Kereaktifan Logam

4.1Kepelbagaian mineral

Setiap jenis batuan berbeza dari segi warna, struktur, bentuk dan tekstur kerana batuan itu mengandungi mineral yang berlainan. Mineral dalam kerak Bumi terdiri daripada dua jenis.

Sebatian semula jadi dan unsur di dalamnya (4.1.1)

Jadual 4.1, buku teks m.s. 125.

Aktiviti 4.1: kalsium karbonat ialah gabungan beberapa unsur (4.1.2)

Kalsium karbonat wujud sebagai batu kapur, marmar, kapur, terumbu karang, cangkerang haiwan laut dan kalsit. Gas yang dibebaskan dalam dua cara diuji dengan air kapur, dan air kapur menjadi keruh apabila ada karbon dioksida.

Gas itu mengandungi karbon dan oksigen, dan pepejal yang tinggal mengandungi kalsium. Maka kalsium karbonat ialah sebatian tiga unsur: kalsium, karbon dan oksigen.

Ciri dan kegunaan mineral (4.1.3)

• Batu kapur (kalsium karbonat) digunakan untuk membuat jalan, permukaan meja dan bangunan.
• Kalsium oksida bersifat bes, maka digunakan untuk meneutralkan tanah yang berasid.
• Silikon dioksida (pasir, kuarza) digunakan untuk membuat kaca.
• Litium dan kobalt ialah mineral yang menghasilkan bateri yang tahan lebih lama untuk kereta elektrik.
• Bijih logam seperti bauksit dan hematit dilebur untuk membuat barang kegunaan harian.

Dalam Aktiviti 4.2, murid menjadualkan sifat fizik (warna, kekerasan, kilau), sifat kimia (tindak balas dengan asid atau haba) dan kegunaan sesuatu mineral semula jadi.

4.2Siri kereaktifan logam

Magnesium terbakar di udara dengan nyalaan yang terang (tindak balas cergas). Besi terdedah kepada udara hanya berkarat perlahan-lahan (tindak balas kurang cergas). Logam + oksigen sentiasa menghasilkan oksida logam.

Aktiviti 4.3: membina siri kereaktifan logam (4.2.1)

Oksigen dibekalkan oleh pemanasan hablur kalium manganat(VII). Serbuk logam diletakkan di atas piring porselin dalam tabung didih, dan dipisahkan daripada hablur oleh wul kaca.

Susunan kereaktifan yang semakin berkurang: magnesium > aluminium > zink > ferum > plumbum.

Aktiviti 4.4: kedudukan karbon (4.2.2)

Karbon dan hidrogen bukan logam, tetapi turut bertindak balas dengan oksigen. Kedudukan karbon ditentukan dengan memanaskan campuran serbuk karbon dengan oksida logam dalam mangkuk pijar (guru membuat demonstrasi). Jika karbon dapat menyingkirkan oksigen daripada oksida logam, karbon lebih reaktif daripada logam itu.

Maka karbon terletak di antara aluminium dan zink. Penyingkiran oksigen daripada oksida logam ialah penurunan.

Kedudukan hidrogen

Hidrogen kering dialirkan ke atas oksida logam yang dipanaskan (Rajah 4.6). Hidrogen yang berlebihan dibakar di hujung tiub pembakaran. Keputusan dalam Jadual 4.2:

Hidrogen kurang reaktif daripada aluminium dan zink, tetapi lebih reaktif daripada ferum, plumbum dan kuprum. Maka hidrogen terletak di antara zink dan ferum.

Kalium dan natrium sangat reaktif, maka disimpan dalam minyak parafin kerana parafin menghalang kedua-dua logam bertindak balas dengan oksigen dan wap air di udara. Bateri litium boleh meletup apabila dipanaskan, jadi penumpang tidak dibenarkan menyimpannya dalam beg bagasi di ruang kargo pesawat.

4.3Pengekstrakan logam daripada bijihnya

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 3 KSSM, m.s. 137.

Timah terletak di bawah karbon, maka bijih timah (stanum(IV) oksida) dipanaskan dengan karbon: stanum(IV) oksida + karbon → timah + karbon dioksida.

Pengekstrakan besi dalam relau bagas (4.3.1)

1. Campuran bijih besi (oksida besi) yang dipekatkan, arang kok dan batu kapur dimasukkan ke dalam relau bagas melalui bahagian atas.
2. Semburan udara yang sangat panas dipamkan ke dalam relau melalui bahagian bawah.
3. Tindak balas pada suhu yang tinggi (m.s. 139):
   • Arang kok terbakar: karbon + oksigen → karbon dioksida (dan haba).
   • Karbon dioksida + karbon → karbon monoksida, iaitu agen penurunan yang kuat.
   • Oksida besi diturunkan: ferum(III) oksida + karbon monoksida → ferum + karbon dioksida (karbon juga boleh menurunkan oksida besi).
   • Batu kapur terurai: kalsium karbonat → kalsium oksida + karbon dioksida.
   • Kalsium oksida bertindak balas dengan bendasing seperti pasir (silikon dioksida): kalsium oksida + silikon dioksida → kalsium silikat (sanga).
4. Ferum dan sanga yang melebur mengalir ke bahagian bawah relau. Sanga kurang tumpat daripada leburan ferum, maka terapung di atas leburan ferum. Dari semasa ke semasa leburan ferum dikeluarkan ke dalam acuan dan membeku sebagai besi tuangan. Sanga dikeluarkan dan digunakan untuk membuat tapak bangunan dan jalan.

Isu perlombongan di Malaysia (4.3.2)

Aktiviti perlombongan yang tidak dirancang dengan baik menjejaskan hidupan secara setempat dan global (Rajah 4.10). Idea penyelesaian di bawah dijana daripada isu itu (Aktiviti 4.6); buku teks meminta murid menjana idea sendiri.

Idea yang kreatif dan inovatif menyokong pembangunan yang lestari. Arang batu ialah mineral di Malaysia: hampir 80% di Sarawak, 19% di Sabah dan 1% di Semenanjung Malaysia.

Ringkasan