon dioksida, CO2. [Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1]

Penyelesaian:Bilangan mol molekul dalam sampel yang mengandungi 9.03 × 1023 molekul karbon dioksida, CO2

9.03 × 1023 = ———————– 6.02 × 1023 mol–1

= 1.5 mol

3.1 Menyelesaikan masalah penghitungan

[Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1] 1. Hitung bilangan atom dalam

(a) 1 mol aluminium (c) 3.2 mol atom helium(b) 0.5 mol molekul iodin, I2 (d) 0.4 mol gas ozon, O3

2. Satu sampel mengandungi 6.02 × 1025 molekul air. Berapakah mol air yang terdapat di dalam sampel itu?

3. Hitung bilangan mol gas hidrogen, H2 yang mengandungi (a) 3.01 × 1024 molekul hidrogen, H2 (b) 6.02 × 1023 atom hidrogen, H

4. Sebuah bikar mengandungi 0.1 mol zink klorida, ZnCl2.(a) Hitung bilangan mol ion klorida di dalam bikar itu.(b) Hitung jumlah bilangan ion di dalam bikar itu.

5. Sebuah bekas mengandungi 1.806 × 1023 molekul oksigen, O2. Suatu sampel 0.5 mol gas oksigen, O2 ditambahkan ke dalam bekas itu. Hitung jumlah bilangan molekul di dalam bekas itu.

[Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1] 1. (a) Berikan defi nisi bagi istilah mol dan pemalar Avogadro.

(b) Hubung kaitkan bilangan mol sesuatu bahan dengan bilangan zarah yang terkandung di dalamnya.

2. Berapakah mol gas bromin, Br2 yang mengandungi 1.505 × 1024 molekul gas bromin, Br2?

3. Kalsium diperlukan untuk membina tulang dan gigi. Berapakah ion kalsium yang terdapat di dalam satu hidangan bijirin yang mengandungi 0.007 mol ion kalsium?

4. Antara 1 mol gas hidrogen, H2 dan 0.7 mol sulfur dioksida, SO2, yang manakah yang mengandungi atom yang lebih banyak? Terangkan.

5. Apakah perbezaan antara 1 mol atom oksigen, O dengan 1 mol molekul oksigen, O2?

bilangan zarah n = —————— NA


33

C Bilangan Mol dan Jisim Bahan

Bagaimanakah kita menyukat bahan dalam unit mol? Kita tidak perlu mengira bilangan zarahnya. Sebaliknya, kita hanya perlu menyukat jisim bahan itu. Hal ini dapat dilakukan jika kita mengetahui jisim molar bahan itu.

Jisim satu mol bahan dinamakan jisim molar. Apakah maksudnya?

Jisim molar sesuatu bahan = jisim 1 mol bahan tersebut = jisim bahan tersebut yang mengandungi 6.02 × 1023 zarah

Unit bagi jisim molar ialah gram per mol atau g mol–1. Jalankan Aktiviti 3.3 untuk mengukuhkan pemahaman anda tentang konsep jisim molar.


Anda telah mempelajari bahawa 1 mol karbon-12 mempunyai jisim 12 g. Jadi, jisim molar bagi karbon-12 ialah 12 g mol-1. Perhatikan bahawa jisim molar bagi karbon-12 mempunyai nilai yang sama dengan jisim atom relatif karbon-12, iaitu 12. Oleh hal yang demikian, nilai jisim molar bahan-bahan yang lain adalah sama dengan jisim relatif bahan-bahan tersebut.


jisim molar • menghubungkaitkan

jisim molar dengan pemalar Avogadro

• menghubungkaitkan jisim molar dengan jisim atom relatif atau jisim molekul relatif

• menyelesaikan masalah penghitungan untuk menukarkan bilangan mol bahan yang diberi kepada jisim dan sebaliknya

• Jisim molar

Tonton simulasi komputer untuk memahami konsep jisim molar dengan lebih lanjut.

Jadual 3.3 Jisim molar beberapa bahan

Bahan Jisim relatif Jisim 1 mol Jisim molarHelium 4 4 g 4 g mol–1

Natrium 23 23 g 23 g mol–1

Air, H2O 2(1) + 16 = 18 18 g 18 g mol–1

Ammonia, NH3 14 + 3(1) = 17 17 g 17 g mol–1

Natrium klorida, NaCl 23 + 35.5 = 58.5 58.5 g 58.5 g mol–1

Jisim molar dan bilangan mol Dengan mengetahui jisim molar sesuatu bahan, kita dapat menimbang sebarang pecahan mol bahan tersebut. Sebagai contoh, 12 g karbon ialah 1 mol karbon, 6 g karbon ialah 0.5 mol karbon, dan 24 g karbon pula ialah 2 mol karbon.

14

24

3 Nilai jisim molar bagi sesuatu sebatian sama dengan jisim molekul relatif atau jisim formula relatif sebatian itu.

12

3

Nilai jisim molar bagi sesuatu unsur sama dengan jisim atom relatif unsur itu.


34

3.3

3.4

Bilangan mol juga boleh dihitung dengan menggunakan rumus yang berikut:

jisim (g)Bilangan mol, n = ————— jisim molar

Rajah 3.3 menunjukkan hubung kait antara bilangan mol dengan jisim sesuatu bahan yang melibatkan jisim molar.

Bilangan mol Jisim (g)

Jisim molar

Jisim molarRajah 3.3 Hubung kait antara bilangan mol dengan jisim sesuatu bahan

Berapakah jisim (a) 0.1 mol magnesium?(b) 2.408 × 1023 atom magnesium?[ Jisim atom relatif: Mg = 24. Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1]

Penyelesaian:(a) Jisim molar magnesium = 24 g mol–1

Jadi, jisim 0.1 mol magnesium = 0.1 mol × 24 g mol–1

= 2.4 g

(b) Bilangan mol atom magnesium 2.408 × 1023 = ––––––––––––––– 6.02 × 1023 mol–1

= 0.4 mol Jisim bagi 2.408 × 1023 atom magnesium = 0.4 mol × 24 g mol–1

= 9.6 g

Berapakah mol molekul yang terdapat di dalam 16 g gas sulfur dioksida, SO2?[Jisim atom relatif: O = 16, S = 32]

Penyelesaian:Jisim molekul relatif sulfur dioksida, SO2

= 32 + 2(16)= 64Jadi, jisim molar sulfur dioksida, SO2 = 64 g mol–1

Bilangan mol molekul di dalam 16 g sulfur dioksida, SO2

16 g= ————— 64 g mol–1

= 0.25 mol

1 Tentukan jisim molar Mg.

2 Tentukan jisim molar.

2 Hitung jisim Mg. Jisim = n × jisim molar

2 Hitung jisim Mg. Jisim = n × jisim molar

1 Hitung jisim molekul relatif berdasarkan formula kimia.

1

Hitung bilangan mol atom Mg. bilangan zarah n = ——————– NA

3 Hitung bilangan mol. jisim (g) n = ————— jisim molar


35

3.5

Berapakah ion klorida yang terdapat dalam 27.2 g zink klorida, ZnCl2? [Jisim atom relatif: Cl = 35.5, Zn = 65. Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1]

Penyelesaian:Jisim formula relatif zink klorida, ZnCl2 = 65 + 2(35.5) = 136Jadi, jisim molar zink klorida, ZnCl2 = 136 g mol–1

Bilangan mol bagi 27.2 g zink klorida, ZnCl2

27.2 g= ––––––––––– 136 g mol–1

= 0.2 molBilangan unit formula ZnCl2

= 0.2 mol × 6.02 × 1023 mol–1

= 1.204 × 1023

Setiap unit formula ZnCl2 mempunyai 2 ion klorida.Jadi, bilangan ion klorida= bilangan unit formula ZnCl2 × 2= 1.204 × 1023 × 2 = 2.408 × 1023 ion


Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. [Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1] 1. Hitung jisim bagi setiap yang berikut dalam unit gram.

(a) 0.3 mol aluminium (b) 2 mol natrium nitrat, NaNO3

2. Berapakah mol atom atau molekul yang terdapat di dalam (a) 5.6 g ferum? (b) 3.2 g metana, CH4?

3. Hitung jisim karbon yang mengandungi 6.02 × 1021 atom karbon.

Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. [Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1] 1. Apakah maksud jisim molar? 2. Hitung jisim

(a) 0.01 mol gas ammonia, NH3 (b) 6.02 × 1024 molekul nitrogen, N2

3. Berapakah mol molekul yang terdapat di dalam(a) 2.8 g karbon monoksida, CO? (b) 4 g gas bromin, Br2?

1 Tentukan jisim molar ZnCl2.

4 Hitung bilangan ion klorida secara nisbah.

3 Hitung bilangan unit formula ZnCl2. Bilangan zarah = n × NA

C

2 Hitung bilangan mol. jisim (g) n = ————— jisim molar


36

D Bilangan Mol dan Isi Padu Gas

Dalam pelajaran yang lepas, anda telah mempelajari kuantiti bahan dalam mol ditentukan dengan menimbang bahan tersebut. Walau bagaimanapun, cara ini tidak praktikal bagi gas kerana gas amat ringan dan sukar ditimbang. Oleh itu, isi padu gas disukat bagi tujuan ini.

Isi padu molar gas Isi padu molar sesuatu gas didefi nisikan sebagai isi padu yang ditempati oleh 1 mol gas. Mari kita kaji isi padu molar dengan lebih lanjut.

Anda harus dapat: • menyatakan maksud isi

padu molar gas • menghubungkaitkan

isi padu molar dengan pemalar Avogadro

• membuat kesimpulan umum terhadap isi padu molar gas pada suhu dan tekanan yang diberikan

• menghitung isi padu gas pada STP atau keadaan bilik daripada bilangan mol dan sebaliknya

• menyelesaikan masalah penghitungan yang melibatkan bilangan zarah, bilangan mol, jisim bahan, dan isi padu gas pada STP atau keadaan bilik

• Isi padu molar

3.3 Mengadakan perbincangan

Dalam kumpulan yang terdiri daripada empat orang ahli, kumpulkan dan tafsirkan data tentang isi padu molar gas.

22.4 dm3 22.4 dm32 g gashidrogen, H2

32 g gasoksigen, O2

44 g gaskarbondioksida, CO2

22.4 dm3

Gambar foto 3.3 Isi padu gas pada STP

Kemudian, teliti Gambar foto 3.3 atau tonton suatu simulasi komputer tentang isi padu molar gas. Seterusnya, bincangkan perkara yang berikut:(a) Nyatakan hubung kait antara isi padu molar dengan pemalar Avogadro, NA.(b) Buat satu generalisasi tentang isi padu molar gas pada STP.Bandingkan jawapan anda dengan data yang dikumpulkan pada awal aktiviti ini. Bentangkan hasil perbincangan anda di dalam kelas.

Gambar foto 3.2 Kebanyakan tindak balas kimia membebaskan gas. Bagaimanakah bilangan mol gas yang terbebas dihitung?


37

3.6

Satu mol sebarang gas sentiasa menempati isi padu yang sama pada suhu dan tekanan yang sama. Isi padu ini disebut sebagai isi padu molar gas.

Isi padu molar sebarang gas ialah 22.4 dm3 pada STP atau 24 dm3 pada keadaan bilik.

Bagi menghitung bilangan mol sebarang gas, rumusnya ialah

isi padu gasBilangan mol, n = ——————– isi padu molar

Kita menggunakan isi padu molar untuk menukarkan unit isi padu sesuatu gas kepada unit bilangan mol dan sebaliknya (Rajah 3.4).

Isi padu gas (dm3)Bilangan mol

× Isi padu molar

÷ Isi padu molar

Rajah 3.4 Hubung kait antara bilangan mol dengan isi padu gas

Mari kita teliti contoh penghitungan yang berikut.

• STP ialah singkatan bagi suhu dan tekanan piawai, iaitu keadaan pada suhu 0°C dan tekanan 1 atm.

• Keadaan bilik merujuk kepada keadaan pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm.

• Hubung kait dalam Rajah 3.4 hanya benar bagi gas. Isi padu pepejal dan cecair tidak boleh digunakan untuk menentukan bilangan mol.

(a) Berapakah isi padu 1.2 mol gas ammonia, NH3 pada STP? [Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP] (b) Berapakah mol bagi 600 cm3 gas ammonia, NH3 pada keadaan bilik? [Isi padu molar: 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik]

Penyelesaian:(a) Isi padu 1.2 mol gas ammonia, NH3 pada STP = 1.2 mol × 22.4 dm3 mol–1

= 26.88 dm3

(b) Bilangan mol bagi 600 cm3 gas ammonia, NH3

0.6 dm3 = —–––––––––– 24 dm3 mol–1

= 0.025 mol


[Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP; 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik] 1. Hitung isi padu gas yang berikut:

(a) 0.3 mol gas oksigen, O2 pada keadaan bilik (b) 4 mol gas helium pada STP

2. Hitung bilangan mol gas yang berikut:(a) 560 cm3 karbon dioksida, CO2 pada STP(b) 960 cm3 gas hidrogen klorida, HCl pada keadaan bilik

Isi padu gas = n × isi padu molar

isi padu gas n = —————–— isi padu molar


38

Masalah penghitungan yang melibatkan gas

3.5 Membina peta minda

Semua hubung kait yang ditunjukkan dalam Rajah 3.2, 3.3, dan 3.4 amat berguna untuk menyelesaikan penghitungan yang melibatkan gas. Berdasarkan rajah-rajah tersebut, bina peta minda yang menunjukkan hubung kait antara bilangan zarah, bilangan mol, jisim, dan isi padu gas. Bentangkan peta minda anda di dalam kelas dengan menggunakan perisian grafi k yang sesuai.

Berapakah isi padu bagi 12.8 g gas oksigen, O2 dalam unit cm3 pada STP?[ Jisim atom relatif: O = 16. Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP]

Penyelesaian:

Jisim O2 Isi padu O2 pada STP

12.8 g ? cm3

Bilangan mol bagi 12.8 g gas oksigen, O2

12.8 g= ––––––––—–– 2(16) g mol–1

= 0.4 molIsi padu gas oksigen, O2 pada STP= 0.4 mol × 22.4 dm3 mol–1

= 8.96 dm3

= 8960 cm3

Hubung kait antara bilangan zarah, bilangan mol, jisim, dan isi padu gas ditunjukkan dalam Rajah 3.5.

Bilangan molBilangan zarah Jisim (g)

Jisim molar

Jisim molar

Isi padumolar

Isi padumolar

Isi padu gas (dm3)

NA

NA

Rajah 3.5 Hubung kait antara bilangan zarah, bilangan mol, jisim, dan isi padu gas

Perhatikan bahawa bilangan mol bertindak sebagai perantaraan bagi kuantiti yang lain. Kita perlu menukarkan unit kuantiti yang lain seperti jisim, isi padu, atau bilangan zarah kepada bilangan mol terlebih dahulu sebelum menyelesaikan masalah penghitungan.

3.7

1 Dapatkan maklumat daripada soalan.

4 Tukarkan unit dm3 kepada cm3.

3 Tukarkan unit bilangan mol O2 kepada isi padu. Isi padu gas = n × isi padu molar

2 Tukarkan unit jisim O2 kepada bilangan mol. jisim n = ————— jisim molar


39

D

3.8

Berapakah molekul karbon dioksida, CO2 yang terdapat dalam 120 cm3 gas itu yang dibebaskan dari suatu tindak balas satu asid dengan satu karbonat pada keadaan bilik?[Isi padu molar: 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik. Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1]

Penyelesaian:

Isi padu CO2 pada keadaan bilik 120 cm3

Bilangan molekul CO2 ?

Isi padu karbon dioksida, CO2 = 120 cm3 = 0.12 dm3

Bilangan mol 0.12 dm3 karbon dioksida, CO2

0.12 dm3= ———–––––– 24 dm3 mol–1

= 0.005 mol

Bilangan molekul karbon dioksida, CO2

= 0.005 mol × 6.02 × 1023 mol–1

= 3.01 × 1021 molekul


Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. [Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1. Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP; 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik] 1. Hitung jisim 0.6 dm3 gas klorin, Cl2 pada tekanan dan suhu bilik. 2. Hitung isi padu gas yang berikut pada STP.

(a) 1.806 × 1024 atom neon (b) 18.25 g gas hidrogen klorida, HCl 3. Satu sampel gas nitrogen, N2 mempunyai isi padu 1800 cm3 pada keadaan bilik. Hitung

jisim sampel itu dan bilangan molekul gas nitrogen, N2 yang terdapat di dalamnya.

Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. [Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1. Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP; 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik] 1. Hitung isi padu gas yang berikut pada keadaan bilik.

(a) 0.8 mol metana, CH4 (b) 9.03 × 1023 atom helium 2. Hitung jisim bagi 1.505 × 1024 molekul gas hidrogen, H2 pada STP. 3. Jisim bagi 3 dm3 suatu gas ialah 6.0 g pada keadaan bilik. Hitung jisim molarnya. 4. 1.12 dm3 gas hidrogen, H2 dan 1.12 dm3 gas oksigen, O2, dicampurkan di dalam

sebuah bekas tertutup pada STP. Hitung jumlah bilangan molekul di dalam bekas itu. Berapakah jumlah jisim gas di dalam bekas itu?

1 Dapatkan maklumat daripada soalan.

2 Tukarkan unit cm3 kepada dm3.

4 Tukarkan unit bilangan mol kepada bilangan zarah. Bilangan zarah = n × NA

3 Tukarkan unit isi padu gas kepada bilangan mol. isi padu gas n = ——————– isi padu molar


40


formula kimia• menyatakan maksud

formula empirik • menyatakan maksud

formula molekul • menentukan formula

empirik dan formula molekul sebatian

• membandingkan dan membezakan formula empirik dan formula molekul

• menyelesaikan masalah penghitungan yang melibatkan formula empirik dan formula molekul

• menulis formula ion• membina formula kimia

bagi sebatian ion • menyatakan nama

sebatian kimia dengan menggunakan sistem penamaan IUPAC

E Formula Kimia

Ahli kimia tidak perlu menulis huraian yang panjang lebar tentang sesuatu bahan. Cara yang mudah untuk mewakili sesuatu bahan adalah dengan menggunakan formula kimia. Formula kimia ialah perwakilan sesuatu bahan kimia dengan menggunakan huruf untuk mewakili atom dan nombor subskrip untuk menunjukkan bilangan setiap jenis atom yang terdapat di dalam bahan itu.

Formula kimia sesuatu unsur mewakili atom-atom dalam unsur itu. Walau bagaimanapun, sebahagian unsur wujud sebagai molekul. Formula kimia bagi unsur seumpama ini mewakili molekul-molekul dalam unsur tersebut.

H2Huruf “H” menunjukkan simbol atom hidrogen.

Nombor subskrip 2 menunjukkan bahawa terdapat 2 atom hidrogen di dalam satu molekul gas hidrogen, H2.

Rajah 3.6 Formula kimia gas hidrogen, H2

Formula kimia sesuatu sebatian menunjukkan semua unsur dan bilangan jenis atom yang terdapat dalam sebatian itu.

Huruf-huruf ini menunjukkan simbol unsur-unsur.

Nombor subskrip 2 menunjukkan bilangan atom hidrogen.

Tiada nombor subskrip menunjukkan bahawa hanya terdapat 1 atom oksigen di dalam satu molekul air.

H2O

Rajah 3.7 Formula kimia molekul air, H2O

Sebatian diwakili oleh dua jenis formula kimia, iaitu formula empirik dan formula molekul.

Gambar foto 3.4 Memahami formula kimia ialah langkah pertama untuk memahami bahasa kimia

• Formula kimia

Nombor “1” tidak perlu ditulis dalam formula kimia. Apabila tidak terdapat sebarang nombor subskrip selepas sesuatu huruf, andaikan bahawa hanya terdapat satu atom unsur tersebut di dalam formula sebatian.

Magnesium nitrat

Mg(NO3)2


41

3.9

3.7 Mengumpulkan dan mentafsirkan data

Dengan merujuk kepada buku kimia, ensiklopedia, atau laman sesawang yang berkaitan dengan kimia, kumpulkan data tentang formula kimia, formula empirik, dan formula molekul sebatian. Senaraikan formula kimia atau formula molekul sebatian-sebatian dalam bentuk jadual. Susun semua data yang dikumpulkan di dalam sebuah buku panduan. Anda akan menggunakan buku ini sebagai panduan sepanjang pembelajaran anda kelak.

• Formula empirik

Formula empirikFormula empirik ialah formula kimia yang menunjukkan nisbah teringkas bilangan atom setiap jenis unsur dalam sesuatu sebatian. Sebagai contoh, formula molekul glukosa ialah C6H12O6. Nisbah atom karbon kepada hidrogen dan oksigen di dalam molekul itu ialah 6 : 12 : 6. Nisbah ini dapat diringkaskan menjadi 1 : 2 : 1. Jadi, formula empirik glukosa ialah CH2O.

Contoh yang berikut menunjukkan penentuan formula empirik sesuatu sebatian berdasarkan nilai eksperimen.

Benzena ialah pelarut organik dengan formula molekul C6H6. Apakah formula empiriknya?

Satu sampel aluminium oksida mengandungi 1.08 g aluminium dan 0.96 g oksigen. Apakah formula empirik sebatian ini? [ Jisim atom relatif: O = 16, Al = 27]

Penyelesaian:

Unsur Al O

Jisim unsur (g) 1.08 0.96

Bilangan mol 1.08—— 27= 0.04

0.96—— 16= 0.06

Nisbah mol 0.04 —— 0.04= 1

0.06 —— 0.04= 1.5

Nisbah mol teringkas 2 3

2 mol atom aluminium berpadu dengan 3 mol atom oksigen. Jadi, formula empirik sebatian ini ialah Al2O3.

1 Tulis jisim setiap unsur.

4 Darab setiap jawapan dengan 2 untuk memperoleh nisbah teringkas sebagai integer.

3 Bahagi setiap nombor dengan nombor terkecil, iaitu 0.04.

2 Bahagi setiap jisim dengan jisim

molar (nilai jisim molar sama dengan nilai JAR).


42

Jalankan aktiviti yang berikut untuk menentukan formula empirik beberapa sebatian.

• Aktiviti 3.4, muka surat 23 • Aktiviti 3.5, muka surat 25

Sebahagian sebatian mempunyai formula empirik dan formula molekul yang sama. Terangkan sebab. Namakan beberapa contoh.


Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. 1. 0.20 g kalsium bertindak balas dengan fl uorin untuk menghasilkan 0.39 g kalsium

fl uorida. Tentukan formula empirik sebatian fl uorida yang terhasil itu. 2. Tentukan formula empirik suatu sebatian yang mengandungi 32.4% natrium, 22.6%

sulfur, dan 45.0% oksigen. 3. 60 g aluminium sulfi da mengandungi 38.4 g sulfur. Tentukan formula empirik sebatian

tersebut.

• Formula molekul

Jadual 3.4 Hubung kait antara formula empirik dengan formula molekul

Sebatian Formula empirik Formula molekul nAir H2O H2O 1

Etena CH2 C2H4 2

Glukosa CH2O C6H12O6 6

3.9 Membandingkan dan membezakan

Dalam kumpulan yang terdiri daripada empat orang ahli, sediakan satu pengurusan grafi k untuk menunjukkan persamaan dan perbezaan antara formula empirik dengan formula molekul sesuatu sebatian. Kemudian, tampalkan hasil kerja kumpulan anda pada papan kenyataan di dalam kelas.

Formula molekulFormula molekul ialah formula kimia yang menunjukkan bilangan sebenar atom-atom setiap jenis unsur di dalam satu molekul sesuatu sebatian. Sebenarnya, formula molekul sesuatu bahan merupakan gandaan formula empirik bahan tersebut.

Formula molekul = (Formula empirik)n

Nilai n merupakan integer positif.


43

Formula empirik suatu sebatian ialah CH2. Jisim molekul relatifnya ialah 42. Tentukan formula molekul sebatian tersebut. [ Jisim atom relatif: H = 1, C = 12]

Penyelesaian:Andaikan formula molekul sebatian ialah (CH2)n.Berdasarkan formula molekul di atas, jisim molekul relatif sebatian = n[12 +2(1)] = 14n

Walau bagaimanapun, jisim molekul relatif sebatian ialah 42.Jadi, 14n = 42 42 n = —– 14 = 3

Oleh itu, formula molekul sebatian ialah (CH2)3 atau C3H6.

3.10

3.11

1 Hitung jisim molekul relatif.

2 Samakan jisim molekul relatif yang diperoleh dengan yang diberikan.

Perhatikan contoh yang berikut untuk menyelesaikan masalah penghitungan yang melibatkan formula empirik dan formula molekul.

Urea mempunyai kandungan nitrogen yang tinggi. Oleh hal yang demikian, urea digunakan sebagai baja. Hitung peratus komposisi jisim nitrogen di dalam urea, CO(NH2)2. [Jisim atom relatif: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16]

Penyelesaian:Jisim 1 mol urea, CO(NH2)2 = [12 + 16 + 2(14) + 4(1)] g = 60 gBerdasarkan formula molekulnya, 1 mol urea, CO(NH2)2 mengandungi 2 mol atom nitrogen.Jadi, jisim nitrogen dalam 1 mol urea, CO(NH2)2 = 2 × 14 g = 28 gPeratus komposisi jisim nitrogen di dalam urea, CO(NH2)2

jisim atom nitrogen dalam 1 mol urea = ————————————––––––––––––––– × 100% jisim 1 mol urea 28 = —— × 100% 60= 46.67%

Bagi menentukan formula molekul sesuatu sebatian, kita perlu mengetahui jisim molekul relatif dan formula empirik sebatian tersebut. Perhatikan contoh di bawah.

3

Gantikan nilai n dalam formula molekul yang diandaikan tadi.

1

Berdasarkan formula molekulnya, hitung jisim 1 mol CO(NH2)2.

2 Tentukan peratus komposisi N mengikut jisim dalam CO(NH2)2.


44

3.12

6.24 g unsur X berpadu dengan 1.28 g oksigen untuk menghasilkan sebatian dengan formula empirik X2O. Apakah jisim atom relatif X? [ Jisim atom relatif: O = 16]

Penyelesaian:Andaikan jisim atom relatif X ialah j.

Unsur X O

Jisim (g) 6.24 1.28

Bilangan mol 6.24——j1.28—— = 0.08 16

Berdasarkan formula empirik, X2O yang diberikan, nisbah mol atom X kepada atom O ialah 2 : 1. 6.24Jadi, —— : 0.08 = 2 : 1 j 6.24 ––– – ÷ 0.08 = 2 ÷ 1 j 6.24 2 ––––– = –– 0.08j 1 0.08j 1 —–––– = — 6.24 2 1 × 6.24 j = –––––––– 2 × 0.08 = 39Oleh itu, jisim atom relatif X ialah 39.


Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. 1. Butana mempunyai formula empirik C2H5 dan jisim molekul relatif 58. Tentukan

formula molekulnya. 2. Asid etanoik ialah ramuan utama cuka. Formula empiriknya ialah CH2O. Diberi bahawa

jisim molar asid etanoik ialah 60 g mol–1, tentukan formula molekul asid ini. 3. Tentukan peratus komposisi air mengikut jisim dalam kuprum(II) sulfat terhidrat,

CuSO4.5H2O. 4. Karat mengandungi ferum(III) oksida, Fe2O3. Berapakah mol ion ferum(III) yang hadir

di dalam 4.0 g karat? 5. Unsur Y bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkan sebatian dengan formula

molekul YO3. Jika jisim 1 mol sebatian ini ialah 80 g, tentukan jisim atom relatif Y. 6. Berapakah jisim plumbum dalam gram yang diperlukan untuk berpadu dengan

0.5 mol atom klorin bagi menghasilkan sebatian dengan formula empirik PbCl2?

1 Hitung bilangan mol setiap unsur.

2 Nisbah mol yang dihitungkan mesti sama dengan nisbah mol yang diberikan dalam formula empirik.


45

Formula ionSebatian ion terdiri daripada kation, iaitu ion-ion bercas positif dan anion, iaitu ion-ion bercas negatif. Sebelum anda dapat menentukan formula sebatian ion, anda perlu mengetahui formula ion-ion. Jadual 3.5 menunjukkan formula beberapa kation dan anion yang umum.

• Formula ion

Rajah 3.8 Pembinaan formula kimia zink bromida, ZnBr2

Jadual 3.5 Formula beberapa kation dan anion yang biasa digunakan

Kation Formula Anion Formula

Ion natrium Na+ Ion klorida Cl–

Ion kalium K+ Ion bromida Br –

Ion zink Zn2+ Ion iodida I–

Ion magnesium Mg2+ Ion oksida O2 –

Ion kalsium Ca2+ Ion hidroksida OH –

Ion ferum(II) Fe2+ Ion sulfat SO42 –

Ion ferum(III) Fe3+ Ion karbonat CO32 –

Ion kuprum(II) Cu2+ Ion nitrat NO3–

Ion ammonium NH4+ Ion fosfat PO4

3–

Rajah 3.8 menunjukkan contoh pembinaan formula kimia bagi satu sebatian ion.

Hafal formula kation dan anion yang biasa digunakan.

➡

➡

➡➡

Kation:Ion zink, Zn2+

Anion:Ion bromida, Br –

Nama sebatian: Zink bromida

➡

Cas positif : 1 × (+2) = +2 Cas negatif : 2 × (–1) = –2 —– Jumlah cas : 0 —–

Formula sebatian: ZnBr2

Berdasarkan nama sebatian, tentukan kation dan anion.

1

Tulis formula kimia sebatian. Cas ion tidak ditulis pada formula itu.

3

Tentukan bilangan kation dan anion dengan menyeimbangkan cas.

2 Jumlah cas semua kation dan anion mestilah sifar.

Bilangan ion zink dan ion bromida ditulis sebagai nombor subskrip. Subskrip “1” tidak perlu ditulis.

Zn2+ Br–

Br–


46

3.11 Membina formula kimia sebatian ion

Bina formula kimia bagi setiap sebatian ion yang berikut:(a) Magnesium klorida (e) Argentum iodida (i) Plumbum(II) sulfat(b) Kalium karbonat (f ) Zink nitrat ( j) Kalium klorida(c) Kalsium sulfat (g) Aluminium oksida (k) Ammonium fosfat(d) Kuprum(I) oksida (h) Ferum(II) hidroksida (l) Natrium bromida

Kemudian, dalam kumpulan yang terdiri daripada empat orang ahli, jalankan kuiz dengan bantuan guru. Guru anda akan menulis nama sebatian ion satu demi satu pada papan hitam. Setiap kumpulan akan menulis formula kimia sebatian tersebut pada sekeping kad. Kemudian, angkat kad tersebut untuk disemak oleh guru anda.

Sistem penamaan yang disarankan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)telah diterima oleh seluruh dunia. Sistem ini memudahkan komunikasi antara ahli kimia dan memberikan panduan yang berguna untuk menamakan pelbagai sebatian baharu yang ditemukan.

Penamaan sebatian kimia Kini, terdapat lebih daripada 6 juta sebatian yang diketahui. Oleh itu, ahli kimia menamakan sebatian kimia mengikut cara yang sistematik, iaitu berdasarkan saranan yang dibuat oleh Kesatuan Antarabangsa Kimia Tulen dan Gunaan (IUPAC).

Bagi sebatian ion, nama kation dinamakan terlebih dahulu, diikuti oleh nama anion. Beberapa contoh ditunjukkan dalam Jadual 3.6.

Jadual 3.6 Penamaan sebatian ion

Kation Anion Nama sebatian ion

Ion natrium Ion klorida Natrium klorida

Ion kalsium Ion karbonat Kalsium karbonat

Ion barium Ion sulfat Barium sulfat

Logam-logam tertentu membentuk lebih daripada satu jenis ion. Jadi, huruf Roman digunakan dalam penamaan ion-ion ini untuk membezakan ion-ion tersebut. Sebagai contoh, ferum membentuk dua jenis kation, iaitu ion ferum(II), Fe2+ dan ion ferum(III), Fe3+. Nama sebatian yang dibentuk oleh ion-ion tersebut masing-masing ialah ferum(II) klorida dan ferum(III) klorida.

Ferum(III) mewakili ion ferum(III), Fe3+ dalam sebatian.

Ferum(II) klorida Ferum(III) klorida

Ferum(II) mewakili ion ferum(II), Fe2+ dalam sebatian.

Dalam penamaan sebatian molekul yang ringkas, nama unsur pertama dikekalkan manakala nama unsur kedua ditambahkan dengan “ida”. Perhatikan contoh yang berikut:

HCl – Hidrogen klorida HBr – Hidrogen bromida

“ida” ditambahkan pada nama unsur kedua.

Pada mulanya, nama sesuatu sebatian diterbitkan daripada keadaan fi zik, sifat, atau aplikasi sebatian tersebut.


47

Awalan Yunani digunakan untuk menunjukkan bilangan atom setiap unsur di dalam sesuatu sebatian molekul ringkas. Beberapa contoh ditunjukkan seperti yang berikut:

Awalan Yunani seperti “mono”, “di”, dan “tri” bermaksud satu, dua, dan tiga.

CO – Karbon monoksida CO2 – Karbon dioksida SO3 – Sulfur trioksida

3.12 Menamakan sebatian kimia

1. Namakan setiap sebatian ion dengan formula yang berikut:(a) Ba(NO3)2 (d) NaOH (g) KBr(b) MgO (e) ZnSO4 (h) Ca(OH)2

(c) LiCl (f ) NaHCO3 ( i ) AlPO4

2. Namakan sebatian molekul yang berikut:(a) CCl4 (c) BF3 (e) NO(b) CS2 (d) SO2 (f ) N2O4

3. Molekul suatu sebatian terdiri daripada satu atom nitrogen dan tiga atom klorin. Apakah nama sebatian ini?

Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. 1. (a) Defi nisikan formula empirik dan formula molekul.

(b) Asid tartarik digunakan sebagai perisa dalam makanan dan minuman. Formula molekulnya ialah C4H6O6. Tentukan formula empiriknya.

2. Satu oksida fosforus mempunyai jisim molekul relatif 284. Oksida ini mengandungi 43.66% fosforus dan 56.34% oksigen mengikut jisim. Tentukan formula empirik dan formula molekulnya.

3. Baja yang digunakan dalam pertanian ialah seperti yang berikut:

• Urea, CO(NH2)2

• Ammonium nitrat, NH4NO3

• Hidrazin, N2H4

Baja yang manakah yang mempunyai peratus nitrogen mengikut jisim yang paling tinggi?

4. Bijih ialah batuan semula jadi yang mengandungi kepekatan mineral yang tinggi. Bijih merupakan sumber utama logam. Tulis formula kimia bagi bijih yang berikut: (a) Galena, iaitu plumbum(II) sulfi da (b) Hematit, iaitu ferum(III) oksida(c) Spalerit, iaitu zink sulfi da (d) Magnesit, iaitu magnesium karbonat

E

Berikan awalan Yunani yang bermaksud empat dan lima.


48


persamaan kimia• mengenal pasti bahan

dan hasil tindak balas daripada persamaan kimia

• menulis dan mengimbangkan persamaan kimia

• mentafsirkan persamaan kimia secara kuantitatif dan kualitatif

• menyelesaikan masalah penghitungan dengan persamaan kimia

• mengenal pasti sikap saintifi k dan nilai positif yang diamalkan oleh ahli sains dalam penyelidikan tentang konsep mol, formula kimia, dan persamaan kimia

• mewajarkan keperluan mengamalkan sikap saintifi k dan nilai murni dalam menjalankan penyelidikan tentang struktur atom, formula kimia, dan persamaan kimia

• menggunakan simbol, formula, dan persamaan kimia untuk komunikasi yang mudah dan sistematik dalam bidang kimia

F Persamaan Kimia

Gambar foto 3.5 Pembakaran arang merupakan suatu tindak balas kimia.

Tindak balas kimia berlaku di sekeliling kita pada setiap hari. Bagaimanakah anda menghuraikan tindak balas kimia yang ditunjukkan dalam Gambar foto 3.5? Ahli kimia mempunyai cara yang ringkas dan istimewa untuk menghuraikan tindak balas kimia, iaitu dengan menggunakan persamaan kimia.

Aspek kualitatif persamaan kimiaPersamaan kimia merupakan satu cara penulisan untuk menghuraikan sesuatu tindak balas kimia. Persamaan kimia boleh ditulis dalam bentuk perkataan tetapi biasanya kita menggunakan formula kimia kerana cara ini lebih mudah, cepat, dan tepat. Perhatikan contoh persamaan yang mewakili pembakaran karbon di dalam arang seperti yang berikut:

C(p) + O2(g) ⎯→ CO2(g) 1442443 123

Bahan tindak balas Hasil tindak balas

Anak panah dalam persamaan mewakili “menghasilkan”. Bahan pemula disebut sebagai bahan tindak balas dan ditulis di sebelah kiri persamaan. Bahan baharu yang dihasilkan disebut sebagai hasil tindak balas dan ditulis di sebelah kanan persamaan. Persamaan kimia juga menunjukkan keadaan setiap bahan, iaitu sama ada bahan itu wujud sebagai pepejal (p), cecair (ce), gas (g), ataupun larut di dalam air sebagai larutan akueus (ak).

C(p) + O2(g) ⎯→ CO2(g)

Maksud: Pepejal bertindak gas untuk gas karbon karbon balas dengan oksigen menghasilkan dioksida

Delta, Δ, iaitu huruf Yunani yang ditulis di bawah anak panah menunjukkan pemanasan diperlukan untuk memulakan sesuatu tindak balas kimia. • Persamaan kimia

Δ


49

Magnesium bertindak balas dengan asid hidroklorik, HCl cair untuk menghasilkan larutan akueus magnesium klorida, MgCl2 dan gas hidrogen, H2. Tulis persamaan kimia untuk mewakili tindak balas ini.

Penyelesaian:

Magnesium + asid hidroklorik ⎯→ larutan akueus + gas cair magnesium hidrogen klorida 144442444443 14444244443 Bahan tindak balas Hasil tindak balas

Mg + HCl ⎯→ MgCl2 + H2

Mg + 2HCl ⎯→ MgCl2 + H2 144424443 144424443

Mg H Cl Mg Cl H 1 atom 2 atom 2 atom 1 atom 2 atom 2 atom

Mg(p) + 2HCl(ak) ⎯→ MgCl2(ak) + H2(g)

3.13

4 Tulis keadaan setiap bahan dalam persamaan.

3.13 Mentafsirkan persamaan kimia secara kualitatif

Teliti persamaan kimia yang berikut: (a) 2H2(g) + O2(g) ⎯→ 2H2O(ce)(b) CaCO3(p) ⎯→ CaO(p) + CO2(g) Δ(c) 2K(p) + 2H2O(ce) ⎯→ 2KOH(ak) + H2(g)(d) CuO(s) + 2HCl(ak) ⎯→ CuCl2(ak) + H2O(ce)(e) Cl2(g) + 2NaBr(ak) ⎯→ 2NaCl(ak) + Br2(ce)Bagi setiap persamaan, kenal pasti bahan tindak balas, hasil tindak balas, dan keadaan setiap bahan-bahan tersebut. Tulis jawapan anda dalam bentuk jadual dan hantarkannya kepada guru anda.

Menulis persamaan kimia Berdasarkan hukum keabadian jisim, jirim tidak boleh dicipta atau dimusnahkan. Hal ini bermakna, atom-atom tidak boleh dicipta atau dimusnahkan dalam sesuatu tindak balas kimia. Oleh hal yang demikian, sesuatu persamaan kimia mestilah seimbang. Bilangan atom setiap jenis unsur pada setiap belah persamaan mestilah sama. Perhatikan contoh yang berikut.

1

Tulis persamaan dalam bentuk perkataan. Bahan tindak balas ditulis di sebelah kiri persamaan manakala hasil tindak balas ditulis di sebelah kanan persamaan.

2 Tulis formula kimia yang betul bagi setiap bahan dan hasil tindak balas.

3 Seimbangkan persamaan. Anda perlu menyelaraskan pekali di hadapan formula kimia dan bukannya subskrip pada formula.


50

3.14 Menulis dan menyeimbangkan persamaan kimia

Tulis satu persamaan kimia yang seimbang bagi setiap tindak balas yang berikut: 1. Gas karbon monoksida + gas oksigen ⎯→ gas karbon dioksida 2. Gas hidrogen + gas nitrogen ⎯→ gas ammonia 3. Aluminium + ferum(III) oksida ⎯→ aluminium oksida + ferum 4. Gas ammonia bertindak balas dengan gas oksigen untuk menghasilkan gas nitrogen

monoksida dan air. 5. Larutan argentum nitrat ditambahkan kepada larutan kalsium klorida. Mendakan argentum

klorida dan larutan kalsium nitrat dihasilkan. 6. Apabila pepejal zink karbonat dipanaskan, sebatian tersebut terurai kepada serbuk zink

oksida dan gas karbon dioksida.

Mari kita jalankan Aktiviti 3.6 untuk menyeimbangkan beberapa persamaan kimia.


Sekarang, anda telah mengetahui cara menulis persamaan kimia. Gunakan kemahiran ini dengan kerap sebagai alat komunikasi dalam kimia secara mudah dan sistematik.

Aspek kuantitatif persamaan kimia Stoikiometri ialah kajian kuantitatif komposisi bahan yang terlibat dalam sesuatu tindak balas kimia. Persamaan kimia merupakan satu langkah yang penting untuk kerja-kerja kuantitatif. Pekali dalam persamaan yang seimbang memberitahu kita nisbah bahan tindak balas dan hasil tindak balas dalam sesuatu tindak balas kimia. Teliti persamaan kimia yang berikut:

2H2(g) + O2(g) ⎯⎯→ 2H2O(ce) 2 molekul 1 molekul 2 molekul atau atau atau 2 mol 1 mol 2 mol

Pekali dalam persamaan di atas menunjukkan bahawa bagi setiap dua molekul gas hidrogen, H2 yang bertindak balas dengan satu molekul gas oksigen, O2, akan menghasilkan dua molekul air, H2O. Kita juga boleh mengatakan bahawa setiap dua mol gas hidrogen, H2 bertindak balas dengan satu mol gas oksigen, O2 untuk menghasilkan dua mol air, H2O. Tafsirkan persamaan kimia di bawah dengan cara yang sama.

2KI(ak) + Br2(ak) ⎯⎯→ I2(ak) + 2KBr(ak) 2 unit formula 1 molekul 1 molekul 2 unit formula atau atau atau atau 2 mol 1 mol 1 mol 2 mol

Kita harus mengamalkan sikap saintifi k dan nilai murni dalam kajian tentang jirim.

Kita memperoleh maklumat kualitatif yang berikut daripada persamaan kimia.• Bahan dan hasil tindak

balas yang terlibat dalam tindak balas kimia

• Keadaan setiap bahan dan hasil tindak balas yang terlibat dalam tindak balas kimia

Kita harus menggunakan persamaan kimia untuk berkomunikasi dengan cekap.


51

3.14

3.15 Mentafsirkan persamaan kimia secara kuantitatif

Dalam kumpulan yang terdiri daripada empat orang ahli, teliti setiap persamaan kimia yang seimbang dalam Aktiviti Pembelajaran 3.14 pada muka surat 50. Berikan perhatian kepada pekali dalam persamaan dan tafsirkan setiap persamaan tersebut secara kuantitatif. Bincangkan jawapan anda di dalam kelas.

Masalah penghitungan yang melibatkan persamaan kimia Baik dalam menghasilkan produk secara industri mahupun mengkaji sesuatu tindak balas di dalam makmal, ahli kimia perlu mengetahui kuantiti bahan yang diperlukan secara relatif. Persamaan kimia dapat memberikan maklumat yang berguna bagi tujuan tersebut. Kita menggunakan pekali dalam stoikiometri persamaan kimia untuk menyelesaikan pelbagai masalah penghitungan. Teliti beberapa contoh yang berikut.

Persamaan yang berikut menunjukkan tindak balas antara kuprum(II) oksida, CuO dengan aluminium.

3CuO(p) + 2Al(p) ⎯→ Al2O3(p) + 3Cu(p)

Hitung jisim aluminium yang diperlukan untuk bertindak balas lengkap dengan 12 g kuprum(II) oksida, CuO. [ Jisim atom relatif: O = 16, Al = 27, Cu = 64]

Penyelesaian:3CuO(p) + 2Al(p) ⎯→ Al2O3(p) + 3Cu(p)3 mol 2 mol

Bilangan mol dalam 12 g kuprum(II) oksida, CuO 12 g= ––––––————–– (64 + 16) g mol–1

12 g= –––––——– 80 g mol–1

= 0.15 molDaripada persamaan kimia, 3 mol kuprum(II) oksida, CuO memerlukan 2 mol aluminium untuk bertindak balas. Jadi, bilangan mol aluminium yang diperlukan untuk bertindak balas dengan 0.15 mol kuprum(II) oksida, CuO 0.15 mol= ———— × 2 mol 3 mol= 0.1 molOleh itu, jisim aluminium yang diperlukan= 0.1 mol × 27 g mol–1

= 2.7 g

Tukar unit jisim atau isi padu kepada bilangan mol supaya nisbah bilangan mol yang ditunjukkan dalam persamaan dapat dibandingkan.

4 Tukarkan unit bilangan mol Al kepada jisim. Jisim = n × jisim molar

1 Bandingkan nisbah bilangan mol bahan-bahan yang terlibat.

3 Hitung bilangan mol Al berdasarkan nisbah bilangan mol dalam persamaan kimia.

2 Tukarkan unit jisim CuO kepada bilangan mol. jisim n = —————— jisim molar


52

3.15

Seorang pelajar memanaskan 20 g kalsium karbonat, CaCO3 dengan kuat. Persamaan yang berikut menunjukkan penguraian karbonat itu.

CaCO3(p) ⎯→ CaO(p) + CO2(g) Δ

(a) Jika karbon dioksida yang terhasil dikumpulkan pada keadaan bilik, berapakah isi padu gas itu?

(b) Hitung jisim kalsium oksida, CaO yang terbentuk.[Jisim atom relatif: C = 12, O = 16, Ca = 40. Isi padu molar: 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik]

Penyelesaian:

Δ(a) CaCO3(p) ⎯→ CaO(p) + CO2(g) 1 mol 1 mol

Bilangan mol dalam 20 g kalsium karbonat, CaCO3

20 g = ———————————— [40 + 12 + 3(16)] g mol–1

= 0.2 mol

Daripada persamaan kimia, 1 mol kalsium karbonat, CaCO3 menghasilkan 1 mol karbon dioksida, CO2.

Jadi, 0.2 mol kalsium karbonat, CaCO3 menghasilkan 0.2 mol karbon dioksida, CO2.

Oleh itu, isi padu karbon dioksida, CO2 = 0.2 mol × 24 dm3 mol–1

= 4.8 dm3

Δ

(b) CaCO3(p) ⎯→ CaO(p) + CO2(g) 1 mol 1 mol

Daripada persamaan kimia, 1 mol kalsium karbonat, CaCO3 menghasilkan 1 mol kalsium oksida, CaO.

Jadi, 0.2 mol kalsium karbonat, CaCO3

menghasilkan 0.2 mol kalsium oksida, CaO.

Oleh itu, jisim kalsium oksida, CaO yang terbentuk = 0.2 mol × [40 + 16] g mol–1

= 0.2 mol × 56 g mol–1

= 11.2 g

1 Bandingkan nisbah bilangan mol

bahan-bahan yang terlibat.

1 Bandingkan nisbah bilangan mol bahan-bahan yang terlibat.

2 Hitung bilangan mol CaO berdasarkan nisbah bilangan mol dalam persamaan kimia.

3

Hitung bilangan mol CO2 berdasarkan nisbah bilangan mol dalam persamaan kimia.

3 Hitung jisim CaO yang terbentuk.

Jisim = n × jisim molar

4 Tukarkan unit bilangan mol CO2 kepada isi padu pada keadaan bilik.

Isi padu = n × isi padu molar

2 Tukarkan unit jisim CaCO3 kepada bilangan mol.

jisim n = ————— jisim molar


53

Mari kita jalankan Aktiviti 3.7 untuk menyelesaikan masalah penghitungan dengan menggunakan perisian komputer.


Kita harus mengamalkan sikap positif dan nilai murni dalam penyiasatan tentang jirim.


Rujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. [Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP] 1. Persamaan yang berikut menunjukkan penguraian hidrogen peroksida, H2O2. 2H2O2(ce) ⎯→ 2H2O(ce) + O2(g) Hitung isi padu gas oksigen, O2 yang dihasilkan pada STP daripada penguraian 34 g

hidrogen peroksida, H2O2. 2. Argentum karbonat, Ag2CO3 terurai menjadi logam argentum apabila dipanaskan. 2Ag2CO3(p) ⎯⎯→ 4Ag(p) + 2CO2(g) + O2(g) Δ

Hitung jisim argentum karbonat, Ag2CO3 yang menghasilkan 10 g argentum. 3. 16 g kuprum(II) oksida, CuO bertindak balas dengan metana, CH4 yang berlebihan.

Hitung jisim kuprum yang terhasil berdasarkan persamaan yang berikut: 4CuO(p) + CH4(g) ⎯→ 4Cu(p) + CO2(g) + 2H2O(ce)

FRujuk pada muka surat 177 untuk jisim atom relatif unsur-unsur. 1. Tulis persamaan kimia bagi tindak balas yang berikut:

(a) Ferum + asid sulfurik ⎯→ larutan ferum(II) sulfat + gas hidrogen(b) Pita magnesium terbakar dalam gas oksigen untuk menghasilkan serbuk putih

magnesium oksida. 2. Persamaan kimia yang berikut tidak seimbang. Na2SO4(ak) + BaCl2(ak) ⎯→ BaSO4(p) + NaCl(ak)

(a) Kenal pasti bahan tindak balas dan hasil tindak balas dalam tindak balas itu.(b) Seimbangkan persamaan tersebut. Kemudian, hitung

(i) bilangan mol natrium sulfat, Na2SO4 yang bertindak balas lengkap dengan suatu larutan yang mengandungi 2.08 g barium klorida, BaCl2.

(ii) jisim barium sulfat, BaSO4 yang terbentuk apabila 1 mol natrium sulfat, Na2SO4 bertindak balas dengan 1 mol barium klorida, BaCl2.

Tahukah anda bahawa setiap cebisan ilmu kimia moden kita berlandaskan hasil kerja ahli sains yang terdahulu? Kesabaran, kegigihan, ketabahan, dan pemikiran mereka yang kritikal dan analitis harus dipuji dan dicontohi. Sebagai seorang ahli kimia muda, anda harus mengamalkan sikap positif dan nilai murni tersebut untuk mengekalkan kegemilangan kimia sebagai suatu cabang sains yang penting.


5454

Jisim atom relatif dan jisim molekul relatif

✓ Jisim atom relatif sesuatu unsur ialah jisim purata satu atom tersebut berbanding dengan 1—

12 kali jisim satu

atom karbon-12.✓ Jisim molekul relatif sesuatu molekul

ialah jisim purata satu molekul tersebut berbanding dengan 1—

12 kali jisim satu atom

karbon-12.✓ Jisim molekul relatif sesuatu molekul

dihitung dengan menjumlahkan jisim atom relatif semua atom yang membentuk molekul itu.

✓ Jisim formula relatif sesuatu bahan ion ialah jisim purata satu unit formula bahan ion tersebut berbanding dengan 1—

12 kali

jisim satu atom karbon-12.

Bilangan mol dan bilangan zarah

✓ Satu mol bahan mengandungi 6.02 × 1023 zarah.✓ 6.02 × 1023 mol–1 disebut sebagai pemalar

Avogadro.

Bilangan mol dan jisim bahan

✓ Jisim molar sesuatu bahan ialah jisim 1 mol bahan tersebut dalam unit gram per mol atau g mol–1.

✓ Nilai jisim satu mol atom sama dengan jisim atom relatif bagi atom itu dalam unit gram.

✓ Nilai jisim satu mol molekul sama dengan jisim molekul relatif bagi molekul itu dalam unit gram.

Bilangan mol dan isi padu gas

✓ Isi padu molar sesuatu gas ialah isi padu yang ditempati oleh satu mol gas tersebut.

✓ Satu mol gas menempati isi padu 24 dm3 pada keadaan bilik dan 22.4 dm3 pada STP.

× NA Bilangan Bilangan Jisim zarah mol

× Isi padu ÷ Isi padu molar molar

Isi padu gas

× Jisim molar

÷ Jisim molar

÷ NA

Formula kimia

✓ Formula kimia ialah perwakilan sesuatu bahan kimia dengan menggunakan huruf untuk mewakili atom dan nombor subskrip untuk menunjukkan bilangan setiap jenis atom yang terdapat di dalam bahan itu.

✓ Formula empirik ialah formula kimia yang menunjukkan nisbah teringkas bilangan atom setiap jenis unsur dalam sesuatu sebatian.

✓ Formula molekul ialah formula kimia yang menunjukkan bilangan sebenar atom-atom setiap jenis unsur di dalam satu molekul sesuatu sebatian.

Persamaan kimia

✓ Persamaan kimia merupakan satu cara penulisan untuk menghuraikan sesuatu tindak balas kimia dalam bentuk perkataan atau formula kimia.

✓ Dari aspek kualitatif, persamaan kimia menunjukkan bahan tindak balas dan hasil tindak balas serta keadaan fi zik setiap bahan dan hasil tindak balas.

✓ Dari aspek kuantitatif, persamaan kimia menunjukkan nisbah bilangan mol bahan tindak balas dan hasil tindak balas dengan tepat.


5555

Salin peta konsep di bawah. Kemudian, lengkapkan peta ini berdasarkan panduan yang diberi.

(i) (f )

Isi padu molar gas

(b)

Bilangan mol

Jisim atom relatif

(c)

Jisim dalam gram

Jisim molar

(e)

Jisim molekul relatif

(a)

Bilangan zarah

Pemalar Avogadro

(d)

Persamaan kimia

Formula kimia

Isi padu gas

Formula empirik

Formula molekul

(h)

(g)

( j)

(a) Berikan defi nisi jisim atom relatif. (b) Bagaimanakah jisim molekul relatif sesuatu molekul dihitung?(c) Berikan maksud satu mol bahan.(d) Apakah nilai pemalar Avogadro?(e) Berikan maksud jisim molar.(f) Berapakah isi padu molar gas masing-masing pada STP dan keadaan bilik?(g) Apakah formula kimia?(h) Apakah formula empirik?(i) Apakah formula molekul?(j) Apakah maklumat kualitatif yang kita peroleh daripada persamaan kimia?


5656

Soalan Objektif

Arahan: Pilih satu cadangan jawapan yang terbaik bagi setiap soalan.

1. Jisim dua atom unsur Y sama dengan jisim tiga atom oksigen. Berapakah jisim atom relatif unsur Y ?

[Jisim atom relatif: O = 16]A 12 C 32B 24 D 36

2. Berapakah jisim molekul relatif bagi tetrasulfur dinitrida?

[Jisim atom relatif: N = 14, S = 32]A 120 C 156B 128 D 192

3. Jadual 1 menunjukkan jisim atom relatif bagi tiga unsur.

Jadual 1

Unsur P Q R Jisim atom relatif 4 14 28

Antara pernyataan yang berikut, yang manakah benar?A 1 mol atom P ialah 4 kg.B Jisim molar R ialah 28 g mol–1.C 7 g Q mengandungi 3.01 × 1022

atom.D Satu atom R ialah 28 kali lebih berat

daripada satu atom P.

4. Antara sampel gas yang berikut, yang manakah mempunyai bilangan molekul yang paling banyak? [Jisim atom relatif: H = 1, O = 16. Isi padu molar: 24 dm3 mol–1 pada keadaan bilik]A 4 g gas hidrogen B 16 g gas oksigen C 1 mol gas nitrogen D 36 dm3 gas klorin pada keadaan bilik

5. Berapakah mol atom sulfur yang terdapat di dalam 161 g zink sulfat? [Jisim atom relatif: O = 16, S = 32, Zn = 65]A 0.1 C 1.0B 0.5 D 2.0

6. Satu oksida nitrogen mengandungi 4.2 g nitrogen dan 9.6 g oksigen. Apakah formula empiriknya? [Jisim atom relatif: N = 14, O = 16]A NO C N2OB NO2 D N2O3

7. Yang berikut yang manakah padanan yang betul?

Bahan FormulaA Natrium N2

B Kuprum(II) sulfi da CuS2

C Ammonium nitrat NH4(NO3)2

D Kalium oksida K2O

8. Persamaan kimia yang berikut menunjukkan tindak balas yang menghasilkan karbon dioksida.

2NaHCO3(p) + H2SO4(ak) ⎯→Na2SO4(ak) + 2CO2(g) + 2H2O(ce)

Antara pernyataan yang berikut, yang manakah benar? [Jisim atom relatif: H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23]A Hasil tindak balas ialah natrium

hidrogen karbonat dan asid sulfurik. B Satu mol natrium hidrogen karbonat

menghasilkan satu mol natrium sulfat.

C Satu unit formula natrium hidrogen karbonat menghasilkan satu molekul karbon dioksida.

D 84 g natrium hidrogen karbonat diperlukan untuk menghasilkan 0.5 mol karbon dioksida.

3


5757

Soalan Subjektif

Arahan: Jawab semua soalan.

1. Pepejal kalsium karbonat ialah komponen utama kerak yang terbentuk pada cerek dan dandang. Satu cara yang mudah untuk menyingkirkan kerak itu adalah dengan mencurahkan sedikit asid hidroklorik. Tindakan ini akan menukarkan kalsium karbonat kepada gas karbon dioksida, air, dan garam kalsium yang terlarut. [Jisim atom relatif: C = 12, O = 16, Ca = 20, Cl = 35.5. Isi padu molar: 22.4 dm3 mol–1 pada STP](a) Namakan bahan-bahan tindak balas dalam tindak balas ini.(b) Formula garam kalsium yang terlarut ialah CaCl2.

(i) Namakan garam kalsium itu.(ii) Hitung peratus komposisi kalsium di dalam garam itu.

(c) Tulis satu persamaan kimia yang seimbang untuk menunjukkan tindak balas yang berlaku apabila asid hidroklorik ditambahkan kepada pepejal kalsium karbonat.

(d) Hitung bilangan mol asid hidroklorik yang diperlukan untuk menyingkirkan 10 g kalsium karbonat.

(e) Kerak pada satu dandang mengandungi 1 kg kalsium karbonat. Hitung isi padu karbon dioksida yang terhasil pada STP apabila asid hidroklorik berlebihan dicurahkan ke atas kerak itu.

Soalan Esei

Arahan: Jawab semua soalan.

1. (a) Cuka ialah larutan asid etanoik yang cair. Formulanya ialah CH3COOH.(i) Tentukan formula empirik asid etanoik. Apakah perbezaan antara formula empirik

asid etanoik dengan formula molekulnya?(ii) Satu sampel asid etanoik yang tulen berjisim 120 g. Hitung bilangan molekul

asid etanoik yang terdapat dalam sampel itu. [Jisim atom relatif: H = 1, C = 12, O = 16. Pemalar Avogadro: 6.02 × 1023 mol–1]

(b) Hitung peratus komposisi setiap unsur mengikut jisim di dalam asid etanoik.(c) Asid laktik, sejenis asid yang dihasilkan di dalam susu oleh bakteria yang menyebabkan

susu berasa masam. Formula empirik asid ini sama dengan asid etanoik. Jika tiga molekul asid etanoik mempunyai jisim yang sama dengan dua molekul asid laktik, tentukan formula molekul asid laktik.

2. (a) Dengan menggunakan contoh yang sesuai, berikan maksud formula kimia.(b) Apakah maklumat yang diperoleh daripada persamaan kimia?(c) Kalkopirit, CuFeS2, merupakan bijih utama kuprum. Tunjukkan cara anda menentukan

peratus komposisi kuprum mengikut jisim dalam bijih itu.(d) (i) Berikan defi nisi bagi formula empirik.

(ii) Dengan bantuan gambar rajah yang berlabel, huraikan satu aktiviti makmal untuk menentukan formula empirik kuprum(II) oksida. Nyatakan semua langkah berjaga-jaga dan langkah keselamatan semasa menjalankan aktiviti itu.


BAB 3 pg27-57

Documents

Transcript of BAB 3 pg27-57