NOTA KURSUS: BAB 3

KIMIA ASAS SEMESTER 1 (SK017)

(Note: Academic content is in Bahasa Malaysia in accordance of the main language used in the delivery of lessons in the Academic Year 2003. Teaching will only be fully conducted in English as of 2004.)


Prepared by Mr. Lau Kah Pew assisted by Yuhiza binti Yusof

and Yow Yin Yieng (KMPP intake 2003/4)

BAB 3 : JADUAL BERKALA

3.1 SEJARAH PERKEMBANGAN JADUAL BERKALA

3.2 PENGENALAN KEPADA JADUAL BERKALA

3.3 PERUBAHAN SIFAT MERENTAS KALA & KUMPULAN

3.3.1 Jejari Atom

3.3.2 Saiz Ion

3.3.3 Tenaga Pengionan

3.3.4 Afiniti Elektron

3.3.5 Keelektronegatifan

3.3.6 Sifat Fizik Lain

3.3.7 Sifat Kimia

 

|| 1 || 2 || 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.3.1 | 3.3.2 | 3.3.3 | 3.3.4 | 3.3.5 | 3.3.6 | 3.3.7 || 4 || 5 || 6 || 7 ||

3.3.2 Saiz Ion

Apabila atom sesuatu unsur menerima atau menyingkirkan elektron untuk membentuk ion, saiznya akan berubah. Ini adalah kerana penerimaan atau penyingkiran elektron pada atom akan menyebabkan:

  • perubahan dalam Zkes-nya
  • perbezaan bilangan proton dan elektron pada atom/ion tersebut
  • pertambahan atau pengurangan bilangan orbital pada atom

 

Saiz Kation

A A+ + e-

Saiz A2+ < A+ < A

Pembentukan kation melibatkan penyingkiran elektron. Oleh itu saiz kation adalah lebih kecil daripada saiz atom unsurnya. (Saiz atom/ion biasanya diukur dalam pikometer)

Contoh:

Unsur

Saiz (pm)

Ion

Saiz (pm)

H

37

H+

37.5

Cu

117

Cu+

96

Zn

125

Zn2+

74

Al

143

Al3+

50

Li

152

Li+

60

Mg

160

Mg2+

65

Na

186

Na+

95

 

Saiz Anion

A + e- A-

Saiz A2- > A- > A

Pembentukan anion melibatkan penambahan elektron. Oleh itu saiz anion adalah lebih besar daripada saiz atom unsurnya.

Contoh:

Unsur

Saiz (pm)

Ion

Saiz (pm)

F

64

F-

136

O

66

O2-

140

Cl

99

Cl-

181

S

104

S2-

184

P

110

P3-

212

Br

114

Br-

195

Se

117

Se2-

198

 

Saiz Ion Dalam Kumpulan Sama

Dalam kumpulan yang sama, saiz ion (dengan cas yang sama) bertambah dari atas ke bawah.

Ion

Saiz (pm)

F-

136

Cl-

181

Br-

195

I-

216

 

Saiz Ion Dalam Siri Isoelektronik

Tetapi dalam satu siri isoelektronik (ion-ion dengan konfigurasi yang sama), saiz ion berkurang dengan bertambahnya nombor proton.

Atom

Konfigurasi elektron bagi atom

Saiz Atom (pm)

Ion

Konfigurasi elektron bagi ion

Saiz Ion (pm)

O

1s2 2s2 2p4

66

O2-

1s2 2s2 2p6

140

F

1s2 2s2 2p5

64

F-

1s2 2s2 2p6

136

Ne

1s2 2s2 2p6

70

-

-

-

Na

1s2 2s2 2p6 3s1

186

Na+

1s2 2s2 2p6

95

Mg

1s2 2s2 2p6 3s2

160

Mg2+

1s2 2s2 2p6

65

Al

1s2 2s2 2p6 3s1 3p1

143

Al3+

1s2 2s2 2p6

50

 

 

Kembali ke atas...

 

3.3.3 Tenaga Pengionan

Tenaga Pengionan =

tenaga minima utk menyingkir 1 e drpd keadaan asas bg jumlah 1 mol atom yg neutral dlm keadaan bergas.

 

X(g) X+(g) + e

Tenaga Pengionan Pertama =

tenaga minima utk menyingkir e pertama drpd keadaan asas bg jumlah 1 mol atom yg neutral dlm keadaan bergas

Tenaga Pengionan Kedua =

tenaga minima utk menyingkir e Kedua drpd keadaan asas bg jumlah 1 mol atom yg neutral dlm keadaan bergas.

X+(g) X2+(g) + e

Contoh:

Na Na+ + e Ei1 = 496 kJ/mol

1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 2s2 2p6 3s0

 

Na+ Na2+ + e Ei2 = 4 562 kJ/mol

1s2 2s2 2p6 1s2 2s2 2p5

 

Tingginya tenaga pengionan menunjukkan betapa kuat elektron terluar terikat kepada nucleus.

 

Makin kuat tarikan elektron (pada orbital terluar) kepada nucleus (Zkes), maka lebih tinggi tenaga pengionan

 

Perbandingan Tenaga Pengionan Pertama, Kedua. Ketujuh unsur2 kala ke-3

 

Rujukan Tambahan:

http://www.cussons.co.uk/p6310.html

http://www.dmu.ac.uk/Faculties/AS/chem/Lectures/bomb.pdf

http://www.humboldt.edu/~rap1/C109.Su02/C109Notes/C109n01Jul.htm

http://chemistry.about.com/library/weekly/aa071802a.htm

http://scidiv.bcc.ctc.edu/wv/4/0004-002-Periodic.html

http://www.mcps.k12.md.us/curriculum/science/forms/hsbpchemperiodicity.pdf

 

 

Kembali ke atas...

 

Perubahan Tenaga Pengionan

Apabila merentasi sesuatu kala, secara amnya TP bertambah.

Alasan : Dari kiri ke kanan sesuatu kala, cas nukleus berkesan meningkat, menyebabkan jejari atom semakin kecil. Elektron valens ditarik dengan lebih kuat oleh nukleus atom. Maka lebih banyak tenaga diperlukan untuk menyingkirkan elektron valens itu.

Kala 2 :

TP pertama Ne TP pertama F TP pertama O

 

Kala 3 :

TP pertama P TP pertama Si TP pertama Al

 

Apabila menuruni kumpulan, TP berkurang.

Alasan : Dari atas ke bawah kumpulan, saiz atom bertambah menyebabkan tarikan nukleus ke atas elektron valensi semakin lemah dan semakin kurang tenaga diperlukan untuk membebaskan elektron tersebut.

Kumpulan

TP pertama Na TP pertama K TP pertama Rb

 

Kes anomali

TP pertama Be TP pertama B

TP pertama N TP pertama O

 

Be : 1s2 2s2 ( Kump. 2 )

Be : 1s2 2s2 2p1 ( Kump. 13 )

 

N : 1s2 2s2 2p3 ( Kump. 15 )

O : 1s2 2s2 2p4 ( Kump. 16 )

 

Orbital terkeluar yang terisi penuh (Be) dan terisi separuh penuh (N) memberikan kestabilan tambahan kepada atom-atom tersebut. Ini menyebabkan elektron valens sukar dilepaskan, maka TP adalah lebih tinggi daripada yang dijangka.

 

TP I TPP TP .dan seterusnya.

Siri tenaga pengionan bagi sesuatu unsur dapat memberikan maklumat penting tentang konfigurasi elektronnya.

Perubahan mendadak TP antara TP ke-n dan TP ke-(n+1) bermakna :

 

1)      elektron ke-(n+1) adalah dari petala yang lebih dalam.

2)      Unsur tersebut mempunyai sebanyak n elektron

 

 

Perbandingan Tenaga Pengionan Pertama, Kedua. Ketujuh unsur2 kala ke-3

 

FAKTOR-FAKTOR YG MEMPENGARUHI TENAGA PENGIONAN

Jejari atom

Cas nukleus berkesan ( Zkes )

Kesan penskrinan

 

Pembentukan ion negative biasanya melibatkan pembebasan tenaga H = -ve

Jika elektron kedua diterima dan bilangan proton dalam nukleus adalah tetap, tenaga diserap ubtu mengatasi daya tolakan elektrostatik antara elektron kedua dan cas negative pada anion, maka H = +ve

 

Contoh

Jelaskan mengapa:

O + e O- H = -ve

O + e O2- H =+ve

Jawapan :

Penerimaan elektron kedua oleh O- untuk membentuk O2- memerlukan tenaga untuk mengatasi daya tolakan antara elektron kedua dengan cas negatif pada ion O-.

 

Maklumat Tambahan...

http://chemistry.about.com/library/weekly/aa071802a.htm

http://www.riverdeep.net/science/chemistry_gateways/cg_handouts/tol/tbpd2tni.pdf

http://www.shodor.org/chemviz/ionization/students/background.html

http://intro.chem.okstate.edu/HTML/SCH7.HTM

 

 

Kembali ke atas...

 

3.3.4 Afiniti Elektron

Afiniti elektron ialah perubahan tenaga yang terlibat apabila satu mol elektron ditambah kepada satu atom dalam keadaan gas untuk membentuk ion negative.

 

X (g) + e- X- (g) ∆H =

 

Afiniti elektron merupakan satu ukuran kecenderungan satu atom unsur untuk menarik elektron bagi membentuk ion negative.

 

Semakin besar kecenderungan suatu atom itu untuk menerima elektron, semakin besar nilai tenaga yang dibebaskan.

 

Nilai Afiniti elektron yang tinggi biasanya merujuk kepada magnitud nilai negatifnya.

 

Misalnya:

Unsur

Be

B

C

F

Afiniti Elektron (kJ mol-1)

+238

-27

-122

-328

Daripada jadual di atas: EA bagi F > C > B > Be

 

Nilai EA berlawanan dengan tenaga pengionan

Tenaga Pengionan:

Cl (g) Cl- (g) + e-

H = 1,251 kJ mol-1

(elektron disingkir)

[Ne] 3s2 3p5 [Ne] 3s2 3p4

 

 

Afiniti Elektron

Cl (g) + e- Cl- (g)

H = -349 kJ mol-1

(elektron diterima)

[Ne] 3s2 3p4 [Ne] 3s2 3p5

 

 

Lebih besar daya tarikan nukleus atom dengan e yang ditambah lebih tinggi (negatif) nilai EA. Jika nilai EA adalah positif, atom kurang cenderung menerima elektron.

 

Contoh

Ar (g) + e- Ar- (g) H > 0

[Ne] 3s23p6 [Ne] 3s23p6 4s1

 

 

Perubahan afiniti elektron, EA

a) Apabila merentasi sesuatu kala, EA unsur semakin bertambah.

Alasan : Apabila merentasi kala, saiz atom berkurang, cas nukleus berkesan bertambah dan kesan tarikan nukleus ke atas elektron mendatang semakin kuat; maka semakin banyak tenaga dibebaskan

Contoh:

Soalan:

Jawapan:

Jelaskan mengapa afiniti elektron Cl lebih besar daripada atom S

Atom Cl mempunyai saiz yang lebih kecil daripada atom S. Oleh itu daya tarikan cas nucleus terhadap elektron valensi dalam ion Cl- adalah lebih kuat berbanding dengan ion S-

 

b) Apabila menuruni kumpulan, EA unsur semakin berkurang

Alasan: Apabila menuruni kumpulan, saiz atom bertambah menyebabkan daya tarikan nucleus terhadap elektron mendatang semakin lemah, maka A semakin berkurang.

Contoh:

Soalan:

Jawapan:

Afiniti elektron bagi atom karbon adalah 122 kJ mol-1. Tetapi bagi atom nitrogen adalah +9 kJ mol-1. Jelaskan.

C: 1s22s22p2

N: 1s22s22p3

Atom C berkecenderungan menerima lagi satu elektron bagi mencapai konfigurasi yang stabil (petala diisi separuh penuh). Manakala orbital-orbital dalam subpetala atom N sudah stabil. Oleh itu, memasukkan satu lagi elektron ke dalam subpetala 2p atom N yang sudah stabil memerlukan tenaga. Proses ini merupakan proses endoterma dan H adalah bernilai positif.

 

Kembali ke atas...

 

3.3.5 Kelektronegatifan

Mempunyai hubungan rapat dengan Tenaga Pengionan dan Afiniti Elektron. Keelektronegatifan merupakan ukuran kebolehan satu atom untuk menarik elektron pengikatan. Semakin tinggi keelektronegatifan suatu atom, semakin tinggi kecenderungannya untuk menarik elektron kepadanya.

 

Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai keelektronegatifan :

    1. Bilangan petala
    2. Saiz atom
    3. Cas nucleus berkesan
    4. Kesan penskrinan

 

Perubahan pada keelektronegatifan

    • Apabila merentasi sesuatu kala, keelektronegatifan unsur semakin bertambah
    • Apabila menuruni kumpulan, keelektronegatifan semakin berkurang

 

Semakin besar perbezaan keelektronegatifan antara atom-atom yang terlibat dalam pengikatan, semakin berkutub ikatan kovalen yang terbentuk. Peratus ciri ion dalam ikatan kovalen tersebut semakin tinggi.

 

Maklumat Tambahan...

http://www.riverdeep.net/science/chemistry_gateways/cg_handouts/tol/tbpd3tni.pdf

http://www.1001-periodic-table-quiz-questions.com/quiz/k-12/periodic_table_trends_1.html (kuiz)

 

 

 

Kembali ke atas...

 

3.3.6 KEBERKALAAN: SIFAT FIZIK

Nilai takat lebur dan takat didih suatu bahan menggambarkan kekuatan ikatan di antara zarah-zarah bahan itu dalam fasa pepejal atau cecair.

 

Takat lebur dan takat didih bergantung kepada

        tekanan atmosfera

        kekuatan ikatan atau daya tarikan antara spesies :

a)     ikatan hidrogen antara molekul

b)     daya Van der Waals antara molekul

c)      daya tarikan elektrostatik

struktur atau susunan padat unsur

 

Perubahan Takat Lebur Dan Takat Didih Merentasi Kala 3

a) Struktur logam Na Al

Takat didih atau takat lebur meningkat kerana ikatan logan semakin kuat akibat pertambahan bilangan elektron valens yang terlibat dalam pembentukan ikatan logam.

 

b) Struktur molekul kovalen raksasa, Si

Si mempenyai takat didih dan takat lebur yang sangat tinggi kerana Si wujud sebagai molekul raksasadimana setiap atom Si diikat secara kovalen dengan 4 atom Si yang lain dalam bentuk tetrahedron yang berjumlah infiniti. Lebih banyak tenaga haba diperlukan untuk meleraikan ikatan kovalen yang kuat itu.

 

c) Struktur molekul ringkas ( P hingga Ar )

Takat lebur dan t. didih bertambah dalam tertib Ar < Cl2 < P < S

Ini adalah kerana setiap unsur tersebut membentuk struktur molekul ringkas yang berbeza saiznya.

Unsur

Struktur

Kekuatan daya van der Waals antara molekul bertambah dengan pertambahan saiz molekul.

Maka; Saiz molekul Ar < Cl2 < P4 < S8

Ar

Ar (atom)

Cl

Cl2

P

P4

S

S8

 

Kembali ke atas...

 

3.3.7 Sifat Kimia

Keasidan Oksida Kala 3

Kereaktifan unsur-unsur kala ketiga :

Na > Mg > Al > Si > P > S > Cl > Ar

 

Kuasa penurunan atau kecenderungan menderma elektron valens berkurang apabila merentasi kala kerana

a)     TP I dan afiniti elektron bertambah

b)     Keelektronegatifan bertambah

c)      Keelektropositifan berkurang

d)     Keupayaan elektrod piawai Eo

 

Kekuatan agen penurunan bertindak balas cergas dengan oksigen bagi tiga unsur pertama pada kala ke-3

Na > Mg > Al

Kuasa pengoksidaan atau kecenderungan menerima elektron valens bertambah apabila merentasi kala. Kekuatan agen pengoksidaan tiga unsur daripada kala ke-3 bertindak balas perlahan dengan oksigen.

P < S < Cl

Corak berkala dalam sifat sebatian

Oksida unsur

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

P4O10

SO3

Cl2O7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bes

 

amfoterik

 

asid

 

 

 

Unsur2 Kump. Sama = sifat kimia sama

Cth :

Kump. 1 TB dengan gas halogen untuk sebatian halida MX

Li + Cl2 LiCl

Na + Cl2 NaCl

K + Cl2 KCl

Rb + Cl2 RbCl

Cs + Cl2 CaCl

 

Merentasi kala :

IE (Tenaga Pengionan) unsur-unsur pada bahagian kiri kala adalah tinggi. Unsur-unsur ini cenderung menderma elektron mengalami pengoksidaan

 

EA (Afiniti Elektron) unsur-unsur pada bahagian kanan kala adalah tinggi. Unsur-unsur ini (kecuali kump. 18) cenderung menerima elektron mengalami penurunan

 

Contoh:

Unsur-unsur kala ke-3: Na Mg Al Si P S Cl Ar

 

TB dengan O2

2 Na + O2 Na2O

Hasil TB bersifat bes: Na2O + H2O 2NaOH

Mg + O2 MgO

Hasil TB bersifat bes: MgO + H2O Mg(OH)2

2 Al + 3 O2 Al2O3

Hasil TB bersifat amfoterik:

Sifat bes: Al2O3 + 6 HCl 2AlCl3 + 3H2O

Sifat asid: Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O 2 NaAl(OH)4

P4 + 3 O2 P4O6

Hasil TB bersifat asid: P4O6 + 6 H2O 4 H3PO3

2 S + 3 O2 2 SO3

Hasil TB bersifat asid: SO3 + H2O H2SO4

2Cl + O2 Cl2O

Hasil TB bersifat asid: Cl2O + H2O 2 HOCl

Ar + O2 tiada TB

 

 

Kembali ke atas...

 

 

RUJUKAN:

 

Brady, J.E., Holum, J.R. (1993). Chemistry: The Study of Matter and Its Changes, Wiley, N.Y.

 

Chang, R. (2002). Chemistry, McGraw-Hill, (7th edition), Singapore.

 


|| || 1 || 2 || 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.3.1 | 3.3.2 | 3.3.3 | 3.3.4 | 3.3.5 | 3.3.6 | 3.3.7 || 4 || 5 || 6 || 7 ||


|| SUKATAN | NOTA | LATIHAN TAMBAHAN | KUIZ | UJIAN PERTENGAHAN SEMESTER ||