TEKNIK ASAS KIMIA

 1.        Formula unsur

2.         Formula sebatian

3.         Persamaan kimia

4.         Sifat-sifat kimia  bahan pepejal dan larutan

5.         Mol dan Kemolaran

            5.1.      Mol

            5.2.      Kepekatan

            5.3       Kemolaran

            5.4       Penukaran unit kepekatan

            5.5       Hubungan antara kemolaran dengan bilangan mol                        dan isipadu larutan penyediaan larutan kimia.

6.         Penyediaan larutan kimia

            6.1       Menyediakan larutan daripada bahan kimia pepejal

            6.2       Menyediakan larutan cair daripada larutan pekat.

            6.3.      Penyediaan larutan piawai (Standard)

            6.4.      Pentitratan asid -bes

TEKNIK ASAS KIMIA 

1.         SIMBOL UNSUR

Dalam alam ini terdapat 109 unsur yang telah diketahui. Unsur wujud sebagai logam, bukan logam dan separa logam.  Setiap unsur diberi sombol khas ( satu atau dua huruf)  simbol ini biasanya merujuk nama unsur dalam Bahasa Inggeris. Jika satu huruf, digunakan huruf besar dan jika dua huruf, yang pertama huruf besar dan yang kedua huruf kecil. Contoh:

H-Hidrogen      C- Karbon       O - Oksigen     K - Kalium

He - Helium   Na - Natrium   Fe - Natrium    Fe - ferum   MG - Magnesium 

(Sila rujuk jadual berkala unsur)

2.         FORMULA SEBATIAN

Sebatian terdiri daripada unsur-unsur yang bergabung secara kimia. Terdapat dua jenis sebatian iaitu sebatian ion (garam) dan sebatian molekul.  Formula kimia ialah satu set simbol kimia bagi atom unsur bersama nombor bulat bagi mewakili sesuatu bahan kimia.

Formula sebatian ion menunjukkan nisbah teringkas unsur yang hadir dalam sebatian itu. 

Contoh:

Formula                        nama                            Nisbah unsur 

NaCl                            Natrium Klorida           Natrium ; klorin  = 1:1

MgO                            Magnesium Oksida       Magnesium : oksigen  = 1:2

CaCl2                           Kalsium klorida            Kalsium: Klorin  = 1:2

Fe2 O3                          Ferum(III) Oksida        Ferum: oksigen  = 2:3 

(Unsur dalam sebatian ion wujud sebagai atom bercas positif/negatif.  Jumlah cas bersih dalam formula sebatian ion adalah sifar).

Formula sebatian molekul menunjukkan bilangan sebenar atom yang hadir dalam sesuatu molekul.

Contoh:

Formula                        nama                            Unsur

H2O                            Air                                 Hidrogen , Oksigen

NH3                            Ammonia                       Nitrogen, hidrogen

C6H12O6                   glukosa                          Karbon, hidrogen, oksigen

SO3                            Sulfur Trioksida              Sulfur, oksigen

H2SO4                       Asid Sulfurik                   Hidrogen, Sulfur, Oksigen

BaCl2                          Barium Klorida               Barium, Klorin

 

3.         PERSAMAAN KIMIA 

Tindak balas kimia melibatkan perubahan bahan tindak balas kepada hasil tindak balas.  Tindak balas kimia diwakili oleh persamaan yang menggunakan simbol dan formula kimia. 

Bahan tindak balas  ------>  hasil tindak balas.

A + B  -->  C + D 

Persamaan kimia mesti seimbang dari segi bilangan atom di sebelah kiri dan kanan. 

Contoh: 

Asid hidroklorik  + Natrium Hidroksida  ---> Natrium Klorida + Air

HCL  + NaOH ---> NaCl + H2O 

Asid Sulfurik  + Barium Hidroksida ---->  Barium Sulfat  + Air

H2SO4  + Ba (OH)2  --> BaSO4  +  H2O

Kalsium karbonat  --->  Kalsium oksida  + Karbon dioksida

CaCO3  ---> CaO + CO2 

Amonia + Hidrogen klorida --->  Ammonium klorida

NH3  + HCL  --> NH4Cl 

(Daripada persamaan kimia boleh ditentukan kualiti bahan tindak balas atau hasil tindak balas.  Kuantiti boleh sebagai jisim, isipadu (gas), mol dan lain-lain) 

4.         SIFAT-SIFAT KIMIA BAHAN PEPEJAL DAN LARUTAN 

Bahan atau jirim boleh wujud dalam keadaan pepejal , cecair dan gas.  Contoh:  Air (Pepejal)  <--> Air(Cecair) <---> Wap Air (Gas)

bahan pepejal wujud pada suhu di bawah takat beku/ takat lebur. Semua logam (kecuali raksa/merkuri wujud sebagai pepejal pada keadaan bilik.  Kebanyakan sebatian ion wujud dalam bentuk pepejal pada keadaan bilik. 

Bahan pepejal menunjukkan sifat kimia apabila berlaku tindak balas.  Secara amnya pepejal loga, (aktif) bertindak balas dengan asid menghasilkan garam dan membebaskan gas hidrogen. 

Contoh   Mg + 2HCL  ---> MgCl2  +  H2

Pepejal garam karbonat (sebatian ion) bertindak balas dengan asid membebaskan gas karbon dioksida.  Contoh:

CaCO3  + 2HNO3 ---> Ca(NO3)2  + CO2 +H2O

Larutan ialah satu campuran yang terbentuk apabila suatu zat terlarut dilarutkak dalam suatu pelarut tertentu.

Zat terlarut + pelarut ---->  Larutan 

Air merupakan pelarut semesta (Universal) yang boleh melarutkan kebanyakan bahan.  Zat terlarut(biasanya dalam keadaan pepejal) dicampurkan ke dalam pelarut hingga menjadi homogen (tidak wujud ampaian/berkeladak).  Contoh:

Natrium Klorida  + Air  ---> Larutan Natrium Klorida

 (garam biasa)      (Pelarut)    (Larutan garam) 

Larutan berair (akues) biasanya tidak berwarna, kecuali larutan ion logam peralihan seperti ion kuprum(II) - biru, ion ferum (II) - hijau muda, ion ferum(III) - kuning dan ion nikel - hijau. 

Larutan garam bertindak balas dengan bahan uji (reagen) menghasilkan mendakan yang larut atau tidak larut dalam keadaan berlebihan . contoh.

Larutan ion zink dicampaurkan dalam larutan natrium hidroksida membentuk mendakan putih yang larut dalam keadaan berlebihan menghasilkan larutan tidak berwarna. Larutan ion plumbum dicampurkan dalam larutan ammonia membentuk mendakan putih yang tidak larut dalam keadaan berlebihan. 

5.         MOL DAN KEMOLARAN 

5.1.      Mol 

Satu mol sesuatu bahan ialah kuantiti bahan yang mengandungi 6.02 X 10 23    

zarah bahan itu. Nombor pemalar (6.02  X 10 23) dipanggil Nombor Avogadro.  Jenis Zarah dalam suatu bahan mungkin atom, molekul atau ion, bergantung kepada jenis bahan itu. 

Bilangan mol atom unsur  = Jisim unsur (gram)

                                          Jisim atom reletif unsur 

Bilangan mol molekul =   jisim(gram)

                                       jisim molekul relatif

Bilangan mol sebatian ion  =  jisim (gram)

                                            jisim formula relatif

Secara ringkasnya:            Bilangan mol  =  jisim

                                                                 Jisim relatif 

5.2       Kepekatan 

Kepekatan sesuatu larutan ialah satu ukuran kuantiti zat terlarut yang terlarut dalam satu kuantiti pelarut . Kuantiti zat terlarut dinyatakan dalam gram atau mol. Oleh itu unit kepekatan larutan boleh dinyatakan dalam g dan dm3 (1 dm3 ialan 1000 cm3) 

Kepekatan larutan (g dm3) = jisim zat terlarut (g)

                                             Isipadu larutan (dm3)

Contoh :

              50 g kuprum (II) sulfat kontang dilarutkan dalan air untul menghasilkan

              250 cm3 larutan . Hitung kepekatan larutan yang terhasil dalam g dm -3

Jisim kuprum (II) sulfat = 50 g

Isipadu laruta  = 250          = 0.25 dm3

                           1000 

Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat  = Jisim kuprum (II) sulfat dalam g   = 50 g

                                                           Isipadu larutan dalam dm3        0.25 dm3

                                                            = 200 g -3 

Latihan :

Berapakah jisim kalium karbonat yang perlu dilarutkan dalam air untuk menyediakan 500 cm3 larutan yang mempunyai kepekatan 60 g dm-3 ?  

5.3 Kemolaran 

Kemolaran ialah unit  kepekatan yang menunjukkan  mol zat terlarut yang terdapat dalam 1 dm3larutan (atau mol dm-3). 

Kemolaran = Bilangan mol zat terlarut

                     Isipadu larutan dalam dm3 

Contoh :

             28 g kalium hidroksida (KOH) dilarutkan dalam air untuk  menyediakan

             250 cm3 larutan . Berapakah kemolaran larutan yang terhasil ?

             [ Jisim atom relatif : H = 1; O = 16; K =39] 

              Jisim formula KOH = 39 + 16 + 1 = 56 

  Bilangan mol KOH = Jisim KOH dalam g                 = 28     = 0.5 mol

                                   Jisim formula relatif KOH      56       

Isipadu larutan larutan      = 250                                     = 0.25 dm3

                                          1000 

Kemolaran larutan KOH = Bilangan mol KOH             = 0.5 mol   = 2.0 mol dm-3

                                          Isipadu larutan dalam dm3             0.25 dm3

 

Latihan :

             Berapakah jisim zink nitrat , Zn(NO3)2, (jisim formula relatif = 127), yang perlu  

             dilarutkan dalam air untuk menyediakan 500 cm3 larutan yang mempunyai

             kemolaran 0.2 mol 0.2 mol dm-3 ?

 

5.4    Penukaran unit kepekatan

 

Kemolaran (mol dm-3)       = Kepekatan (g dm-3)             = 14.9    = 0.2 mol dm-3

                                               Jisim formula relatif KCI       74.5

 Latihan :

             Berapakah kepekatan (dalam unit g dm-3) larutan barium hidroksida, Ba(OH)2,

             yang mempunyai kemolaran 0.2 mol dm-3 ? [ Jisim formula relatif Ba (OH)2

             = 171] 

5.5   Hubungan antara kemolaran dengan bilangan mol dan isipadu larutan 

Katakan ,  n = bilangan mol zat terlarut

                 V= isipadu larutan (cm3)

                 M= Kemolaran larutan (mol dm3) 

Oleh kerana kemolaran larutan = bilangan mol zat terlarut

                                                      Isipadu larutan (dm3) 

Maka      M  =        n        

                               V    

                             1000

 

Oleh itu        n  =  M V

                             1000

 

6.   PENYEDIAAN LARUTAN KIMIA

 

  6.1            Menyediakan  larutan daripada bahan kimia pepejal

 

         Jisim pepejal  = Kemolaran larutan  x Jisim formula relatif  x Isipadu larutan

               (g)                         (mol dm-3)                   (g mol-1)                (dm3)

   Contoh : 

   (a)  Sediakan 1 dm3 larutan natrium karbonat (Na2CO3) dengan kemolaran 0.1 mol

         dm-3.

         Jisim formula relatif Na2CO3   = 106

         Jisim Na2CO3 yang diperlukan = 0.1 x 106 x 1  = 10.6 g 

Timbang 10.6 g (tepat) pepejal Na2CO3 dan larutkan dalam air suling hingga menjadi 1 dm3larutan. Gunakan kelalang volumetrik 1dm3. 

(B)   Anda dibekalkan dengan pepejal hablur kuprum(II)  sulfat terhidrat, CUSO45H2O (jisim formula reletif = 249.6) sediakan 500 cm3 larutan kuprum(II) sulfat dengan kemolaran 0.5 mol dm3.

Jisim CuSO45H20 yang diperlukan = 0.5 X 249.5 X 500 = 62.38 g

                                                                                    1000

timbang 62.38 g CuSO45H20 dan larutkan dalam air suling hingga menjadi 500 cm3. Gunakan kelalang volumetrik 500 cm3. 

6.2.  Menyediakan larutan cair daripada larutan pekat 

Kebanyakan asid atau alkali dibekalkan dalam bentuk larutan pekat.  Untuk menyediakan larutan caiar, data yang dicatat pada label bekas perlu diambil kira. 

Contoh; 

Asid sulfurik pekat H2SO4

Jisim molekul relatif = 98

Ketumpatan = 1.84 g/cm3

kepekatan  =  96% 

Sediakan 1 dm3 larutan asid sulfurik dengan kemolaran 0.5 mol dm3 

isipadu asid pekat       kemolaran larutan    X JMR  X  100

yang diperlukan  (CM3) (Mol dm3

                                       S.G (g cm3 )  X % kepekatan

                                         =  0.5   X 98  X 100   =  27.7 cm3

                                                 1.84  X  96

Sukat 27.7 cm3 asid sulfik pekat dan alirkan perlahan-lahan ke dinding dalam kelalang volumetrik 1 dm3 yang mengandungi kira-kira separuh air suling (Peringatan :  Jangan tuangkan air suling kepada asid pekat) tambahkan air suling hingga isipadu larutan menjadi 1 dm3. 

6.3.  Penyediaan larutan piawai (standard) 

Jika sesuatu bahan boleh diperolehi dalam keadaan sangat tulen, larutannya boleh disediakan secara terus.  Bahan tersebut ditimbang untuk mendaoat jisim yang tepat. Kemudian semua bahan tersebut dilarutkan dalam air suling kepada isipadu yang diperlukan dengan menggunakan kelalang volumetrik. Antara bahan yang mempunyai ketulenan tinggi ialah natrium karbonat, asid benzoik, boraks (dinatrium tertraborat), kalium hidrogen ftalat, argentum nitrat dan natrium klorida. 

Larutan piawai adalah larutan yang diketahui kepekatan (kemolaran)  dengan tepat . Bahan yang digunakan sebagai larutan piawai mesti cukup tulen dan stabil apabila didedahkan ke udara. 

Jika larutan asid seperti asid sulfurik , asid nitrik damn asid hidroklorid, dan larutan Alkali seperti natrium hidroksida, kalium hidroksida dan ammonia jika disediakan secara terus, kepekatan larutan yang terhasil tidak begitu tepat. Ini kerana asid nitrik dan asid hidroklorik pekat bersifat lembab cair

(menyerap wap air dari udara) oleh itu larutan yang disediakan perlu dititratkan dengan leruitan piawai supaya kepekatannya dapat ditentukan dengan tepat.

 

Contoh:  penyediaan 250cm3 larutan natrium hidroksida. NaOH, 2.0 Mol dm3.

Jisim NaOH yang diperlukan = kemolaran X isipadu  x jisim formula relatif NaOH

                                                                         1000

                                                 = 2.0 X 250   X   40      =  20.0 g

                                                           1000 

Timbang 20.0 g (tepat) dalam sebuah bikar kecil yang kering dan ditutup.  Sebuah kelalang volumetrik 250cm3 yang bersih diisikan dengan air suling kira-kira satu pertiga penuh 20.0 g natrium hidroksida tadi dituangkan melalui corong turas, bikar kecil tadi dibilas dengan sedikit air suling.  Kemudian semua air bilasan dituangkan ke dalam kelalang volumetrik.  Pembilasan diulangi beberapa kali . Corong turat ddibilas beberapa kali dengan air suling. Kemudian corong turas ditanggalkan. Kelalang volumetrik digoncangkan perlahan-lahan sehingga semua natrium hidroksida larut.  Air suling ditambah dengan berhati-hati sehingga meniskus larutan berada pada senggatan 250cm3 . kelalang volumetrik ditutup dengan penutup sehingga ketat.  Kelalang volumetrik digoncang dan ditelengkupkan beberapa kali supaya larutan bercampur sekata. 

6.4.  Pentitratan asid -bes 

Pentitratan asid-bes ialah kaedah analisis kuantitif untuk menentukan isipadu asid yang diperlukan bagi meneutralkan dengan tepat suatu alkali yang mempunyai isipadu tertentu dengan bantuan sesuatu penunjuk yang sesuai .  Penunjuk(seperti fenolftalein atau metil jingga)  berubah warna sebaik sahaja kuantiti asid yang ditambak secukup-cukupnya sahaja meneutralkan kuantiti asid yang digunakan. Pentitratan dihentikan sebaik sahaja warna penunjuk berubahititu apabila takat akhir tercapai. 

Contoh  pentitratan untuk menentukan kepekatan Asid Sulfik cair. 

25.0 cm3 larutan natrium hidroksida 0.4 mol dm3 dipipetkan ke dalam kelalang kon 250 cm3.  Dua titik larutan fenolftelin ditambahkan ke dalam kelalang kon itu.  Warna larutan menjadi merah jambu.  Sebuah buret yang diapitkan pada kaki retort diisikan dengan asid sufurik cair. Bacaan awal buret dicatatkan. 

Dengan cermat, asid sulfurik cair daripada buret dialirkan sedikit demi sedikit ke dalam kelalang kon sambil mengoncangkannya. Apabila warna merah jambularutan dalam kon menjadi semakin pudar, asid sufurik cair dialirkanperlahan-lahan. Setiap kali asid sulfurik dialirkan, kelalang kon digoncangkan. Pentitrattan dihentikan sebaik sahaja larutan dalam kelalang menjadi tidak berwarna, iaitu apabila takat akhir tercapai. Bacaan akhir buret direkodkan. 

Pentitratan di atas diulangi dua kali untuk mendapat keputusan yang jitu. 

Keputusan ( Contoh )  

Nombor pentitratan 1 2 3Bacaan akhir buret ( cm3 ) 20.50 41.05 20.45Bacaan awar buret ( cm3 ) 0.50 21.00 0.50Isipadu asid sulfurik cair yang digunakan ( cm3 )

20.00 20.05 19.95

 Purata isipadu asid sulfurik cair yang diperlukan = 20.00 + 20.05 + 19.95

                                                                                                   3

                                                                               = 20.00 cm 3 

Perhitungan:

Bilangan mol natrium hidroksida yang digunakan = mv

                                                                           1000

                                                                           = 0.4 x 25.0

                                                                              1000

                                                                           = 0.01 mol 

Persamaan tindak balas peneutralan :

2NaOH = H2SO4      -----> Na2SO4 + 2H2SO4 

Daripada persamaan ,2 mol natriun hidroksida memerlukan 1 mol asid sulfurik untuk penuetralan.

Oleh itu bilangan mol asid sulfurik yang diperlukan  = 0.01 x 1   = 0.005 mol

                                                                                             2

 Kepekatan asid sulfurik cair yang digunakan  = Bilangan mol H2SO4

                                                                         Isipadu H2SO4(dm3)

                                                             = 0.005 x 1000            = 0.25 mol dam-3

                                                                 20.00