Sains notesnota, bab 6

Jadual Berkala

Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), pageshalaman 162-193

What this chapter coversMatlamat bab ini

Saya boleh merumuskan bahawa semua jirim terdiri daripada atom (6.1.1)
Saya boleh membezakan atom dengan molekul dan unsur dengan sebatian (6.1.2)
Saya boleh mengenal pasti kedudukan logam, bukan logam dan gas nadir dalam Jadual Berkala (6.1.3)
Saya boleh membezakan ciri-ciri logam dengan bukan logam (6.1.4)
Saya boleh menghargai unsur alam yang membolehkan manusia menemui dan menyusun ketertiban ini dalam bentuk jadual (6.1.5)
Saya boleh berkomunikasi mengenai contoh campuran dalam kehidupan harian (6.2.1)
Saya boleh menyelesaikan masalah untuk mengasingkan campuran melalui aktiviti berdasarkan perbezaan ciri bahan dengan kaedah fizikal: penurasan, penyulingan, pemisahan menggunakan magnet, pengenapan, pengapungan dan kromatografi (6.2.2)
Saya boleh berkomunikasi mengenai sebatian dalam kehidupan seharian (6.3.1)
Saya boleh menunjukkan cara pembentukan sebatian daripada logam dan bukan logam (6.3.2)
Saya boleh merumuskan bahawa jisim diabadikan semasa perubahan kimia (6.3.3)
Saya boleh mengasingkan sebatian melalui kaedah kimia, iaitu elektrolisis (6.3.4)
Saya boleh membezakan perubahan kimia dengan perubahan fizik (6.3.5)
Saya boleh membezakan campuran dengan sebatian (6.3.6)

6.1Pengelasan unsur

Dalam Bab 5 anda belajar bahawa jirim ialah benda yang mempunyai jisim dan memenuhi ruang. Semua jirim terdiri daripada zarah yang sangat kecil dan diskret yang disebut atom. Gelang emas terdiri daripada atom yang tersusun rapat, manakala udara dalam belon udara panas terdiri daripada zarah yang berjauhan.

Atom ialah zarah yang paling kecil dalam sesuatu unsur. Atom tidak boleh dilihat dengan mata kasar; ia hanya boleh dilihat dengan mikroskop elektron yang membesarkan berjuta-juta kali ganda. Jika sebiji oren ialah satu atom, ia perlu dibesarkan sehingga sebesar Bumi (10 juta kali ganda) untuk dilihat.

Atom dan molekul

Atom terdiri daripada tiga zarah subatom, iaitu proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron berada dalam nukleus; elektron beredar mengelilingi nukleus.

Struktur atom: elektron beredar mengelilingi nukleus yang mengandungi proton dan neutron — Struktur atom: proton dan neutron dalam nukleus, elektron beredar mengelilingi nukleus.

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 165

Zarah subatom	Cas	Kedudukan
Proton	Positif (+)	Dalam nukleus
Elektron	Negatif (-)	Beredar mengelilingi nukleus
Neutron	Neutral (tidak bercas)	Dalam nukleus

Ingat zarah subatom dengan singkatan PEN: Proton, Elektron, Neutron.

Nukleus bercas positif kerana terdapat proton di dalamnya. Bilangan elektron sama dengan bilangan proton, jadi cas positif dan cas negatif saling membatalkan dan atom bersifat neutral. (Perkataan elektron dicipta oleh Johnstone Stoney pada tahun 1891; nukleus berasal daripada perkataan Yunani yang bermaksud kacang kecil.)

Molekul ialah zarah neutral yang terbina daripada dua atau lebih atom. Contoh: dua atom oksigen bergabung membentuk satu molekul oksigen.

Atom bersifat neutral bukan kerana tiada zarah bercas, tetapi kerana bilangan proton (+) sama dengan bilangan elektron (-). Neutron tidak bercas dan tidak mengubah cas atom.

Unsur dan sebatian

Unsur ialah bahan yang paling ringkas. Unsur tidak boleh diuraikan secara kimia kepada dua atau lebih bahan yang lebih ringkas, dan setiap unsur hanya mempunyai satu jenis atom.
Sebatian terdiri daripada dua atau lebih unsur yang bergabung secara kimia. Sebatian terhasil daripada tindak balas kimia.

Baldi zink, tong hidrogen, tabung oksigen, paku besi dan karbon, masing-masing dengan satu jenis atom — Unsur terdiri daripada atom yang sama jenis: zink (Zn), hidrogen (H), oksigen (O), besi (Fe) dan karbon (C).

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 166

	Contoh
Unsur	Besi, oksigen, hidrogen, aluminium, karbon, kuprum (oksigen ialah unsur yang banyak terdapat di Bumi)
Sebatian	Garam (natrium dan klorin), gula (karbon, hidrogen dan oksigen), air (hidrogen dan oksigen), cangkerang (kalsium, karbon dan oksigen), aluminium oksida, zink sulfida, besi klorida, politena (karbon dan hidrogen), marmar (kalsium, karbon dan oksigen)

Unsur dalam sebatian tidak boleh dipisahkan secara fizikal; ia hanya boleh dipisahkan secara kimia, iaitu dengan tenaga elektrik (elektrolisis).

Karbon dan helium wujud sebagai atom tunggal. Adakah helium unsur atau sebatian? Terangkan.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Unsur, kerana hanya terdapat satu jenis atom (atom helium) dan helium tidak boleh diuraikan kepada bahan yang lebih ringkas.

Jadual Berkala

Pada abad ke-18 dan ke-19, ahli sains menemui banyak unsur. Pada tahun 1869, ahli kimia Rusia Dmitri Mendeleev menyusun 63 unsur yang diketahui dalam bentuk jadual mengikut sifat dan berat atom, dan meninggalkan ruang kosong untuk unsur yang belum ditemui. Apabila unsur germanium dijumpai pada tahun 1886 dan menepati ramalannya, para saintis menerima idea beliau. Jadual Berkala kini disusun secara teratur dan sistematik mengikut bilangan (nombor) proton. Sehingga tahun 2016, lebih kurang 118 unsur telah ditemui.

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 167

Jenis	Kedudukan dalam Jadual Berkala	Contoh
Logam	Kiri dan tengah jadual (kumpulan terbesar)	Natrium, magnesium, aluminium, besi, kuprum, zink, emas, merkuri
Bukan logam	Sebelah kanan (dan hidrogen di kiri atas)	Hidrogen, karbon, nitrogen, oksigen, sulfur, klorin, iodin
Separuh logam	Antara logam dengan bukan logam	Boron, silikon, germanium, arsenik
Gas nadir	Lajur paling kanan (kumpulan 18)	Helium, neon, argon, kripton, xenon

Unsur separuh logam seperti germanium dan silikon tidak dapat dikelaskan sebagai logam atau bukan logam kerana mempunyai ciri kedua-duanya.

Nama unsur. Dahulu, unsur diberi nama berdasarkan bahan yang dihasilkan; nama yang berakhir dengan "gen" berasal daripada perkataan generator (hidrogen = penjana air, nitrogen = penjana asid nitrik). Kini nama unsur baharu perlu disahkan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Banyak nama diambil daripada nama saintis atau tempat penemuan, contohnya rutherfordium (Ernest Rutherford), bohrium (Niels Bohr), meitnerium (Lise Meitner) dan darmstadtium (Darmstadt, Jerman).

Ciri-ciri logam dan bukan logam

Logam dan bukan logam kedua-duanya ialah unsur. Perbezaan ciri fizikalnya:

Ciri fizikal	Logam	Bukan logam
Kekilauan	Berkilau	Pudar
Kemuluran	Mulur	Rapuh
Kebolehtempaan	Boleh ditempa	Tidak boleh ditempa
Kekuatan regangan	Kuat	Lemah (mudah patah)
Kekonduksian elektrik	Baik	Lemah (kecuali karbon)
Kekonduksian haba	Baik	Lemah
Ketumpatan	Tinggi	Rendah
Takat lebur dan takat didih	Tinggi	Rendah

Berdasarkan Rajah 6.8, buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 169

Contoh logam
Aluminium: boleh ditempa, kuat dan ringan, pepejal berwarna kelabu berkilat.
Besi: kuat, mudah ditempa, bahan magnet, konduktor elektrik yang baik.
Kuprum: kuat, tahan karat, mulur, konduktor elektrik yang baik, berwarna coklat kemerahan.
Zink: kuat, pepejal berwarna kelabu, konduktor elektrik yang baik.

Contoh bukan logam
Iodin: hablur hitam, beracun, antiseptik.
Klorin: gas kuning kehijauan, peluntur warna, beracun.
Sulfur: serbuk pepejal kuning, beracun; menjadikan tayar getah lebih keras.
Karbon: pepejal hitam, licin, ringan; bukan logam yang konduktor elektrik yang baik.

Eksperimen 6.2: ciri logam dan bukan logam

Setiap bahagian menguji satu ciri logam berbanding bukan logam. Pemboleh ubah dimanipulasikan sentiasa jenis bahan (logam atau bukan logam), dan pemboleh ubah dimalarkan ialah saiz atau kuantiti bahan.

Ciri	Cara ujian	Pemboleh ubah bergerak balas	Keputusan
Kekilauan	Gosok rod kuprum dan rod karbon dengan kertas pasir	Kekilauan permukaan	Kuprum berkilau; karbon pudar
Kemuluran	Bengkokkan dawai kuprum dan grafit pensel	Kemuluran bahan	Dawai kuprum mulur dan dapat dibengkokkan; grafit patah
Kebolehtempaan	Ketuk kepingan besi, kuprum dan sulfur dengan tukul	Kebolehtempaan bahan	Besi dan kuprum berubah bentuk; sulfur pecah
Kekonduksian elektrik	Sambung rod besi, karbon dan sulfur dalam litar dengan ammeter	Pesongan jarum ammeter	Besi (dan karbon) memesongkan jarum; sulfur tidak
Kekonduksian haba	Panaskan hujung rod; paku tekan yang dilekatkan dengan lilin jatuh	Masa paku tekan jatuh	Paku tekan pada rod logam jatuh lebih cepat
Takat lebur	Panaskan serbuk timah dan serbuk sulfur dalam mangkuk pijar	Takat lebur bahan	Timah (logam) mempunyai takat lebur yang lebih tinggi

Litar dengan sel kering, suis, ammeter dan rod besi disambung dengan klip buaya X dan Y — Menguji kekonduksian elektrik: jika arus mengalir, jarum ammeter terpesong.

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 173

Eksperimen takat lebur menghasilkan gas berbahaya; jalankan di dalam kebuk wasap. Karbon ialah bukan logam tetapi konduktor elektrik yang baik, jadi jangan menulis bahawa semua bukan logam tidak mengalirkan elektrik.

Hargai ketertiban unsur: emas, perak dan platinum dibuat menjadi barang perhiasan, dan unsur lain digunakan dalam pembinaan, pengangkutan, kesihatan, pertanian dan perindustrian. Ahli sains menghabiskan banyak masa mengkaji sifat unsur sehingga dapat menyusunnya dalam Jadual Berkala. Antoine Lavoisier ialah ahli sains pertama yang mengelaskan bahan kepada logam dan bukan logam.

6.2Campuran

Campuran terdiri daripada dua atau lebih unsur atau sebatian yang bercampur secara fizikal. Oleh sebab campuran terbentuk secara fizikal, ia juga boleh diasingkan secara fizikal.

Contoh campuran: koktel dan air batu campur (campuran pepejal dan cecair), salad dan sandwic (boleh diasingkan secara fizikal dengan mudah), air kopi dan serbuk kopi, air dan minyak.

Teknik pengasingan bergantung pada sifat fizik dan keadaan jirim bahan dalam campuran serta bahan yang hendak diperoleh. Enam kaedah dipelajari: penurasan, penyulingan, pemisahan menggunakan magnet, pengenapan, pengapungan dan kromatografi.

Kaedah	Digunakan untuk mengasingkan	Prinsip dan contoh
Penurasan	Pepejal tidak larut daripada cecair	Kertas turas menahan baki turasan; hasil turasan mengalir keluar. Contoh: pasir dan air, serdak kopi daripada air kopi
Penyulingan	Cecair daripada cecair yang larut campur dan mempunyai takat didih berbeza	Campuran dipanaskan, cecair dengan takat didih lebih rendah mendidih dahulu dan terkondensasi dalam kondenser Liebig. Contoh: air dan alkohol; minyak wangi daripada kelopak bunga ros
Pemisahan menggunakan magnet	Bahan bersifat magnet daripada bahan tidak bersifat magnet	Besi, nikel dan kobalt ditarik magnet; emas, gangsa dan aluminium tidak. Contoh: paku besi dan pasir; serbuk besi dan sulfur
Pengenapan	Cecair daripada pepejal tidak larut yang terenap di dasar	Pepejal mempunyai ketumpatan lebih tinggi daripada air. Contoh: pasir atau kelodak dalam air
Pengapungan	Cecair daripada bahan tidak larut yang terapung di atas permukaan	Bahan berketumpatan lebih rendah daripada air terapung; guna corong pemisah. Contoh: minyak dan air
Kromatografi	Jumlah campuran yang sedikit, contohnya campuran pewarna	Komponen bergerak pada kertas turas dengan kelajuan berbeza dan terpisah sebagai bintik berwarna. Digunakan untuk menyemak pemalsuan dokumen (dakwat pen) dan bahan pewarna makanan yang berbahaya

Penurasan campuran pasir dan air dengan corong turas dan kertas turas — Penurasan: kertas turas ialah penapis; pasir ialah baki turasan dan air ialah hasil turasan.

Corong pemisah dengan minyak di atas dan air di bawah — Pengapungan: minyak terapung di atas air kerana ketumpatannya lebih rendah.

Penyulingan campuran air dan alkohol dengan kondenser Liebig — Penyulingan campuran air dan alkohol. Serpihan porselin dimasukkan supaya campuran mendidih dengan lancar; suhu apabila cecair mula mengalir keluar ialah takat didih cecair itu.

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 179

Kertas turas digantung pada lidi dengan tiga titik dakwat berwarna, hujungnya dicelup dalam air suling — Kromatografi kertas: titik dakwat diletakkan di atas paras air suling supaya tidak larut ke dalam air.

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 184

Memilih kaedah: tanya dahulu, (1) adakah satu bahan pepejal tidak larut? (turas atau enap), (2) adakah semua cecair larut campur? (sulingan), (3) adakah satu bahan magnet? (magnet), (4) adakah satu cecair tidak larut dan terapung? (apung), (5) adakah campuran pewarna yang sedikit? (kromatografi).

Beras dan pasir tidak boleh diasingkan dengan penurasan kerana kedua-duanya pepejal yang tidak larut dalam air; kertas turas hanya memisahkan pepejal tidak larut daripada cecair. (Garam yang larut dalam air tidak ditahan oleh kertas turas.)

Contoh: mengasingkan campuran pasir, serbuk besi, serpihan kayu dan garam

Tarik dengan magnet: serbuk besi diasingkan.
Masukkan ke dalam air dan kacau: garam larut, pasir terenap, serpihan kayu terapung. Asingkan serpihan kayu yang terapung (pengapungan).
Turaskan campuran: pasir tertinggal pada kertas turas; larutan garam mengalir keluar sebagai hasil turasan.
Panaskan hasil turasan sehingga air menyejat (penyejatan): garam tertinggal.

Seorang murid mencampurkan serbuk kopi dengan air panas. Namakan kaedah untuk mengasingkan serdak kopi.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Penurasan: serdak kopi (pepejal tidak larut) ditahan oleh kertas turas / penapis.

6.3Sebatian

Sebatian terdiri daripada dua atau lebih unsur yang bergabung secara kimia. Bahan baharu yang terbentuk mempunyai ciri sendiri yang berbeza daripada unsur yang membentuknya. Contoh dalam kehidupan harian: garam, gula, kapur tulis, marmar, politena (sejenis plastik) dan air tulen. Karat ialah sebatian yang terbentuk daripada tindak balas kimia besi dengan oksigen.

Pembentukan sebatian

Logam bertindak balas dengan bukan logam membentuk sebatian. Magnesium, aluminium, zink, besi dan kuprum bertindak balas dengan oksigen membentuk logam oksida. Logam alkali (litium, natrium, kalium) bertindak balas dengan air menghasilkan sebatian bersifat alkali dan gas hidrogen. Serbuk besi dan serbuk sulfur membentuk besi sulfida apabila dipanaskan.

Persamaan perkataan
magnesium + oksigen → magnesium oksida
aluminium + oksigen → aluminium oksida
natrium + air → natrium hidroksida + gas hidrogen
besi + sulfur → besi sulfida

Aktiviti 6.11: jisim diabadikan semasa perubahan kimia

Mangkuk pijar bertutup berisi campuran serbuk sulfur dan serbuk besi di atas alas segi tiga tanah liat dan tungku kaki tiga — Memanaskan campuran serbuk besi dan serbuk sulfur dalam mangkuk pijar (dalam kebuk wasap).

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 186

Campuran ditimbang sebelum dan selepas dipanaskan. Campuran bertukar warna dan menghasilkan besi sulfida, tetapi jisimnya tidak berubah. Oleh itu, jisim diabadikan semasa perubahan kimia.

Contoh pengiraan (angka ilustrasi, nisbah jisim besi : sulfur = 7 : 4)

Jisim besi = 5.6 g dan jisim sulfur = 3.2 g.
Jisim sebelum pemanasan = 5.6 + 3.2 = 8.8 g.
Jisim besi sulfida yang terhasil = jisim sebelum pemanasan = 8.8 g.

Semua garam mineral dalam Bumi ialah sebatian akibat tindak balas kimia, kecuali emas, perak dan platinum yang wujud sebagai unsur.

Pengasingan sebatian: elektrolisis

Sebatian tidak boleh diasingkan secara fizikal kerana unsur di dalamnya telah bergabung secara kimia. Sebatian hanya boleh diasingkan secara kimia melalui elektrolisis.

Elektrolisis ialah proses penguraian sesuatu sebatian kepada unsur-unsurnya apabila arus elektrik mengalir melaluinya.

Elektrolisis air: hidrogen terkumpul di katod dan oksigen di anod — Elektrolisis air (air + larutan asid sulfurik): hidrogen terhasil di elektrod negatif (katod) dan oksigen di elektrod positif (anod).

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 187

Perubahan fizik dan perubahan kimia

Perbandingan	Perubahan fizik	Perubahan kimia
Bahan baharu	Tidak terbentuk	Terbentuk
Sifat bahan dan hasil	Sama	Berbeza
Komposisi kimia bahan dan hasil	Sama	Berbeza
Tenaga	Perubahan tenaga berlaku dalam kedua-duanya; perubahan fizik memerlukan tenaga yang sedikit, perubahan kimia memerlukan tenaga yang banyak
Contoh	Peleburan ais, pembekuan air, kondensasi, pendidihan air	Pengaratan besi, fotosintesis, pereputan daun, respirasi sel

Perbezaan antara campuran dengan sebatian

Campuran	Perbezaan	Sebatian
Tidak	Pembentukan bahan baharu	Ya
Tiada	Ikatan kimia terbentuk	Ya
Kaedah fizikal	Kaedah pengasingan	Kaedah kimia
Tiada perbezaan	Sifat bahan baharu berbanding dengan sifat asal	Ada perbezaan

Jadual 6.2, buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 189

Serbuk besi dan sulfur yang baru dicampur ialah campuran (besi masih ditarik magnet). Hanya selepas dipanaskan terbentuk sebatian besi sulfida, yang sifatnya berbeza daripada besi dan sulfur.

Air ialah sebatian dan bukan campuran hidrogen dengan oksigen. Berikan satu sebab dan nyatakan cara untuk mengasingkan hidrogen daripada air.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Hidrogen dan oksigen dalam air telah bergabung secara kimia (ikatan kimia terbentuk dan sifat air berbeza daripada gas asalnya). Hidrogen diasingkan melalui elektrolisis; hidrogen terhasil di katod.