www.sagadbl.com

 

PROMOSI HEBAT!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Friday, June 15, 2012

F3Chp6.1 - Minerals in Earth’s Crust – Part 2

0 comments
Salam,

Dalam posting yang lalu, saya telah membincangkan bahagian pertama subtopic 6.1 (form 3). Oleh itu, kali ini saya ingin menyambung semula dengan bahagian kedua yang akan memperkatakan tentang sifat-sifat sebatian mineral (properties of mineral compound).

Seperti yang dinyatakan dalam posting lalu, mineral compound yang terlibat hanyalah:

  • metal oxide
  • metal carbonate
  • metal sulphide

Oleh itu, sifat-sifat mineral compound yang dikaji dalam silibus ini hanyalah berkisar kepada tiga jenis mineral compound ini juga.

Apakah sifat-sifat yang perlu diketahui?

Untuk silibus sains pmr ini, hanya TIGA sifat sahaja iaitu:

  1. kekerasan (hardness of mineral compound)
  2. keterlarutan dalam air (solubility in water)
  3. kesan terhadap haba (effect on heat)

Kalau nak diikutkan, sebenarnya terdapat pelbagai sifat mineral compound yang boleh diperhatikan. Antaranya, takat lebur (melting point), takat didih (boiling point), tindak balas terhadap bahan kimia lain (effect on other chemical substances), ketumpatan (density) dan sebagainya. Namun, sebagai pengenalan, silibus sains menengah rendah ini hanya memperkatakan tentang TIGA SIFAT ini sahaja.

Mungkin ada yang terfikir (kalau ade la, hahahaha…): kenapa kita tak amik je sifat mereka dari segi melting point and boiling point? Kan lebih senang? Ukur je gune termometer? Lagi pulak, boleh ler sambil-sambil tu main api (sebab eksperimennya melibatkan pemanasan).

Ish… walaupun bunyinye macam senang je. Tapi, eksperimennye “payah” (susah). Sebabnya, kebanyakan mineral compounds ini mempunyai nilai melting point and boiling point yang sangat tinggi. Dan alatan makmal di sekolah-sekolah tidak ada yang sesuai pun untuk menjalankan kajian sebergini.

Oleh itu, anda tak perlu pusing-pusing kepala memikirkan yang lain selain memberi tumpuan kepada tiga sifat sahaja: hardness, solubility in water and reaction to heat!



SIFAT 1: Kekerasan (Hardness)


Apakah jenis kekerasan mineral compound?

Jawapannya mudah sahaja ….. KERAS la . Itu je

Walaupun ada juga mineral compound yang agak lembut, namun sebahagian besarnya agak keras. Tambahan pula, hampir kesemuanya adalah dalam bentuk pepejal (solid).

Eksperimen yang digunakan untuk membuktikan sifat ini adalah dengan menggoreskan mineral itu dengan paku atau jarum. Kita akan dapati kebanyakannya sukar dicalar dengan teruk.

Saya tidak bermaksud untuk mengatakan bahawa mereka tidak akan bercalar langsung. Tetapi sekurang-kurangnya, tidaklah begitu mudah dicalarkan seperti bahan bukan mineral compound yang lain. Sebagai contoh, kita boleh kenangkan perbezaan jam tangan yang menggunakan permukaan plastik dengan permukaan kuartz. Bukankah jam dengan permukaan kuartz, sukar bercalar? Apakah itu kuartz? … Kuartz ialah sejenis batuan mineral compound. Anda akan mempelajarinya lebih detail dalam Silicon Compound.

Setahu saya (buat masa ini), satu-satunya bahan BUKAN mineral compound yang sangat keras, hanyalah berlian (diamond). Yang lainnya, tidaklah sekeras mineral compound seperti yang kita bincangkan di sini.



SIFAT 2: Keterlarutan di dalam air (Solubility in water)


Adakah mineral compound larut dalam air?

Jawapannya juga mudah seperti dalam Sifat 1 di atas, iaitu TAK LARUT!

Di sini, maksudnya, bukanlah tiada satupun mineral compound yang tak larut (contohnya potassium compound and sodium compound). Tetapi, kita boleh katakan hampir kebanyakan daripada mereka memang tidak larut dalam air.

Eksperimennya juga mudah, iaitu dengan menambahkan air sahaja. Bila digoncang atau dikacau, kita akan dapati kebanyakannya tidak akan melarut. Seolah-olah tiada apapun yang berlaku.


Berdasarkan dua sifat ini, anda sepatutnya berasa lega kerana ianya sangat simple! Iaitu:

  • Hardness ----> most of them are HARD
  • Solubility in water ---> most of them are insoluble in water ( or “do not dissolve in water”)


SIFAT 3: Tindak balas terhadap haba (reaction to heat)


Kesulitan mungkin timbul pada sifat yang ketiga iaitu “tindak balas terhadap haba” (reaction to heat and its effect). Ini kerana sifat ini berbeza bergantung kepada jenis mineral compound yang terlibat, sama ada ianya metal oxide, metal carbonate or metal sulphide. Ketiga-tiganya mempunyai sifat yang agak berbeza.

Kebanyakan buku, mungkin akan memulakan perbincangan sifat yang ketiga ini dengan metal oxide. Walaubagaimanapun, saya akan membincangkannya di akhir sekali.


Tindak balas METAL CARBONATE ke atas haba

Sila perhatikan jenis larutan yang digunakan dalam eksperimen ini (sila lihat Gambarajah 1):


Gambarajah 1

Apakah kegunaan air kapur (lime water)? …

Sehingga ke saat ini, anda sepatutnya sudahpun mengetahui kegunaan utama lime water. Ini kerana, ia merupakan larutan penunjuk (indicator solution) yang PALING biasa digunakan dalam eksperimen di sekolah-sekolah. Sekurang-kurangnya, anda pernah mempelajarinya semasa di tingkatan 1 iaitu di dalam Chapter 5 – Air Around Us.

Ok, apakah kegunaannya? … larutan ini digunakan untuk menunjukkan (mengesan) kehadiran gas karbon dioksida (detect the presence of carbon dioxide). Sekiranya benar ada gas ini, larutan yang pada asalnya jernih akan bertukar keruh (colorless turns cloudy). Jika tidak, maka larutan ini akan kekal tidak berwarna (dalam english, adakalanya kita gunakan istilah “milky” or “chalky” yang sama maksudnya dengan “cloudy”).

Ringkasan:

Kesan air kapur (effect of lime water)
Jernih bertukar keruh (colorless turns cloudy) ----- jika ada karbon dioksida
Kekal jernih/ tiada perubahan warna (no change) ----- jika tiada karbon dioksida


Apabila melihat kepada gambarajah eksperimen-eksperimen ini dalam buku teks, pernahkah anda terfikir, kenapa kita gunakan larutan ini untuk pemanasan metal carbonate sahaja? Kenapa tidak, dalam dua eksperimen metal compound yang lain (metal oxide and metal sulphide)?

Sebenarnya, boleh sahaja kita gunakan larutan penunjuk ini pada metal oxide and metal sulphide, tetapi ia tidak akan menunjukkan sebarang perubahan. Nanti saya akan terangkan dengan lebih lanjut, apabila kita mula membincangkan pemanasan metal oxide and metal sulphide.

Pemanasan metal carbonate, sebenarnya, akan menyebabkan molekulnya terurai menjadi metal oxide and carbon dioxide gas (heating causes the metal carbonate to breaks down into metal oxide and carbon dioxide). Berikut adalah “word equation” (bm – persamaan kimia perkataan) yang menunjukkan dengan lebih jelas tindak balas umum yang berlaku:


Equation 1 - Word equation for the reaction of metal carbonate to heat

Kenapa saya katakan word equation di atas sebagai “umum”? … ini kerana metal carbonate adalah nama SEJENIS bahan (metal compound). Mungkin sahaja ia merupakan “calcium” carbonate, “copper” carbonate, “magnesium” carbonate, dan apa sahaja metal yang namanya berakhir dengan carbonate seperti yang saya pernah terangkan dalam posting yang lalu.

Seperkara lagi, simbol adakalanya digantikan dengan simbol . Kedua-duanya membawa pengertian yang sama iaitu “tindak balas yang melibatkan pemanasan”, di mana segitiga di bawah anak panah melambangkan “proses pemanasan”. (anak panah tu pula bermaksud “tindak balas yang bertukar menjadi …”).

Sila perhatikan Gambarajah 2 di bawah pula. Sebagai contoh, metal carbonate yang saya gunakan adalah calcium carbonate.


Gambarajah 2

Perhatikan! Semasa pemanasan, molecule of calcium carbonate mempunyai 5 atom yang berpadu bersama. Namun, selepas pemanasan, 3 atomnya (1 atom carbon dan 2 atom oksigen) akan terbebas keluar membentuk carbon dioxide gas. Maka, tinggallah solid of calcium oxide di dalam bekas.

Eh… kenapa Gambarajah 2 tak sama ngan Gambarajah 1? Kenapa dalam Gambarajah 2, boiling tube yang digunakan untuk memanaskan calcium carbonate tidak ditutup dengan rubber stopper?

Alangkah bagusnya jika anda pernah terfikir akan persoalan ini. Hheh…

Saya sengaja membiarkan calcium carbonate itu terdedah kerana nak menunjukkan bahawa gas karbon dioksida boleh terlepas keluar semasa pemanasan. Seperkara lagi, melalui Gambarajah 2, anda sepatutnya dapat mengagak bahawa jumlah serbuk asal yang digunakan pasti telah menjadi semakin kecil. Oleh itu, jika ditimbang selepas pemanasan, kita akan dapati beratnya benar-benar telah berkurang. Kenapa berkurang? ….. Ianya berkurang kerana sebahagian atomnya telah berpisah dan membentuk molekul karbon dioksida yang terbebas keluar tadi.

Apakah yang akan terjadi sekiranya kita terus-terusan memanaskan bahan itu? Adakah saiznya akan lebih mengecil dan akhirnya hilang?

Di peringkat awal, saiznya akan semakin mengecil. Namun, sampai satu ketika, jika kita teruskan pemanasan, kita akan dapati tiada perubahan berlaku kepada saiznya lagi. Ini kerana ia telahpun kehabisan atom karbon untuk membentuk gas karbon dioksida. Maka, yang tetap tinggal di dalamnya ialah calcium oxide. Pemanasan calcium oxide tidak akan membawa perubahan apa-apa (anda akan memahaminya nanti).

Mungkin ada di antara anda semua telahpun menjalankan eksperimen ini. Dan perkara paling nyata di sini ialah, kita sebenarnya tidak dapat melihat sebarang perubahan jelas pada serbuk calcium carbonate yang dipanaskan, betul tak?!! … anda mungkin tidak dapat melihat saiz calcium carbonate yang mengecil dan suatu gas terbebas daripada calcium carbonate itu, ya tak?!!! Apa yang mungkin anda dapat perhatikan hanyalah perubahan kepada warna lime water, setuju?!!!!! …

Pengecilan saiz calcium carbonate itu tidak dapat dilihat dengan jelas kerana proses pengecilan berlaku dengan sangat perlahan. Kita mungkin memerlukan separuh hari atau seharian untuk memanaskan calcium carbonate sehingga kita dapat melihat perubahan saiznya (jika guna Bunsen burner. Tapi takkan la kita nak pakai api welding untuk eksperimen ni kot. Bahaya la pulak). Tetapi, perlukah kita menunggu selama itu?

Sebenarnya, dengan memanaskan calcium carbonate dalam masa 7 minit ke atas, gas karbon dioksida sudah mula keluar darinya sedikit demi sedikit dan ianya cukup untuk menukarkan warna lime water. Lagipun, tujuan sebenar eksperimen ini adalah untuk mengetahui perubahan yang berlaku ke atas metal carbonate apabila ianya dipanaskan. Bukannya nak pastikan perubahan itu berlaku sehingga benar-benar selesai.

Seperti yang anda telah pelajari sejak sekolah rendah lagi (atau jika anda dah tak ingat, sekurang-kurangnya semasa di tingkatan 1 Chapter 5 – Air around us), gas karbon dioksida adalah suatu gas yang tidak berwarna, tiada bau dan tiada rasa (colorless, tasteless, and odorless). Oleh itu, apabila ia dibebaskan dalam eksperimen ini, anda pasti tidak menyedarinya. Kerana itulah, dalam Gambarajah 1, pemanasan metal carbonate dilakukan dengan menggunakan rubber stopper and glass tube untuk mengarahkan gas karbon dioksida itu masuk ke dalam lime water. Dengan itu, dapatlah kita mengesahkan pembebasan gas ini seperti dalam Equation 1 yang telah ditunjukkan sebelum ini.

Wah!!... panjangnyer penerangan cikgu nih! Hheh … jangan risau. Tujuan penerangan di atas sekadar untuk memahamkan anda sahaja. Bila dah jelas dalam minda anda semua, seterusnya, cukuplah sekadar anda ingat beberapa kata kunci seperti di bawah:

  1. metal carbonate akan terurai (breaks down) apabila dipanaskan lalu menghasilkan metal oxide dan membebaskan carbon dioxide
  2. word equation: metal carbonate -> metal oxide + carbon dioxide
  3. lime water digunakan untuk mengesan gas karbon dioksida yang terbebas
    Jika ada karbon dioksida, lime water turns cloudy

Satu lagi yang anda perlu ingat adalah, apa yang perlu anda lakukan sekiranya soalan peperiksaan tidak menggunakan perkataan “metal carbonate”, tetapi memberi contoh seperti calcium carbonate, magnesium carbonate or copper carbonate.

Ingat! Oleh kerana semua contoh itu adalah sejenis metal carbonate, hasilnya tetap sama! (sama dari segi alatan eksperimennya, penggunaan lime water, observation pada lime water). Perbezaan hanyalah pada jenis “metal oxide” yang terhasil sahaja (oleh itu, warna akhir serbuk yang terhasil, mungkin tak sama dengan hasil pemanasan calcium carbonate).

Di bawah ini, saya berikan word equation dan perubahan warna beberapa metal compound yang mungkin digunakan.


1. Pemanasan calcium carbonate:

Word equation: calcium carbonate -> calcium oxide + carbon dioxide

Color: white -> white (tiada perubahan warna kerana kedua-dua calcium carbonate and calcium oxide berwarna putih)


2. Pemanasan magnesium carbonate:

Word equation: magnesium carbonate -> magnesium oxide + carbon dioxide

Color: white -> white (sama seperti kes calcium carbonate di mana kedua-dua magnesium carbonate and magnesium oxide berwarna putih)


3. Pemanasan copper carbonate:

Word equation: copper carbonate -> copper oxide + carbon dioxide

Color: bluish green -> black (buish green for copper carbonate and black for copper oxide)



Anda tidak perlu mengingat perubahan warna yang berlaku (bukan tahap PMR). Apa yang perlu anda tahu hanyalah cara menulis word equation sahaja. Cuba selesaikan latihan di bawah:



Iklan sebentarrr …



Berikut adalah jawapan bagi latihan di atas.



Seperkara lagi, eksperimen ini tidak semestinya menggunakan lime water sahaja. Oleh kerana, carbon dioxide bersifat asid, kita boleh gunakan larutan penguji asid-alkali seperti bicarbonate indicator solution atau universal indicator solution. Berikut adalah observation yang akan diperoleh jika menggunakan larutan-larutan tersebut:

  • Bicarbonate indicator (atau nama lain: hydrogen carbonate indicator)
    Jika ada carbon dioxide, warna merah akan bertukar menjadi kuning (red turns to yellow, if carbon dioxide is present)
    Jika tiada carbon dioxide, warna merah akan kekal
  • Universal indicator
    Jika ada carbon dioxide, warna hijaunya akan berubah menjadi kuning (green turns to yellow)
    Jika tiada, warna kekal hijau pekat

Selain daripada menggunakan larutan penunjuk, kita juga boleh gunakan burning splinter. Ini kerana salah satu sifat carbon dioxide ialah memadamkan nyalaan api (tidak membantu pembakaran) – (extinguishes burning splinter).

Rasanya, cukup sekadar ini dahulu. Saya akan menyambung berkenaan metal oxide and metal sulphide dalam Part 3 pula. Bye …

0 comments:

ANDA PELAWAT YANG KE: