Tingkatan 4 - GuruBesar.my

Sains

PENULISRohaillah Mohd Jabid

Tengku Azlin Tuan Mohd Zain

EDITORNorfarahin Athirah Ab Rahim

PEREKA BENTUKWan Nurul Afikah Wan Ismail

ILUSTRATORMaski Yu Latif Yu

2019

KURIKULUM STANDARD SEKOLAH MENENGAH

Tingkatan 4

2018

PENGHARGAANPenerbitan buku teks ini melibatkan kerjasama banyak pihak. Sekalung penghargaan dan terima kasih ditujukan kepada semua pihak yang terlibat:

• Jawatankuasa Penambahbaikan Pruf Muka Surat, Bahagian Sumber dan Teknologi Pendidikan, Kementerian Pendidikan Malaysia.

• Jawatankuasa Penyemakan Pembetulan Pruf Muka Surat, Bahagian Sumber dan Teknologi Pendidikan, Kementerian Pendidikan Malaysia.

• Jawatankuasa Penyemakan Naskhah Sedia Kamera, Bahagian Sumber dan Teknologi Pendidikan, Kementerian Pendidikan Malaysia.

• Pegawai-pegawai Bahagian Sumber dan Teknologi Pendidikan dan Bahagian Pembangunan Kurikulum, Kementerian Pendidikan Malaysia.

• Jawatankuasa Kawalan Mutu Aras Mega (M) Sdn. Bhd.

Semua pihak yang terlibat dalam proses penerbitan buku ini.

KPM2019 ISBN 978-967-2212-52-2Cetakan Pertama 2019© Kementerian Pendidikan Malaysia

Hak Cipta Terpelihara. Mana-mana bahan dalam buku ini tidak dibenarkan diterbitkan semula, disimpan dalam cara yang boleh dipergunakan lagi, ataupun dipindahkan dalam sebarang bentuk atau cara, baik dengan cara elektronik, mekanik, penggambaran semula mahupun dengan cara perakaman tanpa kebenaran terlebih dahulu daripada Ketua Pengarah Pelajaran Malaysia, Kementerian Pendidikan Malaysia. Perundingan tertakluk kepada perkiraan royalti atau honorarium.

Diterbitkan untuk Kementerian Pendidikan Malaysia oleh:Aras Mega (M) Sdn. Bhd. (164242-W)No. 18 & 20, Jalan Damai 2, Taman Desa Damai, Sungai Merab,43000 Kajang, Selangor.Tel: 03-8925 8975Faks: 03-8925 8985Laman Sesawang: www.arasmega.comE-mel: [email protected]

Reka Letak dan Atur Huruf:Aras Mega (M) Sdn. Bhd.Muka Taip Teks: ArialSaiz Muka Taip Teks: 11 poin

Dicetak oleh:Mudah Urus EnterpriseNo.143, Jalan KIP 8,Taman Perindustrian KIP,Bandar Sri Damansara,52200 Kuala Lumpur.No. Telefon: 03-6273 4337No. Faksimile: 03-6273 5337

No Siri Buku : 0116 Pendahuluan v

TEMA 1Penyenggaraan dan Kesinambungan Hidup 1

BAB 1EVOLUSI DAN TAKSONOMI 21.1 Evidens bagi Evolusi 41.2 Teori Evolusi 71.3 Pengelasan Organisma 14

Rumusan 18Refleksi Kendiri 19Penilaian Sumatif 1 19

BAB 2EKOSISTEM DINAMIK 202.1 Komponen Abiotik dan Biotik serta Interaksi dalam Ekosistem 222.2 Proses Pengkolonian dan Proses Sesaran dalam Tumbuhan 302.3 Ekologi Populasi 352.4 Ancaman terhadap Ekosistem 38


TEMA 2Penerokaan Unsur dalam Alam 43

BAB 3JADUAL BERKALA UNSUR 443.1 Sejarah Jadual Berkala Unsur 463.2 Kumpulan 1 483.3 Kumpulan 17 543.4 Kumpulan 18 633.5 Kala 3 683.6 Unsur Peralihan 75


BAB 4STOIKIOMETRI 844.1 Jisim Atom Relatif, Jisim Molekul Relatif dan Jisim Formula Relatif 864.2 Konsep Mol 894.3 Formula Kimia 954.4 Konsep Mol dalam Persamaan Kimia 1014.5 Larutan Piawai 104


ISI KANDUNGAN

iii

BAB 5IKATAN KIMIA 1125.1 Kestabilan Unsur 1145.2 Ikatan Ion 1175.3 Ikatan Kovalen 121


BAB 6TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA 1286.1 Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia 1306.2 Tindak Balas Redoks 135


TEMA 3Tenaga dan Kelestarian Hidup 141

BAB 7DAYA DAN GERAKAN 1427.1 Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor 1447.2 Daya 1507.3 Momentum 1597.4 Impuls 167


Buku Teks Sains Tambahan Tingkatan 4 ini ditulis berdasarkan kurikulum terkini Kementerian Pendidikan Malaysia (KPM), iaitu Dokumen Standard Kurikulum dan Pentaksiran (DSKP) Tingkatan 4. Matlamat mata pelajaran ini adalah untuk menanam minat dan mengembangkan kreativiti murid melalui pengalaman dan penyiasatan bagi menguasai pengetahuan dan kemahiran sains dan teknologi serta sikap saintifik dan nilai murni bagi membolehkan mereka menyelesaikan masalah dan membuat keputusan dalam kehidupan seharian, selaras dengan keperluan Pendidikan Abad Ke-21.

Oleh hal yang demikian, buku ini disusun dengan memberi penekanan kepada proses menguasai kemahiran dan pengetahuan sains melalui pembelajaran aktif yang berpusat kepada murid. Selaras dengan hasrat tersebut, buku ini menggunakan pelbagai strategi pendekatan seperti pembelajaran berasaskan inkuiri yang melibatkan penyiasatan, eksperimen, pembelajaran berasaskan projek, pembelajaran berasaskan masalah, pembelajaran kooperatif, pembelajaran kontekstual, konstruktivisme dan pembelajaran demi masa hadapan.

Dalam penulisan buku ini, kami juga mengambil kira usaha-usaha bagi meningkatkan kemahiran berfikir murid khususnya untuk membina Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT). Hal ini bertujuan bagi melahirkan murid yang lebih inovatif dan kreatif. Di samping itu, nilai murni dan penerapan semangat patriotik serta kewarganegaraan sentiasa diberi keutamaan.

BAB 8HABA 1748.1 Keseimbangan Terma 1768.2 Muatan Haba Tentu 1788.3 Haba Pendam Tentu 184


Glosari 193Rujukan 195Indeks 196

PENDAHULUAN

Penulisan buku ini disusun seperti berikut: Pengenalan Tema: Kandungan buku ini terdiri daripada tiga (3) tema dan setiap tema mengandungi beberapa bab yang berkaitan dengan tema tersebut.

Pengenalan Bab: Terdapat lapan (8) bab bagi keseluruhan buku teks ini. Setiap bab dimulakan dengan halaman rangsangan yang dicetak secara double spread.

Bahan ilustrasi menarik.

Teks berkaitan fakta sains yang menarik.

Kata kunci.Soalan rangsangan berkaitan dengan pengetahuan sedia

ada murid.

Bahan ilustrasi menarik.

Senarai standard

kandungan dan standard pembelajaran.

iv v

Ciri-ciri istimewa yang terdapat di dalam buku ini adalah seperti berikut:

Kemahiran Abad Ke-21Aktiviti yang melibatkan Kemahiran Abad Ke-21, iaitu:

• Kemahiran berfikir dan menyelesaikan masalah (KBMM)• Kemahiran interpersonal dan arah kendiri (KIAK)• Kemahiran maklumat dan komunikasi (KMK)

Terdapat pelbagai bentuk aktiviti yang terdapat di dalam buku ini, iaitu:

Selain itu, buku ini juga menggunakan beberapa penyendal yang mempunyai tujuan dan maksud-maksud tertentu bagi memperkayakan pemahaman serta menarik minat murid.

Eksperimen

Simulasi

Aktiviti makmal

Inkuiri

PerbincanganLawatan

Projek

Multimedia

Jenis-jenisAktiviti

www

Fakta Sains

Malaysiaku Gemilang

Klik Internet NilaiMemberi maklumat

tambahan yang berkaitan dengan sains.

Memberi maklumat mengenai elemen patriotik, budaya atau pencapaian

rakyat Malaysia di persada dunia.

Melayari laman sesawang untuk mendapatkan

info tambahan.

Memupuk sikap dan nilai positif dalam diri murid.

Aktiviti Pembelajaran Abad Ke-21Pelbagai aktiviti yang menekankan pembelajaran berpusatkan murid dan berunsur Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT).

Pemikiran KomputasionalAktiviti yang melibatkan:

• Leraian (Decomposition)• Pengecaman corak (Pattern recognition)• Peniskalaan (Abstraction)• Algoritma (Algorithms)• Pemikiran logik (Logical thinking)• Penilaian (Evaluation)

Abad21

STEMMengaplikasi dan mengintegrasi pengetahuan, kemahiran dan nilai dalam mata pelajaran STEM, iaitu Sains, Teknologi, Kejuruteraan dan Matematik secara mendalam melalui pendekatan inkuiri, pembelajaran berasaskan projek dan pembelajaran berasaskan masalah dalam konteks dunia sebenar.

Modul Hayati Eksplorasi Berfikir Aras Tinggi (HEBAT) SainsMembangunkan KBAT melalui aktiviti inkuiri, projek, analisis data dan pentaksiran serta aktiviti mencabar. Setiap modul mengandungi panduan, lembaran kerja murid, bahan interaktif, rangsangan dan ujian.

STEM

Cabaran MindaSoalan yang mencabar

pemikiran murid.

Langkah Berjaga-jagaPeringatan kepada murid

perkara yang boleh mendatangkan bahaya

ketika menjalankan aktiviti makmal.

Nilai Murni

HEBATHEBAT

vi vii

Selaras dengan perkembangan digital, buku ini juga turut dimuatkan dengan komponen digital, iaitu Kod QR.

Jawapan

Kuiz

Video

Pada akhir setiap bab, disertakan dengan perkara-perkara berikut:

Murid perlu memuat turun

aplikasi pembaca Kod QR secara

percuma dari App Store atau Play

Store.

Senang Ingat KBATAkronim untuk

mengingati sesuatu fakta.

Soalan-soalan berbentuk KBAT yang menguji

keupayaan dan pemahaman murid.

Panduan untuk menggunakan Quizizz:1. Imbas Kod QR Kuiz Pantas.2. Klik butang “Solo Game”.

3. Klik butang “Start Game” untuk memulakan kuiz. Murid boleh memilih untuk menggunakan masa ataupun tidak.

Refleksi KendiriSenarai semak secara ringkas

mengenai hasil pembelajaran untuk menilai pembelajaran murid.

RumusanRumusan pembelajaran dalam bentuk

peta konsep yang membantu murid memahami keseluruhan bab yang

telah dipelajari.

Imbas JawapanImbas Kod QR untuk mendapatkan

cadangan jawapan bagi keseluruhan bab.

Jawapan bab

Penilaian SumatifPentaksiran keseluruhan bab bagi

menguji kefahaman dan penguasaan murid. Soalan-soalan terdiri

daripada pelbagai aras soalan, iaitu Kemahiran Berfikir Aras Rendah

(KBAR) dan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT).

Penilaian Sumatif

Uji MindaPenilaian formatif bagi

memastikan murid menguasai sesuatu

standard kandungan.

viii ix

Logam

Separa logam

Bukan logam

1HHidrogen

1

2HeH

elium4

3LiLitium7

4BeB

erilium9

10NeN

eon20

5BBoron11

6CKarbon12

7NNitrogen

14

8OOksigen

16

9FFluorin19

11NaN

atrium23

12Mg

Magnesium

24

18ArA

rgon40

13Al

Alum

inium27

14SiSilikon28

15PFosforus31

16SSulfur32

17ClK

lorin35.5

19KKalium39

20CaK

alsium40

36KrK

ripton84

21ScSkandium

45

22TiTitanium

48

23VVanadium51

24Cr

Krom

ium52

25MnM

angan55

26FeFerum56

27CoK

obalt59

28NiN

ikel59

29CuK

uprum64

30ZnZink65

31GaG

alium70

32Ge

Germ

anium73

33AsA

rsenik75

34SeSelenium

79

35BrB

romin

80

37Rb

Rubidium

85.5

38SrStrontium

88

54XeXenon131

39YYttrium89

40ZrZirkonium

91

41NbN

iobium93

42Mo

Molibdenum

96

43TcTeknetium

98

44Ru

Rutenium

101

45RhR

odium103

46PdPaladium106

47Ag

Argentum

108

48Cd

Kadm

ium112

49InIndium115

50SnStanum119

51SbAntim

oni122

52TeTelurium128

53IIodin127

55CsSesium

133

56BaB

arium137

86RnR

adon222

57 71

72Hf

Hafnium178.5

73TaTantalum181

74WTungsten184

75ReR

enium186

76OsO

smium

190

77IrIridium192

78PtPlatinum

195

79AuA

urum197

80HgM

erkuri201

81TlTalium204

82PbPlumbum

207

83Bi

Bism

ut209

84PoPolonium209

85AtA

statin210

87FrFransium

223

88RaR

adium226

118Og

Oganeson

294

104Rf

Ruterfordium

257

105DbD

ubnium260

106SgSiborgium

262

107BhB

ohrium262

108HsH

asium265

109Mt

Meitnerium

266

110Ds

Darm

stadtium281

111Rg

Roentgenium

281

112Cn

Kopernicium

285

113Nh

Nihonium

286

114FlFlerovium

289

115Mc

Moskovium

289

116LvLiverm

orium293

117TsTenesin294

57LaLantanum

139

58CeSerium

140

59PrPraseodim

ium141

60Nd

Neodim

ium144

61PmPrometium

145

62SmSamarium

150

63EuEuropium

152

64Gd

Gadolinium

157

65TbTerbium159

66Dy

Disprosium

162.5

67HoH

olmium

165

68ErErbium167

69TmTulium169

70YbYtterbium

173

71LuLutetium175

89Ac

Aktinium

227

90ThTorium232

91PaProtaktinium

231

92UUranium238

93Np

Neptunium

237

94PuPlutonium

244

95AmA

merisium243

96CmK

urium247

97Bk

Berkelium

247

98Cf

Kalifornium

251

99EsEinsteinium

252

100FmFermium

257

101Md

Mendelevium

258

102No

Nobelium

259

103LrLaw

rensium266

89 103

1

12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

234567

1HHidrogen

1Jisim

atom

relatifN

ama unsur

Simbol unsur

Nom

borproton

SiriLanthanida

SiriA

ktinida

JAD

UA

L BER

KA

LA UN

SUR

x

1SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 EVOLUSI DAN TAKSONOMIBAB 1

TEMA 1

PENYENGGARAAN DAN KESINAMBUNGAN HIDUP

Tema ini memberi kefahaman tentang proses evolusi dari segi evidens yang diperhatikan oleh saintis yang mempelopori Teori Evolusi. Murid akan meneroka sejarah tentang pengelasan organisma dan kepentingannya dalam sesebuah ekosistem. Murid juga mendalami perhubungan antara komponen abiotik dan komponen biotik. Murid juga didedahkan dengan kajian lapangan bagi memudahkan mereka untuk memahami perhubungan yang terdapat dalam suatu ekosistem yang dinamik. Gangguan kepada suatu ekosistem turut ditekankan supaya murid lebih peka akan kepentingan pengurusan pembangunan dan pengurusan ekosistem yang lestari bagi mewujudkan keseimbangan dalam alam.

32 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 EVOLUSI DAN TAKSONOMIBAB 1EVOLUSI DAN TAKSONOMI SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 1

STANDARD KANDUNGAN1.1 Evidens bagi Evolusi

1.1.1 Menjelaskan dengan contoh perubahan yang berlaku pada organisma berlandaskan masa.1.1.2 Menerangkan proses evolusi dan kepentingannya.1.1.3 Mencerakinkan contoh evidens yang menunjukkan proses evolusi berlaku.

1.2 Teori Evolusi1.2.1 Menerangkan Teori Evolusi yang dikemukakan oleh Lamarck dan Darwin.1.2.2 Menentukan taburan haiwan atau tumbuhan yang endemik pada sesuatu habitat dalam peta dunia. 1.2.3 Menerangkan kepelbagaian organisma yang terhasil akibat hanyutan benua. 1.2.4 Menerangkan hubung kait mekanisme pemilihan semula jadi dengan kepelbagaian spesies. 1.2.5 Menaakul situasi berkaitan proses evolusi.

1.3 Pengelasan Organisma1.3.1 Memerihalkan sejarah dan pengelasan Binomial Linnaeus.1.3.2 Mewajarkan kepentingan taksonomi dalam sains. 1.3.3 Berkomunikasi mengenai kerjaya berkaitan taksonomi.

• Evolusi• Evidens• Darwin• Spesies• Pengelasan

organisma

• Bagaimanakah ahli arkeologi mengenal pasti umur setiap fosil yang ditemuinya?

• Apakah perubahan yang berlaku pada organisma berlandaskan masa?

• Apakah yang dimaksudkan dengan Teori Evolusi?


1.1Evolusi ialah perubahan yang berlaku pada organisma berlandaskan masa. Perubahan merujuk kepada struktur dan fungsi sesuatu organisma yang berubah daripada ringkas menjadi lebih kompleks. Perubahan ini termasuk dari segi susunan asid deoksiribonukleik (DNA) sehingga morfologi sesuatu organisma yang boleh berubah sepanjang proses evolusi. Proses evolusi telah berlaku sejak beratus-ratus juta tahun dahulu dan melibatkan tempoh masa yang amat lama. Evolusi biologi ialah perubahan genetik dalam suatu populasi daripada satu generasi kepada generasi berikutnya. Evolusi juga akan mengubah generasi dalam suatu keturunan populasi dan akan mengakibatkan wujud spesies baharu daripada keturunan yang sama. Kesan daripada proses evolusi mengakibatkan wujudnya kepelbagaian dalam organisma. Mari kita lihat evolusi bagi gajah dalam Rajah 1.1.

Evidens bagi Evolusi1.1.1 Perubahan yang berlaku pada organisma berlandaskan masa

Proses evolusi merujuk kepada perubahan ciri atau struktur organisma yang mengikut kesesuaian zamannya. Perubahan ciri tersebut biasanya akan mengambil masa yang sangat lama.Kepentingan proses evolusi ialah:• meneruskan kelangsungan hidup.• beradaptasi dengan perubahan persekitaran.• menimbulkan kepelbagaian pada setiap peringkat organisasi biologi.

Evidens rekod fosilMelalui rekod fosil, kita dapat melihat perubahan evolusi yang merentasi skala masa yang besar seperti jutaan tahun yang lalu. Perkembangan evolusi kuda sering digunakan sebagai contoh kerana perbezaan dari segi saiz badan dan struktur kaki yang mudah dibezakan.

1.1.2 Proses evolusi dan kepentingannya

1.1.3 Contoh evidens yang menunjukkan proses evolusi

1.1.1

Tahun Evolusi kuda dan bentuk kaki Penerangan

Eocene (50 juta tahun

dahulu)

• Merupakan spesies Eohippus• Berketinggian 40 cm dan mempunyai

leher yang pendek• Mempunyai empat jari kaki hadapan

dan lima jari kaki belakang tetapi jari keempat dan kelima sangat kecil

Oligocene (34 juta tahun

dahulu)

• Merupakan spesies Mesohippus• Berketinggian 60 cm• Bilangan jari kaki hadapan dan

belakang sama, iaitu tiga jari

Miocene (23 juta tahun

dahulu)

• Merupakan spesies Merychippus• Berketinggian 100 cm• Bilangan jari kaki hadapan dan

belakang sama, iaitu tiga jari

Pliocene (6 juta tahun

dahulu)

• Merupakan spesies Pliohippus• Berketinggian 125 cm• Bilangan jari kaki berkurangan

Pleistocene (2.5 juta tahun

dahulu)

• Merupakan spesies yang ada pada hari ini

• Berketinggian 160 cm dan mempunyai leher yang lebih panjang

• Mempunyai satu jari kaki

Bagaimanakah sesuatu evidens dapat menunjukkan proses evolusi? Evidens evolusi yang sering digunakan ialah rekod fosil, kesamaan peringkat embrio dan struktur iaitu homolog, vestig dan analog.

Jadual 1.1 Evolusi kuda menurut evidens rekod fosil

Rajah 1.1 Evolusi bagi gajah

• Genus: Moeritherium• Hidup 50 ke 60 juta tahun

dahulu• Mempunyai gading yang

sangat kecil • Berketinggian 70 cm

• Genus: Palaeomastodon• Hidup 30 juta tahun dahulu• Mempunyai gading dari

bahagian atas dan bawah mulutnya

• Berketinggian 2 meter

• Genus: Platybelodon• Hidup 12 juta tahun dahulu• Mempunyai dua gading

yang mendatar di bahagian bawah hujung mulut

• Berketinggian 2.5 meter

• Genus: Mammuthus• Hidup 5 juta tahun dahulu• Mempunyai gading yang

sangat panjang dan bengkok• Berketinggian 4 meter

• Spesies Elephas maximus (Gajah Asia)

• Mempunyai gading yang panjang

• Berketinggian 2.75 meter• Hujung belalai mempunyai

satu "jari"

• Spesies Loxodonta africana (Gajah Afrika)

• Mempunyai gading dengan panjang 3 meter

• Berketinggian 3.5 meter• Hujung belalai mempunyai

dua "jari"

1.1.31.1.2


Evidens kesamaan peringkat embrioPerkembangan embrio pelbagai jenis makhluk hidup terdiri daripada proses yang sama, iaitu daripada zigot, morula, blastula, gastrula dan embrio. Perkembangan pada peringkat awal adalah sama dan hanya berbeza apabila memasuki tahap pembentukan janin, iaitu ketika tahap pembezaan dan pengkhususan tisu embrio sebelum pembentukan janin yang sempurna untuk menetas atau dilahirkan. Hal ini bermakna semua makhluk hidup mempunyai asal usul ontogeni yang sama. Ontogeni ialah perkembangan individu dari satu sel menjadi individu dewasa.

Rajah 1.2 Peringkat struktur yang sama bagi embrio haiwan

Evidens struktur iaitu homolog, vestig dan analogHomolog ialah keadaan apabila terdapat organ atau anggota badan yang mempunyai bentuk asas yang sama tetapi mempunyai fungsi yang berbeza seperti dalam Rajah 1.3. Sebagai contoh, anggota seperti kaki hadapan kucing, sirip ikan lumba-lumba dan sayap kelawar berasal dari bahagian yang sama walaupun digunakan dalam fungsi yang berbeza.

Rajah 1.3 Struktur homolog kucing, ikan dan kelawar

Rajah 1.4 Struktur analog sayap serangga dan kepak burung

Rajah 1.5 Struktur vestig bagi ikan lumba-lumba

Analog ialah keadaan organ yang struktur dasarnya tidak sama tetapi mempunyai fungsi yang sama. Rajah 1.4 menunjukkan sayap serangga dan kepak burung. Kedua-dua anggota ini mempunyai fungsi yang sama, namun struktur asasnya berbeza.

1. Apakah yang dimaksudkan dengan proses evolusi?2. Nyatakan kepentingan proses evolusi.3. Apakah jenis evidens yang menunjukkan proses

evolusi berlaku?

Uji Minda 1.1

Jean-Baptiste Lamarck berpendapat evolusi berlaku berasaskan ciri yang diwarisi (inheritance of acquired characteristics). Dalam menjelaskan teorinya, Lamarck menerapkan evolusi leher zirafah. Menurutnya, pemanjangan leher zirafah ialah hasil adaptasi zirafah tersebut dengan persekitarannya. Zirafah akan meregangkan lehernya bagi mendapatkan dedaun yang terletak pada dahan pokok yang tinggi. Perubahan yang terjadi pada kepanjangan leher zirafah ini diturunkan kepada generasi seterusnya.

Manakala, Charles Robert Darwin pula mengemukakan Teori Pemilihan Semula Jadi, iaitu spesies yang paling berupaya menyesuaikan diri kepada persekitaran akan berjaya meneruskan kehidupan. Spesies yang tidak berupaya menyesuaikan diri pula akan mati. Sebagai contoh, zirafah berleher pendek yang tidak berjaya mendapatkan makanan daripada pokok yang tinggi akan mati manakala zirafah yang berleher panjang berjaya menyesuaikan dirinya.

Rajah 1.7 Teori Darwin dalam evolusi pemanjangan leher zirafah

1.2 Teori Evolusi1.2.1 Teori Evolusi yang dikemukakan oleh Lamarck dan Darwin

Lembu

Ayam

Kura-kura

Cicak

Peringkat embrio haiwan yang

menunjukkan struktur yang sama.

Masa

Masa

Rajah 1.6 Teori Lamarck

Vestig ialah organ yang menyusut atau hanya memiliki sebahagian fungsi organ homolog berbanding spesies lain yang berkembang dengan baik. Sebagai contoh, ikan lumba-lumba mempunyai tulang yang sama dengan tulang pinggul vertebrata yang lain, namun struktur tersebut tidak berfungsi dan akhirnya menyusut.

15 juta tahun lalu hingga kini

45 juta tahun lalu

48 juta tahun lalu

50 juta tahun lalu

1.2.11.1.3


Aktiviti 1.1

Tujuan: Membuat persembahan multimedia mengenai Teori Pemilihan Semula Jadi.Arahan: 1. Anda diminta untuk merujuk kepada Modul HEBAT Sains 26 (Biodiversiti) dan bincangkan

Teori Pemilihan Semula Jadi bagi penyesuaian paruh burung ciak Darwin di Kepulauan Galapagos, Chile.

2. Persembahkan maklumat anda dalam bentuk persembahan multimedia.

1.2.2 Taburan haiwan atau tumbuhan yang endemik pada sesuatu habitat

Endemik pada sesuatu habitat bermaksud hanya dijumpai di kawasan tertentu di dunia dan tiada di tempat lain. Faktor fizikal, iklim dan biologi boleh menyumbang kepada endemik. Kepulauan Galapagos menyimpan banyak spesies endemik yang sangat unik dan jarang ditemui di tempat lain. Kepulauan ini merupakan tempat penyelidikan Charles Darwin yang menemui Teori Pemilihan Semula Jadi yang menjadikan Galapagos terkenal di seluruh dunia. Antara hidupan endemik yang berada di Kepulauan Galapagos ini ialah Kura-kura Galapagos, iguana laut, burung ciak serta Pokok Scalesia. Selain Kepulauan Galapagos, Malaysia pula menempatkan spesies endemik bunga terbesar di dunia, iaitu bunga pakma.

Gambar foto 1.1 Kepulauan Galapagos

Gambar foto 1.2 Bunga pakma merupakan bunga terbesar di dunia

Bunga pakma terbesar dicatatkan mempunyai diameter sepanjang 91 cm. Apabila bunga ini mengembang, bunga ini akan mengeluarkan bau yang sangat busuk. Bunga ini juga tidak mempunyai daun dan akar, menjadikannya tumbuhan parasit.

Gambar foto 1.3 Kura-kura Galapagos dan kura-kura biasa

Kura-kura Galapagos yang ditemui oleh Charles Darwin berukuran besar dengan cangkerang yang berbentuk kubah. Kura-kura ini berbeza dengan kura-kura di tempat lain kerana kura-kura di tempat lain bersaiz kecil dan cangkerangnya agak rata.

Rajah 1.8 Variasi bentuk paruh dan jenis makanan burung ciak yang diamati oleh Darwin1.2.2

Bunga pakma yang terdapat pada wang kertas RM10 ialah spesies asli Semenanjung Malaysia, iaitu Rafflesi azlanii. Spesies ini mula ditemui di Hutan Royal Belum, Perak pada tahun 2003.

Layari laman sesawang untuk memahami dengan lebih jelas cara burung ciak berevolusi daripada spesies pemakan biji kepada spesies-spesies yang lain.

Klik Internetwww

Burung ciak di Kepulauan Galapagos yang ditemui oleh Darwin mempunyai banyak variasi. Menurut Darwin, burung ciak ini berasal daripada satu

spesies pemakan biji di Amerika Selatan. Bagi mencari makanan, burung-burung ciak ini kemudian bermigrasi dan tersebar ke tempat yang berbeza. Ada yang pergi ke tempat yang banyak

biji-bijian, ada yang dipenuhi serangga, atau ada yang dipenuhi bunga dan nektar. Disebabkan perbezaan jenis makanan, burung ciak akhirnya beradaptasi dan mengubah paruhnya agar sesuai dengan jenis makanannya.

Kura-kura Galapagos

Kura-kura biasa

Pemakan Serangga

Pemakan Biji

Pem

akan

Buah

Pem

akan Kaktus

HEBATHEBAT

1.2.21.2.1


Taburan kepelbagaian organisma pada masa ini terhasil akibat hanyutan benua pada 200 juta tahun dahulu. Hal ini dibuktikan dengan penemuan fosil yang sama tetapi ditemui di beberapa benua yang berbeza.

1.2.3 Kepelbagaian organisma yang terhasil akibat hanyutan benua

Gajah Afrika dan gajah AsiaGajah Afrika (Loxodonta africana) dan Gajah Asia (Elephas maximus) berkait rapat dengan Mammoth yang sudah pupus. Kedua-dua spesies gajah tersebut berasal dari Afrika sekitar 4 juta tahun dahulu. Rajah 1.9 menunjukkan perbezaan Gajah Afrika dan Gajah Asia.

Telinga lebih besar

Mempunyai ketinggian 10 hingga 11 kaki dan berat sekitar 6 tan

Mempunyai ketinggian 8 hingga 10 kaki dan berat sekitar 3 hingga 5 tan

Hujung belalainya mempunyai dua “jari”

Rajah 1.9 Perbezaan Gajah Afrika dan Gajah Asia

Teori Hanyutan BenuaHanyutan benua ialah satu teori yang menerangkan kewujudan dan taburan benua-benua yang ada pada hari ini. Kenyataan ini dikeluarkan oleh seorang ahli meteorologi dari Jerman, Alfred Wegener (1911). Teori ini ditulis dalam bukunya yang berjudul The Origin of Continent and Oceans.

Perkataan pan bermaksud semua manakala perkataan gea bermaksud bumi.

225 juta tahun laluPangea dikelilingi oleh laut yang

dinamakan Panthalassa.

200 juta tahun laluBerlaku dua hanyutan, iaitu Laurasia di sebelah utara dan Gondwana di

sebelah selatan.

SekarangTerdapat tujuh benua di dunia dengan pelbagai lautan yang

mengelilinginya.

Menurut beliau, benua-benua pada hari ini berasal dari satu benua yang besar sahaja, iaitu Pangea.

Kesan daripada hanyutan benua ini menyebabkan kepelbagaian organisma ditemui bertaburan di seluruh dunia. Pergerakan ini mengambil masa berjuta-juta tahun untuk menjadi benua-benua pada masa ini.

Rajah 1.10 Teori Hanyutan Benua

1.2.3

Amerika Utara

Afrika

Amerika Utara

Eropah

Afrika

Amerika Selatan

AntartikaAntartika

Amerika Selatan

Eropah

Amerika Utara

Afrika

Amerika Utara

Eropah

Afrika

Amerika Selatan

AntartikaAntartika

Amerika Selatan

Eropah

Amerika Utara

Afrika

Amerika Utara

Eropah

Afrika

Amerika Selatan

AntartikaAntartika

Amerika Selatan

Eropah

Amerika Utara

Afrika

Amerika Utara

Eropah

Afrika

Amerika Selatan

AntartikaAntartika

Amerika Selatan

Eropah

Telinga lebih kecil

Gading melengkung

Gading melengkung ke atas dan lebih kecil

Hujung belalainya mempunyai satu “jari”

65 juta tahun laluProses hanyutan benua berlaku dengan lebih giat. Benua-benua

seperti Amerika Selatan, Afrika, Asia dan Australia mula bergerak menjauhi

antara satu sama lain.

Fakta Sains

Gajah Afrika

Pangea

Laurasia

Gondwana

Eropah

Afrika

India

India

Asia Asia

Afrika

Eropah

Australia

AustraliaAntartikaAntartika

Amerika UtaraAmerika Utara

Amerika SelatanAmerika Selatan

Gajah AsiaLengkungan badan agak melengkung dan seolah-olah mempunyai dua kubah di kepalanya

Lengkungan badan yang mendatar


Aktiviti 1.2

Tujuan: Mencari maklumat mengenai cara-cara haiwan dalam famili yang sama berada di lokasi yang berbeza.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Setiap kumpulan diminta mencari maklumat mengenai cara-cara haiwan dalam famili

yang sama berada pada lokasi benua yang berbeza. Sebagai contoh, beruang kutub dan beruang matahari.

3. Persembahkan maklumat anda dalam bentuk folio mini.

Pemilihan semula jadi mengakibatkan perubahan dalam sesuatu populasi. Proses ini merupakan satu mekanisme dalam evolusi, iaitu cara spesies menyesuaikan diri dengan persekitaran mereka dan menjadikannya spesies yang mampu bertahan dan terus berkembang ke generasi berikutnya. Proses pemilihan semula jadi bermula dengan individu yang mempunyai gen bagi menghasilkan ciri-ciri yang memberi kelebihan demi kelangsungan hidup terhadap persekitaran. Perubahan ciri-ciri tersebut diwarisi dari populasi ke generasi berikutnya.

Kepelbagaian organisma dikaitkan dengan evolusi spesies itu terhadap masa. Sebagai contoh, amfibia dikatakan berevolusi daripada ikan. Hal ini kerana anggota badan tetrapod berevolusi daripada sirip ikan. Selain itu, reptilia juga dikatakan berevolusi daripada amfibia. Hal ini demikian kerana persamaan pada tulang anggota pergerakan ikan, amfibia dan reptilia. Namun, Teori Evolusi ini sering diperdebatkan dan masih menjadi kontroversi hingga sekarang.

1.2.4 Hubung kait mekanisme pemilihan semula jadi dengan kepelbagaian spesies 1.2.5 Situasi berkaitan proses evolusi

Lalat dan nyamuk berevolusi dengan cepat untuk menghadapi rintangan yang tinggi dari racun serangga.

Fakta Sains

Rajah 1.11 Proses pemilihan semula jadi Biston betularia

Rajah 1.12 Perbandingan anggota pergerakan ikan, amfibia dan reptilia

Aktiviti 1.3

Tujuan: Membuat persembahan multimedia mengenai hubung kait pemilihan semula jadi dengan kepelbagaian spesies alam. Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid. 2. Kumpulan anda diminta mencari dan mengumpul maklumat bagi menerangkan hubung kait

pemilihan semula jadi dengan kepelbagaian spesies dalam alam.3. Persembahkan maklumat anda dalam bentuk persembahan multimedia.

1. Nyatakan dengan ringkas Teori Evolusi yang dikemukakan oleh Charles Robert Darwin dan Jean-Baptise Lamarck.

2. Mengapakah burung ciak di Kepulauan Galapagos yang ditemui oleh Darwin mempunyai banyak variasi?

3. Bagaimanakah Teori Hanyutan Benua mempengaruhi kepelbagaian organisma yang wujud pada masa ini?

Uji Minda 1.2

1.2.4 1.2.51.2.4

Ikan

Reptilia

Humerus HumerusUlna

Ulna

Radius

Radius

Amfibia

Humerus

UlnaRadius

Variasi

Variasi dua corak warna antara dua kupu-kupu Biston betularia.

1

Adaptasi

Kupu-kupu berwarna gelap mampu bertahan dan membiak lebih banyak berbanding kupu-kupu berwarna cerah untuk mewariskan gen mereka kepada generasi berikutnya.

3 Pemilihan

Selepas beberapa generasi, terdapat perubahan frekuensi alel, iaitu kupu-kupu berwarna gelap lebih banyak daripada kupu-kupu berwarna cerah.

4

Revolusi industri

Revolusi perindustrian di United Kingdom pada 1750 hingga 1850 menyebabkan banyak jelaga asap dikeluarkan. Pokok-pokok menjadi hitam.

2

1.2.3


Kelas

1.3 Pengelasan Organisma1.3.1 Sejarah dan pengelasan Binomial Linnaeus

Saintis mengelaskan organisma mengikut ciri yang dikongsi bersama. Contohnya, organisma yang bergerak dan memakan organisma lain dikelaskan sebagai haiwan, manakala organisma yang tidak bergerak dan berwarna hijau sebagai tumbuhan. Namun, timbul kekeliruan dalam mengelaskan organisma dengan menggunakan cara tersebut. Bagaimanakah cara untuk mengelaskan dan menamakan organisma-organisma yang wujud? Oleh hal yang demikian, kita akan membincangkan pengelasan organisma berdasarkan ciri-ciri yang dimiliki oleh kumpulan organisma itu.

Organisma boleh dikelaskan kepada lima kumpulan besar yang dipanggil alam. Lima alam ini ialah Monera, Protista, Fungi, Plantae dan Animalia.

Hierarki dalam pengelasan organisma

Alam Ciri-ciri

Monera

• Organisma unisel• Tiada membran nukleus• Tiada membran organel• Mempunyai dinding sel• Contoh: Bakteria

Protista

• Organisma unisel• Mempunyai membran nukleus• Mempunyai membran organel yang ringkas• Contoh: Protozoa dan alga

Fungi

• Tiada kloroplas• Dinding sel daripada kitin• Menghasilkan spora• Contoh: Cendawan dan yis

Plantae

• Organisma multisel• Mempunyai kloroplas• Dinding sel daripada selulosa• Contoh: Paku pakis dan tumbuhan berbunga

Animalia

• Organisma multisel• Tiada dinding sel• Mampu bergerak• Contoh: Cacing, ikan dan burung

Jadual 1.2 Ciri-ciri bagi lima alam organisma

Kesemua lima alam ini mempunyai pelbagai organisma di dalamnya. Setiap alam dibahagikan kepada kumpulan yang kecil, iaitu Filum. Organisma dalam Filum mempunyai ciri-ciri yang sepunya. Filum boleh dibahagikan kepada Kelas. Setiap Kelas dibahagikan kepada Order. Setiap Order dibahagikan kepada Famili, setiap Famili dibahagikan kepada Genus, dan Genus dibahagikan kepada Spesies. Hierarki bagi pengelas organisma ini ditunjukkan dalam Rajah 1.13.

Rajah 1.13 Hierarki pengelasan organisma

Jadual 1.3 Contoh hierarki pengelasan organisma

Filum

Order

Famili

Genus

Spesies

Haiwan Taksonomi TumbuhanAnimalia Alam PlantaeAnelida Filum Angiospermaphyta

Oligochitae Kelas DicotyledoneaeTerricolae Order Malvales

Lumbricidae Famili MalvaceaeLumbricus Genus Hibiscusterrestris Spesies rosa-sinensis

Cacing tanah Nama biasa Bunga raya

Aristotle ialah seorang ahli sains Greek memulakan pengelasan binomial dengan mengelaskan organisma berdasarkan ciri-ciri yang sama.

John Ray pula memperkenalkan konsep spesies.

Carl Linnaeus memperkenalkan tatanama binomial moden yang dikenali sebagai Sistem Pengelasan Binomial Linnaeus. Beliau dikenali sebagai Bapa Taksonomi Moden dan perintis ilmu ekologi moden.

Sejarah Pengelasan Binomial Linnaeus

Rajah 1.14 Carl Linnaeus

Alam


Berdasarkan Sistem Pengelasan Binomial Linnaeus, nama saintifik bagi sesuatu organisma itu mempunyai dua bahagian. Bahagian pertama ialah nama umum seperti genus dan bahagian kedua pula ialah nama yang lebih terperinci, iaitu nama spesies. Dalam penulisan nama saintifik ini, nama umum perlu dimulakan dengan huruf besar dan bagi nama spesies ditulis dengan huruf kecil. Nama saintifik ini adalah daripada Bahasa Latin, dan perkataannya dicetak secara condong dan jika ditulis, perlu digarisi. Sebagai contoh, Panthera tigris ialah nama saintifik bagi harimau dan Musca domestica ialah nama saintifik bagi lalat.

Ditaip: Panthera leoDitulis: Panthera leo

Nama biasa Genus Spesies Nama saintifikJagung Zea mays Zea mays

Padi Oryza sativa Oryza sativaSiantan Ixora sunkist Ixora sunkist

Bunga raya Hibiscus rosa-sinensis Hibiscus rosa-sinensis

Lalat Musca domestica Musca domesticaUlar sawa Pytho currus Pytho currusManusia Homo sapiens Homo sapiens

Gambar foto 1.4 Panthera leo

Jadual 1.4 Contoh nama saintifik organisma

Aktiviti 1.4

Tujuan: Menggunakan sistem Binomial Linnaeus untuk menamakan pokok di kawasan sekolah.Bahan: Papan tanda, cat, berus dan buku rujukan.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Dengan bantuan buku rujukan, cari nama saintifik bagi pokok yang terdapat di kawasan

sekolah anda.3. Tuliskan nama saintifik bagi setiap pokok itu pada papan tanda dan letakkan di tempat

sesuai pada pokok berkenaan.

Bidang taksonomi menjanjikan bidang kerjaya yang menarik. Antara bidang kerjaya yang menjadi pilihan ahli-ahli sains sebelum ini ialah:

1.3.3 Kerjaya berkaitan taksonomi

Ahli botani

1. Tuliskan nama saintifik bagi organisma berikut:(a) Manusia(b) Bunga raya(c) Harimau belang

2. Tuliskan hierarki bagi pengelasan organisma dengan turutan yang betul. 3. Nyatakan kepentingan taksonomi dalam sains.

Uji Minda 1.3

Ahli botani ialah penyelidik dalam bidang hidupan tumbuhan. Beliau mengkaji spesies-spesies baharu dan juga menjalankan uji kaji untuk mengkaji sesuatu tumbuhan itu tumbuh dalam keadaan berbeza.Antara penemuan Robert Brown ialah nukleus serta menamakan kira-kira 2000 spesies tumbuhan baharu.

Ahli taksonomi ialah penyelidik yang mengkaji serta menentukan organisma dalam klasifikasi yang bersesuaian.Carl Linnaeus merupakan orang yang bertanggungjawab mengelaskan tumbuhan dan haiwan mengikut ciri-cirinya.

Ahli zoologi ialah penyelidik dalam bidang hidupan haiwan.Mereka terlibat dalam penyelidikan, pengurusan dan pendidikan haiwan. Al-Jahiz menerangkan bahawa habitat haiwan mempengaruhi kehidupan sesuatu spesies. Beliau juga mengkaji kira-kira 350 spesies haiwan yang ditulis dalam buku al-hayawan.

1.3.21.3.1

1.3.2 Kepentingan taksonomi dalam sainsPengelasan ialah satu sistem mengumpul dan menyusun benda-benda hidup yang mempunyai ciri-ciri yang sama ke dalam kelas yang sama. Taksonomi penting kerana apabila terdapat organisma baharu yang ditemui oleh para penyelidik, ciri-ciri baharu akan digunakan untuk mengelaskan organisma itu mengikut kesesuaian. Hal ini dapat membantu kita mengkaji dengan lebih tepat dan mendalam.

Kepentingan taksonomi dalam sains:• memudahkan untuk mempelajari, mengenal pasti serta mengingati sesuatu organisma.• menunjukkan hubungan antara pelbagai kumpulan organisma.• menunjukkan evolusi organisma daripada kehidupan yang ringkas kepada yang

lebih kompleks. 1.3.3

Ahli zoologi

Ahli taksonomi

Fakta Sains

Al-Jahiz

Carl Linnaeus

Robert Brown


1.1 Evidens bagi Evolusi

Menjelaskan dengan contoh perubahan yang berlaku pada organisma berlandaskan masa.

Menerangkan proses evolusi dan kepentingannya.

Mencerakinkan contoh evidens yang menunjukkan proses evolusi berlaku.

1.2 Teori Evolusi

Menerangkan Teori Evolusi yang dikemukakan oleh Lamarck dan Darwin.Menentukan taburan haiwan atau tumbuhan yang endemik pada sesuatu habitat dalam peta dunia.Menerangkan kepelbagaian organisma yang terhasil akibat hanyutan benua.

Menerangkan hubung kait mekanisme pemilihan semula jadi dengan kepelbagaian spesies.

Menaakul situasi berkaitan proses evolusi.

1.3 Pengelasan Organisma

Memerihalkan sejarah dan pengelasan Binomial Linnaeus.

Mewajarkan kepentingan taksonomi dalam sains.

Berkomunikasi mengenai kerjaya berkaitan taksonomi.

1. Apakah yang dimaksudkan dengan proses evolusi?2. Nyatakan Teori Evolusi Darwin mengenai kepanjangan leher zirafah.3. Melalui pemerhatian pada struktur dan fungsi, sayap burung dan juga sirip ikan paus

dikatakan mempunyai sifat homolog. Mengapa?4. Apakah faktor utama yang menyebabkan penurunan populasi Biston betularia

bersayap cerah setelah revolusi perindustrian berlaku pada tahun 1750 hingga 1850?5. Nyatakan akibat terjadinya pemilihan semula jadi dengan kepelbagaian spesies

dalam alam.6. Mengapakah organisma perlu diklasifikasikan?7. Senaraikan lima alam yang terlibat dalam pengelasan

organisma. Berikan juga contoh bagi setiap alam yang dinyatakan.

8. Senaraikan hierarki pengelasan daripada yang terbesar kepada yang terkecil.

Pada akhir bab ini, murid dapat mempelajari:Rumusan Refleksi Kendiri

Penilaian Sumatif 1

Jawapan Bab 1Boleh dicapai pada 11/7/2019.

Kuiz Pantas 1Boleh dicapai pada 11/7/2019.

Evid

ens

bagi

Evo

lusi

Teor

i Evo

lusi

Rek

od F

osil

• P

erub

ahan

ev

olus

i m

eren

tasi

te

mpo

h m

asa

yang

bes

ar

Evi

dens

stru

ktur

• H

omol

og

• Ve

stig

• A

nalo

g

Teor

i Dar

win

Bin

omia

l Lin

naeu

s

Teor

i Lam

arac

k

Hie

rark

i

Ciri

yan

g di

war

isi

Teor

i Pem

iliha

n S

emul

a Ja

di

Ala

m

Filu

m

Kel

as

Ord

er

Fam

ili

Gen

us

Spe

sies

• N

ama

sain

tifik

terd

iri

darip

ada

genu

s da

n sp

esie

s

EVO

LUSI

DA

N T

AK

SON

OM

I

Peng

elas

an O

rgan

ism

a

Per

kem

bang

an e

mbr

io

• P

erke

mba

ngan

sa

ma

pada

pe

ringk

at a

wal

• P

erke

mba

ngan

st

rukt

ur

berb

eza

sele

pas

pem

bent

ukan

ja

nin

STANDARD KANDUNGAN2.1 Komponen Abiotik dan Biotik serta Interaksi dalam Ekosistem

2.1.1 Menerangkan dengan contoh maksud habitat, populasi, komuniti, ekosistem dan nic. 2.1.2 Mengenal pasti komponen abiotik dan biotik dalam ekosistem.2.1.3 Menerangkan interaksi antara komponen biotik dari segi pemakanan. 2.1.4 Menjalankan eksperimen untuk mengkaji persaingan antara tumbuhan. 2.1.5 Menjalankan eksperimen untuk mengkaji kesan pH terhadap pertumbuhan anak benih.

2.2 Proses Pengkolonian dan Proses Sesaran dalam Tumbuhan2.2.1 Menerangkan dengan contoh proses pengkolonian dan sesaran.2.2.2 Menerangkan ciri penyesuaian spesies perintis dan spesies penyesar. 2.2.3 Menerangkan perubahan habitat yang disebabkan oleh spesies penyesar pada setiap peringkat sesaran sehingga mencapai komuniti klimaks.

2.3 Ekologi Populasi2.3.1 Mengenal pasti teknik persampelan yang sesuai bagi mengkaji saiz populasi suatu organisma. 2.3.2 Menganggar saiz populasi organisma dalam suatu habitat. 2.3.3 Menentukan taburan organisma dalam suatu habitat berdasarkan kepadatan, frekuensi dan peratus litupan spesies.

2.4 Ancaman terhadap Ekosistem2.4.1 Memerihalkan bagaimana aktiviti manusia boleh mengancam ekosistem. 2.4.2 Berkomunikasi mengenai langkah yang perlu diambil bagi mencegah dan mengawal pencemaran dan kemerosotan kualiti ekosistem.

• Apakah jenis interaksi yang wujud antara organisma dalam sesuatu ekosistem?

• Bagaimanakah proses pengkolonian dan proses sesaran berlaku pada tumbuhan?

• Apakah aktiviti yang boleh dicadangkan bagi mencegah kemerosotan kualiti ekosistem?

• Populasi• Komponen abiotik• Komponen biotik• Habitat• Ekosistem• Spesies perintis• Spesies penyesar• Pengkolonian• Sesaran

2120 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 EKOSISTEM DINAMIKBAB 2EKOSISTEM DINAMIK SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 2

NicPeranan dan aktiviti organisma dalam

sebuah ekosistem.Contoh: Burung Enggang

Gunung terbang mencari makanan.

2.1.1

PopulasiSekumpulan

organisma daripada spesies yang sama hidup

dan membiak di kawasan yang sama.

Contoh: Kumpulan Burung Enggang Gunung yang mendiami Hutan Hujan Tropika.

KomunitiBeberapa populasi haiwan dan tumbuhan yang hidup bersama-sama dan saling bersandaran antara satu sama lain.Contoh: Populasi Burung Enggang Gunung yang hidup bersama-sama populasi monyet, populasi ular dan populasi haiwan lain.

SpesiesKumpulan organisma yang mempunyai

ciri-ciri dan rupa bentuk yang sama. Organisma ini juga boleh saling membiak

menghasilkan anak.Contoh: Burung Enggang Gunung.

EkosistemBeberapa komuniti yang saling bersandaran dan berinteraksi antara satu sama lain serta mempunyai hubungan dengan persekitarannya yang merangkumi benda bukan hidup.Contoh: Haiwan, tumbuhan, nilai pH tanah, cahaya matahari, air dan udara membentuk satu ekosistem.

2.1 Komponen Abiotik dan Biotik serta Interaksi dalam Ekosistem2.1.1 Habitat, Populasi, Komuniti, Ekosistem dan Nic

2.1.2 K

ompo

nen A

biotik

dan B

iotik

dalam

Ekosi

stem

Alam

sem

ula

jadi

terd

iri d

arip

ada

kom

pone

n ab

iotik

dan

bio

tik. J

adua

l 2.1

dan

2.2

men

unju

kkan

kom

pone

n ab

iotik

dan

bio

tik.

Kom

pone

n A

biot

ikK

ompo

nen

abio

tik ia

lah

unsu

r buk

an h

idup

dal

am s

esua

tu e

kosi

stem

.K

ompo

nen

Suhu

Nila

i pH

Kea

mat

an c

ahay

aK

elem

bapa

nIk

lim m

ikro

Topo

grafi

Pene

rang

an•

Org

anis

ma

bol

eh

hidu

p da

lam

jula

t su

hu te

rtent

u sa

haja

.

• O

rgan

ism

a ak

an m

ati j

ika

suhu

terla

mpa

u be

rbez

a da

ripad

a ju

lat s

uhu

yang

op

timum

.

• N

ilai p

H s

esua

tu

habi

tat,

iaitu

ai

r ata

u ta

nah

mem

beri

kesa

n ke

pada

tabu

ran

orga

nism

a hi

dup.

• Ke

bany

akan

or

gani

sma

dapa

t hi

dup

deng

an

baik

pad

a ni

lai p

H

neut

ral (

pH 7

).

• K

eam

atan

cah

aya

mem

berik

an

kesa

n ke

pada

ta

bura

n da

n tu

mbe

sara

n tu

mbu

han

dan

juga

hai

wan

.

• M

atah

ari

mer

upak

an

sum

ber t

enag

a ya

ng u

tam

a un

tuk

pros

es

foto

sint

esis

.

• K

elem

bapa

n m

eruj

uk k

epad

a ju

mla

h w

ap a

ir di

ud

ara.

• K

elem

bapa

n m

empe

ngar

uhi

kada

r keh

ilang

an

air p

ada

haiw

an m

elal

ui

seja

tan

air d

an

tum

buha

n m

elal

ui

trans

pira

si.

• Ik

lim s

etem

pat

yang

terd

apat

di

suat

u ka

was

an

yang

kec

il.

• M

elib

atka

n ga

bung

an k

esan

da

ripad

a an

gin,

ke

lem

bapa

n, s

uhu

dan

keam

atan

ca

haya

.

• C

iri fi

zika

l tan

ah

yang

ber

kena

an

deng

an a

ltitu

d ke

ceru

nan

dan

aspe

k ka

was

an.

• S

emak

in ti

nggi

al

titud

, sem

akin

re

ndah

teka

nan

atm

osfe

ra d

an

suhu

.

Con

toh

Pad

a su

hu y

ang

rend

ah, b

erua

ng

kutu

b m

elak

ukan

ad

apta

si m

orfo

logi

de

ngan

men

ebal

kan

bulu

tubu

h da

n ad

apta

si ti

ngka

h la

ku d

enga

n m

elak

ukan

hi

bern

asi.

• P

okok

nan

as

mem

erlu

kan

tana

h ya

ng b

eras

id

(pH

< 7

).

• P

okok

kel

apa

saw

it m

emer

luka

n ta

nah

yang

be

ralk

ali (

pH >

7).

Kea

mat

an c

ahay

a ya

ng b

erla

inan

di

dala

m h

utan

aka

n m

enga

kiba

tkan

pe

rbez

aan

terh

adap

tu

mbe

sara

n tu

mbu

han

berb

eza.

Ula

r dan

kat

ak h

idup

di

kaw

asan

yan

g le

mba

p.

Iklim

mik

ro d

i dal

am

tana

h ya

ng le

mba

p se

suai

unt

uk c

acin

g.

Pok

ok p

ine

mam

pu

hidu

p di

kaw

asan

ya

ng m

empu

nyai

la

pisa

n ta

nah

ya

ng n

ipis

dan

ce

run

buki

t.

Gam

bar

foto

Jadu

al 2

.1 K

ompo

nen

abio

tikRajah 2.1 Hubungan ekosistem, nic, komuniti, populasi dan spesies dalam suatu habitat

HabitatTempat tinggal semula jadi sesuatu organisma yang memenuhi keperluan asas seperti makanan, tempat tinggal dan keselamatan.Contoh: Habitat Hutan Hujan Tropika.


Jadu

al 2

.2

Kom

pone

n bi

otik

Kom

pone

n B

iotik

Org

anis

ma

yang

hid

up d

alam

ses

uatu

eko

sist

em.

Kom

pone

nPe

ngel

uar

Peng

guna

Pe

ngur

ai

Pene

rang

an

Org

anis

ma

auto

trof y

ang

men

sint

esis

kan

baha

n or

gani

k da

ripad

a ba

han

buka

n or

gani

k m

elal

ui

pros

es fo

tosi

ntes

is.

Org

anis

ma

hete

rotro

f yan

g tid

ak b

oleh

m

embi

na m

akan

an s

endi

ri te

tapi

mem

erlu

kan

orga

nism

a la

in s

ebag

ai m

akan

an.

Terd

apat

tiga

kum

pula

n pe

nggu

na, i

aitu

:1.

P

engg

una

prim

er: H

erbi

vor y

ang

mem

akan

pen

gelu

ar.

2.

Pen

ggun

a se

kund

er: O

rgan

ism

a ya

ng

mem

akan

pen

ggun

a pr

imer

.

3.

Pen

ggun

a te

rtier

: Kar

nivo

r yan

g m

emak

an p

engg

una

seku

nder

.

Mik

roor

gani

sma

yang

men

gura

ikan

se

batia

n ko

mpl

eks

sepe

rti p

rote

in d

an

karb

ohid

rat p

ada

bada

n or

gani

sma

mat

i at

au d

arip

ada

baha

n ku

muh

men

jadi

ba

han

tidak

org

anik

ring

kas.

Con

toh

Peng

guna

P

engg

una

Pen

ggun

aPr

imer

S

ekun

der

Ter

tier

2.1.2

2.1.3 Interaksi antara komponen biotik dari segi pemakananKomponen biotik di sesebuah habitat saling bergantung antara satu sama lain. Interaksi yang wujud mungkin boleh berlaku dalam tempoh masa sementara mahupun untuk tempoh masa yang panjang. Rajah 2.2 menunjukkan jenis interaksi antara komponen biotik.

JENIS INTERAKSI ANTARA KOMPONEN BIOTIK

ParasitismeMutualisme

Simbiosis Saprofitisme Mangsa dan Pemangsa

Komensalisme

Rajah 2.2 Interaksi antara komponen biotik

SimbiosisHubungan antara dua atau lebih spesies yang berbeza untuk jangka masa yang panjang. Terdapat tiga jenis hubungan simbiosis, iaitu komensalisme, mutualisme dan parasitisme.

Komensalisme

• Komensalisme ialah interaksi antara dua organisma yang hidup bersama-sama yang melibatkan satu organisma mendapat faedah tanpa menjejaskan organisma satu lagi. Dua contoh komensalisme ialah epifit dan epizoit.

Epifit• Tumbuhan hijau yang tumbuh pada pokok lain semata-mata untuk

mencapai kedudukan yang lebih tinggi supaya boleh menyerap lebih cahaya matahari bagi melakukan proses fotosintesis.

• Epifit tidak mempunyai batang yang kukuh untuk mencapai ketinggian yang dikehendaki.

• Contoh: Paku pakis tanduk rusa, paku pakis sarang langsuyar dan orkid merpati.

Epizoit• Haiwan yang hidup pada permukaan luar haiwan lain dengan

tidak mendatangkan kerugian kepada perumahnya.

• Keuntungan epizoit ialah pengangkutan dan mungkin memperoleh sisa makanan yang terjatuh keluar daripada mulut perumahnya.

• Contoh: Ikan remora yang hidup secara berkelompok berenang berdekatan dengan ikan yu bagi mendapatkan sisa makanan dan perlindungan.


Mutualisme

Parasitisme

• Mutualisme ialah interaksi dua organisma yang saling menguntungkan kedua-dua belah pihak.

Contoh:

• Kupu-kupu mendapatkan nektar dari bunga, manakala bunga memerlukan kupu-kupu sebagai agen pendebungaan.

• Burung jalak hinggap pada tubuh kerbau dan mendapatkan makanan berupa kutu yang berada pada tubuh kerbau. Bagi kerbau pula, kutu pada tubuhnya semakin berkurangan.

• Parasitisme ialah interaksi antara dua organisma yang menguntungkan salah satu organisma sementara organisma yang satu lagi mendapat kerugian. Terdapat dua jenis parasitisme, iaitu ektoparasit dan endoparasit.

Ektoparasit• Parasit yang hidup di permukaan tubuh organisma lain.

• Contoh: Nyamuk menghisap darah manusia untuk mendapatkan darah dan membiak. Manusia pula boleh diserang dengan penyakit berbahaya seperti denggi.

Endoparasit• Parasit yang hidup dalam tubuh organisma lain (perumah).

• Contoh: Cacing pita yang terdapat dalam sistem pencernaan manusia mengambil nutrien makanan untuk menjadikan sumber makanannya. Manusia kerugian kerana kehilangan nutrien makanan yang diperlukan oleh badan.

Saprofitisme

Organisma hidup yang mendapatkan nutrien daripada bahan organik yang mati atau reput. Organisma ini dikenali sebagai saprofit. Saprofit merembeskan enzim ke atas organisma mati untuk mencernakannya dan menyerap sebatian ringkas yang terhasil.

Mangsa dan Pemangsa

Mangsa dan pemangsa ialah hubungan satu spesies organisma yang memburu dan memakan organisma lain. Contoh: Hubungan antara rusa dan harimau. Rusa ialah mangsa sementara harimau ialah pemangsa.

Gambar foto 2.1 Yis, bakteria dan cendawan ialah contoh saprofitisme

Gambar foto 2.2 Harimau merupakan pemangsa

manakala rusa ialah mangsa

Gambar foto 2.3 Mangsa menggunakan kaedah

penyamaran untuk mengelirukan pemangsa

Rajah 2.3 Ciri-ciri khas pemangsa

Pemangsa mempunyai ciri-ciri khas, iaitu:

2.1.3

Mata yang tajam bagi

membolehkannya mengenal pasti

lokasi mangsanya.

Kuku yang tajam dan

melengkung untuk mencengkam

mangsa.

Paruh yang bengkok untuk

mengunyah daging mangsa.

Graf mangsa pemangsaDicapai pada 11/7/2019.


Eksperimen 2.1

Pernyataan masalah: Bagaimanakah kesan persaingan intraspesies dan persaingan interspesies terhadap pertumbuhan anak benih?Tujuan: Untuk mengkaji persaingan intraspesies dan persaingan interspesies dalam tumbuhan.Hipotesis: Semakin besar persaingan intraspesies dan persaingan interspesies, semakin kurang jisim anak benih.Pemboleh ubah: Dimanipulasi : Jenis biji benihBergerak balas : Jisim anak benih Dimalarkan : Jisim tanah, isi padu air, keamatan cahaya, bilangan anak benih dan jarak di antara anak benih.Bahan: Tanah gembur, air suling, biji benih kacang hijau dan kacang merah. Radas: Tiga kotak (1 m × 1 m), penimbang, ketuhar, pembaris, pengering dan pen kalis air.Prosedur: 1. Labelkan tiga kotak sebagai P, Q dan R. Kemudian, isikan setiap kotak dengan jisim tanah

gembur yang sama.2. Tanam biji benih kacang hijau (∆) pada selang 4 cm dalam kotak P. Dengan cara yang sama,

tanam biji benih kacang merah (X) pada selang 4 cm dalam kotak Q. Dalam kotak R, tanam biji benih kacang hijau dan kacang merah berselang-seli.

3. Siram ketiga-tiga kotak itu setiap hari dengan isi padu air suling yang sama.4. Selepas seminggu, cabutkan 10 anak benih kacang hijau secara rawak daripada kotak P. (Peringatan: semua akar harus dicabut keluar bersama dengan anak benih itu)5. Basuh akar dengan air yang mengalir untuk menyingkirkan tanah.6. Keringkan anak benih dalam ketuhar pada suhu 102 °C.7. Sejukkan anak benih dan timbang jisimnya.8. Ulang langkah 4 hingga 7 untuk anak benih dari kotak Q dan R.

Perbincangan: 1. Apakah jenis persaingan antara tumbuhan di dalam kotak P, Q dan R?2. Apakah keperluan asas yang menjadi persaingan antara bijih benih di dalam kotak P, Q dan R?3. Apakah perbezaan antara persaingan intraspesies dan persaingan interspesies?

Kesimpulan: Nyatakan kesimpulan anda.

P Q RRajah 2.4 Susunan radas

2.1.4 Mengkaji persaingan antara tumbuhan

2.1.4

Eksperimen 2.2

Pernyataan masalah: Bagaimanakah kesan pH mempengaruhi pertumbuhan anak benih?Tujuan: Untuk mengkaji kesan pH terhadap pertumbuhan anak benih.Hipotesis: Anak benih tumbuh dengan baik dalam keadaan pH yang neutral. Pemboleh ubah: Dimanipulasi : Keadaan pH tanah (berasid dan neutral)Bergerak balas : Ketinggian anak benih (cm)Dimalarkan : Isi padu air, keamatan cahaya, bilangan anak benih dan jarak di antara anak benih.Bahan: Tanah gembur, air suling, asid karbonik dan biji benih kacang hijau. Radas: Dua kotak (1 m × 1 m), pembaris, pengering dan pen kalis air.Prosedur: 1. Labelkan dua kotak sebagai P dan Q. 2. Isikan kotak P dengan tanah gembur dan kotak Q dengan tanah gembur yang dicampur

dengan asid karbonik. 3. Tanam biji benih kacang hijau selang 10 cm dalam kotak P dan Q. 4. Siram kedua-dua kotak itu setiap hari dengan isi padu air suling yang sama. 5. Selepas empat minggu, ketinggian anak benih dari kedua-dua kotak P dan Q diukur dengan

menggunakan pembaris.

Perbincangan: Apakah keadaan tanah yang sesuai bagi pertumbuhan anak benih?

Kesimpulan: Nyatakan kesimpulan anda.

1. Nyatakan komponen-komponen yang terdapat dalam ekosistem.2. Jelaskan jenis interaksi antara organisma berserta contoh.

Uji Minda 2.1

Rajah 2.5 Susunan radas

2.1.5 Mengkaji kesan pH terhadap pertumbuhan anak benih

2.1.5

P Q


Rajah 2.6 Proses pengkolonian dan sesaran bagi tumbuhan

2.2 Proses Pengkolonian dan Proses Sesaran dalam Tumbuhan2.2.1 Proses pengkolonian dan sesaran dalam kolam

Kolam terbiarTumbuhan tenggelam

Tumbuhan tenggelam Bahan organik

Tumbuhan terapung

Tumbuhan terapung

Tumbuhan amfibia (rusiga)

• Bahan organik reput daripada organisma mati termendap di dasar kolam.

• Kolam menjadi cetek.

• Spesies perintis (alga dan tumbuhan tenggelam) menakluki kolam terbiar.

• Spesies perintis digantikan oleh tumbuhan terapung.

• Tumbuhan terapung melitupi air dan menghalang cahaya matahari daripada sampai kepada organisma di dasar kolam.

• Lebih banyak organisma mati. • Kolam menjadi semakin cetek.

• Kolam cetek tidak lagi sesuai untuk tumbuhan terapung.

• Tumbuhan terapung digantikan oleh tumbuhan amfibia.

• Tumbuhan amfibia boleh hidup di darat dan dalam air.

• Apabila tumbuhan amfibia mati dan mereput, sisa organiknya menambahkan mendapan di dasar kolam.

• Kolam semakin cetek. • Secara beransur-unsur, seluruh

kolam akan dipenuhi mendapan dan menyebabkan kolam menjadi kering.

• Tumbuhan daratan seperti rusiga, tumbuhan renek dan tumbuhan berkayu akan menyesarkan tumbuhan amfibia.

Hutan primerTumbuhan

berkayuTumbuhan herba

PurunRusiga

2.2.2 Ciri penyesuaian spesies perintis dan spesies penyesarBagaimanakah hutan paya bakau boleh bertukar menjadi hutan hujan tropika? Kawasan paya bakau merupakan kawasan air tawar yang bertemu dengan kawasan air masin dan boleh dijumpai di kawasan tropika dan subtropika. Keadaan abiosis di paya tidak sesuai bagi kebanyakan tumbuhan. Tanahnya lembut, berlumpur dan mempunyai kandungan oksigen yang rendah. Tanahnya juga mempunyai tahap kemasinan yang tinggi. Kawasan paya juga terdedah kepada keamatan cahaya yang tinggi. Namun begitu, pokok bakau berjaya tumbuh di kawasan tersebut. Apakah ciri penyesuaian pokok bakau bagi membolehkannya tumbuh di kawasan paya?

Ciri penyesuaian tumbuhan paya bakau

Spesies Ciri penyesuaian Gambar foto

Spesies perintisContoh: Avicennia sp. (pokok api-api) dan Sonneratia sp.

(pokok perepat)

• Mempunyai sistem akar yang bercabang luas sebagai sokongan dari tanah yang lembut serta angin laut yang kuat.

• Akar utama menghasilkan ratusan akar pernafasan tegak yang disebut pneumatofor.

• Akar pneumatofor seperti Gambar foto 2.4 berada di atas permukaan tanah di sekeliling pokok.

• Permukaan pneumatofor mempunyai banyak liang yang disebut lentisel seperti Gambar foto 2.5 untuk membolehkan akar pokok menjalankan pertukaran gas dengan atmosfera.

Gambar foto 2.4 Akar pneumatofor

Gambar foto 2.5 Lentisel pada akar

Taburan spesies bakau di sebuah pantai di barat Semenanjung Malaysia.

Fakta Sains

Sungai

Tebing lumpur

Spesis daratan

Avicennia sp.Sonneratia sp.Rhizophora sp.Bruguiera sp.

Sel

at M

elak

a

2.2.1


2.2.2

Spesies Ciri penyesuaian Gambar foto

Spesies perintisContoh:

Avicennia sp. dan Sonneratia sp.

• Daun pokok bakau berkutikel tebal membantu mengurangkan transpirasi semasa cuaca panas. Daunnya yang sukulen digunakan untuk menyimpan air seperti Gambar foto 2.6.

• Air laut yang memasuki akar disingkirkan melalui hidatod iaitu liang yang terdapat pada epidermis bawah daun.

• Pokok bakau mempunyai biji benih viviparati seperti Gambar foto 2.7, iaitu biji benihnya bercambah semasa masih melekat pada induk. Biji benih ini mempunyai radikel yang panjang dan runcing. Biji benih yang jatuh ke atas tanah akan terpacak di atas tanah lembut untuk mengelakkannya daripada tenggelam ke dalam lumpur dan dihanyutkan ke laut semasa air pasang dan surut.

Gambar foto 2.6 Daun sukulen

Gambar foto 2.7 Biji benih viviparati

Spesies penyesarContoh: Rhizophora

sp. (pokok bakau minyak)

• Mempunyai sistem akar jangkang berselirat dari akar utama seperti Gambar foto 2.8 bagi menyokong pokok dan memerangkap dedaun serta lumpur agar pemendapan berlaku dengan cepat.

Gambar foto 2.8 Akar jangkang

Spesies penyesarContoh: Bruguiera sp. (pokok tumu

merah)

• Mempunyai sistem akar banir berbentuk lingkaran yang keluar daripada tanah seperti Gambar foto 2.9 agar dapat memerangkap banyak lumpur dan kelodak.

Gambar foto 2.9 Akar banir

2.2.3 Perubahan habitat oleh spesies perintis dan spesies penyesarPerubahan habitat berlaku disebabkan oleh spesies penyesar pada setiap peringkat sesaran sehingga mencapai komuniti klimaks.

• Spesies perintis ialah Avicennia sp. dan Sonneratia sp.

• Mempunyai stem akar pneumatofor yang tersebar dengan meluas bagi menyediakan sistem sokongan dan memerangkap lumpur.

• Lebih banyak lumpur terperangkap sehingga menyebabkan tebing perlahan-lahan akan menjadi tinggi.

• Apabila air berkurangan, keadaan ini tidak sesuai lagi untuk spesies perintis.

• Rhizophora sp. menggantikan spesies perintis secara perlahan-lahan.

• Akar jangkang bagi menyokong dan mengukuhkan pokok serta memerangkap lumpur.

• Spesies perintis dan Rhizophora sp. yang tua mati dan terenap di tebing.

• Tebing menjadi tinggi dan tanah adalah lebih kering dan padat.

• Spesies bakau lain seperti Bruguiera sp. menggantikan Rhizophora sp.

• Mempunyai akar banir untuk sokongan dan memerangkap lebih banyak lumpur.

• Semakin banyak mendapan dan bahan reput terenap di tebing, persisiran akan menjadi lebih jauh daripada laut.

• Tanah menjadi keras dan daratan terbentuk.

• Pokok bakau perlahan-lahan digantikan oleh tumbuhan darat yang akhirnya membentuk hutan hujan tropika yang merupakan komuniti klimaks.

• Komuniti klimaks ialah suatu komuniti yang stabil.

• Proses keseluruhan sesaran ini mengambil masa selama beratus-ratus tahun.

Rajah 2.7 Proses perubahan habitat dari zon perintis sehingga membentuk komuniti klimaks

Zon Perintis Zon Rhizophora sp. Zon Bruguiera sp. Zon hutan hujan tropika


Aktiviti 2.1

Aktiviti 2.2

Tujuan: Menjalankan satu kajian lapangan ke atas suatu ekosistem untuk memahami proses pengkolonian dan proses sesaran.

Arahan:

1. Buat lawatan ke suatu ekosistem dan melihat perubahan habitat yang disebabkan oleh spesies perintis dan spesies penyesar.

2. Cari maklumat untuk memahami istilah spesies perintis, spesies penyesar, spesies dominan dan komuniti klimaks.

3. Mencari maklumat bagi ciri-ciri penyesuaian spesies perintis dan spesies penyesar dalam habitat semasa proses pengkolonian dan proses sesaran.

4. Persembahkan maklumat yang diperoleh daripada kajian lapangan dalam bentuk folio bersama-sama gambar.

Tujuan: Mencari maklumat di laman sesawang untuk mengkaji proses pengkolonian dan sesaran.

Arahan:

1. Layari laman sesawang dan cari maklumat mengenai proses pengkolonian dan proses sesaran bagi hutan paya bakau.

2. Sertakan juga gambar-gambar spesies haiwan hutan bakau serta ciri-ciri penyesuaiannya.3. Persembahkan maklumat anda melalui persembahan multimedia.

1. Terangkan proses pengkolonian dan sesaran kolam.2. Nyatakan ciri-ciri penyesuaian tumbuhan paya bakau.3. Terangkan proses perubahan habitat yang berlaku di kawasan paya bakau.

Uji Minda 2.2

2.3 Ekologi Populasi

• Ekologi populasi ialah kajian terhadap pengukuran saiz populasi dan faktor yang mempengaruhinya. Dalam suatu ekosistem, adalah penting untuk mengkaji saiz populasi.

• Populasi didefinisikan sebagai sekumpulan organisma sama spesies yang menduduki habitat yang sama.

• Saiz populasi merujuk kepada bilangan organisma yang terdapat dalam sesuatu populasi.

2.3.1 Teknik persampelan untuk mengkaji saiz populasiDalam mengkaji saiz populasi suatu organisma, teknik persampelan kuadrat digunakan.

Teknik persampelan kuadratKuadrat ialah suatu bingkai segi empat sama yang diperbuat daripada kayu, logam atau tali. Saiz kuadrat yang digunakan bergantung kepada saiz, kepadatan dan taburan organisma. Sebagai contoh, saiz kuadrat yang digunakan ialah 10 cm × 10 cm. Melalui teknik ini, kuadrat diletakkan secara rawak di kawasan tertentu untuk mengkaji populasi

Saiz populasi organisma dan kepadatannya di sesebuah habitat adalah tidak tetap dan sentiasa berubah bergantung kepada faktor abiosis dan biosis seperti kadar kelahiran, kadar kematian, kadar imigrasi (perpindahan masuk) dan kadar emigrasi (perpindahan keluar). Faktor abiosis seperti persaingan, pemangsaan dan parasitisme juga mengawal saiz populasi. Kepadatan populasi merujuk kepada bilangan individu suatu spesies per unit luas habitat. Bagaimanakah kita menganggar saiz dan kepadatan sesuatu populasi?

Frekuensi atau kekerapan

Frekuensi ditakrifkan sebagai kebarangkalian untuk memperoleh individu sesuatu spesies tumbuhan dalam setiap kuadrat. Frekuensi juga merujuk kepada darjah penyebaran tumbuhan itu dalam kawasan kajian.

Frekuensi = Bilangan kuadrat yang terdapat spesies kajian

× 100%Jumlah bilangan kuadrat yang digunakan

Kepadatan

Kepadatan ialah bilangan individu purata sesuatu spesies per unit luas kawasan kajian.

Kepadatan = Jumlah bilangan spesies kajian yang dikaji dalam semua kuadrat

Jumlah bilangan kuadrat × luas kuadrat

Gambar foto 2.10 Contoh kuadrat

satu atau lebih spesies organisma.Teknik ini sesuai digunakan untuk menentukan peratus litupan, kepadatan dan frekuensi sesuatu spesies biasanya tumbuhan dan haiwan statik yang kecil.

2.2.3


Litupan

Litupan suatu spesies ialah luas permukaan tanah yang dilitupi oleh pucuk tumbuhan spesies tersebut. Peratus litupan ialah peratus permukaan tanah yang dilitupi oleh tumbuhan. Peratus litupan sangat berguna sekiranya sukar untuk menentukan setiap tumbuhan individu secara berasingan.

Peratus litupan = Jumlah luas litupan spesies yang dikaji dalam semua kuadrat (m2)

× 100%Jumlah bilangan kuadrat × luas kuadrat

2.3.3 Menentukan taburan organisma dalam suatu habitat berdasarkan kepadatan, frekuensi dan peratus litupan spesiesData yang diperoleh boleh digunakan untuk menentukan taburan organisma dalam suatu habitat berdasarkan kepadatan, frekuensi dan peratus litupan spesies. Mari kita jalankan Aktiviti 2.4 untuk menentukan taburan organisma dalam suatu habitat.

Aktiviti 2.4

Tujuan: Mengkaji peratus litupan pokok semalu di padang sekolah dengan menggunakan kaedah persampelan kuadrat.Bahan: Pokok semalu (Chrysopogon aciculatus) di padang sekolah. Radas: 10 kuadrat bersaiz 1 m × 1 m, pembaris meter, tali, gunting, paku dan tukul.

1. Nyatakan teknik persampelan yang sesuai bagi mengkaji saiz populasi sesuatu organisma. 2. Bagaimanakah menganggar saiz populasi organisma dalam sesuatu habitat?

Uji Minda 2.3

Tujuan: Menyiasat hubungan antara saiz populasi suatu organisma dengan perubahan nilai pH, suhu, keamatan cahaya dan kelembapan.Arahan: 1. Berdasarkan sumber seperti video, buku rujukan dan Internet, kumpulkan maklumat dan

data tentang kesan setiap faktor abiotik berikut ke atas taburan suatu organisma.(a) Nilai pH (b) Suhu

2. Kaji dan tafsirkan maklumat dan data yang diperoleh.3. Tulis satu laporan tentang penyiasatan ini.

Aktiviti 2.3

Kaedah tangkap, tanda, lepas dan tangkap semulaDalam menganggarkan saiz populasi haiwan yang bebas bergerak seperti mamalia kecil, rama-rama dan burung, kaedah tangkap, tanda, lepas dan tangkap semula digunakan. Bagaimanakah kaedah ini dilakukan?

Rajah 2.9 Kaedah tangkap, tanda, lepas dan tangkap semula

Langkah 2

Haiwan akan ditanda dengan

pemakaian cincin atau

sebarang tag.

Langkah 1

Sampel haiwan ditentukan dan

ditangkap.

Langkah 3

Haiwan yang telah ditanda dilepaskan ke

dalam populasi umum. Langkah 4

Setelah satu tempoh, sampel kedua

ditangkap semula dan bilangan haiwan yang bertanda direkodkan.

2.3.2 Menganggar saiz populasi organisma dalam suatu habitatAnggaran saiz populasi haiwan boleh dikira dengan menggunakan formula seperti berikut:

Rajah 2.8 Penentuan anggaran saiz populasi

Anggaran saiz populasi =

Bilangan organisma dalam

tangkapan pertama

×

Bilangan organisma dalam

tangkapan kedua

Bilangan organisma yang bertanda dalam tangkapan kedua

(c) Keamatan cahaya(d) Kelembapan

Prosedur:1. Bina 10 kuadrat yang berukuran 1 m × 1 m.2. Dengan menggunakan tali dan paku, bahagikan setiap kuadrat kepada 100 petak yang

berukuran 0.1 m × 0.1 m setiap satu.3. Dalam setiap kuadrat, kira bilangan petak yang dilitupi oleh pokok semalu. Ambil kira

petak yang lebih daripada separuhnya dilitupi semalu dan abaikan petak yang dilitupi kurang daripada separuh luasnya.

4. Hitungkan luas litupan pokok semalu dalam setiap kuadrat dengan mendarabkan bilangan petak yang dilitupi dengan luas setiap petak.

5. Catatkan keputusan anda dalam bentuk jadual seperti berikut.

Kuadrat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Luas litupan pokok

semalu (m2)

6. Hitungkan peratus litupan pokok semalu dalam 10 kuadrat itu.7. Hitungkan frekuensi spesies kajian di padang tersebut.

Perbincangan:1. Nyatakan satu cara untuk meningkatkan kejituan kaedah ini.2. Adakah pokok semalu bertaburan dengan seragam di padang sekolah anda? Mengapa?

Jadual 2.3 Keputusan

2.3.32.3.22.3.1 2.3.3


2.4 Dengan peningkatan populasi manusia, pelbagai aktiviti perlu dijalankan bagi memastikan manusia dapat terus menikmati hidup. Namun, jika aktiviti-aktiviti tersebut tidak dipantau, ia boleh mengakibatkan masalah berkaitan dengan alam sekitar dan fungsi ekosistem.

Ancaman terhadap Ekosistem2.4.1 Memerihalkan bagaimana aktiviti manusia boleh mengancam ekosistem

Menghormati Alam atau Bumi

Semua spesies mempunyai hak untuk hidup oleh kerana ia juga

makhluk ciptaan Tuhan

• Penggunaan baja tidak organik yang mengandungi nitrat dan fosfat digunakan secara berlebihan menyebabkan lebihan baja terkumpul di dalam sungai dan tasik.

• Hal ini akan menggalakkan pertumbuhan akuatik seperti alga.

• Apabila alga mati, oksigen terlarut dalam air digunakan oleh bakteria dalam proses pereputan. Oksigen terlarut semakin berkurangan. Nilai Keperluan Oksigen Biokimia (BOD) meningkat sehingga haiwan akuatik mati. Keseluruhan urutan kejadian ini dinamakan eutrofikasi.

• Penyahhutanan, iaitu aktiviti pembersihan hutan dengan menggunakan teknik “tebang dan bakar” iaitu pokok-pokok yang besar dikeluarkan untuk dijual dan pokok yang kecil dipotong dan kemudian dibakar.

• Aktiviti ini akan mengakibatkan kepupusan flora dan fauna, peningkatan kandungan karbon dioksida dan ia akan mengakibatkan pemanasan global.

• Pembangunan yang tidak terancang berlaku bagi memenuhi keperluan penduduk yang kian meningkat.

• Pembandaran diwujudkan daripada penyahhutanan dan memusnahkan habitat semula jadi.

• Pembakaran bahan api fosil pula menyumbang kepada peningkatan karbon dioksida dalam atmosfera dan mengakibatkan kesan rumah hijau.

• Aktiviti industri dan domestik menyebabkan lambakan bahan buangan di tapak pelupusan sampah.

• Hal ini mengakibatkan sumber air berdekatan kawasan tersebut tercemar dan memberikan kesan kepada organisma di dalam air.

Aktiviti 2.5

Tujuan: Mengkaji mengenai isu kesan aktiviti manusia terhadap alam sekitar.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat

orang murid. 2. Setiap kumpulan diminta mencari maklumat mengenai isu:

3. Anda juga boleh membuat rujukan di laman sesawang Jabatan Alam Sekitar Malaysia untuk mendapatkan maklumat berkaitan.

4. Persembahkan maklumat anda dalam bentuk poster yang kreatif.

Pemanasan global

Penipisan lapisan ozon

Pencemaran air, udara, terma dan bunyi

2.4.2 Langkah mencegah dan mengawal kemerosotan kualiti ekosistemPenguatkuasaan Undang-undang

Penguatkuasaan undang-undang oleh sistem perundangan di Malaysia seperti:• Akta Kualiti Alam Sekitar 1974 (Pindaan 1985)• Akta Perhutanan Negara 1984• Akta Kilang dan Jentera 1967 (Pindaan 1983)• Akta Racun Makhluk Perosak 1974

Bertanggungjawab

Bertanggungjawab ke atas pencemaran dan degradasi alam sekitar.

• Menggunakan penapis khas pada ekzos motosikal dan juga corong pada kilang bagi menapis pembebasan jelaga, partikel plumbum dan gas toksik.

• Menggunakan kereta hibrid dalam mengurangkan pembebasan gas pencemaran ke udara.

• Menggunakan mikroorganisma dalam membersihkan alam sekitar (bioremediasi).

Penggunaan Teknologi

Laman sesawang Jabatan Alam Sekitar MalaysiaBoleh dicapai pada 11/7/2019.

2.4.22.4.1


• Pemeliharaan adalah untuk memastikan penggunaan sumber semula jadi digunakan secara lestari.

• Pemuliharaan ialah perlindungan dan pengurusan sumber bumi seperti tanah, air, flora dan fauna dalam hutan dan paya bakau dipelihara oleh Jabatan Perlindungan Hidupan Liar dan Taman Negara.

• Jabatan ini ditubuhkan untuk melindungi hutan dan haiwan liar.

Sumber tenaga boleh baharu ialah sumber tenaga yang tidak akan habis digunakan dan boleh diguna berulang kali seperti:• Tenaga angin daripada kincir angin boleh membekalkan

tenaga elektrik bagi kawasan perkampungan kecil.• Tenaga solar ditukar kepada tenaga elektrik dalam

penggunaan seharian.• Kuasa hidroelektrik digunakan untuk menghasilkan tenaga

elektrik.• Tenaga biojisim.

Penggunaan Tenaga Boleh Baharu

1. Bincangkan aktiviti manusia yang mengancam ekosistem serta langkah-langkah mengawal kemerosotan kualiti ekosistem.

Uji Minda 2.4

Mengitar semula (Recycle)• Mengitar semula bahan buangan menjadi produk baharu.

Mengguna semula (Reuse)• Mengguna semula bahan buangan yang boleh diguna pakai.

Mengurangkan penggunaan (Reduce)• Mengurangkan penggunaan bahan yang tidak terbiodegradasi

seperti plastik.

Pendidikan Konsep 5R

Reduce Reuse

Refuse

Renew

Recycle

Pemeliharaan dan Pemuliharaan

Memperbaharui sumber (Renew)• Memperbaharui penggunaan bahan lama seperti penggunaan baju lama sebagai kain

untuk membersih.

Menolak penggunaan (Refuse)• Membuat penolakan penggunaan bahan yang tidak diperlukan dan bahan yang tidak

terbiodegradasi dalam kehidupan harian.

EKO

SIST

EM D

INA

MIK

Kom

pone

nA

ncam

an E

kosi

stem

Peng

kolo

nian

dan

Ses

aranEk

olog

i Pop

ulas

i

Tekn

ik p

ersa

mpe

lan

• K

uadr

at

• Ta

ngka

p,

tand

a, le

pas

dan

tang

kap

sem

ula

Abi

otik

• S

uhu

• N

ilai p

H

• K

eam

atan

ca

haya

• K

elem

bapa

n

• Ik

lim m

ikro

• To

pogr

afi

Bio

tik

• P

enge

luar

• P

engg

una

• P

engu

rai

Pay

a ba

kau

Lang

kah

penc

egah

an

Kol

am

Akt

iviti

man

usia

Kol

am

term

enda

p da

n di

tum

buhi

da

rata

n

Pay

a ba

kau

men

jadi

hut

an

huja

n tro

pika

• P

emba

ngun

an

tidak

tera

ncan

g

• P

enya

hhut

anan

• A

ktiv

iti in

dust

ri

• P

engg

unaa

n ba

ja ti

dak

orga

nik

seca

ra

berle

biha

n

Kuiz Pantas 2

Sumber: Jabatan Alam Sekitar Malaysia.

Rumusan

Boleh dicapai pada 11/7/2019.

• P

engg

unaa

n te

knol

ogi

• P

engu

atku

asaa

n un

dang

-und

ang

• P

emel

ihar

aan

dan

pem

ulih

araa

n

• P

engg

unaa

n te

naga

bol

eh

baha

ru

• P

endi

dika

n ko

nsep

5R

2.4.2


2.1 Komponen Abiotik dan Biotik serta Interaksi dalam Ekosistem

Menerangkan dengan contoh maksud habitat, populasi, komuniti, ekosistem dan nic.

Mengenal pasti komponen abiotik dan biotik dalam ekosistem.

Menerangkan interaksi antara komponen biotik dari segi pemakanan.

Menjalankan eksperimen untuk mengkaji persaingan antara tumbuhan.

Menjalankan eksperimen untuk mengkaji kesan pH terhadap pertumbuhan anak benih.

2.2 Proses Pengkolonian dan Proses Sesaran dalam Tumbuhan

Menerangkan dengan contoh proses pengkolonian dan sesaran.

Menerangkan ciri penyesuaian spesies perintis dan spesies penyesar.Menerangkan perubahan habitat yang disebabkan oleh spesies penyesar pada setiap peringkat sesaran sehingga mencapai komuniti klimaks.

2.3 Ekologi PopulasiMengenal pasti teknik persampelan yang sesuai bagi mengkaji saiz populasi suatu organisma.Menganggar saiz populasi organisma dalam suatu habitat.Menentukan taburan organisma dalam suatu habitat berdasarkan kepadatan, frekuensi dan peratus litupan spesies.

2.4 Ancaman Terhadap Ekosistem

Memerihalkan bagaimana aktiviti manusia boleh mengancam ekosistem.Berkomunikasi mengenai langkah yang perlu diambil bagi mencegah dan mengawal pencemaran dan kemerosotan kualiti ekosistem.

1. Senaraikan lima komponen abiotik.2. Namakan jenis interaksi antara dua organisma berdasarkan pernyataan di bawah.

(a) Satu pihak mendapat keuntungan, manakala satu pihak tidak mendapat apa-apa(b) Satu pihak mendapat keuntungan, manakala satu pihak mendapat kerugian(c) Kedua-dua pihak mendapat keuntungan

3. Dalam ekologi, apakah yang dimaksudkan dengan pengkolonian dan sesaran?

4. Apakah komuniti klimaks yang terbentuk daripada proses pengkolonian dan sesaran di Malaysia?

5. Nyatakan peringkat-peringkat dalam proses sesaran di kolam terbiar.

Pada akhir bab ini, murid dapat mempelajari:

Refleksi Kendiri

Penilaian Sumatif 2


42 EKOSISTEM DINAMIK SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 2

TEMA 2

PENEROKAAN UNSUR DALAM ALAM

Tema ini memberi kefahaman tentang unsur yang terdapat di dalam alam serta sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur moden yang dibina oleh ahli-ahli sains. Berikutnya, kepentingan stoikiometri dalam meramalkan tindak balas kimia akan dibincangkan secara teliti dalam bab ini sekali gus memperlihatkan ikatan kimia yang terbentuk di antara unsur-unsur yang ada. Seterusnya, dalam tema ini juga akan memperlihatkan penghasilan tenaga tindak balas kimia dan kemahiran menyediakan larutan yang mempunyai pelbagai kemolaran.

43SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 JADUAL BERKALA UNSURBAB 3

3.1 Sejarah Jadual Berkala Unsur3.1.1 Memerihalkan sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur.

3.2 Kumpulan 13.2.1 Menyenaraikan unsur dalam Kumpulan 1.3.2.2 Menerangkan sifat fizik dan sifat kimia unsur dalam Kumpulan 1 iaitu litium, natrium dan kalium.3.2.3 Menyusun ikut urutan kereaktifan litium, natrium dan kalium.3.2.4 Meramalkan sifat fizik dan sifat kimia bagi unsur lain dalam Kumpulan 1.3.2.5 Berkomunikasi mengenai kegunaan unsur Kumpulan 1 dalam kehidupan harian.

3.3 Kumpulan 173.3.1 Mengenal pasti unsur dalam Kumpulan 17.3.3.2 Menerangkan sifat fizik dan sifat kimia unsur dalam Kumpulan 17 iaitu klorin, bromin dan iodin.3.3.3 Menyusun ikut urutan kereaktifan klorin, bromin dan iodin.3.3.4 Meramalkan sifat fizik dan sifat kimia bagi unsur lain dalam Kumpulan 17.3.3.5 Berkomunikasi mengenai kegunaan unsur Kumpulan 17 dalam kehidupan harian.

3.4 Kumpulan 183.4.1 Mengenal pasti unsur Kumpulan 18.3.4.2 Menerangkan sifat fizik unsur Kumpulan 18.3.4.3 Menerangkan trenda sifat fizik unsur Kumpulan 18.3.4.4 Menerangkan sifat kimia unsur Kumpulan 18 yang lengai dan kaitkan dengan susunan elektron.3.4.5 Berkomunikasi mengenai kegunaan unsur Kumpulan 18 dalam kehidupan harian.

3.5 Kala 33.5.1 Menyenaraikan unsur Kala 3 yang bersifat logam, separa logam dan bukan logam.3.5.2 Menerangkan sifat fizik unsur dalam Kala 3 dari natrium ke argon.3.5.3 Menjelaskan dengan contoh oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid.3.5.4 Berkomunikasi mengenai kegunaan separa logam dalam kehidupan harian.

3.6 Unsur Peralihan3.6.1 Mengenal pasti unsur peralihan dalam Jadual Berkala.3.6.2 Menerangkan ciri istimewa unsur peralihan selain sifat logam.3.6.3 Menghubung kait sifat fizik unsur peralihan dengan kegunaannya dalam kehidupan harian.3.6.4 Membuat inovasi kepada peralatan sedia ada dengan menggunakan unsur peralihan.

STANDARD KANDUNGAN

• Apakah itu Jadual Berkala Unsur?

• Apakah unsur yang paling reaktif dalam kumpulannya?

• Bagaimanakah untuk menerangkan sifat fizik dan sifat kimia bagi setiap unsur?

• Adakah terdapat banyak kegunaan unsur peralihan dalam kehidupan kita?

• Jadual Berkala Unsur

• Kumpulan• Kala• Logam alkali• Halogen• Gas adi• Unsur peralihan

4544 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 JADUAL BERKALA UNSURBAB 3JADUAL BERKALA UNSUR SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 3

Henry Moseley (1887 – 1915)

• Menggunakan spektrum sinar-X untuk mengkaji unsur-unsur kimia.• Mendapati susunan unsur mengikut pola yang sama seperti

Jadual Berkala Mendeleev.• Mendapati nombor atom yang menentukan kedudukan unsur

Aktiviti 3.1

Tujuan: Memerihalkan sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur Moden.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada lima orang. 2. Kumpulkan maklumat tentang sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur.3. Maklumat boleh didapati melalui sumber seperti buku dan Internet.4. Bincangkan hasil dapatan bersama-sama rakan sekumpulan.5. Bentangkan hasil perbincangan menggunakan aplikasi multimedia di hadapan kelas.

Abad21

Dmitri Mendeleev (1834 – 1907)

• Menyusun unsur mengikut urutan pertambahan jisim atom pada kala manakala unsur yang mempunyai sifat yang sama disusun di dalam kumpulan. Susunan unsur ini dinamakan Jadual Berkala Mendeleev.

Fakta Sains

Nihonium, Moscovium, Tennessine dan Oganesson ialah empat unsur terbaharu yang dimasukkan ke dalam Jadual Berkala Unsur pada tahun 2016.

• Meninggalkan tempat kosong untuk unsur yang belum ditemui.• Unsur yang tidak sesuai diletakkan di dalam mana-mana kumpulan

Jadual Berkala Unsur tetapi di dalam blok yang berasingan, iaitu unsur peralihan.

dalam Jadual Berkala Unsur dan bukannya jisim atom, lalu menyusun semula unsur mengikut urutan nombor atom.

• Penemuan beliau menjadi asas kepada susunan unsur Jadual Berkala Unsur Moden.

Sumber: Brown, T.L., Eugene, L.H. Bursten, B.E. & Murphy, C.J. (2006). Chemistry the Central Science (10th ed.). Amerika Syarikat: Pearson Education, Inc.

Sumber: Brown, T.L., Eugene, L.H. Bursten, B.E. & Murphy, C.J. (2006). Chemistry the Central Science (10th ed.). Amerika Syarikat: Pearson Education, Inc.

Cabaran Minda

• Menyusun unsur mengikut pertambahan jisim atom.• Meninggalkan tempat kosong untuk unsur yang belum

ditemui.

Siapakah saintis yang dimaksudkan?

3.1Jadual Berkala Unsur ialah susunan unsur-unsur mengikut tertib pertambahan nombor atom dengan unsur yang mempunyai sifat kimia yang sama ditempatkan dalam kumpulan yang sama. Jadual Berkala Unsur telah mengalami perkembangan oleh ahli-ahli sains sebelum Jadual Berkala Unsur moden dihasilkan. Berikut menunjukkan sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur.

Sejarah Jadual Berkala Unsur3.1.1 Sejarah Jadual Berkala Unsur

Jabir Ibnu Hayyan (721 – 815 Masihi)

John Newlands (1837 – 1898)

Antoine Lavoisier (1743 – 1794)

• Nama sebenar Abu Musa Jabir Ibnu Hayyan al-Barqi al-Azdi.• Menguji setiap unsur kimia dengan mencampurkan kesemua

unsur. • Kitab al-kimiya ialah kitab termasyhur yang dihasilkan pada

abad ke-8.• Dikenali sebagai Bapa Kimia.

• Menyusun unsur mengikut tertib pertambahan jisim atom relatif.

• Memperkenalkan Hukum Oktaf apabila mendapati sifat fizik dan kimia unsur berulang pada setiap unsur kelapan.

• Hukum Oktaf tidak boleh diguna pakai kerana dipatuhi oleh 17 unsur pertama sahaja.

• Ahli kimia pertama yang menunjukkan kewujudan corak berkala bagi sifat-sifat unsur.

• Mengelaskan unsur kepada cahaya, haba, gas, logam, bukan logam dan beberapa sebatian mengikut kumpulan.

• Beliau memberikan nama kepada unsur oksigen.

Sumber: Ahmad, I.A., (2011). Saintis Islam. Kuala Lumpur: Sabunai Media Sdn. Bhd.

Sumber: Raul, S., Bernard, R. & Peter, S., (2009). Chemistry for the Life Sciences. (2nd ed.). Amerika Syarikat: CRC Press

Sumber: Raul, S., Bernard, R. & Peter, S., (2009). Chemistry for the Life Sciences. (2nd ed.). Amerika Syarikat: CRC Press


Aktiviti 3.2

Abad21

Rajah 3.2 Sifat fizik litium, natrium dan kalium

Apakah ciri-ciri unik lain yang dimiliki oleh ketiga-tiga unsur pertama Kumpulan 1?

Mempunyai permukaan kelabu yang berkilat

Kekonduksian haba dan elektrik yang baik

Wujud dalam keadaan pepejal pada suhu bilik

Lembut dan mudah dipotong

Cabaran Minda

Tujuan: Menerangkan sifat fizik unsur dalam Kumpulan 1, iaitu litium, natrium dan kalium.

Arahan:

1. Bentuk kumpulan kecil dan lantik seorang mentor dalam kalangan ahli kumpulan.2. Kumpul maklumat sifat fizik tiga unsur pertama Kumpulan 1, iaitu litium, natrium dan kalium.3. Bentangkan hasil perbincangan kumpulan anda dalam bentuk persembahan multimedia.

Takat lebur dan takat didih menurun

Kekerasan berkurangan

Ketumpatan meningkat

Apabila menuruni kumpulan, beberapa sifat fizik bagi tiga unsur pertama Kumpulan 1 ini mengalami perubahan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.3.

Rajah 3.3 Perubahan sifat fizik Kumpulan 1 apabila menuruni kumpulan

3

LiLitium

7

11

NaNatrium

23

19

KKalium

39

37

RbRubidium

85.5

55

CsSesium

133

87

FrFransium

223

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

1. Siapakah yang memperkenalkan Hukum Oktaf?2. Bagaimanakah Moseley menghasilkan Jadual Berkala

Unsur Moden yang diguna pakai sehingga hari ini?3. Terangkan tentang Jadual Berkala Mendeleev.4. Huraikan kebaikan Jadual Berkala Unsur yang dibina

oleh saintis kepada masyarakat.

3.2.23.2.13.1.1

3.2Di manakah kedudukan Kumpulan 1 dalam Jadual Berkala Unsur? Apakah unsur yang berada dalam Kumpulan 1? Mari kita lihat Rajah 3.1 yang menunjukkan unsur dalam Kumpulan 1.

Kumpulan 13.2.1 Unsur dalam Kumpulan 1

Semua unsur Kumpulan 1 berakhir dengan bunyi -ium.

3.2.2 Sifat fizik dan kimia litium, natrium dan kaliumSifat fizik litium, natrium dan kaliumUnsur litium, natrium dan kalium berada dalam kumpulan yang sama dalam Jadual Berkala Unsur. Ketiga-tiga unsur ini memiliki sifat fizik yang sama seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.2.

Unsur Kumpulan 1 juga dikenali sebagai logam alkali. Tahukah anda mengapa?

3

LiLitium

7

11

NaNatrium

23

19

KKalium

39

37

RbRubidium

85.5

55

CsSesium

133

87

FrFransium

223

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

3

LiLitium

7

11

NaNatrium

23

19

KKalium

39

37

RbRubidium

85.5

55

CsSesium

133

87

FrFransium

223

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

Rajah 3.1 Unsur yang terdapat dalam Kumpulan 1

Senang Ingat !

Saintis yang terlibat dalam sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur ialah:

JabirLavoiserNewland

MendeleevMoseley

JALA NEMEMO

Senang Ingat !

Fakta Sains

Uji Minda 3.1


B. Tindak balas logam alkali dengan oksigenArahan:

Keputusan:

Logam alkali Litium Natrium Kalium

Pemerhatian

1. Susun radas seperti Rajah 3.5.2. Ambil secebis logam litium dengan menggunakan forsep.

Potong logam litium menggunakan sebilah pisau.3. Keringkan cebisan litium menggunakan kertas turas.4. Letakkan cebisan litium pada sudu balang gas.5. Panaskan sudu balang gas sehingga litium terbakar.

Kemudian, segera masukkan sudu balang gas ke dalam balang gas.

6. Rekodkan pemerhatian anda dalam Jadual 3.2.7. Ulangi langkah 2 hingga 6 untuk logam natrium

dan kalium.

Jadual 3.2 Keputusan tindak balas logam alkali dengan oksigen

Jadual 3.1 Keputusan tindak balas logam alkali dengan air

Sudu balang gas

Penutup balang gas

Balang gas

Gas oksigen, O2

Logam alkali terbakar


3.2.33.2.2

Apakah kesimpulan yang dapat anda buat berdasarkan Aktiviti 3.3? Adakah kereaktifan litium, natrium dan kalium sama? Berdasarkan Aktiviti 3.3, kita dapati bahawa kesemua logam alkali memberikan hasil yang sama apabila bertindak balas dengan air dan oksigen. Hal ini membuktikan

Unsur Kumpulan 1 perlu disimpan di dalam minyak parafin. Mengapa?

Cabaran Minda

Rajah 3.6 Urutan kereaktifan litium, natrium dan kalium

Susunan kereaktifan bertambah bagi Kumpulan 1

3.2.3 Urutan kereaktifan litium, natrium dan kalium

Keputusan:

Litium Natrium Kalium

Kereaktifan

Perubahan warna kertas litmus

Logam alkaliPemerhatian

sifat kimia bagi litium, natrium dan kalium adalah sama tetapi kereaktifan semakin bertambah apabila menuruni kumpulan seperti Rajah 3.6. Logam kalium bertindak balas sangat cepat dan reaktif dengan air dan oksigen diikuti oleh logam natrium dan litium.

3

LiLitium

7

11

NaNatrium

23

19

KKalium

39

37

RbRubidium

85.5

55

CsSesium

133

87

FrFransium

223

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

Sifat kimia bagi tindak balas unsur Kumpulan 1 dengan air sangat reaktif. Hal ini menyebabkan banyak kegunaan unsur ini dalam kehidupan harian.

Sifat kimia litium, natrium dan kaliumAdakah tindak balas kimia unsur kumpulan 1 sama? Tindak balas kimia dalam unsur Kumpulan 1 sama tetapi berbeza dari segi kereaktifannya apabila bertindak balas. Unsur Kumpulan 1 bertindak balas dengan air untuk menghasilkan gas hidrogen dan larutan hidroksida. Tindak balas ketiga-tiga unsur ini dengan oksigen akan menghasilkan oksida logam. Berikut ialah persamaan umum bagi tindak balas logam alkali dengan air dan oksigen.

Aktiviti 3.3

Tujuan: Mengkaji sifat kimia bagi tindak balas litium, natrium dan kalium dengan air dan oksigen.Bahan: Potongan kecil litium, natrium dan kalium, balang gas berisi gas oksigen dan air.Radas: Balang gas, forsep, pisau, besen, sudu balang gas, jubin putih, penunu Bunsen, kertas litmus dan kertas turas.A. Tindak balas logam alkali dengan airArahan:

Fakta Sains

1. Susun radas seperti Rajah 3.4. 2. Ambil secebis logam litium dengan menggunakan forsep.

Potong logam litium menggunakan sebilah pisau.3. Keringkan cebisan litium menggunakan kertas turas.4. Letakkan cebisan litium di atas permukaan air secara

perlahan-lahan.5. Uji air dengan menggunakan kertas litmus merah. 6. Rekodkan pemerhatian anda dalam Jadual 3.1.7. Ulangi langkah 2 hingga 6 untuk logam natrium dan kalium.

Besen

Air

Cebisan litium


2A + 2H2O → 2AOH + H2

Logam alkali Air Logam

hidroksidaGas

hidrogen

4A + O2 → 2A2O

Logam alkali

Gas oksigen

Logam oksida

Mari kita jalankan eksperimen untuk melihat kereaktifan dan tindak balas yang berlaku.

Tindak balas logam alkali dengan air

Tindak balas logam alkali dengan gas oksigen

Langkah berjaga-jaga

Logam alkali sangat aktif. Pastikan anda tidak menyentuhnya dengan

tangan dan memakai sarung tangan serta alat pelindung

mata seperti kaca mata keselamatan.


3.2.5

3.2.5 Kegunaan unsur Kumpulan 1 dalam kehidupan harian

Percikan bunga api yang berwarna kuning adalah daripada sebatian natrium.

Lampu wap natrium memberi nyalaan kuning pada lampu di jalan raya. Cahaya kuning ini menjimatkan penggunaan tenaga elektrik.

Unsur kalium digunakan untuk membuat baja NPK, iaitu untuk tumbesaran tanaman.

1. Mengapakah kalium perlu disimpan di dalam minyak parafin?2. Tuliskan urutan kereaktifan unsur Kumpulan 1 secara menaik apabila bertindak balas

dengan air.3. Apakah unsur Kumpulan 1 yang paling reaktif? Jelaskan jawapan anda. 4. Mengapakah hidrogen tidak termasuk dalam unsur Kumpulan 1 walaupun berada di atas

litium dalam Jadual Berkala Unsur? 5. Berikan tiga situasi penggunaan unsur Kumpulan 1 dalam realiti kehidupan anda.

Uji Minda 3.2

3.2.4 Sifat fizik dan sifat kimia unsur lain dalam Kumpulan 1Sifat fizik unsur lain dalam Kumpulan 1Apakah sifat fizik bagi unsur lain dalam Kumpulan 1 seperti rubidium, sesium dan fransium? Dapatkah anda ramalkan sifat fizik unsur lain dalam Kumpulan 1? Apabila menuruni kumpulan, beberapa sifat fizik litium, natrium dan kalium mengalami perubahan. Oleh itu, unsur lain dalam Kumpulan 1 juga menunjukkan beberapa perubahan sifat fizik yang sama seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.7.

Takat lebur dan takat didih menurun

Kekerasan berkurangan

Ketumpatan meningkat

Rajah 3.7 Sifat fizik unsur lain dalam Kumpulan 1

Sifat kimia unsur lain dalam Kumpulan 1Dalam Aktiviti 3.3, tiga unsur pertama Kumpulan 1 bertindak balas dengan air dan oksigen. Adakah unsur lain dalam Kumpulan 1 menunjukkan sifat kimia yang sama? Ya, rubidium, sesium dan fransium juga bertindak balas dengan air dan oksigen. Oleh sebab itu, kereaktifan unsur Kumpulan 1 meningkat apabila menuruni kumpulan, unsur-unsur ini jarang digunakan di dalam makmal kerana mudah meletup.

Aktiviti 3.4

Tujuan: Meramalkan sifat fizik dan sifat kimia bagi unsur lain dalam Kumpulan 1, iaitu rubidium, sesium dan fransium.Arahan:1. Buat ramalan mengenai sifat fizik dan sifat kimia bagi rubidium, sesium dan fransium

berdasarkan sifat fizik dan sifat kimia litium, natrium dan kalium.2. Dengan menggunakan sumber dari Internet, dapatkan maklumat mengenai sifat fizik dan

sifat kimia bagi unsur lain dalam Kumpulan 1.3. Bandingkan hasil carian anda dengan ramalan anda.

3.2.4

3

LiLitium

7

11

NaNatrium

23

19

KKalium

39

37

RbRubidium

85.5

55

CsSesium

133

87

FrFransium

223

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7


Sifat kimia bagi unsur klorin, bromin dan iodinUnsur Kumpulan 17 cenderung membentuk sebatian atau molekul kerana hanya memerlukan satu elektron valens untuk mencapai kestabilan susunan elektron oktet. Oleh hal yang demikian, unsur klorin, bromin dan iodin boleh bertindak balas dengan air, logam dan larutan natrium hidroksida. Jika X mewakili unsur Kumpulan 17, persamaan umum untuk tindak balas unsur Kumpulan 17 dengan air, logam dan larutan natrium hidroksida adalah seperti berikut:

Aktiviti 3.6

Tujuan: Menjalankan penyiasatan bagi tindak balas klorin, bromin dan iodin dengan air, logam dan larutan natrium hidroksida.

A. Tindak balas bagi unsur klorin, bromin dan iodin dengan airBahan: Cecair bromin, pepejal iodin, hablur kalium manganat(VII), asid hidroklorik pekat, air

suling dan kertas litmus biru.Radas: Tabung uji, salur penghantar dan getah penyumbat, pemegang tabung uji, kaki retort,

penitis dan gabus.I. Tindak balas gas klorin dengan airArahan:1. Susunkan radas seperti Rajah 3.9. 2. Letakkan beberapa ketul hablur kalium manganat(VII) di

dalam tabung uji.3. Masukkan asid hidroklorik pekat sehingga semua hablur

kalium manganat(VII) tenggelam di dalam tabung uji.4. Salurkan gas yang terhasil ke dalam tabung uji yang

mengandungi 10 cm3 air suling. 5. Letakkan kertas litmus biru ke dalam air suling.6. Rekodkan perubahan warna pada kertas litmus. Rajah 3.9 Susunan radas

Tindak balas halogen dengan air

Tindak balas halogen dengan logam

Tindak balas halogen dengan natrium hidroksida

Mari kita lakukan Aktiviti 3.6 untuk membuktikan sifat kimia halogen dengan lebih lanjut.

X2 + 2H2O → HX + HOXHalogen Air Asid HX Asid HOX

Cl2 + 2H2O → HCl + HOCl

3X2 + 2Fe → 2FeX3

Halogen Logam ferum Ferum(III) halida

3Cl2 + 2Fe → 2FeCl3

X2 + 2NaOH → NaX + NaOX + H2OHalogen Natrium hidroksida Natrium halida Natrium halat(I) Air

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaOCl + H2O

Asid hidroklorik pekat Air suling

Hablur kalium manganat(VII)

Aktiviti 3.5

Tujuan: Mengumpul maklumat sifat fizik bagi klorin, bromin dan iodin.Arahan:1. Bahagikan kelas kepada lima kumpulan. 2. Dapatkan maklumat dengan merujuk buku, majalah atau Internet tentang sifat fizik bagi

klorin, bromin dan iodin dari segi warna, keadaan jirim, ketumpatan, kekonduksian elektrik dan kekonduksian haba.

3. Bentangkan hasil kerja kumpulan dengan menggunakan multimedia. Setiap kumpulan diberikan sifat fizik yang berbeza untuk dibentangkan.

3.3Kumpulan 17 juga dikenali sebagai halogen. Secara semula jadi, semua unsur Kumpulan 17 wujud sebagai molekul dwiatom. Hal ini demikian kerana unsur Kumpulan 17 mempunyai tujuh elektron valens di petala terluar. Bagi mencapai kestabilan, unsur bergabung untuk membentuk molekul dwiatom. Unsur dalam Kumpulan 17 boleh dilihat dalam Rajah 3.8.


Semua unsur Kumpulan 17 berakhir dengan bunyi -in.

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

9

FFluorin

19

17

ClKlorin35.5

35

BrBromin

80

53

IIodin127

85

AtAstatin

210

117

TsTenesin

294


3.3.2 Sifat fizik dan kimia bagi unsur klorin, bromin dan iodinSifat fizik bagi unsur klorin, bromin dan iodinUnsur Kumpulan 17 merupakan unsur bukan logam. Oleh hal yang demikian, unsur klorin, bromin dan iodin tidak mengkonduksikan elektrik dan haba yang baik. Uniknya, unsur Kumpulan 17 ini wujud dalam ketiga-tiga keadaan jirim, iaitu pepejal, cecair dan gas pada suhu bilik. Mari kita lihat keunikan ini dalam Jadual 3.3.

Unsur Warna Keadaan jirim Kekonduksian elektrik dan haba Ketumpatan

Klorin Kuning kehijauan Gas Tidak

Bromin Perang kemerahan Cecair Tidak

Iodin Hitam keunguan Pepejal Tidak

Jadual 3.3 Sifat fizik klorin, bromin dan iodin apabila menuruni kumpulan

Senang Ingat !

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

9

FFluorin

19

17

ClKlorin35.5

35

BrBromin

80

53

IIodin127

85

AtAstatin

210

117

TsTenesin

294

3.3.23.3.1

Semakin menuruni kumpulan,

ketumpatan semakin

meningkat


I. Tindak balas gas klorin dengan logam ferum

Arahan:1. Susunkan radas seperti Rajah 3.12. 2. Panaskan wul besi sehingga menjadi panas dan merah.3. Tuangkan asid hidroklorik pekat ke dalam corong tisel

sehingga hujung satu lagi tenggelam dengan asid hidroklorik pekat.

4. Salurkan gas klorin yang terhasil kepada wul besi yang sedang panas kemerahan sehingga tiada perubahan lagi yang berlaku.

5. Rekodkan pemerhatian anda.

II. Tindak balas gas bromin dengan logam ferum

Arahan:1. Susunkan radas seperti Rajah 3.13. 2. Panaskan wul besi sehingga menjadi panas dan merah.3. Panaskan cecair bromin untuk menghasilkan wap bromin. 4. Salurkan wap bromin kepada wul besi yang sedang

panas kemerahan sehingga tiada perubahan lagi yang berlaku.

5. Rekodkan pemerhatian anda.

III. Tindak balas pepejal iodin dengan logam ferum

Arahan:1. Susunkan radas seperti Rajah 3.14. 2. Panaskan wul besi sehingga menjadi panas dan merah.3. Panaskan hablur iodin sehingga pemejalwapan berlaku

untuk menghasilkan wap iodin.4. Salurkan wap iodin kepada wul besi yang sedang panas

kemerahan sehingga tiada perubahan lagi yang berlaku.5. Rekodkan pemerhatian anda.

Keputusan:

Halogen Pemerhatian

Klorin

Bromin

Iodin




Kapur soda

Corong tisel Wul besi

Kaki retortDipanaskan

Dipanaskan

Asid hidroklorik pekat


Jadual 3.5 Tindak balas halogen dengan logam ferum

II. Tindak balas cecair bromin dengan air

Arahan:1. Susunkan radas seperti Rajah 3.10. 2. Titiskan dua titik cecair bromin ke dalam tabung uji yang

mengandungi 10 cm3 air suling. 3. Tutupkan tabung uji dengan gabus. Kemudian, goncangkan

larutan dengan kuat.4. Letakkan sehelai kertas litmus biru ke dalam larutan

yang terhasil.5. Rekod perubahan warna pada kertas litmus.

III. Tindak balas pepejal iodin dengan air

Arahan:1. Susunkan radas seperti Rajah 3.11. 2. Masukkan beberapa ketulan iodin ke dalam tabung uji yang

mengandungi 10 cm3 air suling.3. Tutupkan tabung uji dengan gabus. Kemudian, goncangkan

dengan kuat sehingga tiada lagi perubahan.4. Letakkan kertas litmus biru ke dalam tabung uji.5. Rekod perubahan warna pada kertas litmus.

Keputusan:

Halogen PemerhatianKlorin

BrominIodin

Jadual 3.4 Tindak balas halogen dengan air

B. Tindak balas klorin, bromin dan iodin dengan logam ferum

Bahan:Asid hidroklorik pekat, hablur kalium manganat(VII), cecair bromin, pepejal iodin, wul besi dan kapur soda.

Radas:Tabung didih, salur penghantar dan getah penyumbat, corong tisel, penitis, tiub pembakaran, kelalang kon, kaki retort dan pengapit, gabus dan penunu Bunsen.



Air suling

Air suling

Cecair bromin

Ketulan iodin


Gas klorin, cecair bromin dan pepejal iodin sangat beracun.

Pastikan eksperimen dijalankan di dalam kebuk wasap dan murid memakai

kaca mata keselamatan serta sarung tangan.

Kapur soda

Wul besi

Kaki retort

Dipanaskan

Dipanaskan

Cecair bromin

Kapur sodaWul besi

Kaki retort

Dipanaskan

Hablur iodin


Adakah tindak balas setiap unsur halogen dengan air, logam dan larutan natrium hidroksida sama?

Mari kita lihat jawapannya.

Rajah 3.18 Urutan kereaktifan klorin, bromin dan iodin

3.3.3 Urutan kereaktifan klorin, bromin dan iodinApakah kesimpulan yang dapat anda buat berdasarkan Aktiviti 3.6? Adakah klorin, bromin dan iodin mempunyai sifat kimia yang sama? Apakah pula kereaktifan bagi klorin, bromin dan iodin? Berdasarkan Aktiviti 3.6, anda dapat perhatikan kesemua halogen bertindak balas dengan air, logam ferum dan natrium hidroksida. Maka, sifat kimia klorin, bromin dan iodin sama tetapi kereaktifan halogen berkurang apabila menuruni kumpulan. Klorin bertindak balas sangat cepat dan reaktif diikuti oleh bromin dan iodin. Susunan kereaktifan Kumpulan 17 adalah seperti Rajah 3.18.

Halogen bertindak balas dengan airApabila halogen bertindak balas dengan air, kesemuanya menghasilkan larutan asid dengan menukarkan kertas litmus biru kepada merah. Namun begitu, dapat diperhatikan kereaktifan halogen berkurang apabila menuruni kumpulan.

Halogen bertindak balas dengan logamHalogen juga bertindak balas dengan logam seperti ferum. Daripada Aktiviti 3.6, semua tindak balas menghasilkan pepejal perang. Pepejal perang yang terhasil ialah ferum(III) halida. Namun begitu, dapat diperhatikan kereaktifan halogen berkurang apabila menuruni kumpulan.

Halogen bertindak balas dengan larutan natrium hidroksidaTindak balas semua halogen dan larutan natrium hidroksida menghasilkan larutan tidak berwarna. Namun begitu, dapat diperhatikan kereaktifan halogen berkurang apabila menuruni kumpulan.

Semakin kurang reaktif apabila menuruni kumpulan

3.3.33.3.2

I. Tindak balas gas klorin dengan larutan natrium hidroksida

1. Susunkan radas seperti Rajah 3.15. 2. Letakkan beberapa ketulan hablur kalium manganat(VII) di

dalam tabung uji.3. Masukkan asid hidroklorik pekat sehingga menenggelamkan

semua hablur kalium manganat(VII) di dalam tabung uji.4. Salurkan gas yang terhasil ke dalam tabung uji yang

mengandungi 10 cm3 larutan natrium hidroksida.5. Goncangkan tabung uji dengan kuat sehingga tiada

perubahan yang berlaku.6. Rekodkan pemerhatian anda.

Keputusan:

Halogen PemerhatianKlorin

BrominIodin

Rajah 3.15Susunan radas

Asid hidroklorik pekat

Larutan natrium hidroksida


C. Tindak balas klorin, bromin dan iodin dengan larutan natrium hidroksida

Bahan: Asid hidroklorik pekat, hablur kalium manganat(VII), cecair bromin, pepejal iodin dan larutan natrium hidroksida.

Radas: Tabung uji, salur penghantar dan getah penyumbat, penitis, gabus, kaki retort dan silinder penyukat.





Cecair bromin

Ketulan iodin

Jadual 3.6 Tindak balas halogen dengan larutan natrium hidroksida

II. Tindak balas cecair bromin dengan larutan natrium hidroksida1. Susunkan radas seperti Rajah 3.16. 2. Masukkan 10 cm3 larutan natrium hidroksida dalam tabung uji.3. Titiskan dua titik cecair bromin ke dalam larutan natrium hiroksida

pada tabung uji.4. Tutupkan tabung uji dengan gabus dan goncangkan tabung uji

dengan kuat sehingga tiada perubahan yang berlaku.5. Rekodkan pemerhatian anda.

III. Tindak balas cecair bromin dengan larutan natrium hirdoksida1. Susunkan radas seperti Rajah 3.17. 2. Masukkan 10 cm3 larutan natrium hidroksida dalam tabung uji.3. Masukkan beberapa ketulan kecil iodin ke dalam larutan natrium

hiroksida pada tabung uji.4. Tutupkan tabung uji dengan gabus dan goncangkan tabung uji

dengan kuat sehingga tiada perubahan yang berlaku.5. Rekodkan pemerhatian anda.

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

9

FFluorin

19

17

ClKlorin35.5

35

BrBromin

80

53

IIodin127

85

AtAstatin

210

117

TsTenesin

294


3.3.5 Kegunaan unsur Kumpulan 17Unsur Kumpulan 17 dapat bertindak balas dengan air dan logam. Oleh itu, banyak kegunaan unsur kumpulan ini yang dapat diaplikasikan dalam kehidupan harian kita. Rajah 3.19 merupakan beberapa contoh kegunaan unsur Kumpulan 17.

Seorang penyelidik Universiti Putra Malaysia, Prof. Dr. Azni Idris menggunakan biomedia cosmoball untuk menyingkirkan bahan organik dan ammonia dalam rawatan air secara biofiltrasi.

Rajah 3.19 Kegunaan unsur Kumpulan 17 dalam kehidupan harian

Flourin digunakan sebagai bahan

pencegah pereputan gigi dalam ubat gigi

Iodin atau bromin

digunakan dalam lampu

halogen

Sebatian bromida

digunakan sebagai racun

serangga

Klorin digunakan sebagai bahan

pembunuh bakteria dalam proses rawatan air

Iodin digunakan untuk menghasilkan

cecair antiseptik

Kegunaan Unsur

Kumpulan 17

3.3.5

Ubat Gigi

3.3.4 Sifat fizik dan sifat kimia unsur lain Kumpulan 17Sifat fizik unsur lain Kumpulan 17Selain klorin, bromin dan iodin, unsur Kumpulan 17 juga terdiri daripada fluorin yang berada paling atas dalam Kumpulan 17, astatin yang berada di bawah unsur iodin dalam Kumpulan 17. Kesemua halogen ini ialah unsur bukan logam. Maka, unsur lain dalam Kumpulan 17 juga tidak mengkonduksikan elektrik dan haba dengan baik. Sifat fizik bagi unsur fluorin dan astatin dalam Kumpulan 17 ditunjukkan dalam Jadual 3.7.

Fluorin Astatin

Warna Kuning Hitam

Keadaan jirim Gas Pepejal

Ketumpatan Kurang tumpat Tumpat

Kekonduksian elektrik Tidak Tidak

Kekonduksian haba Tidak Tidak

Flourin ialah unsur yang sangat bahaya dan beracun. Astatin dan tenessin pula sukar ditemui secara semula jadi kerana bersifat radioaktif dan mempunyai separuh hayat yang singkat. Oleh sebab itu, penggunaan unsur-unsur ini tidak dibenarkan berada di dalam makmal sekolah.

3.3.4

Jadual 3.7 Sifat fizik bagi fluorin dan astatin

• Halogen bertindak balas dengan air menghasilkan asid.

• Halogen bertindak balas dengan logam menghasilkan pepejal perang.

• Halogen bertindak balas dengan natrium hidroksida menghasilkan larutan tidak berwarna.

Oleh itu, unsur lain seperti fluorin dan astatin juga menunjukkan sifat kimia yang sama tetapi mempunyai kereaktifan yang berbeza.

Fakta Sains

Sifat kimia unsur lain Kumpulan 17Apakah tindak balas bagi unsur lain dalam kumpulan 17? Berdasarkan Aktiviti 3.6, semua unsur halogen menunjukkan sifat kimia yang sama dalam tindak balas berikut:

UnsurSifat


3.4Kumpulan 18 merupakan kumpulan terakhir dalam Jadual Berkala Unsur. Unsur Kumpulan 18 juga dikenali sebagai gas adi. Apakah unsur-unsur yang terdapat dalam Kumpulan 18? Rajah 3.20 menunjukkan unsur-unsur yang terdapat dalam Kumpulan 18.

Helium HadiNeon NakArgon AliKripton KenaXenon XRadon Ray

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

2

HeHelium

4

10

NeNeon

20

18

ArArgon

40

36

KrKripton

84

54

XeXenon

131

86

RnRadon

222

118

OgOganeson

294


3.4.2 Sifat fizik unsur Kumpulan 18Sifat fizik unsur Kumpulan 18 ditunjukkan dalam Rajah 3.21.

Senang Ingat !

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

2

HeHelium

4

10

NeNeon

20

18

ArArgon

40

36

KrKripton

84

54

XeXenon

131

86

RnRadon

222

118

OgOganeson

294

Sifat fizik unsur Kumpulan 18

Rajah 3.21 Sifat fizik unsur Kumpulan 18

3.4.23.4.1


1. Namakan unsur Kumpulan 17 yang wujud dalam keadaan gas pada suhu bilik.

2. Unsur B berada di bawah unsur A dalam Jadual Berkala Unsur bagi kumpulan 17. Bandingkan ketumpatan unsur A dan unsur B serta kekonduksian elektrik dan haba bagi kedua-dua unsur.

3. Iodin Klorin Bromin

Susunkan unsur yang dinyatakan mengikut urutan kereaktifan secara menaik.

4. Sejenis bahan kimia ditaburkan ke dalam kolam mandi. Apakah bahan tersebut? Nyatakan fungsi bahan kimia tersebut.

5. • Digunakan dalam bidang pertanian• Berfungsi sebagai racun serangga

Apakah unsur yang dimaksudkan?

6. Apabila halogen bertindak balas dengan air, hasil yang terbentuk akan menukarkan kertas litmus biru kepada merah. Mengapakah hal ini berlaku?

Aktiviti 3.7

Abad21

Tujuan: Berkomunikasi mengenai kegunaan unsur Kumpulan 17 dalam kehidupan harian.Kaedah: Jelajah Galeri (Gallery Walk)Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid dan lantik seorang ketua.2. Dapatkan maklumat tentang kegunaan unsur Kumpulan 17. Bincang dan tuliskan di atas

kertas sebak.3. Tampal pada dinding kelas setelah selesai. 4. Setiap kumpulan akan bergerak ke kumpulan berdekatan mengikut arah putaran jam

sehingga tamat.5. Murid akan berbincang bersama-sama guru tentang hasil Jelajah Galeri (Gallery Walk) dan

buat kesimpulan.

Uji Minda 3.3


Warna

Dijumpai secara semula jadi tanpa warna.

Saiz atom

Saiz atom kecil.

Takat lebur dan takat didih

Takat lebur dan takat didih yang sangat rendah.

Kekonduksian elektrik dan haba

Gas adi ialah unsur bukan logam. Oleh itu, gas ini tidak mengkonduksikan elektrik dan haba.

Keadaan jirim

Hampir 1% daripada udara ialah gas adi. Oleh itu, unsur Kumpulan 18 terdiri daripada gas.

Ketumpatan

Ketumpatan yang rendah.

3.4.4 Sifat kimia unsur Kumpulan 18

• Gas adi telah mencapai susunan elektron yang duplet dan oktet yang stabil.

• Unsur yang telah mencapai susunan duplet atau oktet tidak akan menderma, menerima atau berkongsi elektron dengan atom lain lagi kerana petala paling luar sudah penuh berisi elektron.

Hal ini menjadikan unsur Kumpulan 18 sangat stabil dan tidak reaktif. Jadual 3.8 menunjukkan susunan elektron bagi unsur Kumpulan 18.

Unsur Kumpulan 18 Nombor Proton Susunan Elektron

Helium 2 2

Neon 10 2.8

Argon 18 2.8.8

Kripton 36 2.8.18.8

Xenon 54 2.8.18.18.8

Radon 86 2.8.18.32.18.8

3.4.4

Jadual 3.8 Susunan elektron unsur Kumpulan 18

Jadual 3.9 Bilangan elektron maksimum dalam setiap petala

Aktiviti 3.8

3,4,3 Trenda sifat fizik unsur Kumpulan 18Apabila menuruni Kumpulan 18, trenda sifat fizik unsur Kumpulan 18 juga turut berubah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.22.

Bagaimanakah pula dengan sifat fizik unsur Kumpulan 18 dari segi warna, kekonduksian elektrik dan kekonduksian haba? Setiap unsur Kumpulan 18 memiliki sifat fizik yang sama, iaitu gas yang tidak berwarna, tidak mengkonduksikan elektrik dan tidak mengkonduksikan haba.

Saiz atom bertambah kerana pertambahan bilangan petala yang terisi elektron

Ketumpatan meningkat kerana jisim atom relatif bertambah

Jisim atom bertambah kerana pertambahan bilangan proton

Takat lebur dan takat didih meningkat kerana lebih banyak tenaga diperlukan untuk mengatasi daya tarikan antara atom yang semakin kuat

Tujuan: Menghasilkan poster mengenai sifat fizik Kumpulan 18.

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang. 2. Dapatkan maklumat mengenai sifat fizik helium, neon dan argon di perpustakaan, Internet,

buku, risalah atau majalah. 3. Anda boleh gunakan kata kunci “sifat fizik Kumpulan 18” pada enjin carian dalam Internet.4. Hasilkan satu poster daripada hasil dapatan kumpulan anda.

Rajah 3.22 Trenda sifat fizik unsur Kumpulan 18

3.4.3

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

2

HeHelium

4

10

NeNeon

20

18

ArArgon

40

36

KrKripton

84

54

XeXenon

131

86

RnRadon

222

118

OgOganeson

294

Susunan elektron bagi atomElektron disusun dalam petala yang mengelilingi nukleus. Setiap petala mempunyai bilangan elektron tertentu untuk dipenuhi sebelum ke petala yang seterusnya.

Petala Bilangan elektron maksimum

Pertama 2

Kedua 8

Ketiga 8 atau 18

Contoh:Susunan elektron atom neon ialah 2.8

Petala pertama: 2 elektron

Petala kedua: 8 elektron

Ne

Gas adi merupakan gas yang bersifat lengai dan tidak bertindak balas secara kimia. Tahukah anda mengapa unsur ini dikatakan bersifat lengai dan tidak bertindak balas dengan unsur lain?


1. Apakah nama lain unsur Kumpulan 18?2. Susunkan unsur Kumpulan 18 mengikut trenda:

(a) Saiz atom bertambah

(b) Ketumpatan menurun

3. Jadual di bawah menunjukkan susunan elektron bagi unsur P, Q dan R.

Unsur Susunan elektron

P 2.8

Q 2.8.8

R 2.8.18.8

(a) Apakah unsur P, Q dan R?

(b) Terangkan mengapa unsur P, Q dan R tidak reaktif secara kimia.

4. Namakan unsur Kumpulan 18 yang terdapat di dalam belon di bawah.

5. Apakah gas yang terkandung dalam gambar di bawah?

Aktiviti 3.9

Tujuan: Menghasilkan folio mengenai kegunaan unsur Kumpulan 18.

Arahan:

1. Cari gambar kegunaan unsur Kumpulan 18 di dalam majalah, buku atau surat khabar.2. Tampal setiap gambar di dalam folio anda.3. Nyatakan fungsi unsur Kumpulan 18 bagi gambar yang anda peroleh.

Uji Minda 3.4

3.4.5 Kegunaan unsur Kumpulan 18 dalam kehidupan harianUnsur kumpulan 18 tidak reaktif kerana bersifat lengai. Oleh hal yang demikian, terdapat banyak kegunaannya dalam kehidupan harian.

Belon yang dipegang oleh kanak-kanak di taman permainan terapung di udara. Pada pendapat anda, mengapakah belon itu boleh terapung?

Cabaran Minda

3.4.5

Xenon

• Digunakan dalam lampu bilik pembedahan

Radon

• Dalam merawat kanser melalui radioterapi

Helium

• Mengisi belon kaji cuaca dan kapal udara

Argon

• Mengisi mentol filamen

Neon

• Digunakan dalam lampu papan tanda iklan

Kripton

• Digunakan dalam lampu imbasan kamera


Semua unsur dalam Kala 3 memiliki tiga petala yang terisi dengan elektron. Unsur dalam kala juga menunjukkan perubahan sifat apabila merentasi kala dari natrium ke argon. Mari kita lihat perubahan sifat fizik yang berlaku pada Kala 3.

3.5.2 Sifat fizik unsur Kala 3

Bilangan protonPertambahan bilangan proton apabila merentasi kala.

Saiz atomApabila merentasi Kala 3 dari kiri ke kanan, saiz atom akan berkurang kerana pertambahan bilangan proton menyebabkan pertambahan cas positif dalam nukleus atom. Hal ini menyebabkan daya tarikan antara cas positif dan elektron semakin kuat. Maka, saiz atom akan mengecil.

Keadaan jirimSemua unsur dalam keadaan pepejal kecuali klorin dan argon yang berada dalam keadaan gas.

Takat lebur dan takat didih• Takat lebur dan takat didih daripada unsur natrium sehingga silikon semakin

bertambah. Hal ini kerana takat lebur dan takat didih meningkat apabila saiz atom mengecil bagi unsur yang bersifat logam.

• Sebaliknya berlaku pada unsur yang bersifat bukan logam. Oleh itu, bermula dari unsur fosforus sehingga argon, takat lebur dan takat didih semakin menurun.

KetumpatanBerkurang kerana perubahan keadaan jirim daripada pepejal kepada gas.

Aktiviti 3.10

Tujuan: Menghasilkan persembahan multimedia mengenai kegunaan unsur Kala 3.

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Dapatkan maklumat bagi menyiasat trenda sifat fizik unsur Kala 3 di perpustakaan,

Internet, buku, risalah atau majalah. 3. Anda boleh menggunakan kata kunci “unsur Kala 3” pada enjin carian dalam Internet.4. Hasil perbincangan hendaklah dipersembahkan menggunakan perisian multimedia

mengikut kreativiti anda.3.5.2

3.5 Kala ialah baris mendatar dalam Jadual Berkala Unsur. Kala 3 merujuk baris yang ketiga dalam Jadual Berkala Unsur.

Berdasarkan Gambar foto 3.1, apakah persamaan bagi kesemua bahan itu? Adakah kesemuanya merupakan unsur Kala 3 di dalam Jadual Berkala Unsur? Ya, kesemuanya ialah unsur Kala 3 yang memiliki ciri-ciri tertentu apabila merentasi Kala 3 dalam Jadual Berkala Unsur. Rajah 3.23 menunjukkan kedudukan unsur Kala 3 dalam Jadual Berkala Unsur.

Kala 3

3.5.1 Sifat unsur Kala 3

Rajah 3.23 Kedudukan unsur Kala 3 dalam Jadual Berkala Unsur

Rajah 3.24 Sifat unsur merentasi Kala 3

Apabila merentasi kala dalam Jadual Berkala Unsur, terdapat unsur yang bersifat logam, separa logam dan bukan logam. Dapatkah anda mengenal pasti nama unsur yang bersifat logam, separa logam dan bukan logam bagi Kala 3?

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

11

NaNatrium

23

12

MgMagnesium

24

18

ArArgon

40

13

AlAluminium

27

14

SiSilikon

28

15

PFosforus

31

16

SSulfur

32

17

ClKlorin35.5

3.5.1

Logam Bukan logamSepara logam

Gambar foto 3.1 Unsur Kala 3 dalam kehidupan harian

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

11

NaNatrium

23

12

MgMagnesium

24

18

ArArgon

40

13

AlAluminium

27

14

SiSilikon

28

15

PFosforus

31

16

SSulfur

32

17

ClKlorin35.5

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

11

NaNatrium

23

12

MgMagnesium

24

18

ArArgon

40

13

AlAluminium

27

14

SiSilikon

28

15

PFosforus

31

16

SSulfur

32

17

ClKlorin35.5

Mentol Kerajang aluminium

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

11

NaNatrium

23

12

MgMagnesium

24

18

ArArgon

40

13

AlAluminium

27

14

SiSilikon

28

15

PFosforus

31

16

SSulfur

32

17

ClKlorin35.5

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

11

NaNatrium

23

12

MgMagnesium

24

18

ArArgon

40

13

AlAluminium

27

14

SiSilikon

28

15

PFosforus

31

16

SSulfur

32

17

ClKlorin35.5

Letusan gunung berapi


Aktiviti 3.11

Tujuan: Menyiasat sifat oksida unsur Kala 3 bagi magnesium, aluminium dan sulfur.

Bahan: Serbuk magnesium oksida, serbuk aluminium oksida, gas sulfur dioksida, asid nitrik 2 mol dm–3 dan natrium hidroksida 2 mol dm–3.

Radas: Tabung didih, rak tabung uji, pemegang tabung uji, spatula dan penunu Bunsen.

Arahan:1. Tuang 10 cm3 asid nitrik 2 mol dm–3 ke dalam tabung didih.

2. Tuang 10 cm3 natrium hidroksida 2 mol dm–3 ke dalam tabung didih yang lain.

3. Tambah setengah spatula magnesium oksida ke dalam setiap tabung didih.

4. Panaskan perlahan-lahan tabung didih dan kacau menggunakan rod kaca.

5. Goncang sedikit tabung didih dan rekodkan pemerhatian.

6. Ulangi langkah 1 hingga 5 untuk aluminium oksida.

7. Tuang 10 cm3 asid nitrik 2 mol dm–3 ke dalam tabung didih yang mengandungi gas sulfur dioksida.

8. Goncang tabung didih dan rekodkan pemerhatian.

9. Tuang 10 cm3 natrium hidroksida 2 mol dm–3 ke dalam tabung didih lain yang mengandungi gas sulfur dioksida.

10. Goncang tabung didih dan rekodkan pemerhatian dalam Jadual 3.10.

Keputusan:

Oksida Unsur Kala 3Pemerhatian

Asid nitrik Natrium hidroksida

Magnesium oksida

Aluminium oksida

Sulfur dioksida

Jadual 3.10 Keputusan sifat oksida unsur Kala 3

Apabila merentasi Kala 3, sifat oksida berubah dari oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid seperti Rajah 3.25. Sifat oksida ini mempengaruhi sifat kimia dan tindak balas sesuatu unsur.

Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO2 Cl2O7

3.5.3 Oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid

Argon ialah satu-satunya unsur dalam Kala 3 yang tidak membentuk sebarang sebatian.Terangkan mengapa.

Air merupakan amfoterik kerana boleh bertindak balas dengan asid dan alkali.

Fakta Sains

Oksida bes

• Merupakan oksida logam yang boleh bertindak balas dengan asid dan menghasilkan garam dan air. ▪ Contohnya magnesium oksida yang bertindak balas dengan asid hidroklorik

menghasilkan magnesium klorida dan air.

Oksida amfoterik

• Merupakan oksida yang boleh bertindak balas dengan alkali dan asid untuk membentuk garam dan air. ▪ Contohnya aluminium oksida bertindak balas dengan natrium hidroksida

untuk menghasilkan garam dan air. ▪ Contohnya aluminium oksida bertindak balas dengan asid nitrik untuk

menghasilkan garam dan air.

Oksida asid

• Merupakan oksida bukan logam yang boleh bertindak balas dengan alkali untuk menghasilkan garam dan air. ▪ Contohnya silikon dioksida bertindak balas dengan natrium hidroksida untuk

menghasilkan garam dan air.

Cabaran Minda

Oksida bes Oksida asidOksida amfoterik

Rajah 3.25 Sifat oksida unsur Kala 3Langkah berjaga-jaga

Gas sulfur dioksida boleh merengsakan mata

dan sistem pernafasan. Kendalikan eksperimen

dalam kebuk wasap.


Unsur separa logam juga dikenali sebagai metaloid. Silikon ialah satu-satunya unsur separa logam yang terdapat dalam Kala 3. Metaloid bermaksud unsur ini ialah konduktor apabila dipanaskan dan penebat pada suhu bilik.

3.5,4 Kegunaan separa logam dalam kehidupan harian

Rajah 3.28 Kegunaan unsur separa logam dalam kehidupan harian

3.5.4

Polonium ialah unsur yang paling jarang ditemui. Unsur ini bersifat sangat radioaktif dan toksik kepada manusia.

Fakta Sains

Aktiviti 3.11 jelas menunjukkan sifat oksida bagi unsur Kala 3 yang berubah dari kiri ke kanan, iaitu dari oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid.

Alkali dan BesApakah yang anda faham mengenai alkali dan bes? Semua alkali merupakan bes tetapi tidak semua bes merupakan alkali. Rajah 3.26 dan Rajah 3.27 menerangkan maksud alkali dan bes dengan lebih jelas.

Bes

Alkali

Rajah 3.26 Hubungan alkali dan bes

Kios Merentas Kurikulum (Matematik)Alkali ialah subset bagi bes kerana semua alkali ialah bes.

Bes

Bes yang larut dalam air (alkali)

Bes yang tidak larut dalam air

Magnesium oksida,

Aluminium oksida

Natrium hidroksida,

Kalium hidroksida

Rajah 3.27 Kategori alkali dan bes

3.5.3

Aktiviti 3.12

Tujuan: Membezakan antara alkali dan bes.

Kaedah: Kerusi Panas (Hot Seat)

Arahan:

1. Semua murid diberi masa 5 minit untuk membincangkan topik perbezaan antara alkali dan bes.

2. “Pakar murid” dilantik dalam kalangan murid dan diberi masa untuk bersedia.3. Kerusi diletakkan di hadapan kelas dan “pakar murid” akan duduk.4. Murid lain akan mengajukan soalan dan “pakar murid” akan berusaha menjawabnya dan

berbincang bersama-sama dengan murid lain dalam masa tersebut.5. Masa yang diperuntukkan ialah 10 minit.

Abad21

Kegunaan unsur separa logam bagi silikon

Transistor• Diperbuat daripada jenis -n dan jenis -p yang dibentuk di atas permukaan cip silikon.• Banyak digunakan dalam litar mikro seperti komputer dan kalkulator.

Keluli• Terdapat pelbagai jenis keluli yang dihasilkan dengan unsur silikon seperti

keluli aloi.

Kaca• Sebatian silikon juga digunakan untuk menghasilkan kaca.

Kanta lekap• Diperbuat daripada unsur silikon iaitu, silikon hidrogel.

Sel suria• Berfungsi untuk menukarkan tenaga suria kepada tenaga elektrik.• Sel ini digunakan secara meluas dalam alat pemanas air, lampu, kalkulator bateri

suria, jam tangan serta menjadi sumber tenaga di kawasan pedalaman yang tiada sumber bekalan elektrik.


3.6Unsur peralihan terdiri daripada unsur yang terdapat dalam Kumpulan 3 hingga Kumpulan 12. Semua unsur peralihan merupakan logam. Kebanyakan logam peralihan ialah logam yang biasa digunakan dalam kehidupan harian seperti kromium, kuprum, kobalt, ferum, nikel dan mangan. Apakah unsur yang digunakan untuk menghasilkan duit syiling dan periuk seperti dalam Gambar foto 3.2? Kedua-duanya dihasilkan daripada unsur peralihan. Dapatkah anda namakan unsur peralihan yang terlibat dalam pembuatan barang tersebut? Di manakah kedudukan unsur peralihan dalam Jadual Berkala Unsur? Rajah 3.29 menunjukkan kedudukan unsur peralihan dalam Jadual Berkala Unsur.

Unsur Peralihan3.6.1 Unsur peralihan dalam Jadual Berkala

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2

3

4

5

6

7

21

ScSkandium

45

22

TiTitanium

48

23

VVanadium

51

24

CrKromium

52

25

MnMangan

55

26

FeFerum

56

27

CoKobalt

59

28

NiNikel

59

29

CuKuprum

64

30

ZnZink65

39

YYttrium

89

40

ZrZirkonium

91

41

NbNiobium

93

42

MoMolibdenum

96

43

TcTeknetium

98

44

RuRutenium

101

45

RhRodium

103

46

PdPaladium

106

47

AgArgentum

108

48

CdKadmium

112

57 71

72

HfHafnium

178.5

73

TaTantalum

181

74

WTungsten

184

75

ReRenium

186

76

OsOsmium

190

77

IrIridium

192

78

PtPlatinum

195

79

AuAurum

197

80

HgMerkuri

201

104

RfRuterfordium

257

105

DbDubnium

260

106

SgSiborgium

262

107

BhBohrium

262

108

HsHasium

265

109

MtMeitnerium

266

110

DsDarmstadtium

281

111

RgRoentgenium

281

112

CnKopernicium

285

89 103

Rajah 3.29 Kedudukan unsur peralihan dalam Jadual Berkala Unsur

Gambar foto 3.2 Kegunaan unsur peralihan

3.6.1

Periuk

Duit syiling

Aktiviti 3.13

Tujuan: Berkomunikasi mengenai kegunaan unsur separa logam. Kaedah: Jaring Kata Kumpulan (Team Word-Web)Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada lima orang murid.2. Seorang murid akan menulis satu nama unsur separa logam.3. Ahli kumpulan yang lain perlu menulis kegunaan unsur separa logam mengikut warna

pen yang berbeza untuk menunjukkan sumbangan idea daripada mereka.

1. Senaraikan unsur Kala 3 yang bersifat:

(a) Logam

(b) Separa logam

(c) Bukan logam

2. Jelaskan perubahan sifat fizik yang berlaku apabila merentasi Kala 3 dari segi saiz atom, bilangan proton, keadaan jirim, takat lebur, takat didih dan ketumpatan.

3. Berikan contoh oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid. Jelaskan.

4. Berdasarkan maklumat di bawah, apakah unsur separa logam tersebut?

5. Apakah hasil tindak balas oksida amfoterik dengan natrium hidroksida?

6. Bezakan antara bes dan alkali.

Uji Minda 3.5

• Digunakan secara meluas dalam pembuatan cip komputer.

• Membentuk polimer dengan oksigen untuk menghasilkan bahan kalis air.

Abad21


Proses Haber

Proses Penghidrogenan

Ferum digunakan dalam penghasilan ammonia

Nikel digunakan dalam penghasilan marjerin

Rajah 3.31 Contoh penggunaan unsur peralihan sebagai mangkin

Membentuk ion kompleks dan sebatian yang berwarnaUnsur peralihan membentuk ion kompleks, iaitu struktur ion yang besar dan mampu bergabung dengan sebatian lain apabila bertindak balas. Jadual 3.12 menunjukkan contoh pembentukan ion kompleks dengan menggunakan unsur peralihan.

Jadual 3.12 Nombor pengoksidaan bagi unsur peralihan

Unsur Peralihan Ion Ion Kompleks

FerumHeksasianoferat(II) [Fe(CN)6]

4-

Heksasianoferat(III) [Fe(CN)6]3-

Kuprum Tetraamina kuprum(II) [Cu(NH3)4]2+

Unsur peralihan juga membentuk ion yang berwarna. Sebatian yang berwarna menunjukkan kehadiran ion logam peralihan. Jadual 3.13 menunjukkan warna-warna ion bagi unsur peralihan.

Ion Warna

Kromium(III) Hijau

Kromat(VI) Kuning

Dikromat(VI) Jingga

Mangan(II) Merah jambu muda

Manganat(VII) Ungu

Ferum(II) Hijau muda

Ferum(III) Perang

Kobalt(II) Merah jambu

Nikel(II) Hijau

Kuprum(II) Biru

Jadual 3.13 Warna sebatian yang menunjukkan kehadiran ion logam peralihan

3.6.2

3.6.2 Ciri istimewa unsur peralihanLogam peralihan mempunyai ciri yang sama seperti logam lain termasuk takat lebur dan ketumpatan yang tinggi. Namun begitu, terdapat beberapa keistimewaan unsur peralihan yang tidak terdapat pada logam lain seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.30.

Nombor pengoksidaan yang berbeza dalam sebatiannya Kebanyakan unsur peralihan mempunyai lebih daripada satu nombor pengoksidaan. Jadual 3.11 menunjukkan berberapa contoh nombor pengoksidaan yang berbeza bagi unsur peralihan.

Unsur Peralihan Nombor Pengoksidaan

Kromium +3, +6

Mangan +2, +4, +7

Ferum +2, +3

Kobalt +2, +3

Kuprum +1, +2

Nombor pengoksidaan yang berbeza dalam

sebatiannya

Keistimewaan Unsur

Peralihan

Bertindak sebagai mangkin dalam tindak

balas kimia dengan baik

Membentuk ion kompleks dan sebatian

yang berwarna

Rajah 3.30 Ciri istimewa unsur peralihan

Keistimewaan unsur peralihan:Triple C

Colour (Warna)Complex (Kompleks)Catalyst (Mangkin)

Senang Ingat !

Bertindak sebagai mangkin dalam tindak balas kimia dengan baik

Unsur peralihan bertindak sebagai mangkin terutamanya dalam bidang perindustrian untuk menghasilkan sesuatu produk dalam kuantiti yang besar dalam masa yang singkat. Contoh penggunaan unsur peralihan sebagai mangkin ditunjukkan dalam Rajah 3.31.

Jadual 3.11 Nombor pengoksidaan bagi unsur peralihan


Sifat fizik unsur peralihan ini menyumbang kepada aplikasi penggunaan dalam kehidupan harian.

Permukaan berkilauSifat ini menyebabkan batu permata yang mengandungi unsur peralihan kelihatan cantik dan berkilau. Contohnya batu permata zamrud.

Pepejal yang kerasMembolehkan unsur ini dijadikan aloi dengan mencampurkan beberapa jenis logam yang lain untuk menghasilkan aloi yang keras dan tahan karat. Contohnya percampuran ferum, karbon dan kromium menghasilkan keluli tahan karat dan keras.

Boleh mulur dan ditempaCampuran antara unsur kuprum dan unsur zink menghasilkan aloi loyang yang mulur dan mudah ditempa. Contohnya kunci dan alat muzik.

Takat didih dan takat lebur yang tinggiBoleh bertindak sebagai mangkin dalam tindak balas yang bersuhu tinggi kerana unsur peralihan mempunyai takat lebur dan takat didih yang tinggi. Contohnya ferum digunakan dalam proses Haber untuk penghasilan ammonia pada suhu tindak balas 400 °C – 450 °C dan tekanan 250 atm.

Kekuatan regangan yang tinggiSifat unsur peralihan mampu menyokong tekanan atau beban. Contohnya unsur ferum yang banyak digunakan dalam pembinaan jambatan dan landasan kereta api.

Konduktor haba dan elektrik yang baikPerkakas memasak kebanyakannya diperbuat daripada keluli yang merupakan konduktor haba yang baik.

Ketumpatan tinggiKetumpatan logam unsur peralihan adalah tinggi. Oleh itu, unsur nikel digunakan untuk menghasilkan syiling.

3.6.3

3.6.3 Sifat fizik unsur peralihan dan kegunaannya Apakah perkaitan antara sifat fizik unsur peralihan dalam kehidupan harian kita? Sebelum kita memahami dengan lebih lanjut, mari kita mengkaji terlebih dahulu tentang sifat-sifat fizik bagi unsur peralihan. Semua unsur peralihan merupakan logam. Oleh itu, setiap unsur peralihan memiliki sifat-sifat logam seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.32.

Ketumpatan tinggi

Takat lebur dan takat

didih yang tinggi

Konduktor haba dan

elektrik yang baik

Kekuatan regangan

yang tinggi

Sifat Fizik Unsur

Peralihan

Permukaan berkilau

Boleh mulur dan ditempa

Pepejal keras

Jambatan terpanjang di Malaysia dan Asia Tenggara ialah Jambatan Sultan Abdul Halim Muadzam Shah, Pulau Pinang. Panjang jambatan ini ialah 23.37 km.

Rajah 3.32 Sifat fizik unsur peralihan


Rumusan

Kuiz Pantas 3Se

jara

hU

nsur

Per

alih

anK

ala

3

Kum

pula

n

Sej

arah

per

kem

bang

anS

ifat

Ciri

istim

ewa

Kum

pula

n 17

• Ja

bir I

bnu

Hay

yan

• A

ntoi

ne

Lavo

isie

r

• Jo

hn N

ewla

nds

• D

mitr

i M

ende

leev

• H

enry

Mos

eley

• Lo

gam

• S

epar

a lo

gam

• B

ukan

loga

m

• N

ombo

r pe

ngok

sida

an

yang

ber

beza

da

lam

seb

atia

n

• M

embe

ntuk

io

n ko

mpl

eks

dan

seba

tian

berw

arna

• B

ertin

dak

seba

gai

man

gkin

• S

ifat fi

zik

• S

ifat k

imia

• K

egun

aan

Kum

pula

n 18

Kum

pula

n 1

• S

ifat fi

zik

• S

ifat k

imia

• K

egun

aan

• S

ifat fi

zik

• S

ifat k

imia

• K

egun

aan

3.6.4 Inovasi peralatan sedia ada menggunakan unsur peralihanUnsur peralihan merupakan unsur yang memiliki pelbagai keistimewaan. Sifat fizik yang dimiliki oleh unsur ini membolehkan pelbagai kegunaan dalam kehidupan harian kita. Inovasi juga boleh dilakukan dengan menggunakan unsur peralihan untuk menghasilkan pelbagai peralatan yang lebih baik.

Inovasi keluli tahan karatKehadiran udara dan air akan menyebabkan besi menjadi karat, iaitu membentuk ferum oksida. Sebagai contoh, pagar yang diperbuat daripada besi sahaja lebih mudah berkarat. Oleh sebab besi atau ferum merupakan salah satu unsur peralihan, maka inovasi perlu dilakukan agar pengaratan dapat diatasi. Keluli tahan karat merupakan satu inovasi yang dilakukan sebagai penambahbaikan kepada keluli yang sedia ada. Ketahanan terhadap karat bergantung kepada peratus kandungan unsur kromium yang terdapat dalam keluli tersebut.

Mensyukuri nikmat Tuhan di atas kurniaan unsur-unsur peralihan bagi

manusia meneruskan kehidupan harian.

Aktiviti 3.14

Tujuan: Membuat persembahan multimedia mengenai inovasi bahan yang diperbuat daripada unsur peralihan.

1. Senaraikan enam nama unsur peralihan yang terdapat dalam Jadual Berkala Unsur.2. Senaraikan tiga keistimewaan unsur peralihan.3. Apakah unsur peralihan yang ada pada cincin batu delima yang menghasilkan

warna merah?

Uji Minda 3.6

Unsur peralihan digunakan secara meluas dan pelbagai dalam kehidupan harian seperti wayar elektrik dan aloi yang tahan karat.

Arahan:1. Bentuk kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Kumpul maklumat dan cadangkan inovasi ke atas peralatan dengan menggunakan

unsur peralihan untuk menjadikan peralatan tersebut lebih efisien dari segi fungsi serta bersifat mesra alam.

3. Bentangkan hasil kumpulan dengan menggunakan paparan multimedia.

3.6.4

JAD

UA

L B

ERK

ALA

UN

SUR



1. Rajah 1 menunjukkan kedudukan beberapa unsur dalam Jadual Berkala Unsur. (Huruf-huruf dalam jadual itu bukan simbol sebenar bagi unsur)

(a) Yang manakah unsur berikut merupakan:(i) Logam alkali(ii) Halogen(iii) Gas adi(iv) Unsur Peralihan

(b) Nyatakan tiga ciri istimewa bagi unsur F.

(c) Nyatakan satu unsur yang membentuk oksida amfoterik.

(d) Mengapakah unsur C dikatakan bersifat lengai dan tidak bertindak balas dengan unsur lain?

2. Rajah 2 menunjukkan pengaratan sebuah jambatan. Cadangkan penyelesaian kepada masalah tersebut agar jambatan yang dibina akan lebih kukuh dan tahan karat.

A B CD E

F

LATIHAN PENGAYAAN1. Logam X ditemui sewaktu melombong. Rangka satu

penyiasatan untuk mengetahui jenis logam X setelah mengetahui bahawa logam ini mudah dipotong.

Penilaian Sumatif 3

Jawapan Bab 3

3.1 Sejarah Jadual Berkala Unsur

Memerihalkan sejarah perkembangan Jadual Berkala Unsur.

3.2 Kumpulan 1

Menyenaraikan unsur dalam Kumpulan 1.

Menerangkan sifat fizik dan sifat kimia unsur dalam Kumpulan 1, iaitu litium, natrium dan kalium.

Menyusun ikut urutan kereaktifan litium, natrium dan kalium.

Meramalkan sifat fizik dan sifat kimia bagi unsur lain dalam Kumpulan 1.

Berkomunikasi mengenai kegunaan unsur Kumpulan 1 dalam kehidupan harian.

3.3 Kumpulan 17

Mengenal pasti unsur dalam Kumpulan 17.

Menerangkan sifat fizik dan sifat kimia unsur dalam Kumpulan 17, iaitu klorin, bromin dan iodin.

Menyusun ikut urutan kereaktifan klorin, bromin dan iodin.

Meramalkan sifat fizik dan sifat kimia bagi unsur lain dalam Kumpulan 17.


3.4 Kumpulan 18

Mengenal pasti unsur dalam Kumpulan 18.

Menerangkan sifat fizik unsur dalam Kumpulan 18.

Menerangkan trenda sifat fizik unsur dalam Kumpulan 18.

Menerangkan sifat kimia unsur dalam Kumpulan 18 yang lengai dan kaitkan dengan susunan elektron.


3.5 Kala 3

Menyenaraikan unsur Kala 3 yang bersifat logam, separa logam dan bukan logam.

Menerangkan sifat fizik unsur dalam Kala 3 dari natrium ke argon.

Menjelaskan dengan contoh oksida bes, oksida amfoterik dan oksida asid.

Berkomunikasi mengenai kegunaan separa logam dalam kehidupan harian.

3.6 Unsur Peralihan

Mengenal pasti unsur peralihan dalam Jadual Berkala.

Menerangkan ciri istimewa unsur peralihan selain sifat logam.

Menghubung kait sifat fizik unsur peralihan dengan kegunaannya dalam kehidupan harian.

Membuat inovasi kepada peralatan sedia ada dengan menggunakan unsur peralihan.


Refleksi Kendiri

Rajah 2

Rajah 1



8584 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 STOIKIOMETRIBAB 4STOIKIOMETRI SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 4

• Jisim atom relatif• Jisim molekul relatif• Jisim formula relatif• Mol• Pemalar Avogadro

(NA)• Formula kimia• Kepekatan

STANDARD KANDUNGAN4.1 Jisim Atom Relatif, Jisim Molekul Relatif dan Jisim Formula Relatif

4.1.1 Memerihalkan jisim atom relatif.4.1.2 Mengira jisim molekul relatif dan jisim formula relatif.4.1.3 Menyelesaikan masalah numerikal berkaitan jisim molekul relatif dan jisim formula relatif.

4.2 Konsep Mol4.2.1 Menerangkan konsep mol dengan jisim bahan dan jisim atom relatif atau jisim molekul relatif.4.2.2 Menghubungkaitkan bilangan mol atom dengan jisim bahan dan jisim atom relatif atau jisim molekul relatif.4.2.3 Menghubungkaitkan bilangan mol molekul dengan jisim molekul dan jisim molekul relatif.4.2.4 Menerangkan maksud Pemalar Avogadro (NA).4.2.5 Menghubungkaitkan Pemalar Avogadro (NA) dengan bilangan zarah dan bilangan mol.4.2.6 Menyelesaikan masalah numerikal yang melibatkan bilangan mol.

4.3 Formula Kimia4.3.1 Menerangkan bagaimana ion positif dan ion negatif terbentuk dengan menggunakan lakaran.4.3.2 Menulis formula kimia sebatian.4.3.3 Menjalankan eksperimen untuk mendapatkan formula kimia sebatian dan persamaan tindak balas.

4.4 Konsep Mol dalam Persamaan Kimia4.4.1 Menulis persamaan kimia seimbang bagi tindak balas kimia.4.4.2 Menyelesaikan masalah berkaitan konsep mol berdasarkan persamaan kimia bagi tindak balas kimia.

4.5 Larutan Piawai4.5.1 Menentukan kepekatan larutan menggunakan konsep bilangan mol.4.5.2 Mengira kepekatan sesuatu larutan dengan menggunakan kaedah pencairan.

• Bagaimanakah menyelesaikan masalah numerikal berkaitan jisim molekul relatif dan jisim formula relatif?

• Apakah konsep mol dan kaitannya dengan Pemalar Avogadro (NA)?

• Bagaimanakah menulis formula kimia?

• Bagaimanakah menulis persamaan kimia seimbang?


Adakah jisim buah tersebut dapat ditimbang? Berdasarkan Rajah 4.1, buah tersebut dapat ditimbang dengan menggunakan penimbang. Bagaimana pula dengan atom? Atom terlalu kecil untuk ditimbang. Apakah penyelesaian kepada masalah ini? Penyelesaiannya adalah dengan melakukan perbandingan terhadap jisim satu atom relatif dengan atom yang lain.

Jisim atom relatif suatu unsur ialah jisim purata satu atom satu unsur tersebut berbanding dengan 1

12 kali jisim

satu atom karbon-12.

Jisim Atom Relatif, Jisim Molekul Relatif dan Jisim Formula Relatif4.1.1 Jisim atom relatif

Rajah 4.1 Jisim buah ditimbang

Jisim atom relatif, jisim molekul relatif dan jisim formula relatif tidak mempunyai unit.

Fakta Sains

Contoh 1

Jisim aluminium ialah 27 kali lebih besar daripada 1

12 jisim satu atom

karbon-12. Apakah jisim atom relatif bagi unsur aluminium?

Penyelesaian:

Contoh 2

Jika jisim unsur A ialah 4 kali lebih besar daripada jisim karbon, apakah jisim atom relatif bagi unsur A?(JAR C = 12)

Penyelesaian:

4.1.1

4.1.2 Jisim molekul relatif dan jisim formula relatifSebelum ini, kita sudah mempelajari tentang jisim atom relatif yang menggunakan perbandingan dengan jisim satu atom karbon-12. Bagaimana pula dengan jisim molekul relatif (JMR)? Jisim molekul relatif juga menggunakan karbon-12 sebagai unsur relatif.

Molekul terdiri daripada atom-atom. Jadi, jisim molekul relatif sesuatu molekul dihitung dengan menjumlahkan jisim atom relatif semua atom yang membentuk objek tersebut.

Jisim formula relatif (JFR) digunakan bagi sebatian ion bukan molekul. Contoh sebatian ion ialah natrium klorida. Natrium klorida melibatkan ion natrium dan ion klorida untuk membentuk satu sebatian.

4.1.2

Contoh 3

Kira jisim molekul relatif bagi air, H O2 . (JAR H = 1, O = 16)

Penyelesaian:

Contoh 4

Kira jisim formula relatif bagi sebatian natrium klorida dan kuprum(II) klorida.(JAR Na = 23, Cl = 35.5, Cu = 64)

Penyelesaian:

4.1

John Dalton (1766 – 1844) merupakan saintis yang berusaha untuk menentukan jisim atom relatif setiap unsur.

Fakta Sains

Jawab latihan tambahanBoleh dicapai pada 11/7/2019.


1. Apakah maksud jisim atom relatif?

2. Satu unsur Q ialah 9 kali lebih berat daripada satu atom litium. Hitungkan jisim atom relatif bagi unsur Q.

3. Kirakan jisim molekul relatif bagi molekul berikut:

4. Kirakan jisim formula relatif bagi sebatian berikut:

5. Pembuatan plaster dinding menggunakan gipsum, CaSO4.2H2O. Tunjukkan bahawa jisim formula relatif gipsum ialah 172.

6. Gas butana, C4Hx digunakan sebagai bahan bakar dalam tong gas memasak. Jisim molekul relatif bagi gas butana ialah 58. Apakah nilai x?

(JAR Li = 7, N = 14, C = 12, H = 1, O = 16, Ca = 40, Mg = 24, S = 32)

4.1.3 Masalah numerikal berkaitan jisim molekul relatif dan jisim formula relatifPenyelesaian masalah numerikal bagi jisim molekul relatif dan jisim formula relatif berkait rapat dengan tajuk yang telah kita pelajari sebelum ini. Mari kita lihat Contoh 5.

Uji Minda 4.1

Bahan Formula molekul Jisim molekul relatifGas nitrogen N2

Glukosa C6H12O6

Bahan Formula sebatian Jisim formula relatifKalsium karbonat CaCO3

Magnesium sulfat terhidrat MgSO4.7H2O

4.1.3

Konsep MoI4.2.1 Konsep Mol

Gambar foto 4.1 Kuantiti bahan-bahan di sekeliling dapat diukur menggunakan pasang dan dozen

Pada tahun 1893, Wilhelm Ostwald mula menggunakan perkataan mol untuk menerangkan konsep perbandingan jisim dan bahan.

Fakta Sains

Kuantiti digambarkan sebagai pasang, dozen dan sebagainya seperti Gambar foto 4.1. Bagaimanakah dengan atom, molekul atau ion? Apakah unit kuantiti yang boleh diberikan untuk mewakili atau menyukat bahan tersebut? Unit mol digunakan untuk menyukat kuantiti bahan menggunakan karbon-12 sebagai piawai. Unit pembilang untuk atom, molekul dan ion ialah mol. Mol ialah unit SI bagi kuantiti bahan.

Layari laman sesawang untuk memahami konsep mol dengan lebih jelas dan cara penggunaanya dalam stoikiometri.

Klik Internetwww

1 mol sesuatu bahan ialah kuantiti yang mengandungi bilangan zarah yang sama dengan bilangan atom yang terdapat dalam 12 g karbon-12.

Selain daripada mol, bilangan zarah ialah kuantiti yang digunakan untuk menyukat atom, molekul dan ion.

Satu mol bahan mengandungi zarah

Nilai zarah ialah Pemalar Avogadro (NA).

4.2.1

Pasang Dozen

Contoh 5

Jisim molekul relatif bagi XY2 ialah 64. Jika jisim atom relatif bagi unsur X ialah 32, kirakan jisim atom relatif bagi unsur Y.Penyelesaian:

Maka,

Jisim atom relatif unsur Y ialah 16.

4.2


4.2.2 Hubung kait bilangan mol atom dengan jisim bahan dan jisim atom relatifApakah hubung kait antara bilangan mol atom dengan jisim bahan dan jisim atom relatif atau jisim molekul relatif? Apabila satu mol atom magnesium diletakkan di atas neraca analisis, neraca akan menunjukkan bacaan 24.00 g. Jisim satu mol atom dikenali sebagai jisim molar (unit, g mol−1). Dalam hubungan ini, nilai jisim molar magnesium ialah 24.00 g mol−1 sama dengan nilai jisim atom relatif magnesium, iaitu 24.00 (tiada unit). Maka, jisim molar mempunyai nilai yang sama dengan jisim atom relatif bagi semua unsur.

Jisim atom relatif (JAR) = Jisim 1 mol bahan atom tersebut = Jisim molar

Pengiraan bilangan mol sesuatu atom menggunakan formula:

Atom Jisim atom relatif Jisim 1 mol bahan (g)

Jisim molar (g mol–1)

Neon 20 20 20Natrium 23 23 23

Apakah kaitan antara bilangan mol, jisim dan jisim molar? Lihat Rajah 4.2.

Bilangan moI

× Jisim molar

÷ Jisim molar

Jisim bahan

Rajah 4.2 Hubungan bilangan mol, jisim molar dan jisim bahan 4.2.2

Jadual 4.1 Contoh jisim atom relatif, jisim 1 mol bahan dan jisim molar

4.2.3 Hubung kait bilangan mol molekul dengan jisim molekul dan jisim molekul relatifApakah pula hubung kait bilangan mol molekul dengan jisim molekul dan jisim molekul relatif? Molekul terbentuk daripada dua atau lebih atom. Formula kimia bagi sesuatu molekul menunjukkan bilangan dan jenis atom yang terkandung dalam molekul tersebut. Contohnya formula kimia bagi molekul karbon dioksida ialah CO2. Formula kimia ini menunjukkan terdapat 1 atom karbon dan 2 atom oksigen. Maka, jika bilangan atom untuk sesuatu molekul diketahui, jisim molekul relatif bagi molekul tersebut boleh dihitung. Contoh menghitung jisim molekul relatif bagi molekul AaBb adalah seperti berikut:

Bahan Jisim molekul relatif Jisim 1 mol bahan (g)

Jisim molar (g mol–1)

Air, H2O 2(1) + 16 = 18 18 18Natrium klorida, NaCl 23 + 35.5 = 58.5 58.5 58.5

Pengiraan bilangan mol sesuatu molekul adalah seperti berikut:

Jadual 4.2 Contoh jisim molekul relatif, jisim 1 mol bahan dan jisim molar.

4.2.3

Contoh 6

Hitung bilangan mol bagi 0.27 g aluminium.(JAR Al = 27)

Penyelesaian:

Contoh 7

Hitung bilangan mol bagi 2.8 g gas nitrogen, N2.(JAR N = 14)

Penyelesaian:

Contoh 8

Hitung jisim 0.05 mol gas karbon dioksida, CO2.(JAR C = 12, O = 16)

Penyelesaian:


Bilangan moI Bilangan zarah

4.2.4 Pemalar Avogadro (NA)Apakah Pemalar Avogadro (NA)? Pemalar Avogadro digunakan secara meluas jika ia melibatkan jisim molar sesuatu bahan. Simbol bagi Pemalar Avogadro ialah NA. Nama Pemalar Avogadro diambil sempena nama saintis Amedeo Avogadro (1776 – 1856), iaitu seorang saintis dari Itali yang terkenal.

Pemalar Avogadro (NA) didefinisikan sebagai bilangan zarah yang terkandung di dalam satu mol bahan, iaitu mol–1

Maka, satu mol bahan (atom, molekul atau ion) mengandungi bilangan zarah.

1 mol bahan atom mengandungi atom1 mol bahan molekul mengandungi molekul

1 mol bahan ion mengandungi ion

4.2.4 4.2.5

4.2.5 Hubung kait Pemalar Avogadro (NA) dengan bilangan zarah dan bilangan mol

× NA

÷ NARajah 4.3 Hubungan bilangan mol, pemalar Avogadro dan bilangan zarah

Contoh 12

Berapakah bilangan atom yang terdapat di dalam 2.5 mol atom emas?

Penyelesaian:

Contoh 11

Kirakan bilangan ion bagi 0.5 mol ion bromida, Br−.1 mol ion = ion

Penyelesaian:

Contoh 9

Kirakan bilangan atom magnesium bagi 2 mol atom magnesium.1 mol atom = atom

Penyelesaian:

Contoh 10

Kirakan bilangan molekul air bagi 3 mol molekul air.1 mol molekul = molekul

Penyelesaian:

Contoh 13

Sebuah bekas kaca tertutup mengandungi 0.5 mol gas oksigen, O2. Berapakah bilangan atom oksigen di dalam bekas kaca tersebut?(JAR O = 16)

Penyelesaian:

Di dalam 1 molekul oksigen mengandungi 2 atom oksigen.

Jawab latihan tambahan

Apakah kaitan antara bilangan mol, bilangan zarah dan Pemalar Avogadro? Mari lihat hubungannya dalam Rajah 4.3.



4.2.6 Penyelesaian masalah melibatkan bilangan molMari kita selesaikan beberapa masalah yang melibatkan bilangan mol dengan menggunakan konsep-konsep yang telah dipelajari sebelum ini.

1. Hitung jisim:(a) 2 mol atom oksigen

(b) 1 mol atom aluminium

(c) 0.5 mol atom nitrogen

2. Berapakah mol atom yang terdapat dalam 2.8 g ferum?

3. Kirakan bilangan mol molekul:(a) 8 g gas bromin, Br2

(b) 4.4 g gas karbon dioksida, CO2

4. Berikan definisi Pemalar Avogadro (NA).

5. Kirakan bilangan mol molekul nitrogen, N2 yang mengandungi 3.01 × 1023 molekul nitrogen.

6. Antara 1 mol gas oksigen, O2 dengan 0.5 mol nitrogen dioksida, NO2 yang manakah mengandungi atom oksigen yang lebih banyak? Terangkan.

7. Satu sampel cecair mengandungi 1.204 × 1023 molekul glukosa. Berapakah mol glukosa yang terdapat dalam sampel cecair tersebut?

(JAR H = 1, N = 14, Al = 27, O = 16, Fe = 56, Br = 80, C = 12) NA = 6.02 × 1023

Uji Minda 4.2

4.2.6

Formula Kimia4.3.1 Pembentukkan ion positif dan ion negatif

Adakah susunan elektron boleh mempengaruhi pembentukan ion? Ya, susunan elektron akan mempengaruhi pembentukan ion positif dan ion negatif. Atom logam cenderung untuk menderma elektron dan membentuk ion positif manakala atom bukan logam cenderung untuk menerima elektron dan membentuk ion negatif.

Pembentukan Ion

Atom logam (Kumpulan 1, 2, 13)

Derma elektron

Ion positif

Atom bukan logam (Kumpulan 16, 17)

Terima elektron

Ion negatif

Rajah 4.4 Kecenderungan atom logam dan atom bukan logam membentuk ion positif dan ion negatif

Setiap atom unsur mempunyai sifat untuk mencapai susunan elektron yang stabil, iaitu susunan duplet (2 elektron terluar) atau susunan oktet (8 elektron terluar) seperti dalam Rajah 4.5. Apabila atom mencapai susunan elektron yang stabil, tindak balas secara kimia untuk membentuk sebatian lain tidak akan berlaku.

Rajah 4.5 Susunan elektron atom yang stabil

Duplet

OktetOktet

Contoh 14

Di dalam dua bekas berbeza yang tertutup mengandungi 1 mol atom helium dan 1 mol atom uranium masing-masing. Bekas yang mana mengandungi lebih banyak zarah? Bekas yang mana pula mempunyai jisim yang lebih besar?(JAR He = 4, U = 238)

Penyelesaian:Bilangan zarah bagi atom helium dan uranium sama kerana bilangan mol kedua-dua atom adalah sama.

Maka, jisim yang terbesar ialah atom uranium.

4.3


Untuk lebih memahami tentang pembentukan ion positif dan ion negatif, mari kita lihat Rajah 4.6 dan Rajah 4.7.

Pembentukan ion positifAtom natrium, Na mempunyai 1 elektron di petala terluar menjadikannya tidak stabil.

Atom natrium, Na membentuk ion natrium, Na+ setelah mencapai susunan elektron yang stabil dengan mendermakan 1 elektron terluarnya.

Rajah 4.6 Pembentukan ion positif

Persamaan setengah bagi pembentukan ion natrium, Na+

Na → Na+ + e–

Persamaan setengah bagi pembentukan ion klorida, Cl–

Cl + e– → Cl–

Rajah 4.7 Pembentukan ion negatif

Pembentukan ion negatifAtom klorin, Cl mempunyai 7 elektron di petala terluar menjadikannya tidak stabil.

Atom klorin lebih mudah untuk menerima 1 elektron daripada menderma 7 elektron. Maka, atom klorin menerima 1 elektron membentuk ion klorida, Cl– untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil.

4.3.1

4.3.2 Formula KimiaSebatian ion terbentuk apabila ion positif dan ion negatif bergabung. Formula kimia merupakan simbol unsur-unsur yang bergabung dan ditulis bersama untuk membentuk satu sebatian. Apakah maklumat yang diperoleh daripada formula kimia tersebut? Maklumat yang akan diperoleh dari formula kimia diterangkan dalam Rajah 4.8.

• Bilangan ion ditunjukkan pada nombor subskrip.

• Jumlah 1 ion tidak ditulis dalam formula kimia.

Senang Ingat !

K2O

Huruf K dan O menunjukkan simbol unsur yang terdapat dalam sebatian, iaitu kalium dan oksigen.

Nombor subskrip 2 menunjukkan terdapat dua atom kalium dan satu atom oksigen. Hal ini menunjukkan nisbah atom bagi setiap unsur dalam sebatian.

Rajah 4.8 Maklumat yang diperoleh daripada formula kimia

Bagaimanakah cara untuk menulis formula kimia? Cara untuk menulis formula kimia adalah seperti berikut:• Kenal pasti formula ion positif dan ion negatif yang hadir dalam sebatian.• Seimbangkan bilangan cas ion positif dan bilangan cas ion negatif supaya sama untuk

membentuk sebatian yang neutral.

Contoh 15

Tunjukkan pembentukan sebatian natrium klorida, NaCl.

Penyelesaian:

Bahan Natrium, Na Klorin, Cl

Cas pada setiap ion Na+

+1Cl––1

Nisbah ion 1 1

Jumlah cas pada sebatian yang neutral

1 × 1= 1

1 × (–1)= –1

Formula sebatian NaCl

Na Na

Cl Clatau, Na+ Cl–

1 1

1 1Na Cl NaCl


Aktiviti 4.2

Abad21

Tujuan: Menulis formula kimia melalui kaedah permainan Susun Suai Gambar (Jigzaw Puzzle).Bahan: Kad manila, kertas sebak, penebuk lubang, gunting dan pen penanda.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid. 2. Tuliskan ion-ion seperti dalam Rajah 4.9 pada kad manila dan guntingkan.

3. Cantumkan kad ion Na+, K+ dan Al3+ yang dihitamkan kepada kad ion yang dilubangkan iaitu SO4

2–, O2– dan Cl– mengikut susunan dalam Jadual 4.3 supaya kesemua lubang pada kad dipenuhi.

4. Senaraikan formula kimia yang terbentuk dengan ion-ion di atas. Lengkapkan jadual yang diberikan. Pemenang akan dikira berdasarkan jumlah formula kimia yang dapat dibentuk dalam masa terawal.

5. Keputusan dicatat dalam Jadual 4.3.

6. Persembahkan hasil permainan susun suai gambar (jigsaw puzzle) di hadapan kelas.

Na+ K+

Al3+

SO42– O2–

Cl–

Lubangkan guna penebuk

Hitamkan dengan pen penanda

Rajah 4.9 Contoh kad ion

Ion SO42– O2– Cl

Na+ Na2SO4

K+

Al3+

Jadual 4.3

4.3.2

Eksperimen 4.1

Formula kimia sebatian dan persamaan tindak balas bagi magnesium oksida.

Pernyataan masalah: Apakah formula kimia bagi magnesium oksida?

Tujuan: Menjalankan eksperimen untuk mendapatkan formula kimia bagi magnesium oksida.

Bahan: 10 cm pita magnesium dan kertas pasir.

Radas: Mangkuk pijar dan penutup, penyepit, tungku kaki tiga, segi tiga tanah liat, penimbang elektronik dan penunu Bunsen.

Prosedur:

1. Timbang mangkuk pijar yang kosong bersama penutupnya.

2. Gosokkan 10 cm pita magnesium menggunakan kertas pasir sehingga bersih.

3. Gulungkan pita magnesium dan letakkan di dalam mangkuk pijar.

4. Timbang mangkuk pijar bersama isinya dan penutup.

5. Sediakan susunan radas seperti Rajah 4.10.

6. Panaskan mangkuk pijar dengan kuat sehingga pita magnesium mula terbakar. Tutup mangkuk pijar dengan penutup.

7. Pembakaran diteruskan dan penutup mangkuk pijar diangkat sekali sekala dengan penyepit dan tutup semula secepat mungkin.

8. Jika tiada lagi pembakaran pada magnesium, angkat penutup dan bakar lagi dalam 4 hingga 5 minit.

9. Sejukkan mangkuk pijar dan kandungannya serta penutup pada suhu bilik.

10. Timbang mangkuk pijar dan kandungannya serta penutup.

11. Ulangi langkah 1 hinggga 10 untuk mendapatkan jisim tetap.

12. Rekodkan bacaan penimbang dalam Jadual 4.4.

Keputusan:

Item Jisim (g)Mangkuk pijar + penutupMangkuk pijar + penutup + magnesiumMangkuk pijar + penutup + magnesium oksida

4.3.3 Eksperimen bagi mendapatkan formula kimia sebatian dan persamaan tindak balas


Pita magnesiumSegi tiga tanah liat

Mangkuk pijar

Tungku kaki tiga

Dipanaskan

Jadual 4.4

Contoh 16

Apakah formula kimia bagi sebatian litium oksida?

Penyelesaian:

Bahan Litium, Li Oksigen, O

Cas pada setiap ion Li++1

O2–

–2

Nisbah ion 2 1

Jumlah cas pada sebatian yang neutral

2 × 1= 2

1 × (–2)= –2

Formula sebatian Li2O

atau, Li+ O2–

1 2

2 1Li O Li2O


Pentafsiran data:

1. Lengkapkan Jadual 4.5.

Unsur Mg OJisim (g)Bilangan molNisbah terendah

(JAR Mg = 24, O = 16)

2. Apakah formula kimia bagi magnesium oksida?3. Apakah persamaan tindak balas yang berlaku?

Kesimpulan: Apakah kesimpulan yang dapat anda buat?

Jadual 4.5

1. Bagaimanakah pembentukan ion negatif. Berikan contoh.

2. Rajah 4.11 menunjukkan atom magnesium. Terangkan cara pembentukan ion bagi atom magnesium. Lukiskan pembentukan ion bagi atom magnesium.

Rajah 4.11 Susunan elektron atom magnesium

Uji Minda 4.3

4.3.3

Konsep Mol dalam Persamaan Kimia4.4.1 Persamaan kimia yang seimbang bagi tindak balas kimia

Bagaimanakah menulis persamaan kimia yang seimbang dalam satu tindak balas? Dalam satu persamaan kimia, perlu ada bahan tindak balas dan hasil tindak balas. Bahan dan hasil tindak balas harus memiliki bilangan atom yang sama. Contoh 18 merupakan langkah untuk menulis persamaan kimia yang seimbang.

Contoh 17

Hasil pembakaran pita plumbum setelah ditimbang ialah 25.80 g plumbum dan 2.00 g oksigen. Apakah formula kimia bagi plumbum oksida dan persamaan bagi tindak balas yang berlaku?(JAR Pb = 207, O = 16)

Penyelesaian:Unsur Pb O

Jisim (g) 25.80 2.00

Bilangan mol

Nisbah

Nisbah terendah 1 1

Tulis simbol setiap unsur

Tulis jisim setiap unsur

Jisim dibahagi dengan jisim molar

Pilih nilai terkecil dan dibahagikan dengan setiap nombor

Maka, 1 mol atom plumbum, Pb bergabung dengan 1 mol atom oksigen membentuk formula kimia PbO.Persamaan tindak balas yang berlaku: 2Pb + O2 2PbO

Contoh 18

Tindak balas antara zink dan oksigen menghasilkan zink oksida

Langkah 1: Kenal pasti bahan tindak balas dan hasil tindak balas.

Bahan tindak balas: Zink dan gas oksigenHasil tindak balas: Zink oksida

Langkah 2: Tulis formula kimia bagi bahan tindak balas dan hasil tindak balas.

Bahan tindak balas: Zn, O2

Hasil tindak balas: ZnO

Langkah 3: Tulis persamaan kimia bagi tindak balas.Zn + O2 ZnO

Langkah 4: Kenal pasti bilangan atom bagi setiap unsur bahan tindak balas dan hasil tindak balas.

Zn + O2 ZnOBahan tindak balas:

1 atom zink, 2 atom oksigen

Hasil tindak balas: 1 atom zink,

1 atom oksigen

Langkah 5: Seimbangkan bilangan atom bahan tindak balas dan hasil tindak balas dengan mengubah pekali (angka di hadapan formula kimia) sehingga persamaan kimia seimbang.

2Zn + O2 2ZnO

4.4

Contoh 19

Seimbangkan persamaan kimia berikut:

(a) H2 + O2 H2O(b) Al + Cl2 AlCl3(c) KOH + H2SO4 K2SO4 + H2O

Penyelesaian:

(a) 2H2 + O2 2H2O(b) 2Al + 3Cl2 2AlCl3(c) 2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O


Dalam persamaan kimia, anda boleh mendapatkan bilangan mol bagi sebatian atau bahan yang terlibat. Sebelum ini, kita sudah mempelajari cara untuk mengira bilangan mol serta persamaan kimia. Ini yang dinamakan stoikiometri, iaitu perhubungan kuantitatif antara bahan tindak balas dan hasil tindak balas dalam sesuatu tindak balas kimia.

Bagi persamaan dalam Contoh 20, pekali dalam persamaan menunjukkan bahawa 4 atom natrium bertindak balas dengan 1 molekul gas oksigen menghasilkan 2 molekul natrium oksida. Dalam konsep mol pula, 4 mol atom natrium bertindak balas dengan 1 mol molekul gas oksigen menghasilkan 2 mol molekul natrium oksida.

Aktiviti 4.3

Abad21

Tujuan: Menulis persamaan kimia seimbang yang ringkas dan menggunakan konsep mol untuk menyeimbangkan persamaan kimia.

Kaedah: Pilih Kipas (Fan-n-Pick)

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada lima orang murid.2. Setiap kumpulan perlu memilih satu kad yang disusun seperti kipas.3. Setiap kad mengandungi soalan. Selesaikan soalan yang diberi pada masa yang

ditetapkan oleh guru.

Peneutralan antara asid hidroklorik dengan natrium hidroksida menghasilkan natrium klorida dan air

Tindak balas antara logam natrium dengan air menghasilkan natrium hidroksida dan gas hidrogen

Penghasilan gas ammonia apabila gas nitrogen bertindak balas dengan gas hidrogen

Pembentukan kuprum(ll) sulfat melalui tindak balas antara kuprum(ll) oksida dengan asid sulfurik

4. Bentangkan jawapan di hadapan kelas.

4.4.2 Konsep mol berdasarkan persamaan kimia bagi tindak balas kimia

Contoh 20

4.4.24.4.1

4 atom atau 4 mol Na

1 molekul atau 1 mol O2

2 molekul atau 2 mol Na2O

4Na + O2 2Na2O

1. Hitung jisim air yang terhasil daripada pengoksidaan 2.00 g glukosa, C6H12O6. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O2. Penguraian kalium klorat,KClO3 biasa digunakan dalam penyediaan gas oksigen dalam skala

kecil di makmal. Hitungkan jisim gas oksigen yang terhasil daripada 5.50 g kalium klorat, KClO3. 2KClO3 → 2KCl + 3O2

3. Pencemaran asap dari kilang perindustrian yang menyebabkan pencemaran udara. Antara kandungan asap kilang ialah sulfur dioksida. Apabila sulfur dioksida ini bertindak balas dengan gas oksigen yang berada di udara akan menghasilkan sulfur trioksida yang merupakan salah satu penyebab hujan asid berlaku. Tuliskan persamaan kimia yang seimbang bagi tindak balas yang dinyatakan.

Uji Minda 4.4

Untuk menghasilkan produk atau bahan kimia, kuantiti bahan yang bertindak balas perlu diketahui secara relatif. Pekali dalam persamaan kimia akan memberikan maklumat tersebut untuk menyelesaikan masalah perhitungan dalam sebarang tindak balas kimia. Contoh 21 ialah cara menyelesaikan masalah berkaitan konsep mol berdasarkan persamaan kimia.

4.4.2

Contoh 21

Penyelesaian:

Persamaan yang berikut menunjukkan tindak balas apabila 40 g kalsium karbonat dipanaskan dengan kuat. Berikut merupakan tindak balas yang berlaku:Hitung jisim kalsium oksida yang terbentuk. (JAR: Ca = 40, O = 16, C = 12)

CaCO3 CaO + CO2

Langkah 1CaCO3 CaO + CO2 1 mol 1 mol

Tuliskan bilangan mol bagi bahan-bahan yang terlibat.

Langkah 2

Bilangan mol CaCO3

Tukarkan jisim kepada bilangan mol dengan menggunakan formula:

Langkah 3Daripada persamaan kimia, 1 mol kalsium karbonat menghasilkan 1 mol kalsium oksida. Oleh itu, bilangan mol kalsium oksida sama dengan bilangan mol kalsium karbonat.Bilangan mol kalsium oksida = Bilangan mol mol kalsium karbonat = 0.4 mol

Kirakan bilangan mol kalsium oksida

Langkah 4Maka, jisim kalsium oksida yang terhasil ialahJisim kalsium oksida = 0.4 mol × (40 + 16) g mol–1

= 22.4 g

Kirakan jisim kalsium oksida


Larutan Piawai4.5.1 Kepekatan larutan menggunakan konsep bilangan mol

Mengapakah penting untuk kita mengetahui kepekatan sesuatu cecair atau larutan? Kepekatan larutan bergantung kepada bahan larut dalam pelarut. Bidang perindustrian memerlukan jumlah bahan larut dan pelarut yang tertentu untuk menghasilkan produk. Oleh sebab itu, ahli kimia menggunakan cara pengiraan untuk mendapatkan kepekatan larutan menggunakan konsep mol dengan tepat. Larutan piawai ialah larutan yang diketahui kepekatannya. Terdapat cara untuk menyediakan larutan piawai seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4.12.

Rajah 4.12 Kaedah menyediakan larutan piawai

3. Larutkan zat terlarut dalam air suling dengan mengacau larutan menggunakan rod kaca.

1. Timbang zat terlarut. 2. Letakkan zat terlarut di dalam bikar dan tambahkan air suling.

4. Pindahkan larutan ke dalam kelalang isi padu. Bilas bikar dengan air suling beberapa kali dan masukkan ke dalam kelalang isi padu.

5. Bilas corong turas dengan air suling beberapa kali dan masukkan ke dalam kelalang isi padu.

6. Tambahkan air suling sehingga paras bawah tanda senggatan. Gunakan penitis untuk menambahkan air suling hingga mencapai tanda senggatan pada kelalang isi padu.

7. Tutup kelalang isi padu dengan penutup dan goncangkan larutan piawai yang disediakan sehingga sekata.

Setelah mempelajari cara penyediaan larutan piawai, kita akan belajar cara pengiraan kepekatan larutan piawai. Unit yang digunakan untuk kepekatan larutan piawai ialah mol dm–3. Simbol bagi kemolaran ialah M.

Aktiviti 4.4

Tujuan: Penyediaan 250 cm3 larutan berkepekatan 0.1 M, 0.5 M dan 1 M daripada pepejal natrium klorida, NaCl.

Bahan: Pepejal natrium klorida, NaCl dan air suling.

Radas: Kelalang isi padu 250 cm3, corong turas dan bikar 50 ml.

1. Kira jisim natrium klorida yang diperlukan untuk menyediakan setiap larutan piawai. Catatkan dalam Jadual 4.6.

Jadual 4.6

Kepekatan larutan (M) 0.1 0.5 1.0

Bilangan mol

Jisim NaCl

Contoh 22

Kirakan kepekatan 250 cm3 bagi 0.5 mol larutan piawai plumbum(ll) nitrat, Pb(NO3)2 yang disediakan.

Penyelesaian:

Tukarkan unit cm3 kepada dm3

Guna formula

4.5

Neraca elektronik

Zat terlarut

Zat terlarut

PenitisCorong turas

Tanda senggatan

Kelalang isi padu

Kelalang isi padu

Kelalang isi padu

Penutup gabus

Larutan piawai

Air suling

Air suling

LarutanRod kaca


2. Timbang natrium klorida, NaCl untuk setiap kepekatan larutan piawai.

3. Masukkan pepejal natrium klorida, NaCl ke dalam bikar dan larutkan dengan air suling.

4. Pindahkan larutan ke dalam kelalang isi padu. Bilas bikar dengan air suling beberapa kali dan masukkan ke dalam kelalang isi padu.

5. Tambahkan air suling sehingga paras bawah tanda senggatan. Gunakan penitis untuk menambahkan air suling sehingga mencapai tanda senggatan pada kelalang isi padu.

6. Tutup kelalang isi padu dengan penutup dan goncangkan larutan piawai yang disediakan sehingga sekata.

4.5.2 Kaedah pencairan

Air minuman yang manis telah ditambah dengan sejumlah air. Kini, air minuman tersebut sudah menjadi tawar. Adakah kandungan gula dalam air minumantersebut berkurangan?

Air minuman yang pekat boleh dicairkan dengan menambah air ke dalamnya. Kaedah ini dinamakan sebagai pencairan. Bagaimanakah cara pengiraan untuk mendapatkan isi padu atau kepekatan yang tertentu dengan menggunakan kaedah pencairan?

M1V1 = M2V2

M1 = Kepekatan larutan sebelum air ditambahkanV1 = Isi padu larutan sebelum air ditambahkanM2 = Kepekatan larutan selepas air ditambahkanV2 = Isi padu larutan selepas air ditambahkan

Penambahan air kepada sesuatu larutan pekat akan mengubah kepekatan larutan tersebut tetapi tidak mengubah jisim zat terlarut. Hal ini menyebabkan bilangan mol larutan sebelum dan selepas pencairan adalah sama.

4.5.24.5.1

Cabaran Minda

Gambar foto 4.2 Air minuman yang pekat ditambah dengan air akan menghasilkan air minuman

yang lebih cair

1. 50 cm3 larutan natrium hidroksida, NaOH 0.5 mol dm–3 dicairkan dengan 40 cm3 air suling. Kirakan kepekatan larutan yang terhasil.

2. Hitung isi padu asid hidroklorik, HCl 2.0 mol dm–3 yang diperlukan untuk menyediakan 200 cm3 asid hidroklorik, HCl 1.0 mol dm–3.

Uji Minda 4.5

Aktiviti 4.5

Tujuan: Penyediaan 100 cm3 larutan berkepekatan 0.1 M dan 0.5 M daripada cecair 1 M kuprum(ll) sulfat, CuSO4.Bahan: 250 cm3 larutan piawai kuprum(ll) sulfat, CuSO4 dan air suling.Radas: Kelalang isi padu 100 cm3, corong turas, pipet 10 ml, pipet 50 ml dan bikar 50 ml.Kirakan isi padu larutan piawai kuprum(ll) sulfat, CuSO4 yang akan digunakan untuk menghasilkan larutan dengan kepekatan 0.1 M dan 0.5 M dengan kaedah pencairan seperti dalam Jadual 4.7.

Kepekatan (M) 0.1 0.5Isi padu CuSO4 (Formula M1V1 = M2V2)

Prosedur penyediaan 0.1 M larutan piawai kuprum(ll) sulfat, CuSO4

1. Sukat 10 cm3 larutan piawai kuprum(ll) sulfat, CuSO4 dengan menggunakan pipet 10 ml dan masukkan ke dalam kelalang isi padu.

2. Tambahkan air suling sehingga paras bawah tanda senggatan. Gunakan penitis untuk menambahkan air suling sehingga mencapai tanda senggatan pada kelalang isi padu.

3. Tutup kelalang isi padu dengan penutup dan goncangkan larutan yang disediakan sehingga sekata.

4. Ulangi langkah 1 hingga 3 untuk penyediaan 0.5 M larutan piawai kuprum(ll) sulfat, CuSO4.

Jadual 4.7

Contoh 23Kirakan kepekatan baharu kalium hidroksida, KOH, jika 200 cm3 air suling ditambahkan ke dalam 100 cm3 kalium hidroksida, KOH 2 mol dm–3.Penyelesaian:


STO

IKIO

MET

RI

Jisi

mLa

ruta

n Pi

awai

Kon

sep

Mol

Form

ula

Kim

ia

Jisi

m re

latif

Pem

bent

ukan

Kae

dah

penc

aira

n

• Ji

sim

ato

m

rela

tif

• Ji

sim

mol

ekul

re

latif

• Ji

sim

form

ula

rela

tif

• Io

n po

sitif

• Io

n ne

gatif

M1V

1 = M

2V2

Pem

alar

Avo

gadr

oJi

sim

= z

arah

4.1 Jisim Atom Relatif, Jisim Molekul Relatif dan Jisim Formula Relatif

Memerihalkan jisim atom relatif.

Mengira jisim molekul relatif dan jisim formula relatif.

Menyelesaikan masalah numerikal berkaitan jisim molekul relatif dan jisim formula relatif.

4.2 Konsep Mol

Menerangkan konsep mol.

Menghubungkaitkan bilangan mol atom dengan jisim bahan dan jisim atom relatif atau jisim molekul relatif.

Menghubungkaitkan bilangan mol molekul dengan jisim molekul dan jisim molekul relatif.

Menerangkan maksud Pemalar Avogadro (NA).

Menghubungkaitkan Pemalar Avogadro (NA) dengan bilangan zarah dan bilangan mol.

Menyelesaikan masalah numerikal yang melibatkan bilangan mol.

4.3 Formula KimiaMenerangkan bagaimana ion positif dan ion negatif terbentuk dengan menggunakan lakaran.

Menulis formula kimia sebatian.

Menjalankan eksperimen untuk mendapatkan formula kimia sebatian dan persamaan tindak balas.

4.4 Konsep Mol dalam Persamaan Kimia

Menulis persamaan kimia seimbang bagi tindak balas kimia.

Menyelesaikan masalah berkaitan konsep mol berdasarkan persamaan kimia bagi tindak balas kimia.

4.5 Larutan Piawai

Menentukan kepekatan larutan menggunakan konsep bilangan mol.

Mengira kepekatan sesuatu larutan dengan menggunakan kaedah pencairan.


Rumusan Refleksi Kendiri



1. Kira isi padu asid sulfurik, H2SO4 1.0 mol dm–3 dalam cm3 yang diperlukan untuk menyediakan 2.0 dm3 larutan asid sulfurik, H2SO4 0.4 mol dm–3.

2. Berapakah jisim natrium dalam unit gram yang diperlukan untuk bertindak dengan 0.5 mol atom klorin bagi menghasilkan sebatian dengan formula kimia NaCl? (JAR Na = 23, Cl = 35.5)

3. Persamaan kimia yang berikut tidak seimbang:

Fe+ Cl2 FeCl3

(a) Nyatakan bahan tindak balas dan hasil tindak balas bagi tindak balas di atas.(b) Seimbangkan persamaan di atas. (c) Hitungkan:

(i) Bilangan mol gas klorin, Cl2 yang bertindak balas lengkap dengan 11.2 g ferum, Fe.(ii) Jisim ferum (III) klorida yang terbentuk.

(JAR: Fe = 56, Cl = 35.5)

4. Pepejal natrium hidroksida digunakan untuk menyediakan larutan piawai.

(a) Hitung jisim pepejal natrium hidroksida yang diperlukan untuk menyediakan larutan piawai 2.0 mol dm–3 sebanyak 250 cm3.

(b) Jelaskan secara ringkas cara untuk menyediakan larutan piawai natrium hidroksida 2.0 mol dm–3 sebanyak 250 cm3.

(c) Apakah langkah berjaga-jaga yang perlu diambil untuk memastikan semua natrium hidroksida dipindahkan ke dalam kelalang isi padu?

LATIHAN PENGAYAAN1.

Rajah 2

Rajah 2 menunjukkan pengeluaran asap dari kawasan perindustrian. Pembebasan asap dari kilang perindustrian menyebabkan pencemaran udara. Antara kandungan asap kilang ialah nitrogen oksida. Apabila nitrogen oksida ini bertindak balas dengan gas oksigen yang berada di udara, tindak balas ini akan menghasilkan nitrogen dioksida yang merupakan salah satu penyebab hujan asid berlaku.(a) Tuliskan persamaan kimia yang berlaku pada situasi di atas.(b) Cadangkan langkah-langkah yang perlu diambil oleh pengusaha kilang untuk

mengatasi masalah hujan asid tersebut.(c) Apakah langkah yang boleh diambil oleh kerajaan bagi meningkatkan kesedaran

orang ramai tentang kepentingan menjaga alam sekitar.

Penilaian Sumatif 4


Rajah 1

Pepejal natrium hidroksida

113112 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 IKATAN KIMIABAB 5IKATAN KIMIA SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 5

• Duplet• Oktet• Susunan elektron• Ion positif• Ion negatif• Ikatan ion• Ikatan kovalen

STANDARD KANDUNGAN

5.1 Kestabilan Unsur5.1.1 Melakar dan menerangkan susunan elektron duplet dan oktet bagi gas adi.5.1.2 Menerangkan ciri gas adi. 5.1.3 Menghubungkaitkan kestabilan gas adi dengan susunan elektronnya.5.1.4 Menerangkan dengan contoh bagaimana unsur lain mencapai susunan elektron stabil.

5.2 Ikatan Ion5.2.1 Menerangkan pembentukan ion positif dan ion negatif dengan lakaran susunan elektron.5.2.2 Memerihalkan pembentukan ikatan ion dalam sebatian ion.5.2.3 Merumuskan sifat fizik bagi sebatian ion.5.2.4 Menerangkan dengan contoh sebatian ion dalam kehidupan harian.

5.3 Ikatan Kovalen 5.3.1 Menerangkan pembentukan ikatan kovalen tunggal dan ganda dua.5.3.2 Melakarkan susunan elektron sebatian kovalen.5.3.3 Merumuskan sifat fizik bagi sebatian kovalen.5.3.4 Menerangkan dengan contoh sebatian kovalen dalam kehidupan harian.

• Apakah ikatan yang terbentuk antara ion positif dan ion negatif?

• Apakah kegunaan sebatian ion dan sebatian kovalen dalam kehidupan seharian?

• Bagaimanakah melakar susunan elektron sebatian yang terbentuk?


Masihkah anda ingat susunan elektron bagi gas adi atau Kumpulan 18? Gas adi sudah mencapai susunan elektron duplet atau oktet yang stabil. Apakah sebenarnya yang dimaksudkan dengan susunan elektron duplet dan oktet?

Susunan elektron duplet ialah atom yang mempunyai dua elektron valens di petala terluar seperti yang ditunjukkan Rajah 5.1.

Susunan elektron oktet ialah atom yang mempunyai lapan elektron valens di petala terluar seperti yang ditunjukkan Rajah 5.2.

Kestabilan Unsur5.1.1 Susunan elektron duplet dan oktet bagi gas adi

Rajah 5.1 Susunan elektron duplet

Rajah 5.2 Susunan elektron oktet

He

Ne Ar

Aktiviti 5.1

Tujuan: Melakar susunan elektron duplet dan oktet bagi gas helium, neon dan argon.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Lengkapkan jadual berikut:

Helium Neon ArgonTuliskan susunan

elektron 2.8

Lakaran susunan elektron

3. Bentangkan hasil perbincangan di hadapan kelas.

5.1.1

5.1.2 Ciri gas adi Pada tahun 1919, seorang saintis Irving Langmuir telah memperkenalkan octet theory yang masih digunakan sehingga sekarang.

Fakta Sains

Dua ciri utama gas adi ialah stabil dan lengai.

Stabil

Lengai

Elektron di petala terluar telah mencapai susunan duplet atau oktet.

• Tidak bertindak balas secara kimia dengan unsur lain.

• Tidak reaktif bertindak balas.

• Wujud sebagai monoatom kerana tidak reaktif secara kimia.

5.1.3 Kestabilan gas adi dan susunan elektronKestabilan atom dapat dicapai melalui dua cara, iaitu:

Perkongsian elektron Pendermaan dan penerimaan elektron

Mengapakah gas adi merupakan gas yang stabil? Gas adi ialah gas yang stabil kerana susunan elektron di petala terluar sudah mencapai susunan duplet atau oktet. Hal ini menyebabkan atom gas adi tidak perlu berkongsi elektron atau menderma serta menerima elektron.

5.1.35.1.2

Aktiviti 5.2

Tujuan: Membuat risalah tentang ciri gas adi.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Cari maklumat tentang ciri gas adi yang menjadikannya sebagai gas yang stabil. 3. Persembahkan hasil dapatan anda dalam bentuk risalah.

Jadual 5.1

5.1

He


Pendermaan elektron

Natrium mempunyai satu elektron di petala terluar.

Natrium lebih mudah untuk mendermakan satu elektron berbanding menerima tujuh elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil.

Penerimaan elektron

Fluorin mempunyai tujuh elektron di petala terluar.

Fluorin lebih mudah untuk menerima satu elektron berbanding menderma tujuh elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil.

Perkongsian elektron

Atom klorin mempunyai tujuh elektron di petala terluar.

Jika terdapat dua atom klorin, maka kedua-dua atom lebih mudah untuk berkongsi elektron bagi mencapai susunan elektron oktet yang stabil.

Rajah 5.3 Natrium menderma satu elektron membentuk ion natrium

2.8.1

2.7

2.8.7 2.8.7

2.8

2.8

2.8.8 2.8.8

Rajah 5.4 Fluorin menerima satu elektron membentuk ion flurida

Rajah 5.5 Dua atom klorin berkongsi dua elektron di petala terluar

1. Berikan dua ciri gas adi.

2. Mengapakah gas argon wujud sebagai monoatom?

3. Nyatakan cara unsur berikut mencapai susunan elektron yang stabil:(a) Atom aluminium (b) Atom klorin(c) Molekul klorin

4. Apakah cara atom natrium dan atom klorin mencapai susunan elektron yang stabil?

Uji Minda 5.1

5.1.4

Setiap atom akan berusaha untuk mencapai kestabilan susunan elektron. Atom yang neutral mempunyai bilangan proton yang sama dengan bilangan elektron. Apabila atom menderma atau menerima elektron, maka bilangan proton tidak lagi sama dengan bilangan elektron. Hal ini menyebabkan pembentukan ion positif dan ion negatif. Ikatan ion terbentuk melalui pemindahan elektron antara atom logam dengan atom bukan logam. Atom logam menderma elektron manakala atom bukan logam menerima elektron untuk mencapai susunan elektron yang stabil.

Ikatan Ion5.2.1 Pembentukan ion positif dan ion negatif

Ion positif

Ion negatif

• Pembentukan ion positif disebabkan oleh pendermaan elektron. • Contohnya atom magnesium, Mg mempunyai susunan elektron 2.8.2. • Dua elektron di petala terluar lebih mudah untuk didermakan berbanding dengan menerima

enam elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil dan membentuk ion magnesium, Mg2+.

• Pembentukan ion negatif disebabkan oleh penerimaan elektron. • Contohnya atom sulfur, S yang mempunyai susunan elektron 2.8.6.• Atom sulfur lebih mudah menerima dua elektron berbanding dengan menderma enam

elektron bagi mencapai susunan elektron oktet yang stabil membentuk ion sulfida, S2–.

Rajah 5.6 Pembentukan ion magnesium

Rajah 5.7 Pembentukan ion sulfida 5.2.1

5.1.4 Unsur lain mencapai susunan elektron stabilSusunan elektron atom yang stabil dicapai melalui perkongsian elektron atau pendermaan dan penerimaan elektron. 5.2

2.8.2

2.8.6

2.8

2.8.8

2e–

2e–


5.2.2 Pembentukan ikatan ion dalam sebatian ionPembentukan ikatan ion dalam sebatian ion mesti melibatkan pendermaan elektron dan penerimaan elektron untuk menghasilkan sebatian yang neutral dan susunan elektron yang stabil. Mari kita lihat contoh pembentukan sebatian ion natrium klorida, NaCl dan magnesium oksida, MgO.

Susunan elektron atom natrium ialah 2.8.1.

Susunan elektron atom magnesium ialah 2.8.2.

Atom natrium akan menderma satu elektron untuk membentuk ion Na+.

Atom magnesium akan menderma dua elektron bagi membentuk ion Mg2+.

Susunan elektron atom klorin ialah 2.8.7.

Susunan elektron atom oksigen ialah 2.6.

Atom klorin akan menerima satu elektron bagi membentuk ion Cl–.

Atom oksigen akan menerima dua elektron membentuk ion O2–.

Maka sebatian ion yang terbentuk ialah natrium klorida, NaCl.

Maka sebatian ion yang terbentuk ialah magnesium oksida, MgO.

Rajah 5.8 Pembentukan sebatian ion natrium klorida

Rajah 5.9 Pembentukan sebatian ion magnesium oksida

Bagaimanakah pembentukan sebatian ion aluminium oksida?

Cabaran Minda

5.2.2

5.2.3 Sifat fizik sebatian ionSebatian ion mempunyai sifat fizik yang membezakannya dengan sebatian kovalen. Rajah 5.10 menunjukkan sifat fizik bagi sebatian ion.

Rajah 5.10 Sifat fizik sebatian ion

5.2.4 Sebatian ion dalam kehidupan harianApakah contoh sebatian ion yang digunakan dalam kehidupan harian anda? Jadual 5.2 merupakan contoh sebatian ion yang digunakan dalam kehidupan harian.

Jadual 5.2 Kegunaan sebatian ion dalam kehidupan harian

5.2.45.2.3

Kekonduksian elektrikMengkonduksikan elektrik dalam keadaan leburan

dan larutan akueus


Takat lebur dan takat didih yang tinggi

Keterlarutan Larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut organik

SIFAT FIZIK SEBATIAN ION

Pembentukan sebatian ion magnesium oksida

Kalsium oksida Natrium klorida Magnesium oksida

Kegunaan:

Meneutralkan tanah yang bersifat asid.

Kegunaan:

Dimasukkan ke dalam masakan sebagai bahan perasa.

Kegunaan:

Bertindak sebagai antasid untuk melegakan pedih hulu hati atau ketidakhadaman.


2.8.1

2.8.2

2.8 2.8

2.8 2.8.8

2.8.7

2.6


Aktiviti 5.3

Tujuan: Menyenaraikan sebatian ion dan kegunaannya dalam kehidupan harian. Kaedah: Jelajah Galeri (Gallery Walk)Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Setiap kumpulan diberikan satu kad yang memaparkan satu jenis industri, iaitu industri

makanan, pembinaan dan perubatan.3. Cari maklumat di perpustakaan atau Internet mengenai sebatian ion yang terlibat dalam

bidang masing-masing.4. Bincang dan tuliskan hasil dapatan kumpulan anda di atas kertas sebak. 5. Tampal di dinding kelas setelah selesai.6. Setiap kumpulan akan bergerak ke kumpulan berdekatan mengikut arah lawan jam

sehingga tamat.7. Murid akan berbincang dengan guru tentang hasil Jelajah Galeri (Gallery Walk) setiap

kumpulan dan buat kesimpulan.

1. Lengkapkan jadual di bawah:

Atom Nombor proton

Susunan elektron atom Ion Susunan

elektron ionKalium, K 19

Magnesium, Mg 12 2.8.2 Mg2+ 2.8Oksigen, O 8

2. Bentukkan enam sebatian ion daripada ion-ion yang berikut:

Li+ K+ Mg2+

O2- F- Cl-

3. Senaraikan tiga sifat fizik bagi sebatian ion.4. Senaraikan lima sebatian ion yang anda gunakan dalam kehidupan harian.

Uji Minda 5.2

5.2.4

Ikatan Kovalen

Gilbert Newton Lewis (1875 – 1946) merupakan ahli kimia yang menemui ikatan kovalen.

Fakta Sains

5.3.1 Ikatan kovalen tunggal dan ganda dua

Ikatan kovalen terbentuk apabila atom-atom bukan logam berkongsi elektron untuk mencapai susunan elektron yang duplet atau oktet yang stabil.

Terdapat dua jenis ikatan kovalen yang akan kita pelajari dalam topik ini. • Ikatan kovalen tunggal• Ikatan kovalen ganda dua

Ikatan kovalen tunggal• Terbentuk apabila sepasang elektron dikongsi oleh

atom-atom untuk mencapai susunan elektron yang stabil sama ada duplet atau oktet.

• Sebagai contoh dua atom hidrogen, masing-masing memerlukan 1 elektron untuk mencapai susunan elektron duplet yang stabil.

• Oleh itu, atom hidrogen masing-masing menyumbang 1 elektron dan membentuk 1 ikatan kovalen tunggal.

• Maka, terhasil 1 molekul hidrogen, H2 seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.11.

Ikatan kovalen ganda dua• Terdapat sesetengah atom yang perlu berkongsi

2 pasang elektron untuk mencapai susunan elektron yang stabil sama ada duplet atau oktet.

• Sebagai contoh dua atom oksigen masing-masing memerlukan 2 elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil.

• Oleh itu, setiap atom oksigen akan menyumbang 2 elektron dan membentuk ikatan ganda dua.

• Maka, terhasil 1 molekul oksigen, O2 seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.12.

Adakah ikatan ganda tiga boleh terbentuk? Jika ya, berikan satu contoh pembentukan ikatan kovalen ganda tiga.

Cabaran Minda

Rajah 5.11 Pembentukan ikatan kovalen tunggal

Rajah 5.12 Pembentukan ikatan kovalen ganda dua

Abad21 5.3


5.3.2 Susunan elektron sebatian kovalenPembentukan sebatian kovalen melibatkan perkongsian elektron antara unsur-unsur bukan logam. Pembentukan ikatan kovalen tunggal atau ganda dua berlaku adalah untuk mencapai susunan elektron duplet atau oktet yang stabil.

Pembentukan sebatian kovalen air, H2O

Satu atom oksigen berkongsi dua pasang elektron dengan dua atom hidrogen untuk mencapai susunan elektron duplet dan oktet masing-masing. Satu atom oksigen membentuk dua ikatan kovalen tunggal dengan dua atom hidrogen.

Atom hidrogen memerlukan 1 elektron untuk mencapai susunan elektron duplet yang stabil.

Atom oksigen memerlukan 2 elektron untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil.

Aktiviti 5.4

Tujuan: Melakar sebatian kovalen yang terbentuk antara pasangan atom. Arahan:1. Secara berpasangan, lakarkan sebatian kovalen yang terbentuk antara pasangan atom

yang berikut:(a) Atom hidrogen dan atom nitrogen(b) Atom hidrogen dan atom klorin(c) Atom karbon dan atom oksigen(d) Atom nitrogen dan atom oksigen(e) Atom karbon dan atom hidrogen(f) Atom karbon dan atom klorin.

2. Semak jawapan dengan pasangan anda. 5.3.2

5.3.3 Sifat fizik bagi sebatian kovalenApakah sifat fizik bagi sebatian kovalen? Adakah sifat fizik sebatian kovalen berbeza dengan sebatian ion? Mari kita lihat Rajah 5.14.

Rajah 5.14 Sifat fizik sebatian kovalen

Aktiviti 5.5

Tujuan: Mengkaji sifat sebatian kovalen dan sebatian ion dari segi kekonduksian elektrik, takat lebur dan keterlarutan dalam air.

A. Kekonduksian elektrikBahan: Serbuk plumbum(ll) bromida, PbBr2 dan serbuk glukosa, C6H12O6.Radas: Bateri, wayar penyambung, klip buaya, ammeter, mangkuk pijar, elektrod karbon, segi tiga tanah liat, tungku kaki tiga, penunu Bunsen, suis dan spatula.

Prosedur:1. Sambungkan bateri kepada elektrod karbon menggunakan wayar penyambung.2. Masukkan dua spatula serbuk pepejal plumbum(ll) bromida ke dalam mangkuk pijar.3. Tutupkan suis. 4. Perhati dan rekodkan bacaan awal ammeter.5. Panaskan serbuk plumbum(ll) bromida sehingga lebur.6. Perhatikan jarum ammeter dan rekodkan bacaan ammeter.7. Ulangi langkah 1 hingga 6 dengan menggunakan serbuk glukosa, C6H12O6.

Pembentukan sebatian kovalen molekul air

Rajah 5.13 Pembentukan sebatian kovalen molekul air


Serbuk plumbum(II) bromida

Ammeter

Bateri

Suis

Elektrod karbon

Panaskan


Kekonduksian elektrikTidak mengkonduksikan

elektrik


Takat didih dan takat lebur yang rendah

Keterlarutan Tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik

SIFAT FIZIK SEBATIAN KOVALEN


Berhati-hati semasa mengendalikan mangkuk

pijar yang panas. Pastikan anda menggunakan

pengepit untuk mengalihkannya.


Pemerhatian:

Bahan Keadaan fizikal Bacaan ammeter Inferens

Plumbum(ll) bromidaPepejalLeburan

GlukosaPepejalLeburan

B. Takat leburBahan: Serbuk natrium klorida, NaCl dan serbuk sulfur, S.

Radas: Mangkuk pijar, tungku kaki tiga, penunu Bunsen, segi tiga tanah liat dan spatula.

Prosedur: 1. Masukkan dua spatula serbuk natrium klorida ke dalam mangkuk pijar dan masukkan juga

dua spatula serbuk sulfur ke dalam mangkuk pijar yang berlainan.

2. Panaskan secara serentak kedua-dua mangkuk pijar.

3. Perhatikan perubahan yang berlaku dan rekodkan pemerhatian.

Pemerhatian:

Bahan Pemerhatian InferensNatrium klorida

Sulfur

C. Keterlarutan dalam airBahan: Air, serbuk natrium klorida, NaCl dan serbuk naftalena, C10H8.

Radas: Tabung uji, rod kaca dan spatula.

Prosedur:1. Masukkan sedikit serbuk natrium klorida ke dalam tabung uji yang mengandungi 5 cm3 air

menggunakan spatula.

2. Kacau dan perhatikan perubahan yang berlaku.

3. Ulangi langkah 1 hingga 2 dengan serbuk naftalena dan rekodkan perubahan yang berlaku.

Pemerhatian:

Bahan Pemerhatian InferensNatrium kloridaNaftalena

5.3.35.2.3

Jadual 5.3

Jadual 5.4

Jadual 5.5

5.3.4 Sebatian kovalen dalam kehidupan harianTerdapat banyak kegunaan sebatian kovalen dalam kehidupan harian kerana sifatnya tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Kebanyakan sebatian kovalen berfungsi sebagai pelarut seperti alkohol. Rajah 5.16 menunjukkan kegunaan sebatian kovalen dalam kehidupan harian.

Penghasilan cat

KosmestikPerubatan

Rajah 5.16 Kegunaan sebatian kovalen dalam kehidupan harian

1. Terangkan pembentukan ikatan kovalen tunggal bagi dua atom klorin. Bilangan proton klorin ialah 17.

2. Apakah maksud ikatan kovalen?3. Lakarkan susunan elektron bagi pembentukan ammonia, NH3. Bilangan proton nitrogen,

N ialah 7, manakala hidrogen, H ialah 1.4. Minyak wangi diperbuat daripada ester, iaitu hasil tindak balas asid karbosilik dan alkohol.

Apakah sifat-sifat ester yang membolehkannya sesuai digunakan sebagai minyak wangi?

Uji Minda 5.3


1. Rajah 1 menunjukkan susunan elektron bagi atom unsur A.

Rajah 1

(a) Tuliskan susunan elektron bagi atom unsur A.(b) Atom unsur A membentuk ikatan ion dengan atom klorin, Cl.

(i) Lukis susunan elektron bagi pembentukan sebatian ion tersebut. Bilangan proton klorin ialah 17.(ii) Tulis formula kimia bagi sebatian yang terbentuk.(iii) Nyatakan tiga sifat fizik sebatian tersebut.

2. Sifat-sifat sebatian B adalah tidak larut dalam air dan mempunyai takat lebur yang rendah.(a) Adakah B sebatian ion atau sebatian kovalen? (b) Nyatakan satu sifat fizik sebatian B selain yang dinyatakan.

IKAT

AN

KIM

IA

Kes

tabi

lan

Uns

urIk

atan

Kov

alen

Ikat

an Io

n

Kum

pula

n 18

Sifa

t fizi

k

Sifa

t fizi

k•

Sus

unan

dup

let

dan

okte

t yan

g st

abil

• Ti

dak

reak

tif

dala

m ti

ndak

ba

las

• W

ujud

seb

agai

ga

s m

onoa

tom

• M

engk

ondu

ksik

an

elek

trik

dala

m

kead

aan

lebu

ran

dan

laru

tan

akue

us

• Ta

kat d

idih

dan

ta

kat l

ebur

yan

g tin

ggi

• La

rut d

alam

air

teta

pi ti

dak

laru

t da

lam

pel

arut

or

gani

k

• Ti

dak

men

gkon

duks

ikan

el

ektri

k da

lam

se

mua

kea

daan

• Ta

kat d

idih

dan

ta

kat l

ebur

yan

g re

ndah

• Ti

dak

laru

t dal

am

air t

etap

i lar

ut

dala

m p

elar

ut

orga

nik

Keg

unaa

n

Keg

unaa

n

Pem

bent

ukan

Pem

bent

ukan

• M

ende

rmak

an

elek

tron

mem

bent

uk io

n po

sitif

• M

ener

ima

elek

tron

mem

bent

uk io

n ne

gatif

• Ik

atan

tung

gal

berk

ongs

i se

pasa

ng

elek

tron

• Ik

atan

gan

da

dua

berk

ongs

i du

a pa

sang

el

ektro

n

• P

erin

dust

rian

• P

emak

anan

• P

enja

gaan

kul

it

• P

erin

dust

rian

• K

osm

etik

• P

erub

atan

5.1 Kestabilan Unsur

Melakar dan menerangkan susunan elektron duplet dan oktet bagi gas adi.

Menerangkan ciri gas adi.

Menghubungkaitkan kestabilan gas adi dengan susunan elektronnya.

Menerangkan dengan contoh bagaimana unsur lain mencapai susunan elektron stabil.

5.2 Ikatan Ion

Menerangkan pembentukan ion positif dan ion negatif dengan lakaran susunan elektron.

Memerihalkan pembentukan ikatan ion dalam sebatian ion.

Merumuskan sifat fizik bagi sebatian ion.

Menerangkan dengan contoh sebatian ion dalam kehidupan harian.

5.3 Ikatan Kovalen

Menerangkan pembentukan ikatan kovalen tunggal dan ganda dua.

Melakarkan susunan elektron sebatian kovalen.

Merumuskan sifat fizik bagi sebatian kovalen.

Menerangkan dengan contoh sebatian kovalen dalam kehidupan harian.

Refleksi Kendiri


Penilaian Sumatif 5

Rumusan



• Pengoksidaan• Penurunan• Sel kimia ringkas• Tindak balas redoks• Elektrod• Tenaga elektrik

STANDARD KANDUNGAN6.1 Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia

6.1.1 Memerihalkan proses pengoksidaan dan penurunan.6.1.2 Membina dan memerihalkan cara sel kimia ringkas beroperasi.6.1.3 Mengenal pasti tindak balas pengoksidaan dan penurunan di elektrod.

6.2 Tindak Balas Redoks

6.2.1 Menerangkan tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran elektron.6.2.2 Memerihalkan kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan.6.2.3 Mencipta sumber yang menggunakan proses redoks bagi menghasilkan tenaga.

• Apakah proses pengoksidaan dan proses penurunan?

• Bagaimanakah membina sel kimia ringkas?

• Bagaimanakah tindak balas redoks berlaku?

• Adakah proses redoks boleh menghasilkan tenaga?

129128 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 BAB 6TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIASAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 6

Apakah yang dimaksudkan dengan proses pengoksidaan dan penurunan? Bagaimanakah untuk mengenal pasti proses pengoksidaan dan proses penurunan? Rajah 6.1 menunjukkan cara untuk mengenal pasti proses pengoksidaan dan penurunan dalam sesuatu tindak balas kimia.

Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia6.1.1 Proses pengoksidaan dan proses penurunan

Proses pengoksidaan Proses penurunan

Penambahan oksigen Oksigen Kehilangan oksigen

Kehilangan hidrogen Hidrogen Penambahan hidrogen

Kehilangan elekton Elektron Penerimaan elektron

Nombor pengoksidaan bertambah Nombor pengoksidaan Nombor pengoksidaan

berkurangRajah 6.1 Ciri-ciri proses pengoksidaan dan proses penurunan

Apakah yang dimaksudkan dengan agen pengoksidaan dan agen penurunan?

• Agen pengoksidaan bermaksud bahan yang mengoksidakan bahan lain dan diturunkan dalam tindak balas kimia.

• Agen penurunan bermaksud bahan yang menurunkan bahan lain dan dioksidakan dalam tindak balas kimia.

Mari kita lihat contoh-contoh berikut untuk memahami dengan lebih lanjut mengenai proses pengoksidaan, proses penurunan, agen pengoksidaan dan agen penurunan.

Penambahan dan kehilangan oksigenProses pengoksidaan berlaku apabila berlaku pertambahan oksigen pada magnesium lalu membentuk magnesium oksida.

Proses penurunan berlaku apabila berlaku kehilangan oksigen pada karbon dioksida lalu membentuk karbon.

Mg : Agen penurunan

CO2 : Agen pengoksidaan2Mg + CO2 2MgO + C

Kehilangan dan penerimaan elektron

Proses pengoksidaan apabila magnesium kehilangan elektron.Mg Mg2+ + 2e–

Proses penurunan berlaku apabila pertambahan bilangan elektron.O2 + 4e– 2O2–

Mg : Agen penurunan

O2 : Agen pengoksidaan 2Mg + O2 2MgO

Perubahan nombor pengoksidaan

Proses pengoksidaan berlaku apabila pertambahan nombor pengoksidaan daripada 0 ke 2.

Proses penurunan berlaku apabila pengurangan nombor pengoksidaan daripada 0 ke –2.

Mg : Agen penurunan

O2 : Agen pengoksidaan 2Mg + O2 2MgO

Fakta Sains

Pengaratan ialah salah satu contoh tindak balas pengoksidaan dan penurunan. Pengaratan juga merupakan tindak balas redoks.

6.1 Penambahan dan kehilangan hidrogen

Proses pengoksidaan berlaku apabila berlaku kehilangan hidrogen pada hidrogen sulfida lalu membentuk sulfur.

Proses penurunan berlaku apabila berlaku penambahan hidrogen pada gas klorin lalu membentuk asid hidroklorik.

H2S : Agen penurunan

Cl2 : Agen pengoksidaan H2S + Cl2 S + HCl


Sel kimia ialah sel elektrokimia yang menghasilkan tenaga elektrik daripada tindak balas kimia. Sel kimia ringkas terdiri daripada dua jenis logam yang berbeza dicelup ke dalam elektrolit dan disambung pada wayar penyambung melalui litar luar seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.2. Logam-logam yang disambung dengan wayar penyambung dinamakan elektrod. Terminal positif (katod) dan terminal negatif (anod) ditentukan berdasarkan siri elektrokimia. Logam yang berada pada kedudukan lebih tinggi dalam siri elektrokimia cenderung untuk menderma elektron dan menjadi terminal negatif. Manakala, logam yang berada pada kedudukan lebih rendah dalam siri elektrokimia cenderung untuk menerima elektron dan menjadi terminal positif. Rajah 6.3 menunjukkan siri elektrokimia.

6.1.2 Sel kimia ringkas

Rajah 6.3 Siri elektrokimia

Logam

KNaCaMgAlZnFeSnPbCuAg

Lebih mudah menderma

elektron

Elektrod kuprumLarutan kuprum(II) sulfat

Elektrod magnesium

Mari kita lihat apa yang berlaku pada sesuatu sel kimia ringkas dalam Jadual 6.1.

Terminal negatif (anod) Terminal positif (katod)

Logam yang berada di kedudukan lebih tinggi dalam siri elektrokimia.

Logam yang berada di kedudukan lebih rendah dalam siri elektrokimia.

Melepaskan elektron dan terlarut untuk membentuk ion logam.

Ion positif dalam elektrolit akan menerima elektron dan membentuk logam.

Proses pengoksidaan. Proses penurunan.

Jadual 6.1 Perubahan yang berlaku pada sel kimia ringkas

Rajah 6.4 menunjukkan sel kimia ringkas yang terdiri daripada elektrod magnesium dan kuprum yang dicelupkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat. Berdasarkan siri elektrokimia, logam magnesium berada di kedudukan lebih tinggi berbanding logam kuprum. Maka elektrod magnesium ialah terminal negatif dan elektrod kuprum ialah terminal positif.

Magnesium akan membebaskan dua elektron dan membentuk ion magnesium, Mg2+ menyebabkan logam magnesium menjadi lebih nipis.

Elektron akan bergerak melalui litar luar dari terminal negatif ke terminal positif. Ion kuprum dalam larutan akan menerima dua elektron dan membentuk atom kuprum, Cu. Maka, logam kuprum menjadi lebih tebal.

Apabila aliran elektron berlaku, maka tenaga elektrik terhasil. Arus elektrik mengalir ke arah yang bertentangan dengan aliran elektron. Perubahan tenaga yang berlaku dalam sel kimia adalah dari tenaga kimia kepada tenaga elektrik.

Mg Mg2+ + 2e–

Cu2+ + 2e– Cu

Rajah 6.4 Sel kimia ringkas dengan elektrod logam magnesium dan kuprum

6.1.26.1.1

Rajah 6.2 Sel kimia ringkas

Voltmeter

Logam

Elektrolit

Voltmeter

6.1.2

Senang Ingat !

Siri elektrokimia

K Kalau Na Nak Ca CantikMg Macam Al AlinaZn ZumFe FokusSn Siti NadiahPb PabilaCu Cuti Ag Aja

Aktiviti 6.1

Tujuan: Mengumpul maklumat untuk memahami istilah proses pengoksidaan, proses penurunan, agen pengoksidaan dan agen penurunan.

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.

2. Layari Internet untuk mengumpul maklumat tentang proses pengoksidaan, proses penurunan, agen pengoksidaan dan agen penurunan.

3. Persembahkan dalam bentuk multimedia di hadapan kelas.


Bagaimanakah cara untuk mengenal pasti proses pengoksidaan dan proses penurunan yang berlaku dalam sel kimia ringkas seperti Rajah 6.4? Mari kita lihat semula persamaan setengah yang berlaku di anod dan di katod.

Persamaan setengah di anod:

Persamaan setengah di katod:

Mg Mg2+ + 2e–

Cu2+ + 2e– Cu

Magnesium kehilangan elektron. Magnesium dioksidakan kepada ion magnesium.Proses pengoksidaan berlaku.

Ion kuprum menerima elektron. Ion kuprum diturunkan kepada logam kuprum.Proses penurunan berlaku.

1. Apakah maksud pengoksidaan dan penurunan?2. Berikan definisi

(a) Agen pengoksidaan(b) Agen penurunan

3. Lukiskan satu struktur sel kimia ringkas antara logam aluminium dan logam kuprum menggunakan elektrolit larutan kuprum(II) sulfat.

(a) Tentukan terminal negatif(b) Terangkan penghasilan tenaga elektrik daripada sel kimia ringkas tersebut

4. Berikut ialah persamaan persamaan setengah yang berlaku di elektrod. Kenal pasti dan tulis proses pengoksidaan atau proses penurunan yang berlaku pada elektrod tersebut:

Elektrod Persamaan setengah Proses pengoksidaan atau proses penurunan

Anod Zn Zn2+ + 2e–

Katod 2H+ + 2e– H2

Uji Minda 6.1

Tindak Balas Redoks6.2.1 Tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran elektron

Apakah yang dimaksudkan dengan tindak balas redoks? Tindak balas redoks ialah tindak balas kimia yang melibatkan proses pengoksidaan dan penurunan berlaku pada masa yang sama. Rajah 6.5 menunjukkan contoh tindak balas redoks.

Perkataan redoks berasal daripada perkataan redox, iaitu hasil gabunganRED-reduction (penurunan)OX-oxidation (pengoksidaan).

Fakta Sains

Tindak balas penyesaran

logam

Kakisan logam

Pengekstrakan logam

Contoh tindak balas

redoks

Elektrokimia

Pembakaran logam

Rajah 6.5 Contoh tindak balas redoks

6.1.3

6.1.3 Proses pengoksidaan dan proses penurunan di elektrod

6.2.1

6.21

1

2

2

3

3


Berikut merupakan contoh tindak balas redoks dalam larutan akueus. Sekeping pita magnesium dicelupkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat. Pada akhir tindak balas ini, warna biru larutan kuprum(II) sulfat bertukar menjadi tidak berwarna.

Persamaan di atas ialah tindak balas antara pepejal magnesium dalam larutan kuprum(II) sulfat untuk menghasilkan larutan magnesium sulfat dan mendakan kuprum. Persamaan setengah bagi tindak balas ini ialah:

6.2.2 Kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupanTerdapat banyak kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan terutamanya dalam sektor perindustrian bagi menghasilkan produk-produk tertentu. Antara kegunaannya adalah untuk:

Gas

Rajah 6.6 Relau bagas

Rajah 6.7 Elektrolisis

Udara panas

Udara panas

Biji logam+

Arang+

Batu kapur

Logam

Sudu

Larutan AgNO3

Daun yang mengandungi klorofil

Cahaya matahariO2

CO2

Air dari akar

Sanga disingkirkan

Gas

Elektrod argentum

Bateri

Fotosintesis

Proses pengoksidaan berlaku pada ion hidroksida daripada air untuk menghasilkan gas oksigen. Proses penurunan pula berlaku pada unsur karbon daripada karbon dioksida bagi menghasilkan glukosa.

Aktiviti 6.2

Tujuan: Mendapatkan pemahaman tentang tindak balas redoks dan kegunaannya dalam kehidupan harian.

Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Layari laman sesawang bagi mendapatkan pemahaman mengenai tindak balas redoks

dan kegunaannya dalam kehidupan harian.3. Hasil perbincangan dipersembahkan dalam bentuk persembahan multimedia.

6.2.1 6,2,2

Persamaan setengah untuk pepejal natrium

Persamaan setengah untuk gas klorin

Penambahan nombor pengoksidaan0 +1

• Atom natrium melepaskan satu elektron• Natrium dioksidakan menjadi ion natrium• Proses pengoksidaan berlaku

Pengurangan nombor pengoksidaan0 –1

• Atom klorin menerima satu elektron• Klorin diturunkan menjadi ion klorida• Proses penurunan berlaku

Na Na+ + e–

Cl2 + 2e– 2Cl–

Persamaan setengah untuk magnesium

Persamaan setengah untuk ion kuprum

Penambahan nombor pengoksidaan 0 +2

• Atom magnesium melepaskan dua elektron• Magnesium dioksidakan menjadi ion magnesium• Proses pengoksidaan berlaku

Pengurangan nombor pengoksidaan +2 0

• Ion kuprum menerima dua elektron• Ion kuprum diturunkan menjadi atom kuprum• Proses penurunan berlaku

Mg Mg2+ + 2e–

Cu2+ + 2e– Cu

Rajah 6.8 Fotosintesis

Pengekstrakan bijih timah

Dalam proses pengekstrakan bijih timah, stanum(IV) oksida diturunkan kepada stanum oleh karbon manakala karbon bertindak sebagai agen penurunan.

Penyaduran

Proses penyaduran logam seperti sudu besi yang mudah berkarat disadur dengan menggunakan logam yang kurang elektropositif daripadanya. Proses ini bertujuan untuk mengelakkan berlakunya pengaratan supaya sudu besi kelihatan lebih cantik.

Mari kita lihat contoh tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran elektron bagi tindak balas antara pepejal natrium dengan gas klorin.

Persamaan setengah bagi tindak balas ini ialah:

2Na + Cl2 2NaCl

Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu


6.2.3 Penciptaan sumber yang menggunakan tindak balas redoks bagi menghasilkan tenagaSetelah mempelajari tindak balas redoks, terdapat pelbagai kegunaannya dalam proses penghasilkan tenaga. Peluang penciptaan tenaga baharu perlu diterokai untuk menampung keperluan tenaga sesuai dengan pertambahan penduduk dunia. Bidang ini juga memberikan peluang kepada murid untuk menjana pemikiran secara kritis dan kreatif. Contohnya penghasilan bateri mudah alih yang boleh dibina dengan menggunakan bahan yang terdapat dalam rumah. Antara bahan yang boleh digunakan dalam rumah ialah kelengkapan dapur adalah seperti sudu, garfu, pisau dan sebagainya. Sementara elektrolit yang boleh digunakan untuk membenarkan pengaliran elektron juga mudah didapati seperti air paip, air garam ataupun cuka. Bahan-bahan tersebut boleh menggunakan konsep tindak balas menghasilkan bateri mudah alih dalam keadaan darurat.

Aktiviti 6.3

Tujuan: Mereka cipta sumber tenaga daripada dua jenis logam yang berlainan dan satu elektrolit.

Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Setiap kumpulan perlu mereka cipta satu sumber tenaga elektrik daripada logam berlainan

jenis dan satu elektrolit.3. Layari laman sesawang untuk mendapatkan maklumat yang diperlukan.4. Hasil projek mestilah dibentang menggunakan persembahan multimedia dan dalam bentuk

folio.

Tindak balas kimia menghasilkan tenaga elektrik yang penting dalam kehidupan hari ini.

1. Berdasarkan persamaan di atas, terangkan tindak balas redoks yang berlaku dari segi penambahan dan penyingkiran elektron.

2. Nyatakan tiga kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan harian.

Uji Minda 6.2

TEN

AG

A D

AN

PE

RU

BA

HA

N K

IMIA Ti

ndak

bal

as re

doks

Tind

ak b

alas

kim

ia

Pen

urun

anK

egun

aan

• K

ehila

ngan

ok

sige

n

• P

enam

baha

n hi

drog

en

• P

ener

imaa

n el

ektro

n

• N

ombo

r pe

ngok

sida

an

berk

uran

g

• P

enge

kstra

kan

bijih

tim

ah

• P

enya

dura

n

• Fo

tosi

ntes

is

Sel

kim

ia ri

ngka

sP

engo

ksid

aan

• P

enam

baha

n ok

sige

n

• K

ehila

ngan

hi

drog

en

• K

ehila

ngan

el

ektro

n

• N

ombo

r pe

ngok

sida

an

berta

mba

h

• Te

rmin

al

dite

ntuk

an

berd

asar

kan

siri

elek

troki

mia


6.2.3


Cu + Cl2 CuCl2

Rumusan

1. Rajah 1 menunjukkan perubahan yang berlaku apabila larutan akueus kuprum(II) sulfat bertindak balas dengan pepejal magnesium.

Persamaan bagi tindak balas di atas ialah

(a) Tuliskan persamaan setengah bagi proses:

(i) Pengoksidaan(ii) Penurunan

(b) Kenal pasti agen pengoksidaan dan agen penurunan bagi tindak balas ini.

(c) Terangkan tindak balas redoks yang berlaku dari segi penambahan dan penyingkiran elektron.

2. Senaraikan dua kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan harian.

6.1 Penghasilan Tenaga Elektrik daripada Tindak Balas Kimia

Memerihalkan proses pengoksidaan dan penurunan.

Membina dan memerihalkan cara sel kimia ringkas beroperasi.

Mengenal pasti tindak balas pengoksidaan dan penurunan di elektrod.

6.2 Tindak Balas Redoks

Menerangkan tindak balas redoks dari segi penambahan dan penyingkiran elektron.

Memerihalkan kegunaan tindak balas redoks dalam kehidupan.

Mencipta sumber yang menggunakan proses redoks bagi menghasilkan tenaga.

Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu

KuprumMagnesiumSebelum Selepas

Rajah 1

Larutan biru kuprum(II) sulfat

Larutan tidak berwarna magnesium sulfat


Refleksi Kendiri

Penilaian Sumatif 6


140 TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 6

TEMA 3

TENAGA DAN KELESTARIAN HIDUP

Tema ini memberi kefahaman mengenai kesan daya yang melibatkan gerakan dalam kehidupan harian manusia. Tema ini juga memperlihatkan perkaitan antara daya dan gerakan untuk memahami konsep momentum dan impuls. Murid juga diberi pemahaman tentang keseimbangan terma, muatan haba tentu, haba pendam tentu terutamanya yang melibatkan aktiviti dalam kehidupan harian.

141SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 DAYA DAN GERAKANBAB 7

• Kuantiti skalar• Kuantiti vektor• Daya • Keseimbangan daya• Paduan daya• Arah• Pecutan• Momentum• Prinsip Keabadian

Momentum• Impuls

• Apakah perbezaan kuantiti skalar dan kuantiti vektor?

• Bagaimanakah daya mempengaruhi pecutan sesuatu objek yang sama?

• Mengapakah bola boling direka sebagai bola yang berat?

STANDARD KANDUNGAN7.1 Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor

7.1.1 Menerangkan dengan contoh maksud kuantiti skalar dan kuantiti vektor.7.1.2 Memerihalkan paduan dan leraian vektor. 7.1.3 Menyelesaikan masalah yang melibatkan paduan dan leraian vektor.

7.2 Daya7.2.1 Menjalankan eksperimen bagi mentahkikkan persamaan F =ma.7.2.2 Memerihalkan keadaan keseimbangan daya.7.2.3 Menyelesaikan masalah yang melibatkan paduan daya dalam kehidupan harian.

7.3 Momentum 7.3.1 Menerangkan momentum (p) sebagai hasil darab jisim (m) dan halaju (v), p = mv.7.3.2 Berkomunikasi mengenai Prinsip Keabadian Momentum dalam satu dimensi bagi satu pelanggaran dan letupan.

7.4 Impuls 7.4.1 Menerangkan tentang daya impuls dan beberapa contoh situasi yang melibatkan daya impuls. 7.4.2 Memerihalkan impuls sebagai perubahan dalam momentum, iaitu Ft mv – mu.7.4.3 Merumuskan daya impuls sebagai kadar perubahan momentum dalam perlanggaran atau letupan yang berlaku dalam masa yang singkat, iaitu:

7.4.4 Menyelesaikan masalah yang melibatkan daya impuls.

143142 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 DAYA DAN GERAKANBAB 7DAYA DAN GERAKAN SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 7

Magnitud dan arah bagi sesuatu vektor diwakili dengan anak panah. Rajah 7.2 menunjukkan magnitud dan arah yang diwakili oleh anak panah.

Berdasarkan Rajah 7.2, maklumat yang diperoleh ialah kereta tersebut bergerak dengan halaju 50 km j–1 ke arah timur.

• Panjang anak panah mewakili magnitud bagi vektor (skala bagi rajah ini ialah 1 cm mewakili 20 km j-1)

• Arah anak panah mewakili arah bagi vektor50 km j–1

Rajah 7.2 Anak panah dalam kuantiti vektor

Aktiviti 7.1

Tujuan: Mengenal pasti kuantiti skalar dan kuantiti vektor.

Radas: Termometer, pembaris, neraca spring dan bongkah kayu.

Prosedur: Lakukan aktiviti di setiap stesen.

A. Stesen 1

Tentukan kuantiti yang diperoleh itu kuantiti skalar atau kuantiti vektor. Jelaskan mengapa.

Situasi Jenis kuantiti Penjelasan

Dengan menggunakan termometer, ambil bacaan suhu badan anda.

Dengan menggunakan pembaris, ukur panjang buku teks anda.

Jalan sejauh 3 meter ke arah timur dari kedudukan asal anda.

B. Stesen 2

1. Letakkan sebuah bongkah kayu di atas permukaan meja. 2. Sambungkan bongkah kayu tersebut dengan neraca spring seperti yang ditunjukkan

dalam Rajah 7.3.3. Tarik neraca spring sejauh 30 cm dari bongkah kayu dan catatkan nilai daya yang diperoleh.


DitarikNeraca spring

Bongkah kayu

30 cm

C. Stesen 3

Dengan menggunakan peta pemikiran i-Think, asingkan kuantiti-kuantiti fizik yang berikut kepada kuantiti skalar atau kuantiti vektor.

Halaju Jarak JisimPanjang Isi padu MomentumImpuls Pecutan

Daya SuhuMasa LajuCas elektrik Ketumpatan KuasaSesaran

U

7.1.1

Teruskan perjalanan sejauh 500 m, kemudian awak akan

jumpa sekolah.

Arah mana?

FaridFarid

Ah Chong

Muthu

Teruskan perjalanan sejauh 500 m ke timur, kemudian awak akan jumpa sekolah.

Terima kasih.

7.1Farid baru berpindah dari Sabah ke Kuala Lumpur. Suatu petang, Farid keluar untuk mencari sekolah baharunya yang terletak tidak jauh dari rumahnya. Ketika Farid tercari-cari arah untuk ke sekolah, Farid terjumpa dengan Ah Chong dan Muthu. Farid telah meminta bantuan mereka untuk menunjukkan arah ke sekolah baharunya itu.

Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor7.1.1 Contoh kuantiti skalar dan kuantiti vektor

Situasi BSituasi A

Rajah 7.1 Contoh situasi yang melibatkan kuantiti skalar dan kuantiti vektor

Melalui situasi dalam Rajah 7.1, arahan daripada rakan yang mana dapat membantu Farid untuk mencari sekolah baharunya? Mengapa?

Arahan yang diberikan oleh Ah Chong adalah dalam kuantiti skalar manakala arahan Muthu pula dalam bentuk kuantiti vektor. Apakah yang dimaksudkan dengan kuantiti skalar dan kuantiti vektor?

Kuantiti SkalarKuantiti fizik yang mempunyai magnitud sahaja seperti panjang, jisim, masa, suhu dan arus elektrik.

Kuantiti vektorKuantiti fizik yang mempunyai magnitud dan arah seperti sesaran, halaju dan daya.

U


7.1.3 Masalah yang melibatkan paduan dan leraian vektorPaduan vektorTerdapat dua jenis paduan vektor yang selalu digunakan dalam kehidupan harian, iaitu paduan vektor selari dan paduan vektor serenjang.

Contoh 1: Paduan Vektor Selari

Rajah 7.6 menunjukkan Ahmad dan Zi Hong sedang menolak sebuah troli dengan daya 400 N dan 300 N masing-masing mengikut arah yang sama. Apakah paduan vektor yang terhasil?

Penyelesaian:

Paduan vektor daya yang selari diperoleh dengan menambah kedua-dua vektor tersebut.

Paduan daya,

Jumlah paduan daya yang terhasil,

F1 = 400 N

F2 = 300 N

Rajah 7.6 Ahmad dan Zi Hong menolak sebuah troli dengan

daya yang berbeza

Paduan daya yang terhasil mempunyai arah yang sama dengan dua daya yang bertindak ke atasnya.

80 N

60 N

Rajah 7.7 Daya ke atas troli ditolak dengan dua daya yang berserenjang

Contoh 2: Paduan Vektor Serenjang

Rajah 7.7 menunjukkan sebuah troli yang ditolak ke arah timur, tiba-tiba ditolak dari sisi. Kira paduan daya yang terhasil.

Penyelesaian:

Paduan vektor daya serenjang boleh diperoleh dengan dua kaedah, iaitu:

Kaedah 1: Segi tiga dengan lukisan berskala

1. Tentukan skala yang bersesuaian. 1 cm : 20 N.

2. Lukis daya F1 mengikut skala dan arah.

3. Lukis daya F2 mengikut skala dan arah bermula pada hujung F1.

4. Lengkapkan segi tiga dengan menyambungkan kedua-dua daya.

A

B

ULeraian vektorLeraian vektor ialah apabila satu vektor dileraikan kepada dua komponen yang berserenjang atau bersudut tegak antara satu sama lain tetapi memberi kesan yang sama seperti vektor asal.

F ialah vektor asalFx dan Fy ialah leraian vektor

Rajah 7.5 Contoh leraian vektor

Rajah 7.5 menunjukkan vektor asal dileraikan kepada dua komponen, iaitu komponen mengufuk, dan komponen menegak, .

7.1.2 Paduan dan leraian vektorTerdapat banyak situasi yang melibatkan paduan vektor dan leraian vektor dalam menyelesaikan masalah kehidupan harian.

Paduan vektorPaduan vektor ialah hasil gabungan dua vektor menjadi vektor tunggal.

Daya 5 N ditarik ke kanan

Daya 3 N ditolak ke kanan

Rajah 7.4 Contoh paduan vektor

Rajah 7.4 menunjukkan sebuah bongkah kayu ditarik dengan daya 5 N ke kanan. Kemudian, sebanyak 3 N daya ditolak ke arah yang sama. Hasil gabungan kedua-dua vektor ini menghasilkan paduan vektor.

7.1.2

FFy

Fx


Contoh 3:

Sebuah troli ditarik dengan daya 45 N seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.9. Daya yang dikenakan bersudut 20° dari garisan mengufuk. Kirakan daya pada arah mengufuk dan menegak.

Penyelesaian:Rajah 7.9 Troli ditarik dengan daya 45 N dan bersudut 20° dari garisan mengufuk

F = 45 N

1. Lukis gambar rajah vektor.

2. Kira leraian daya bagi arah menegak dan arah melintang menggunakan formula trigonometri.

1. Apakah yang dimaksudkan dengan kuantiti skalar dan kuantiti vektor?2. Nyatakan perbezaan antara paduan vektor dan leraian vektor.3. Dua daya, masing-masing 40 N dan 30 N dikenakan pada suatu titik. Nyatakan daya

paduan bagi kedua-dua daya sekiranya sudut di antara kedua-dua daya ialah 90°.

4. Sebuah kapal dipandu dengan halaju 5 ms–1 ke arah barat. Kapal ini berhadapan arus dengan halaju 2.5 ms–1 ke arah selatan. Tentukan magnitud dan arah halaju bagi kapal itu.

5. Seorang pelancong menarik begnya dengan daya 100 N pada sudut 55° dari garis mengufuk.(a) Tunjukkan dan labelkan:

(i) Daya, F.(ii) Daya komponen mengufuk, Fx.(iii) Daya komponen menegak, Fy .

(b) Cari:(i) Daya mengufuk beg yang menggerakkannya

ke hadapan.(ii) Daya menegak beg.

Uji Minda 7.1

2.5 ms–1

U

5 ms–1

7.1.3

F = 45 N

Fy

Fx

Leraian vektorKaedah trigonometri digunakan bagi meleraikan vektor kepada dua komponen yang berserenjang seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.8.

Rajah 7.8 Kaedah trigonometri yang digunakan untuk meleraikan dua vektor yang berserenjang

5. Kira panjang AB. Panjang AB ialah 5 cm.

6. Tukarkan ukuran yang diperoleh mengikut skala.

Mengikut skala, 1 cm bersamaan 20 N, maka 5 cm bersamaan 100 N.

7. Kira sudut θ dengan menggunakan protaktor. 37° dari arah Timur.

Oleh itu, daya yang dikenakan ke atas troli ialah 100 N ke arah 37° dari Timur.

Kaedah 2: Pengiraan berdasarkan Teorem Phytagoras

Paduan vektor,

Manakala, untuk menentukan arah paduan daya, formula trigonometri digunakan.

Hal ini menunjukkan paduan vektor troli bergerak 37 dari arah Timur. Oleh hal yang demikian, paduan vektor yang bertindak ke atas troli ialah 100 N ke arah 37 dari arah timur.

F = F12 + F2

2

= 802 + 602

= 10 000= 100 N

FFy

Fx

F

O A

BC


Kesemua istilah ini mempunyai hubung kait dalam menghasilkan sesuatu gerakan. Jangka masa detik ialah suatu alat yang digunakan untuk mengkaji gerakan. Jangka masa detik boleh mencetak titik-titik di atas pita detik pada kadar yang seragam. Jarak di antara dua titik yang berturutan di atas pita detik mewakili perubahan kedudukan objek.

Fakta Sains

Eksperimen 7.1

Penyataan masalah: Apakah hubungan antara daya, jisim dan pecutan?Tujuan: Menentukan hubungan antara daya, jisim dan pecutan.Radas: Pita detik, tali kenyal, troli, jangka masa detik, bekalan kuasa, landasan terpampas geseran, pemberat berslot, blok kayu dan pembaris meter.


7.2.1 Eksperimen mentahkikkan persamaan F = ma

Pemberat berslot

Takal licin

Tali kenyal

Troli

Blok kayu

Landasan terpampas geseran

Ke bekalan kuasa a.u.Jangka masa detik

Pita detik

A. Hubungan Pecutan dengan DayaInferens: Pecutan bergantung kepada daya yang dikenakan.Hipotesis: Semakin bertambah daya, semakin bertambah pecutan.

Pemboleh ubahDimanipulasi : DayaBergerak balas : PecutanDimalarkan : Jisim

Gambar foto 7.1 Jangka masa detik

Halaju seragam

Pecutan

Tafsiran bacaan jangka detik

7.2Terdapat beberapa istilah yang perlu diberi perhatian apabila mempelajari daya. Apakah yang dimaksudkan dengan daya? Daya ialah tarikan atau tolakan yang dikenakan ke atas suatu objek. Daya akan memberi kesan terhadap sesuatu objek itu seperti pertukaran arah gerakan, mengerakkan sesuatu objek yang pegun dan menambah kelajuan sesuatu objek yang bergerak.

Jarak ditakrifkan sebagai jumlah panjang lintasan yang dilalui oleh sesuatu objek yang bergerak dari satu tempat ke satu tempat yang lain. Jarak ialah suatu kuantiti skalar.

Sesaran ialah jarak yang dilalui oleh suatu objek yang bergerak mengikut suatu lintasan terpendek yang menyambungkan dua lokasi dalam suatu arah tertentu. Sesaran ialah suatu kuantiti vektor. Unit SI bagi jarak dan sesaran ialah meter (m).

DayaKesan daya dalam kehidupan harianBoleh dicapai pada 11/7/2019.

Apa itu laju? Laju ialah jarak yang dilalui per unit masa atau kadar perubahan jarak.

Pecutan ditakrifkan sebagai kadar perubahan halaju dan suatu kuantiti vektor. Unit SI bagi pecutan ialah ms–2 .

Halaju ialah laju dalam arah tertentu atau kadar perubahan sesaran.

Laju purata, v = Jumlah jarak yang dilalui, s (m)

Masa yang diambil, t (s)

Halaju purata, v = Sesaran, s (m)

Masa yang diambil, t (s)

Pecutan, aPerubahan halaju, v

Halaju akhir – Halaju awal

v – u

Masa yang diambil, t

Masa yang diambil

t

=

=

=

Rajah 7.10 Contoh perbezaan antara jarak dan sesaran

JarakSesaran

Kota Belud

Beluran

Kudat

Semporna

Sandakan

Tawau

KeningauBeaufort

Pensiangan

Kota Kinabalu

Lahad Datu


7.2.2 Keseimbangan dayaMinta seorang rakan berdiri tegak di hadapan kelas. Dapatkah anda menyatakan di manakah daya bertindak ke atas rakan anda? Mungkin anda melihat seolah-olah tiada daya yang bertindak. Sebenarnya terdapat daya tarikan graviti yang bertindak ke bawah dan menyebabkan rakan anda ditarik ke bawah. Pada hakikatnya, murid tersebut tidak

Objek dalam keadaan pegunApabila ahli gimnastik berada dalam keadaan pegun seperti Gambar foto 7.2, daya paduan yang bertindak ke atasnya ialah sifar. Hal ini kerana berat badan ahli gimnastik, W seimbang dengan tindak balas normal, R dari landasan.

Gambar foto 7.2 Ahli gimnastik mencapai keseimbangan daya ketika pegun

7.2.27.2.1

Berat badan, W

Tindak balas normal, R

Berdasarkan Eksperimen 7.1, dapatkah anda nyatakan hubungan antara daya, jisim dan pecutan?

Pecutan suatu objek adalah berkadar langsung dengan daya paduan.

Bagi suatu daya yang dikenakan ke atas suatu objek, pecutan yang dihasilkan adalah berkadar songsang dengan jisim.

Pecutan, a ∝ Daya paduan, F

Unit SI bagi daya ialah newton (N) dan kita mentakrifkan satu newton (1 N) sebagai daya yang diperlukan untuk menyebabkan 1 kg objek bergerak dengan pecutan 1 ms–2. Gantikan dalam persamaan F = kma 1 N = k × 1 kg × 1 ms–2

Dan kita akan dapat pemalar k = 1

Maka, hubungan antara daya, F, jisim, m, dan pecutan, a, boleh ditulis sebagai: F = ma

bergerak ke bawah. Hal ini menunjukkan terdapat daya yang sama bertindak menuju ke atas. Kesan kedua-dua daya tersebut terbatal dan menyebabkan rakan anda tidak bergerak. Keadaan ini dinamakan keseimbangan daya.

Pecutan, a ∝ Jisim, m

1

Dengan menggabungkan hubungan, a ∝ F dan a ∝

Didapati a ∝ Fm

Apabila disusun semula, F ∝ m × a maka F = km × a = kma

F = dayam = jisima = pecutank = pemalar

1m

Prosedur: 1. Satu tali kenyal disangkutkan pada troli.2. Tali kenyal itu diregang sehingga ke hujung troli.3. Troli ditarik menuruni landasan oleh tali kenyal yang diregang dengan jumlah daya

yang sama.4. Tentukan pecutan troli dengan menganalisis pita detik yang diperoleh.5. Ulangi langkah 1 hingga 4 dengan menggunakan dua, tiga, empat dan lima tali kenyal.

Keputusan:Jadual 7.1

Daya / bilangan tali kenyal Pecutan (ms–2)

Pentafsiran data:1. Plotkan graf pecutan melawan daya.Kesimpulan: Adakah hipotesis diterima? Mengapa?

B. Hubungan Pecutan dengan JisimInferens: Pecutan bergantung kepada jisim objek.Hipotesis: Semakin bertambah jisim objek, semakin bertambah pecutan.

Pemboleh ubahDimanipulasi : JisimBergerak balas : PecutanDimalarkan : DayaProsedur:1. Satu tali kenyal disangkutkan pada troli.2. Tali kenyal itu diregang sehingga ke hujung troli.3. Troli ditarik menuruni landasan oleh tali kenyal yang diregang dengan jumlah daya

yang sama.4. Tentukan pecutan troli dengan menganalisis pita detik yang diperoleh.5. Ulangi langkah 1 hingga 4 dengan menggunakan dua, tiga, empat dan lima troli.Keputusan:

Jadual 7.2

Jisim / bilangan troli Pecutan (ms–2)

Pentafsiran data:1. Plotkan graf pecutan melawan jisim.Kesimpulan: Adakah hipotesis diterima? Mengapa?


Mari kita lihat situasi yang melibatkan paduan daya dalam kehidupan harian kita.

LifSeorang budak perempuan berada di dalam sebuah lif. Dia berdiri di atas penimbang. Berat budak perempuan, W = mg bertindak ke bawah dan tindak balas normal, R bertindak ke atas.

Apabila lif pegun (tidak bergerak)

Lif bergerak ke atas dengan pecutan, a

Lif bergerak ke bawah dengan pecutan, a

Pegun

Pecutan, a (ke atas)

Pecutan, a (ke bawah)

R

a

a

W

Daya paduan, FF R WR mg

== − =

∴ =

00

Bacaan penimbang = berat budak perempuan

Daya paduan, F ke atasR mg

F maF R mg maR mg maR m g a

> === − == +

∴ = +( )

0

Bacaan penimbang > berat budak perempuanArah paduan daya = arah pecutan (ke atas)

Daya paduan, F ke bawah

mg FF maF mg R maR mg maR m g a

> === − == −

∴ = −( )

0

Bacaan penimbang < berat budak perempuanArah paduan daya = arah pecutan (ke bawah)

R

W

R

W

Objek dalam keadaan bergerak dengan halaju yang tetapKapal terbang dalam Gambar foto 7.3 bergerak pada halaju malar. Daya bersih yang bertindak ke atasnya ialah sifar. Hal ini kerana daya tujahan, T seimbang dengan daya seretan, G. Daya angkat, U pula seimbang dengan berat, W.

Apabila daya-daya yang bertindak ke atas sesuatu objek dalam keadaan seimbang, ia akan membatalkan antara satu sama lain. Maka, daya paduan bagi keadaan ini ialah sifar. Apabila daya sifar, F = 0, maka pecutan objek tersebut juga sifar, a = 0.

Oleh hal yang demikian, dalam keseimbangan daya, objek dikatakan berada dalam keadaan rehat (halaju, v = 0) atau bergerak pada halaju malar (a = 0).

Paduan daya ialah gabungan semua daya yang bertindak ke atas sesuatu objek. Apabila daya-daya yang terlibat berada dalam keadaan seimbang, daya paduan ialah sifar dan tiada perubahan dalam gerakan objek, seolah-olah tiada daya yang dikenakan kepadanya. Apabila daya-daya yang terlibat tidak berada dalam keadaan seimbang, daya paduan ialah hasil perbezaan antara daya-daya yang bertindak ke atasnya pada arah yang berlawanan. Dalam keadaan ini, daya paduan menghasilkan pecutan. Mari kita lihat Rajah 7.12.

Gambar foto 7.3 Kapal terbang dengan halaju malar mencapai keseimbangan daya

Dalam Rajah 7.12, daya paduan bagi rajah (a) ialah sifar kerana daya yang bertindak kedua-dua arah bertentangan seimbang manakala dalam rajah (b) daya paduan bukan sifar kerana daya-daya yang bertindak ke atas objek tidak seimbang. Perubahan arah pergerakan berlaku ke arah daya paduan.

Rajah 7.12 Daya paduan berbeza apabila dikenakan daya yang berbeza

(a) Daya paduan = 0

30 N 50 N30 N 30 N

(b) Daya paduan = 20 N ke kiri

7.2.3 Masalah melibatkan paduan daya

Berat, W

Daya seretan, GDaya tujahan, T

Daya angkat, U

7.2.37.2.2


Bagi menyelesaikan masalah melibatkan satah condong, berat akan dileraikan kepada dua komponen berserenjang.

1. Objek dalam keseimbangan di atas satah condong kasar

R

Geseran, Fg

Jumlah komponen daya yang berserenjang dengan satah condong = 0

Jumlah komponen daya yang selari dengan satah condong = 0

Oleh sebab objek berada dalam keadaan pegun, daya paduan yang berserenjang dengan satah condong = 0

Oleh itu:

2. Objek memecut ke bawah di atas satah condong licin (daya geseran, Fg = 0)

R

Daya paduan yang berserenjang dengan satah condong = 0.

Daya paduan yang selari dengan satah condong = ma

Oleh itu:

Semakin besar sudut satah condong, semakin tinggi pecutan objek.

Aktiviti 7.1

Tujuan: Melukis gambar rajah daya.

Arahan: 1. Bentuk tiga kumpulan.2. Setiap kumpulan diberikan satu masalah yang melibatkan paduan daya dalam kehidupan

harian, iaitu sebuah kereta yang sedang mendaki bukit, air yang diangkut dari perigi menggunakan takal dan sebuah motosikal yang bergerak dengan halaju malar.

3. Lukis gambar rajah daya di atas kertas sebak untuk menentukan daya paduan dan pecutan bagi objek dalam setiap masalah.

4. Bentangkan hasil kumpulan di hadapan kelas.

7.2.3

Takal

Apakah yang berlaku sekiranya jisim B lebih tinggi daripada jisim A?

Cabaran Minda

Satah condongApabila suatu objek diletakkan pada sebuah satah condong, berat objek tersebut boleh dibahagikan kepada dua, iaitu:

1. Komponen berat yang selari dengan satah condong, 2. Komponen berat yang berserenjang dengan satah condong,

Rajah 7.13 Komponen berat bagi satah condong

Jisim beban sama

m2

T

Takal

T

m1

W1 W2

Apabila Sistem berada dalam keadaan rehat (tidak bergerak)

Jisim m1 lebih tinggi

m2

T

Takal

Ta

A

B

m1

Apabila A bergerak ke bawah dengan pecutan, aDaya paduan di A,

W1

W2

B bergerak ke atas dengan pecutan, aDaya paduan di B,

Petunjukm = jisim bebanT = regangan (tension)W = Berat beban

Tindak balas normal, R

Berat, W

Geseran, Fg


7.3Mengapakah kita berasa takut apabila ada sebuah lori yang besar memecut di belakang kita pada kelajuan yang tinggi? Pasti kita akan membayangkan impak besar yang akan diterima jika lori tersebut melanggar kereta kita. Perkara ini berkait dengan momentum.

Apakah itu momentum?

Momentum7.3.1 Definisi momentum

Gambar foto 7.4 Lori besar yang laju menghasilkan momentum yang tinggi sekiranya lori tersebut melanggar kereta

Rajah 7.14 Definisi momentum

Unit:kg ms–1 atau Ns

Jenis kuantiti:Kuantiti vektor

Formula:p = mv

p = momentumm = jisimv = halaju

Definisi: Hasil darab jisim dan halaju sesuatu objek

Momentum

Semua objek yang bergerak mempunyai momentum. Bayangkan situasi sebuah lori yang bermuatan penuh dan sebuah kereta bergerak pada halaju yang sama ingin berhenti, lori tersebut akan menjadi lebih sukar untuk berhenti berbanding kereta kerana lori memiliki momentum yang lebih besar berbanding kereta.

1. Nyatakan maksud daya.2. Nyatakan empat kesan daya terhadap sesuatu objek.3. Rajah menunjukkan keadaan keseimbangan daya bertindak pada objek. Tanda dan

labelkan daya tersebut.(a) Buku berada di atas meja

(b) Sebuah kapal terbang bergerak dengan halaju malar

4. Hitungkan daya paduan. Ke arah manakah objek itu bergerak?(e)

(f)

5. Seorang ahli sukan penerjun, menerjun dari sebuah bangunan yang tinggi dengan halaju yang sama. Adakah penerjun itu mempunyai daya yang seimbang? Berikan alasan anda.

6. Rajah menunjukkan seorang gadis berjisim 60 kg di dalam sebuah lif. Kira berat gadis itu sekiranya lif itu

(a) Dalam keadaan pegun(b) Memecut 0.4 ms–2 ke atas(c) Memecut 0.4 ms–2 ke bawah

(Pecutan oleh graviti, g = 10 ms–2)

Uji Minda 7.2

(c) Sebuah kereta yang bergerak dengan halaju malar

8 N

8 N

15 N

15 N

7. Seekor kucing dengan jisim 3.5 kg duduk di atas bumbung sebuah rumah dengan kecondongan 30 dari garisan mendatar. Apakah daya geseran antara kucing dan bumbung rumah tersebut? (anggap g =10 ms–2)

30


Rajah 7.17 menunjukkan pelanggaran antara bola boling dan pin boling. Bola boling mempunyai jisim, mb dan halaju awal, ub. Bola boling berlanggar dengan pin boling yang berjisim mp dan mempunyai halaju awal, up = sifar. Selepas perlanggaran, halaju bola boling berkurangan, vb dan pin boling bergerak dengan halaju yang tinggi, vp.

Prinsip Keabadian Momentum bagi sistem yang tertutup, iaitu jumlah daya luar yang bertindak ke atas sistem ialah sifar. Terdapat dua situasi yang mengaplikasikan Prinsip Keabadian Momentum seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.18.

7.3.2 Prinsip Keabadian Momentum

Prinsip Keabadian Momentum menyatakan jumlah momentum sebelum pelanggaran sama dengan jumlah momentum selepas pelanggaran jika tiada daya luar yang bertindak ke atasnya.

Prinsip ini memenuhi formula berikut:

iaitu

mb = jisim bola boling

mp = jisim pin boling

ub = halaju awal bola boling

up = halaju awal pin boling

vb = halaju akhir bola boling

vp = halaju akhir pin boling

Rajah 7.17 Pelanggaran bola boling dengan pin boling

Rajah 7.18 Situasi yang mengaplikasikan Prinsip Keabadian Momentum

Situasi Prinsip Keabadian Momentum

LetupanJumlah momentum kekal sifar sebelum dan selepas letupan.

PelanggaranJumlah momentum sesuatu objek sebelum pelanggaran

sama dengan jumlah momentum selepas pelanggaran.

ub

up = 0

Fp

vpvb

Fb

Aktiviti 7.2

Tujuan: Mengkaji pengaruh halaju dan jisim sesuatu objek terhadap kesan dan pemberhentiannya.

Bahan: Bebola keluli dan guli yang sama diameter dan plastisin.

Radas: Pembaris meter.

A. Dua objek yang mempunyai jisim yang sama tetapi berbeza ketinggianProsedur:1. Lepaskan sebiji bebola keluli pada ketinggian 50 cm dan 100 cm dari permukaan plastisin

seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.15.

Rajah 7.15 Susunan radas2. Perhati dan bezakan kedalaman serta saiz lekukan pada plastisin yang dilepaskan oleh

bebola keluli.Pemerhatian: Catatkan kedalaman dan saiz rongga pada plastisin yang dihasilkan oleh kedua-dua bebola keluli.Kesimpulan: Apakah kesimpulan yang dapat anda buat?

B. Dua objek yang mempunyai jisim yang berbeza tetapi ketinggian yang samaProsedur: 1. Lepaskan sebiji bebola keluli dan guli yang sama diameter pada ketinggian yang sama,

iaitu 50 cm dari permukaan plastisin seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.16.

Rajah 7.16 Susunan radas 2. Perhati dan bezakan kedalaman serta saiz lekukan pada plastisin yang dilepaskan oleh

bebola keluli dan guli.

Pemerhatian: Catatkan kedalaman dan saiz lekukan pada plastisin yang dihasilkan oleh bebola keluli dan guli.

Kesimpulan: Apakah kesimpulan yang dapat anda buat?

Bebola keluli

Bebola keluli

Guli

50 cm

50 cm

100 cm

Plastisin

7.3.1

Bebola keluli

Plastisin


Aktiviti 7.3

Mengkaji Prinsip Keabadian Momentum dalam pelanggaran kenyalPernyataan masalah: Adakah jumlah momentum bagi suatu sistem tertutup adalah malar dalam pelanggaran kenyal?Tujuan: Membuktikan jumlah momentum bagi suatu sistem tertutup adalah malar dalam pelanggaran kenyal.Radas: Jangka masa detik, bekalan kuasa a.u. 12 V, landasan, kaki retort, pita selofan, piston berspring, pita detik dan dua buah troli.

Prosedur:1. Dirikan satu landasan dengan mengubah suai kecerunannya supaya landasan terpampas

geseran, iaitu troli boleh bergerak menuruni landasan dengan halaju malar.2. Labelkan dua buah troli dengan jisim yang sama sebagai troli A dan troli B. Troli A dengan

piston berspring diletakkan di hujung landasan yang lebih tinggi. Letakkan troli B di hujung landasan yang lebih rendah. Letakkan pita detik pada kedua-dua troli seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.21.

3. Tolakkan sedikit troli A apabila jangka masa detik dihidupkan supaya ia boleh bergerak dengan halaju seragam dan berlanggar dengan troli B.

4. Selepas pelanggaran, kedua-dua troli bergerak berasingan dan gunakan pita detik untuk menghitung halaju troli A dan troli B sebelum dan selepas pelanggaran.

5. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1 kg, kira dan catatkan momentum sebelum dan selepas pelanggaran dalam Jadual 7.3.

Pemerhatian:Jadual 7.3

Sebelum pelanggaran Selepas pelanggaranJisim troli A,

mA (kg)Jisim troli B,

mB (kg)Halaju awal

troli A, uA (ms–1)

Jumlah momentum

awal, mAuA + mBuB

(kg ms–1)

Halaju akhir troli A, vA

(ms–1)

Halaju akhir troli B, vB

(ms–1)

Jumlah momentum

akhir, mAvA + mBvB

(kg ms–1)

Kesimpulan: Apakah kesimpulan yang anda boleh buat?


Jangka masa detik

Pita detik

Piston berspring

Ke bekalan kuasa a.u 12 V

Kaki retort Landasan

Troli BTroli A

Terdapat dua jenis pelanggaran, iaitu pelanggaran kenyal dan pelanggaran tidak kenyal. Mari kita lihat persamaan dan perbezaan kedua-dua jenis pelanggaran dalam Rajah 7.19.

Pelanggaran

Rajah 7.19 Persamaan dan perbezaan pelanggaran kenyal dan pelanggaran tidak kenyal

Rajah 7.20 Situasi sebelum dan selepas letupan

Jumlah momentum diabadikan

Jumlah tenaga diabadikan

Pelanggaran Tidak Kenyal

Jumlah tenaga kinetik tidak diabadikan.

Jumlah tenaga kinetik diabadikan.

Selepas pelanggaran, dua objek akan

terpisah dan bergerak dengan halaju yang

berbeza.

Selepas pelanggaran, dua objek akan bergerak bersama-sama dengan

halaju yang sama.

Pelanggaran Kenyal

Jumlah jisim diabadikan

Sebelum berlakunya letupan, kedua-dua objek bercantum bersama-sama dan berada dalam keadaan rehat. Selepas letupan, kedua-dua objek bergerak pada arah yang bertentangan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.20.

Objek berada dalam keadaan pegun sebelum letupan. Oleh itu, jumlah momentum sebelum letupan ialah sifar. Berdasarkan Prinsip Keabadian Momentum, jumlah momentum sebelum letupan adalah sama dengan jumlah momentum selepas letupan.

Letupan

→ →m1

m1 m1

m1

u1u1

m1m1

v1

v1

v

m2

m2 m2

m2

u2u2

m2m2

v2

Contoh pengiraan Prinsip Keabadian MomentumBoleh dicapai pada 11/7/2019.


Aktiviti 7.5

Mengkaji Prinsip Keabadian Momentum dalam letupanPernyataan masalah: Adakah jumlah momentum bagi suatu sistem tertutup adalah malar dalam letupan?Tujuan: Menunjukkan jumlah momentum bagi suatu sistem tertutup adalah malar dalam letupan.Radas: 2 buah troli, 2 buah jangka detik, pita detik, piston berspring, penukul, bekalan kuasa a.u.12 V dan pembaris meter.

Prosedur:1. Rapatkan troli A dan troli B di atas satu permukaan yang rata dan mampatkan piston

berspring pada troli B.2. Ketuk pin pelepas pada troli B perlahan- lahan untuk mengeluarkan piston berspring yang

memisahkan troli- troli. Troli- troli berlanggar dengan bongkah kayu.3. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1 kg, hitung dan catatkan momentum sebelum

dan selepas letupan dalam Jadual 7.5.


Sebelum letupan Selepas pelanggaran

Jumlah momentum

awal, p (kg ms–1)

Jisim troli A, mA (kg)

Jisim troli B, mB (kg)

Halaju troli A, vA (ms–1)

Halaju troli B, vB (ms–1)

Jumlah momentum

akhir, mAvA + mBvB

(kg ms–1)

Kesimpulan: Apakah kesimpulan yang boleh anda buat?


Troli B

Jangka masa detik

Ke bekalan kuasa a.u. 12 V

Pita detikTroli A

Piston berspring Bongkah kayu

Bongkah kayu

Aktiviti 7.4

Mengkaji Prinsip Keabadian Momentum dalam pelanggaran tidak kenyalPernyataan masalah: Adakah jumlah momentum bagi suatu sistem tertutup adalah malar dalam pelanggaran tidak kenyal?Tujuan: Membuktikan jumlah momentum bagi suatu sistem tertutup adalah malar dalam pelanggaran tidak kenyal.Radas: Jangka masa detik, bekalan kuasa a.u. 12 V, landasan, kaki retort, plastisin, pita selofan, pita detik dan dua buah troli.

Prosedur:1. Letakkan troli A di hujung landasan yang lebih tinggi manakala troli B pula di hujung

landasan yang lebih rendah. 2. Lekatkan plastisin pada kedua-dua troli itu. Letakkan pita detik pada troli A dan troli B

seperti Rajah 7.22.3. Apabila jangka masa detik masa dihidupkan, tolak sedikit troli A akan supaya bergerak

ke bawah landasan dengan halaju seragam dan berlanggar dengan troli B.4. Selepas pelanggaran, kedua-dua troli bergerak bersama-sama dan gunakan pita detik

untuk menghitung halaju troli A dan troli B sebelum dan selepas pelanggaran. 5. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1 kg, kira dan catatkan momentum sebelum

dan selepas pelanggaran dalam Jadual 7.4.


Sebelum pelanggaran Selepas pelanggaranJisim awal troli A, mA

(kg)

Jisim awal troli B, mB

(kg)

Halaju awal, uA (ms–1)

Jumlah momentum

awal, mAuA + mBuB

(kg ms–1)

Jisim akhir, mA + mB (kg)

Halaju akhir, v (ms–1)

Jumlah momentum

akhir, (mA + mB)v (kg ms–1)

Kesimpulan: Apakah kesimpulan yang boleh anda buat?

Jangka masa detik

Pita detik

Ke bekalan kuasa a.u 12 V

Kaki retort Landasan

Troli BTroli A

Plastisin



7.4Perhatikan situasi-situasi yang melibatkan daya impuls.

Dapatkah anda nyatakan situasi-situasi lain yang melibatkan daya impuls? Bincang bersama-sama rakan sekelas anda.

Impuls7.4.1 Situasi melibatkan daya impuls

Rajah 7.24 Contoh situasi yang melibatkan daya impuls dalam kehidupan harian

Aktiviti 7.8

Tujuan: Menjana idea tentang daya impuls daripada pelanggaran dan letupan.Arahan:1. Guru anda mempertontonkan tayangan video tentang pelanggaran yang melibatkan

tempoh masa yang berbeza. 2. Perhati dan banding bezakan impak pelanggaran bagi pelanggaran tempoh masa yang

singkat dan lama.3. Bincang bersama-sama rakan adakah tempoh masa memainkan peranan dalam sebuah

impak pelanggaran?

Lesung dan alu diperbuat daripada bahan yang keras. Hal ini akan memendekkan masa hentaman. Maka, daya impuls yang terhasil besar dan membantu menghancurkan makanan di dalam lesung.

Pembuatan topi keledar daripada bahan yang lembut dan tebal di bahagian dalamnya membantu memanjangkan masa hentaman jika berlaku kemalangan.

Taman permainan kanak-kanak dilitupi dengan lantai sintetik yang lembut dan tebal supaya dapat memanjangkan masa impak apabila kanak-kanak terjatuh di atas lantai dan seterusnya mengurangkan daya impuls.

1. Apakah definisi momentum?2. Huraikan situasi yang melibatkan Prinsip Keabadian Momentum.3. Sebuah troli A berjisim 500 g bergerak dengan halaju 2.0 ms–1 berlanggar dengan sebuah

troli B berjisim 400 g yang pegun. Jika troli B bergerak dengan halaju 1.0 ms–1 mengikut arah gerakan troli A, berapakah halaju troli A selepas pelanggaran?

Uji Minda 7.3

Tujuan: Mengkaji situasi yang melibatkan Prinsip Keabadian Momentum dalam kehidupan harian.Arahan:1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Setiap kumpulan akan diberikan beberapa contoh situasi yang mengaplikasikan Prinsip

Keabadian Momentum, iaitu:(a) Pelancaran roket(b) Operasi enjin jet

3. Kumpulkan maklumat berkaitan setiap situasi daripada pelbagai sumber seperti buku, majalah, surat khabar atau Internet.

4. Persembahkan hasil dapatan anda menggunakan persembahan multimedia.

Aktiviti 7.7

Tujuan: Melancarkan sebuah roket air dengan menggunakan Prinsip Keabadian Momentum dalam bentuk letupan. Radas: Botol air plastik 1.5 L, pita selofan, gam, gunting, pisau, kertas tebal, pembaris dan pelancar roket. Arahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.2. Murid dikehendaki mencari maklumat tentang teknologi

pelancaran roket daripada Internet, buku atau majalah.3. Lakarkan pembinaan roket air yang ingin dibina. 4. Bina roket air berdasarkan lakaran. 5. Anda dan ahli kumpulan boleh membuat inovasi terhadap roket air

yang dibina seperti menambah pemasangan payung terjun. 6. Buat pelancaran roket air di kawasan lapang.

Semasa pelancaran roket dijalankan, campuran bahan api hidrogen dan oksigen terbakar dengan letupan dalam kebuk pembakaran. Gas panas dalam enjin roket itu dilepaskan dengan kelajuan yang sangat tinggi melalui ekzos. Kelajuan tinggi gas panas ini menghasilkan momentum yang besar ke bawah. Berdasarkan Prinsip Keabadian Momentum, suatu momentum yang sama tetapi arah bertentangan dihasilkan dan menggerakkan roket itu ke atas.

Fakta Sains

Gambar foto 7.5 Contoh roket air

7.3.2

Aktiviti 7.6

STEM

(c) Pergerakan seekor sotong(d) Menembak menggunakan senapang


Perubahan momentum

Masa hentaman

Apabila perubahan momentum meningkat, daya impuls meningkat.

Apabila masa hentaman meningkat, daya impuls menurun.

Daya impuls terbahagi kepada daya impuls yang perlu dikurangkan dan daya impuls yang perlu ditingkatkan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.26 dan 7.27.

Terdapat dua faktor yang mempengaruhi daya impuls, iaitu perubahan momentum dan masa hentaman.

7.4.4 Masalah melibatkan daya impuls

Daya impuls yang perlu dikurangkan

Tilam tebal digunakan dalam aktiviti lompat tinggi bagi memanjangkan masa pendaratan atlet. Hal ini akan mengurangkan daya impuls seterusnya mengurangkan kecederaan.

Polistirena digunakan dalam pembungkusan bagi melindungi objek daripada kerosakan apabila objek tersebut terjatuh dengan memanjangkan masa impak terhadapnya.

Dalam sukan lompat jauh, atlet perlu membengkokkan lututnya ketika mendarat di atas tanah. Hal ini bagi memanjangkan masa hentaman supaya daya impuls boleh dikurangkan dan mengelakkan kecederaan.

Rajah 7.26 Daya impuls yang perlu dikurangkan

7.4.47.4.3

Gambar foto 7.6 menunjukkan seorang pemain pingpong yang sedang memukul bola. Satu daya dikenakan ke atas bola itu untuk sela masa, t dan menghasilkan perubahan momentum ke atas bola pingpong apabila bola itu bergerak ke arah yang berlawanan.

7.4.2 Impuls sebagai perubahan momentum

Gambar foto 7.6 Seorang pemain pingpong menghasilkan daya impuls

Impuls ialah perubahan momentum atau hasil darab daya, F yang dikenakan pada objek dengan jisim, m pada sela masa, t.

Rajah 7.25 Definisi impuls

7.4.3 Hubungan impuls, momentum dan daya impulsHukum Newton Kedua menyatakan bahawa kadar perubahan momentum berkadar terus dengan daya, F yang bertindak ke atas objek itu dalam suatu masa, t.

Oleh itu, daya impuls ditakrifkan sebagai kadar perubahan momentum dalam perlanggaran atau letupan. 7.4.37.4.2

Definisi: Perubahan momentum

Formula: Impuls

Unit: kg ms-1

atau Ns

Kuantiti vektor

Impuls

Hasil darab daya impuls dan masa hentaman


DAY

A D

AN

GER

AK

AN

Kua

ntiti

fizi

kM

omen

tum

Day

a

Impu

ls

Kes

eim

bang

an d

aya

Mak

sud

• O

bjek

dal

am

kead

aan

pegu

n

• O

bjek

be

rger

ak

deng

an h

alaj

u te

tap

• P

erub

ahan

m

omen

tum

at

au h

asil

dara

b da

ya,

F ya

ng

dike

naka

n pa

da o

bjek

de

ngan

jisi

m,

m p

ada

sela

m

asa,

t

Vekt

orP

rinsi

p K

eaba

dian

M

omen

tum

Ska

lar

Mak

sud

• M

empu

nyai

m

agni

tud

saha

ja

• D

aya,

F =

ma

• M

omen

tum

, p

= m

v•

Mem

puny

ai

mag

nitu

d da

n ar

ah

• Te

rbah

agi

kepa

da

padu

an d

an

lera

ian

vekt

or

• P

adua

n da

ya

• Le

raia

n da

ya

• P

elan

ggar

an

• Le

tupa

n

Rumusan


Makanan seperti cili dan bawang boleh ditumbuk menggunakan lesung batu. Alu lesung akan digerakkan ke bawah dengan kelajuan yang tinggi dan berhenti pada lesung dalam tempoh masa yang singkat. Hal ini akan menghasilkan daya impuls yang besar dan seterusnya menghancurkan makanan yang ditumbuk itu.

Sebiji bola sepak perlu mempunyai tekanan udara yang cukup tinggi untuk memendekkan masa tindakan apabila ditendang oleh pemain bola. Maka daya impuls yang terhasil adalah besar dan membolehkan bola tersebut bergerak jauh.

Seorang pakar dalam karate boleh memecahkan batu yang tebal dengan tangan kosong yang bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Ketika pergerakan tangan yang laju menghentam batu, daya impuls yang dihasilkan tinggi dan mengakibatkan batu tersebut terbelah dua.

Rajah 7.27 Daya impuls yang perlu ditingkatkan

Aktiviti 7.9

Tujuan: Mengkaji kesan daya impuls terhadap bahan mudah pecah dalam perkhidmatan pembungkusan. Arahan:

1. Anda diminta untuk mencari maklumat mengenai kaedah pembungkusan bahan mudah pecah seperti telur dan peralatan elektrik.

2. Bincangkan tujuan pembungkusan tersebut dilakukan.

3. Kemudian, buat model daripada bahan terbuang bagi menunjukkan perbezaan kesan daya impuls seperti penggunaan kertas tebal dan penggunaan beg plastik dalam membungkus telur atau bahan lain yang mudah pecah.

1. Apakah maksud daya impuls?2. Bagaimanakah masa dapat mempengaruhi daya impuls?

Uji Minda 7.4

7.4.4

Daya impuls yang perlu ditingkatkan

Pen

yele

saia

n m

asal

ahM

aksu

d


1. Rajah 1 menunjukkan seorang gadis berjisim 50 kg dalam sebuah lif.Kirakan berat yang dialaminya jika lif itu:(Pecutan oleh graviti, g = 10 ms–2)

(a) Dalam keadaan pegun(b) Memecut 0.5 ms–2 ke atas(c) Memecut 0.5 ms–2 ke bawah.

2. Berdasarkan Rajah 2, tentukan:(a) Daya paduan, F (b) Jisim yang bergerak, m (c) Pecutan, a (d) Tegangan tali, T

3. Sebuah objek dengan jisim 2 kg dikenakan daya ke atasnya menyebabkan objek bergerak dengan halaju bertambah dari 1 ms–1 kepada 9 ms–1. Kirakan impuls objek tersebut.

4. Halaju suatu objek yang berjisim 6 kg berubah dari keadaan pegun sebanyak 2 ms–1 dalam masa 6 s apabila dikenakan daya pada permukaan licin. Apakah nilai daya tersebut?

Penilaian Sumatif 7

Rajah 1

Rajah 24 kg

3 kg

5. Rajah 3 menujukkan sebuah helikopter menjatuhkan kotak bantuan yang berjisim 60 kg pada kelajuan 12 ms–1. Kotak tersebut mengambil masa 2 s untuk berhenti apabila menyentuh permukaan tanah. Apakah magnitud daya impuls yang bertindak terhadap kotak tersebut?

6. Seorang ahli sukan lompat galah dengan jisim 50 kg mendarat di atas tilam tebal dengan daya yang bertindak ke atasnya sebanyak 250 N dalam masa 2 s. Cari kelajuan penerjun itu sebelum mendarat di atas tilam tersebut. Rajah 3


7.1 Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor

Menerangkan dengan contoh maksud kuantiti skalar dan kuantiti vektor.

Memerihalkan paduan dan leraian vektor.

Menyelesaikan masalah yang melibatkan paduan dan leraian vektor.

7.2 Daya

Menjalankan eksperimen bagi mentahkikkan persamaan .

Memerihalkan keadaan keseimbangan daya.

Menyelesaikan masalah yang melibatkan paduan daya dalam kehidupan harian.

7.3 Momentum

Menerangkan momentum (p) sebagai hasil darab jisim (m) dan halaju (v), .Berkomunikasi mengenai Prinsip Keabadian Momentum dalam satu dimensi bagi satu pelanggaran dan letupan.

7.4 ImpulsMenerangkan tentang daya impuls dan beberapa contoh situasi yang melibatkan daya impuls.

Memerihalkan impuls sebagai perubahan dalam momentum, iaitu .Merumuskan daya impuls sebagai kadar perubahan momentum dalam perlanggaran

atau letupan yang berlaku dalam masa yang singkat, iaitu .

Menyelesaikan masalah yang melibatkan daya impuls.

Pada akhir bab ini, murid dapat mempelajari:Refleksi Kendiri


175174 SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4 HABABAB 8HABA SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 8

• Terma• Muatan haba tentu• Haba pendam

tentu

• Bagaimanakah mencapai keseimbangan terma?

• Apakah maksud muatan haba tentu?

STANDARD KANDUNGAN8.1 Keseimbangan Terma

8.1.1 Menjelaskan dengan contoh mengenai keseimbangan terma.8.1.2 Menerangkan aplikasi keseimbangan terma dalam kehidupan.

8.2 Muatan Haba Tentu8.2.1 Memerihalkan muatan haba tentu. 8.2.2 Menjalankan eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu cecair dan pepejal.8.2.3 Berkomunikasi tentang aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan dan fenomena semula jadi.

8.3 Haba Pendam Tentu8.3.1 Memerihalkan haba pendam pelakuran dan haba pendam pengewapan.8.3.2 Menjalankan eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pelakuran ais.8.3.3 Menjalankan eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pengewapan air.8.3.4 Membandingkan haba pendam tentu pelakuran dan haba pendam tentu pengewapan bagi satu bahan dari segi ikatan antara molekul.8.3.5 Berkomunikasi tentang aplikasi haba pendam tentu dalam kehidupan harian.


A AA

8.1Mengikut teori kinetik jirim, bahan terdiri daripada zarah-zarah yang sentiasa bergerak secara rawak. Apabila bahan dipanaskan, zarah dalam jasad yang panas mempunyai tenaga terma yang lebih banyak berbanding dengan jasad yang sejuk seperti Rajah 8.1.

Rajah 8.2 menunjukkan proses pemindahan tenaga haba berlaku sehingga mencapai keseimbangan terma.

Keseimbangan Terma8.1.1 Konsep keseimbangan terma

Rajah 8.1 Tenaga haba dalam objek panas dan objek sejuk

Rajah 8.2 Pemindahan haba untuk mencapai keseimbangan terma

Zarah bagi objek panas Zarah bagi objek sejuk

B B B

60 oC30 oC90 oC

Sebelum sentuhan terma• Objek A lebih panas

berbanding objek B.• Tenaga haba akan berpindah

daripada objek A ke objek B.

• Dalam masa yang sama, tenaga haba juga berpindah daripada objek B ke objek A.

• Kadar pemindahan tenaga lebih tinggi daripada objek yang lebih panas berbanding dari objek yang lebih sejuk.

• Suhu objek A menurun manakala suhu objek B meningkat.

• Kadar pemindahan tenaga haba daripada objek A ke objek B dan objek B ke objek A sama.

• Suhu kedua-dua objek adalah sama.

• Objek A dan objek B berada dalam keseimbangan terma.

Semasa sentuhan terma Pada keseimbangan terma

8.1.1

1. Apakah maksud keseimbangan terma?2. Berikan dua contoh aplikasi keseimbangan terma dalam kehidupan harian.

Uji Minda 8.1

8.1.2 Aplikasi keseimbangan terma dalam kehidupanKonsep keseimbangan terma dapat diaplikasikan dalam kehidupan harian. Berikut ialah contoh penggunaan konsep keseimbangan terma.

Apabila termostat berada dalam keseimbangan terma dengan elemen pemanas cerek elektrik, iaitu apabila air telah mendidih, arus elektrik akan dimatikan secara automatik.

Apabila merkuri dalam bebuli termometer mencapai keseimbangan terma dengan suhu badan, merkuri berhenti mengembang dan suhu badan dapat diukur dengan tepat.

Susu ibu yang disejukkan dalam peti ais direndam dalam air panas terlebih dahulu sehingga mencapai keseimbangan terma.

Penggunaan termostat cerek elektrik

Menyukat suhu badan dengan menggunakan termometer klinik

Meningkatkan suhu susu yang sejuk

Aktiviti 8.1

Tujuan: Memahami konsep keseimbangan terma.Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid. 2. Bincangkan aplikasi keseimbangan terma dalam alat seperti ketuhar dan peti sejuk.3. Persembahkan hasil dapatan kumpulan anda dalam bentuk persembahan multimedia.

8.1.2


8.2Jika anda memanaskan sebuah kuali yang kosong, kuali itu akan cepat panas berbanding dengan memanaskan kuali yang berisi air. Mengapakah perkara ini berlaku? Perkara ini berkait dengan kemampuan sesuatu bahan itu untuk memanas atau menyimpan tenaga haba. Ini dikenali sebagai muatan haba. Muatan haba bagi sesuatu objek ditakrifkan sebagai kuantiti haba yang diperlukan untuk meningkatkan suhu objek tersebut sebanyak 1 °C. Dalam Rajah 8.3, air di dalam kuali mempunyai muatan haba yang lebih tinggi kerana memerlukan lebih banyak tenaga haba untuk meningkatkan suhunya sebanyak 1 °C berbanding kuali kosong yang dipanaskan. Muatan haba tentu pula ialah kuantiti fizik yang digunakan untuk membanding muatan haba bagi suatu bahan jika jisimnya sama. Muatan haba tentu (c), ditakrifkan sebagai kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1 °C atau 1 K.

Pengiraan muatan haba tentu boleh menggunakan formula berikut:

Sebagai contoh, muatan haba tentu bagi air ialah 4200 J kg–1 °C–1. Hal ini bermakna 4200 J tenaga haba diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 kg air sebanyak 1 °C.

Muatan Haba Tentu8.2.1 Konsep muatan haba tentu

Rajah 8.3 Kuali kosong lebih cepat dipanaskan berbanding kuali yang berisi air

c = Muatan haba tentu

Q = Kuantiti haba yang diperlukan

m = Jisim bahan

= Perubahan suhu

Unit SI bagi muatan haba tentu ialah J kg–1 °C–1.

Fakta Sains

Antara contoh nilai muatan haba tentu bagi beberapa bahan.

Bahan Muatan haba tentu (J kg–1 °C–1)

Badan manusia 3500Udara 1000Aluminium 900Kaca 840Besi 440Kuprum 390Plumbum 130Merkuri 140Air Batu 2100Air 4200Wap air 2000

Aktiviti 8.2

Tujuan: Menghasilkan poster mengenai muatan haba tentu bahan.Arahan: 1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid. 2. Cari maklumat mengenai nilai muatan haba tentu bagi pelbagai bahan yang berbeza.3. Hasilkan satu poster dan tampalkan di sudut makmal anda.

Aktiviti 8.3

Tujuan: Membandingkan kenaikan suhu beberapa bahan berbeza dengan jisim sama yang dipanaskan dengan kuantiti haba yang sama.

Radas: Bikar, termometer, jam randik, kaki retort, kasa dawai dan penunu Bunsen.Bahan: 1 l air dan 1 l parafin.

Arahan:1. Isikan dua buah bikar dengan 1 l air dan 1 l parafin

seperti Rajah 8.4. 2. Panaskan kedua-dua bikar tersebut selama

5 minit dengan nyalaan yang sama.3. Catatkan bacaan suhu awal bagi kedua-dua bikar. 4. Ambil bacaan suhu akhir kedua-dua

bikar tersebut.5. Catatkan perbezaan suhu awal dan suhu akhir.

Pemerhatian:

Jenis cecair Suhu awal (°C) Suhu akhir (°C) Perbezaan suhu (°C)1 l air1 l paraffin

Pentafsiran data:Bincangkan perubahan kenaikan suhu dengan muatan haba tentu bahan tersebut.


Jadual 8.1Rajah 8.4 Susunan radas

Aktiviti 8.4

Tujuan: Membincangkan hubungan antara bahan penebat dan konduktor haba dengan nilai haba muatan tentunya.Arahan:

1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid. 2. Bincangkan bersama ahli kumpulan anda mengenai hubungan antara bahan penebat dan

konduktor haba dengan nilai muatan haba tentunya.3. Persembahkan hasil perbincangan anda dalam bentuk persembahan multimedia.

1 l parafin

1 l air

Termometer

Penunu Bunsen

8.2.1


Eksperimen 8.1

Pernyataan masalah: Berapakah nilai muatan haba tentu suatu cecair?Tujuan: Menentukan muatan haba tentu suatu cecair (air)Radas: Pemanas rendam, bikar, termometer, kapas, jam randik, bekalan kuasa a.u 12 V,

kepingan polistirena, pengacau dan neraca elektronik.Bahan: Air suling.Prosedur:

Pemerhatian:

Jisim bikar kosong, m1 (kg)Jisim bikar dengan air, m2 (kg)Jisim air, m2 – m1 (kg)Suhu awal, (°C)

Suhu akhir, (°C)

Perubahan suhu, Kuasa pemanas rendam, P (W)Tempoh pemanas rendam dihidupkan, t (s)

Pentafsiran data:1. Kirakan tenaga haba yang dibebaskan oleh pemanas rendam, 2. Kirakan tenaga haba yang diterima oleh air,

3. Dengan menganggap tiada kehilangan haba ke persekitaran, haba dibebas = haba diserap,

Maka, muatan haba tentu,

Kesimpulan: Apakah muatan haba tentu air?

Jadual 8.2

J kg–1 °C–1

Termometer

Pengacau

Kepingan polistirena


Kapas

Bikar

Pemanas rendam

1. Timbang jisim suatu bikar kosong dengan pengacau dan rekodkan sebagai m1.

2. Isikan bikar tersebut dengan air sehingga separuh penuh. Catatkan jisim baru, m2.

3. Balut bikar dengan sedikit kapas dan letakkan di atas kepingan polistirena untuk mengelakkan kehilangan haba ke persekitaran.

4. Letakkan pemanas rendam dan termometer ke dalam air seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8.5.

5. Catatkan suhu awal air, .6. Hidupkan pemanas rendam serentak dengan jam randik dan kacau air secara berterusan

dengan menggunakan pengacau.7. Catatkan suhu akhir air maksimum, selepas pemanas rendam dihidupkan selama t saat.8. Kira perubahan suhu, .

8.2.2 Menentukan muatan haba tentu cecair dan pepejalEksperimen 8.2

Pernyataan masalah: Berapakah nilai muatan haba tentu suatu pepejal? Tujuan: Menentukan muatan haba tentu suatu pepejal.Radas: Pemanas rendam, termometer, kapas, neraca elektronik,

jam randik, bekalan kuasa a.u 12 V dan kepingan polistirena.Bahan: Bongkah aluminium dan minyak.Prosedur:

Pemerhatian:

Jisim bongkah aluminium, m (kg)

Suhu awal, (°C)

Suhu akhir, (°C)

Perubahan suhu, Kuasa pemanas rendam, P (W)

Tempoh pemanas rendam dihidupkan, t (s)

Pentafsiran data:1. Kirakan tenaga haba yang dibebaskan oleh pemanas rendam, 2. Kirakan tenaga haba yang diterima oleh pepejal aluminium,

3. Dengan menganggap tiada kehilangan haba ke persekitaran, haba dibebas = haba diserap,

Maka, muatan haba tentu,

Kesimpulan: Apakah muatan haba tentu bongkah aluminium?

Jadual 8.3

Bekalan kuasa a.u 12 V

Pemanas rendam

Termometer

Bongkah aluminium

Kapas

Minyak

Kepingan polistirena

1. Timbang sebuah bongkah aluminium berbentuk silinder dengan dua rongga dan catatkan jisimnya, m.

2. Balut bongkah aluminium itu dengan kapas dan letakkan di atas kepingan polistirena untuk mengelakkan kehilangan haba ke persekitaran.

3. Letakkan pemanas rendam ke dalam salah satu rongga manakala termometer diletakkan dalam rongga yang lain seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8.6.

4. Masukkan minyak ke dalam kedua-dua rongga bagi memastikan pemanasan yang sekata.5. Catatkan suhu awal bongkah aluminium, .6. Hidupkan bekalan kuasa dan mulakan jam randik secara serentak.7. Matikan bekalan kuasa selepas t saat pemanasan dan catatkan suhu bacaan termometer

tertinggi, . 8. Kira perubahan suhu, .


J kg–1 °C–1

8.2.2


Pemegang diperbuat daripada bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang besar supaya:• Boleh menyerap kuantiti haba yang tinggi.• Kenaikan suhu yang rendah.Oleh itu, pemegang tidak mudah panas dan boleh dipegang dengan selamat.

Diperbuat daripada bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang kecil supaya:• Suhu meningkat dengan cepat.

Peralatan di rumah

Penyejukan enjin kereta

8.2.3 Aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan dan fenomena semula jadi

Rajah 8.7 Aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan

Dalam enjin kereta, air digunakan sebagai agen penyejuk. Hal ini demikian kerana, muatan haba tentu air yang tinggi membolehkannya menyerap kuantiti haba yang tinggi daripada silinder enjin tanpa mendidihkan air.

Rajah 8.8 Air sebagai agen penyejuk dalam enjin kereta

Air sejuk dialirkan melalui

blok enjin

Fakta Sains

Perbezaan sifat fizikal bahan-bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang berbeza.

Kecil Muatan haba tentu

Besar

Suhu meningkat

dengan cepat

Dipanaskan

Suhu meningkat

dengan perlahan

Suhu menurun dengan cepat

Disejukkan

Suhu menurun dengan

perlahan

Logam Contoh bahan Air, kayu

Bayu darat berlaku pada waktu malam apabila darat menyejuk dengan lebih cepat berbanding laut kerana muatan haba tentu darat lebih rendah berbanding laut.

Bayu laut berlaku pada waktu siang apabila matahari memanaskan permukaan darat dengan lebih cepat berbanding permukaan laut kerana muatan haba tentu darat lebih rendah berbanding muatan haba tentu laut.

Bayu darat dan bayu darat

Aktiviti 8.6

Sebuah rumah mempunyai bumbung yang memainkan peranan penting untuk memastikan rumah berada dalam keadaaan terlindung daripada kesan panas matahari dan air hujan. Kebanyakan rumah di kawasan kampung menggunakan atap zink sebagai bumbung rumah. Namun masalah timbul pada waktu tengah hari kerana peningkatan suhu mendadak menyebabkan ketidakselesaan kepada penghuni rumah tersebut. Hal ini demikian kerana zink mempunyai muatan haba tentu yang kecil. Arahan: 1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada enam orang murid.2. Bincangkan penggunaan teknologi hijau dalam konsep muatan haba tentu untuk

menyelesaikan masalah yang diberikan.3. Anda perlu membuat lakaran mengenai situasi yang diberikan berserta jalan penyelesaiannya.

Aktiviti 8.5

Tujuan: Membuat folio mengenai aplikasi muatan haba tentu.Arahan: 1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid. 2. Cari maklumat mengenai aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan harian seperti

radiator kereta, peralatan memasak serta fenomena semula jadi seperti kejadian bayu darat dan bayu laut.

3. Persembahkan hasil dapatan kumpulan anda dalam bentuk folio.

1. Apakah yang dimaksudkan dengan muatan haba tentu?

2. Terangkan perkaitan antara muatan haba tentu dengan kejadian bayu darat dan bayu laut.

Uji Minda 8.2

Rajah 8.9 Bayu darat

Rajah 8.10 Bayu laut

STEM

8.2.3


8.3Haba pendam ialah haba yang diserap atau yang dibebaskan pada suhu tetap semasa perubahan keadaan jirim suatu bahan. Sebagai contoh, apabila air dipanaskan, suhunya akan meningkat sehingga 100 °C. Sebaik sahaja air mula mendidih, suhunya akan kekal malar pada 100 °C walaupun menyerap haba secara berterusan. Haba ini ialah tenaga yang diperlukan untuk menukarkan air daripada cecair kepada gas. Oleh sebab haba yang diperlukan untuk perubahan keadaan berlaku tanpa sebarang kenaikan suhu, haba itu seolah-olah terpendam atau tersembunyi.

Haba Pendam Tentu

Ketika berlakunya proses perubahan dari satu fasa ke satu fasa, keadaan zarah memenuhi ciri-ciri yang dinyatakan dalam Rajah 8.12.

Haba pendam tentu pelakuran ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah 1 kg bahan daripada fasa pepejal kepada fasa cecair tanpa perubahan suhu atau sebaliknya.

Haba pendam tentu pengewapan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah 1 kg bahan daripada fasa cecair kepada fasa gas tanpa perubahan suhu atau sebaliknya.

Rajah 8.11 Proses perubahan fasa

Haba diserap

Haba dibebaskan

Pepejal (ais) Gas (stim)Kondensasi

PendidihanPeleburan

Haba pendam pelakuran

Haba pendam pengewapan

PembekuanCecair (air)

Rajah 8.12 Ciri-ciri proses perubahan fasa

Rajah 8.13 Persamaan dan perbezaan haba pendam tentu pelakuran dan haba pendam tentu pengewapan

Perubahan fasa

daripada pepejal ke

cecair

Haba pendam

tentu pelakuran

Haba pendam

tentu pengewapan

FormulaPerubahan

fasa daripada cecair ke

gasUnitJ kg–1

8.3.1 Konsep haba pendam tentu pelakuran dan haba pendam tentu pengewapan

Ciri-ciri perubahan fasa ke fasa

Berlaku pada suhu dan tekanan tertentu Suhu tetap Haba pendam diperlukan

Rajah 8.14 menunjukkan lengkung pemanasan bagi satu bahan yang dipanaskan pada kadar yang tetap.

Lengkung Pemanasan dan Penyejukan

AB

• Keadaan jirim: Pepejal

• Haba diserap untuk meningkatkan tenaga kinetik zarah

• Suhu meningkat

AB

• Keadaan jirim: Gas

• Haba dibebaskan untuk menurunkan tenaga kinetik zarah

• Suhu menurun

BC

• Keadaan jirim: Pepejal dan cecair• Haba diserap untuk memutuskan

sepenuhnya ikatan antara zarah pepejal• Suhu tetap

BC

• Keadaan jirim: Gas dan cecair• Haba dibebaskan untuk membentuk

daya ikatan antara zarah• Suhu tetap

EF

• Keadaan jirim: Gas• Haba diserap untuk meningkatkan

tenaga kinetik zarah• Suhu meningkat

EF

• Keadaan jirim: Pepejal• Haba dibebaskan untuk menurunkan

tenaga kinetik zarah• Suhu menurun

DE

• Keadaan jirim: Cecair dan gas• Haba diserap untuk memutuskan

sepenuhnya ikatan antara zarah • Suhu tetap

DE

• Keadaan jirim: Cecair dan pepejal• Haba dibebaskan untuk membentuk daya ikatan

antara zarah• Suhu tetap

CD

• Keadaan jirim: Cecair• Haba diserap untuk

meningkatkan tenaga kinetik zarah

• Suhu meningkat

CD• Keadaan jirim: Cecair• Haba dibebaskan untuk menurunkan

tenaga kinetik zarah• Suhu menurun

Rajah 8.14 Lengkung pemanasan

Rajah 8.15 pula menunjukkan lengkung penyejukan bagi satu bahan yang disejukkan pada kadar yang tetap.

Rajah 8.15 Lengkung penyejukan

C

D

D

E

F

A

Suhu

Suhu

Masa

Masa

B

C

E

F

A

B

8.3.1


Eksperimen 8.3

Pernyataan masalah: Apakah nilai haba pendam tentu pelakuran ais?Tujuan: Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais.Hipotesis: Ais dicairkan oleh haba yang dibebaskan oleh pemanas rendam.Pemboleh ubah: Dimanipulasi : Haba yang dibekalkanBergerak balas : Jisim aisDimalarkan : Tempoh pemanasanRadas : Bekalan kuasa, bikar, pemanas rendam, corong turas, jam randik, neraca elektronik dan kaki retort.Bahan: Ais.

Prosedur:1. Sediakan susunan radas dan

bahan seperti Rajah 8.16.2. Reset jisim bikar kosong

A dan B menggunakan neraca elektronik kepada bacaan sifar.

3. Sambungkan bekalan kuasa dengan pemanas rendam pada bikar A sahaja.

4. Bikar B digunakan sebagai kawalan, iaitu tiada pemanas rendam digunakan.

5. Hidupkan bekalan kuasa. 6. Apabila air mula menitis daripada corong turas pada kadar yang tetap, mulakan

jam randik. 7. Kumpul air yang turun dari corong turas di dalam bikar A dan B.8. Matikan bekalan kuasa pemanas rendam dan jam randik serentak selepas t saat.9. Timbang jisim air dalam kedua-dua bikar dengan menggunakan neraca elektronik.

Pemerhatian:

Data Nilai diperolehKuasa pemanas rendam, P (W)Masa pemanasan, t (s)Jisim air daripada bikar A, mA (g)Jisim air daripada bikar B, mB (g)Jisim air dari ais yang melebur oleh pemanas, mA (g)

Pentafsiran data:1. Kirakan haba pendam tentu pelakuran ais. 2. Mengapakah Set B tidak dibekalkan dengan alat pemanas?3. Adakah ais atau air yang lebih efektif untuk menyejukkan air panas? Mengapa?


8.3.2 Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais

Pemanas rendam

Bekalan kuasa

Bikar A Bikar B

Ais


8.3.2

Jadual 8.4

Eksperimen 8.4

Pernyataan masalah: Apakah nilai haba pendam tentu pengewapan air?Tujuan: Menentukan nilai haba pendam tentu pengewapan air.Hipotesis: Haba digunakan untuk menukarkan air kepada wap air.Radas: Kaki retort, bikar, pemanas rendam, bekalan kuasa, neraca elektronik dan jam randik.Bahan: Air suling.

Prosedur:1. Susun radas seperti yang ditunjukkan

dalam Rajah 8.17.2. Masukkan pemanas rendam sepenuhnya

dalam bikar yang berisi air dan letakkan di atas neraca elekronik.

3. Hidupkan pemanas rendam untuk memanaskan air sehingga takat didihnya.

4. Apabila air mula mendidih pada kadar yang tetap, rekodkan bacaan neraca elektronik, m1 dan mulakan jam randik.

5. Selepas pemanasan selama t saat, hentikan jam randik dan rekodkan jisim terakhir air, m2.

Pemerhatian:

Data Nilai diperolehKuasa pemanas rendam, P (W)Masa pemanasan, t (s)Jisim air apabila semua mula mendidih, m1 (g)Jisim air selepas pemanasan, m2 (g)

Jisim air yang meruap, 1 2 (g)

Pentafsiran data:1. Kirakan haba pendam tentu pengewapan air.2. Mengapakah pemanas rendam mesti dimasukkan sepenuhnya ke dalam air semasa

eksperimen dijalankan?3. Kesan melecur daripada wap air lebih teruk berbanding air mendidih. Mengapa?


8.3.3 Menentukan haba pendam tentu pengewapan air

Bekalan kuasa

Pemanas rendam

Kaki retort

Neraca elektronik


8.3.3

Jadual 8.5


• Pepejal mula melebur.

• Haba pendam tentu pelakuran diserap oleh pepejal untuk memutuskan ikatan antara zarah.

• Zarah bergerak bebas apabila keadaan fizikal berubah.

• Tenaga kinetik zarah tidak berubah dan suhu adalah tetap.

Suhu

Takat didih

Takat lebur

PepejalPepejal + cecair

Cecair

Cecair + gas

Peleburan bermula

Peleburanlengkap

Pendidihanbermula

Pendidihanlengkap

t2t1

Masa

Gas

F

ED

CB

A

8.3.4 Perbandingan haba pendam tentu pelakuran dan haba pendam tentu pengewapan

Rajah 8.18 Graf suhu melawan masa pemanasan

• Cecair mula mendidih.

• Haba pendam tentu pengewapan diserap oleh zarah cecair untuk memperoleh tenaga kinetik yang lebih banyak dan bergerak dengan lebih pantas.

• Tenaga haba yang diperoleh membolehkan zarah-zarah dapat mengatasi daya tarikan antara molekul dan terbebas sebagai gas dan suhu adalah tetap.

8.3.4

8.3.5 Aplikasi haba pendam tentu dalam kehidupan harian

• Minuman boleh disejukkan dengan menambahkan beberapa ketulan ais.

• Hal ini demikian kerana apabila ais mencair, haba pendam pelakuran diserap daripada minuman.

• Kuantiti haba diperlukan untuk menukarkan beberapa ketulan ais kepada cecair.

• Suhu ais tidak berubah namun suhu minuman menurun.

• Kotak polistirena digunakan untuk mengekalkan kesegaran ikan.

• Kotak polistirena menghalang penyerapan haba daripada persekitaran.

• Ais digunakan bagi menyejukan bahan di dalam kotak dan menyerap haba pendam pelakuran ketika proses pencairan berlaku.

• Kuantiti haba yang besar diperlukan untuk menukarkan air kepada stim.

• Dengan menggunakan prinsip keabadian tenaga, kuantiti haba yang besar dibebaskan apabila stim terkondensasi menjadi air.

• Makanan seperti ikan, pau dan kek menerima kuantiti tenaga haba yang besar apabila haba pendam pengewapan stim dibebaskan daripada stim yang terkondensasi.

• Peluh akan dikeluarkan oleh badan kita dengan tujuan menyejukkan badan apabila kita melakukan aktiviti-aktiviti berat.

• Hal ini kerana apabila peluh tersejat, haba dari badan kita akan dibebaskan.

• Keadaan ini akan menyebabkan suhu badan kita menurun.


Aktiviti 8.7

Tujuan: Mengkaji aplikasi haba pendam tentu dalam kehidupan harian.Arahan: 1. Bentuk satu kumpulan yang terdiri daripada empat orang murid.2. Setiap kumpulan diminta mencari maklumat serta mengkaji bagaimana konsep haba

pendam tentu diaplikasikan dalam kehidupan harian seperti:(a) Sistem penyejukan dalam peti sejuk(b) Menurunkan suhu badan dengan kain basah(c) Wap air boleh menyebabkan kulit melecur

3. Laporkan kajian anda dalam bentuk persembahan multimedia.

1. Nyatakan perbezaan haba pendam tentu pelakuran dan haba pendam tentu pengewapan dari segi ikatan antara zarah.

Uji Minda 8.3

8.3.5

Rumusan


HA

BA

Mua

tan

Hab

a Te

ntu A

plik

asi

Apl

ikas

iK

egun

aan

Kon

sep

Kon

sep

Jeni

s

• K

uant

iti h

aba

yang

dip

erlu

kan

untu

k m

enai

kkan

su

hu 1

kg

bah

an

seba

nyak

1 o C

at

au 1

K

• P

emin

daha

n ha

ba b

erla

ku

lebi

h ba

nyak

da

ripad

a ob

jek

yang

pan

as k

e ob

jek

yang

lebi

h se

juk

berb

andi

ng

dari

obje

k se

juk

ke o

bjek

yan

g le

bih

pana

s

• K

adar

pe

min

daha

n ha

ba s

ama

apab

ila o

bjek

m

enca

pai

kese

imba

ngan

te

rma

• S

uhu

kedu

a-du

a ob

jek

adal

ah

sam

a

• H

aba

pend

am

tent

u pe

laku

ran

• H

aba

pend

am

tent

u

peng

ewap

an

• P

enye

juka

n en

jin k

eret

a

• B

ayu

dara

t dan

ba

yu la

ut

• P

eral

atan

da

pur

• C

erek

ele

ktrik

• Te

rmom

eter

• P

eman

asan

su

su s

ejuk

• P

enye

jukk

an

min

uman

• K

otak

po

listir

ena

• P

erpe

luha

n

Hab

a Pe

ndam

Ten

tuK

esei

mba

ngan

Ter

ma

192 HABA SAINS TAMBAHAN TINGKATAN 4BAB 8

8.1 Keseimbangan Terma

Menjelaskan dengan contoh mengenai keseimbangan terma.

Menerangkan aplikasi keseimbangan terma dalam kehidupan.

8.2 Muatan Haba Tentu

Memerihalkan muatan haba tentu.

Menjalankan eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu cecair dan pepejal.

Berkomunikasi tentang aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan dan fenomena semula jadi.

8.3 Haba Pendam Tentu

Memerihalkan haba pendam pelakuran dan haba pendam pengewapan.

Menjalankan eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pelakuran air.

Menjalankan eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pengewapan air.

Membandingkan haba pendam tentu pelakuran dan haba pendam tentu pengewapan bagi satu bahan dari segi ikatan secara molekul.

Berkomunikasi tentang aplikasi haba pendam tentu dalam kehidupan harian.

1. Hitungkan jumlah haba yang mesti dipindahkan kepada blok logam yang berjisim 2 kg untuk meningkatkan suhu dari 30 oC kepada 70 oC.

(Muatan haba tentu logam = 500 J kg–1 oC–1)

2. 0.2 kg air pada suhu 100 oC dicampur dengan 0.25 kg air pada suhu 10 oC. Berapakah suhu akhir campuran tersebut?

3. Berapakah tenaga haba yang dibebaskan dari 4.0 kg air pada 20 oC untuk menghasilkan ais pada 0 oC?

(Muatan haba tentu air = 4.2 × 103 J kg–1 oC–1, haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 × 105 J kg–1)

4. Sebuah blok pepejal 0.5 kg dipanaskan oleh pemanas rendam 100 W. Graf menunjukkan perubahan suhu dengan masa. Hitungkan haba pendam tentu pelakuran pepejal itu.

Jawapan Bab 8

Pada akhir bab ini, murid dapat mempelajari:Refleksi Kendiri

Penilaian Sumatif 8

100

20

0

0

40

60

80

100

500300 700 10001100200 600 900400 800Masa (s)

Suhu (oC)


193

GLOSARI

analog organ yang struktur dasarnya berlainan tetapi mempunyai fungsi yang sama.

amfibia kumpulan haiwan berdarah sejuk yang dapat hidup di air dan darat seperti katak.

autotrof organisma yang dapat mensintesiskan nutrien organik secara langsung daripada bahan tidak organik yang ringkas seperti karbon dioksida dan nitrogen.

ekosistem beberapa komuniti yang saling bersandaran dan berinteraksi antara satu sama lain serta mempunyai hubungan dengan persekitarannya yang merangkumi benda bukan hidup.

elektrolit suatu bahan dalam keadaan lebur atau larutan akueus yang membolehkan arus elektrik mengalir melaluinya.

endemik organisma yang hanya ditemui di sebuah tempat dan tidak akan ditemui di tempat lain.

enzim sejenis protein kompleks yang membantu mempercepatkan tindak balas biokimia. Enzim penting dalam pembinaan dan pemecahan molekul.

evolusi ilmu yang mempelajari perubahan yang beransur-ansur menuju ke arah yang bersesuaian dengan masa dan tempat.

fenotip ciri yang kelihatan pada sesuatu organisma yang terhasil daripada tindakan antara gen organisma dengan persekitaran.

filogeni perkembangan makhluk hidup secara bertahap mulai dari makhluk hidup tingkat rendah (satu sel) sehingga makhluk hidup tingkat tinggi (multisel).

filum kategori utama dalam pengelasan haiwan.

fosil tinggalan (sisa) jasad haiwan atau tumbuhan zaman purba (prasejarah) yang kini mengeras dan tertanam di dalam bumi sebagai batuan dan sebagainya.

gas lengai gas yang tidak reaktif dari Kumpulan 18, iaitu gas adi.

habitat tempat tinggal semula jadi sesuatu organisma yang memenuhi keperluan asas seperti makanan, tempat tinggal dan keselamatan.

homolog organ atau struktur yang mempunyai ciri dan asal usul yang serupa.

impuls perubahan momentum.

jisim kumpulan jirim yang tidak mempunyai bentuk tetap dan merupakan jumlah isi sesuatu benda.

keseimbangan terma dua objek yang berlainan suhu diletakkan bersentuhan dan kemudian haba dipindahkan antara dua objek tersebut.

komuniti beberapa populasi haiwan dan tumbuhan yang hidup bersama-sama dan saling bersandaran antara satu sama lain.

kuadrat kawasan kecil yang berbentuk segi empat yang mempunyai kawasan tertentu. Kawasan ini dipilih secara rawak untuk menganalisis sesuatu komuniti tumbuhan atau kadangkala komuniti haiwan di kawasan tersebut.

kuantiti skalar kuantiti fizik yang mempunyai magnitud sahaja.

194 195

RUJUKAN

Ahmad, I.A., (2011). Saintis Islam. Kuala Lumpur: Sabunai Media Sdn. Bhd.

Brown, T.L., Eugene, L.H. Bursten, B.E. & Murphy, C.J. (2006). Chemistry the Central Science (10th ed.). Amerika Syarikat: Pearson Education, Inc.

Chang, R. (2008). Chemistry (9th ed.). Singapura: McGraw Hill International Editions.

Cutnell, J.D & Johnson K.W. (2007). Physics (7th ed.). Singapura: John Wiley & Sons (Asia) Pte. Ltd.

Hickman, C.P., Roberts, L.S., Keen, S.L., Larson, A. & Eisenhour, D. (2007). Animal Diversity (4th ed.). New York: McGraw Hill.

Johnson, P. (2006). 21st Century Science, Science GSCE Foundation. United Kingdom: Pearson Education Limited.

Kamus Dewan Edisi Keempat. (2007). Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.

Mark, R. (2004). Evolution (3rd ed.). United Kingdom: Blackwell Publishing.

Raul, S., Bernard, R. & Peter, S., (2009). Chemistry for the Life Sciences. Amerika Syarikat: CRC Press.

Wertheim, J. Oxlade, C. & Stockley, C. (2003). Illustrated Dictionary of Chemistry. Malaysia: Penerbitan Pelangi.

Young, H.D. & Freedman, R.A. (2008). University of Physics (12th ed.). San Francisco: Addison Wesley.

kuantiti vektor kuantiti fizik yang mempunyai magnitud dan arah.

momentum hasil darab jisim dan halaju.

mutualisme interaksi yang erat dan khusus antara dua haiwan yang berbeza jenis namun saling menguntungkan kedua belah pihak.

nic peranan dan aktiviti organisma dalam sesebuah ekosistem.

oksida amfoterik sebatian oksida yang mempunyai kedua-dua sifat asid dan bes. Oksida ini bertindak balas dengan kedua-dua asid dan alkali untuk membentuk garam dan air.

oksida asid sebatian oksida yang bertindak balas dengan alkali untuk membentuk garam dan air.

oksida bes sebatian oksida yang bertindak balas dengan asid untuk membentuk garam dan air.

ontogeni perkembangan individu dari satu sel menjadi individu dewasa.

parasitisme hubungan antara parasit dengan perumahnya yang merosakkan perumah.

pengguna primer organisma yang memakan pengeluar.

pengguna sekunder organisma yang memakan pengguna primer.

pengguna tertier karnivor yang memakan pengguna sekunder.

pengurai mikroorganisma yang menguraikan sebatian kompleks seperti protein dan karbohidrat dalam badan organisma mati atau daripada bahan kumuh menjadi bahan tidak organik.

populasi sekumpulan organisma daripada spesies yang sama hidup dan membiak di kawasan yang sama.

saprofit organisma (tumbuhan atau kulat) yang hidup dengan memakan bahan-bahan organik yang telah mati atau reput.

sel elektrolisis sel yang terdiri daripada bateri, elektrolit dan dua elektrod yang disambung kepada bateri bagi melakukan proses elektrolisis.

simbiosis hubungan antara dua atau lebih spesies yang berbeza.

siri elektrokimia susunan logam berdasarkan kecenderungannya untuk menderma elektron.

spesies kumpulan organisma yang mempunyai ciri-ciri dan rupa bentuk yang sama.

susunan elektron duplet susunan elektron bagi atom gas helium yang stabil dengan petala terluar atom (petala pertama) dipenuhi dengan dua elektron.

susunan elektron oktet susunan elektron bagi atom gas adi yang stabil dengan petala terluar atom dipenuhi dengan lapan elektron.

taksonomi satu sistem mengumpul dan menyusun benda-benda hidup yang mempunyai ciri-ciri yang sama ke dalam kelas yang sama.

tetrapod haiwan yang berkaki empat.

unsur bahan tulen yang tidak dapat diuraikan kepada bahan yang lebih ringkas secara fizik atau kimia.

unsur peralihan unsur dari Kumpulan 3 hingga Kumpulan 12 dalam Jadual Berkala Unsur.

vivipariti perkembangan melalui embrio, seperti tunas yang berkembang dari mula tanpa gangguan, bertentangan dengan percambahan luaran daripada biji benih.

vestig organ yang menyusut atau hanya memiliki sebahagian fungsi dari organ homolog dari spesies yang berkembang dengan baik.

196

INDEKS

AAbiotik 21, 22, 23, 41, 42Alkali 72Argon 63, 65, 66, 70, 114Asid hidroklorik 55, 56, 57, 58Asid nitrik 71Astatin 60

B Bilangan mol 85, 90, 91, 93, 94, 102, 103, 104, 106,109Biosis 35Biotik 21, 22, 23, 24, 41, 42

CCorong turas 104, 105, 107, 186

DDuplet 95, 112

EEkosistem 20, 21, 22, 23, 38, 41, 42Elektrik 129, 130, 140

FFilum 15, 18Formula kimia 84, 91, 97, 99Fosil 5

HHaba pendam 174, 184, 188, 191Habitat 20, 22Hablur 55, 57, 58Halaju 145, 150, 151, 163, 164, 165, 173Hidrogen 130Homolog 6, 18

IIkatan ganda dua 126Ikatan kovalen 112, 121Ikatan tunggal 126

J Jadual Berkala Unsur 43, 44, 45, 46, 47, 48, 53, 62,63, 68, 75, 80, 82, 83, 194 Jisim 28, 64, 84, 85, 86, 87, 88, 90, 91, 93, 99, 100, 103, 105, 108, 109, 110, 145, 151, 152, 153, 156, 163, 164, 165, 173, 178, 180, 181, 186,187Jisim atom relatif 84, 86, 87, 90, 108Jisim molar 90, 91, 103

KKaki retort 57, 163, 164, 187Kalium 51, 72, 120Katod 134Keadaan jirim 54, 60, 63, 69, 185

Ketumpatan 49, 52, 54, 60, 63, 64, 67, 69, 78, 79,145Kuadrat 35, 36, 41

Kumpulan 13, 22, 44, 45, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 74, 75,81, 82, 95, 114, 126, 193, 194

LLarutan 58, 85, 104, 108, 109, 133, 137, 140Larutan piawai 104Lengai 115

Logam 44, 50, 51, 55, 68, 74, 76, 81, 83, 132, 133,137, 182

MMagnesium 71, 72, 88, 119, 120, 133, 134, 136, 140Muatan haba tentu 174, 178, 182, 192

NNatrium hidroksida 55, 71, 72Nikel 77Nombor proton 120

OOktet 95, 112Ontogeni 6

PPemalar Avogadro 84, 85, 89, 92, 93, 94, 108, 109Pemboleh ubah 28, 29, 151, 152, 186, 187Penunu Bunsen 179

SSaprofit 27Sebatian ion 97, 119Silikon 73

TTakat lebur 49, 52, 63, 64, 69, 78, 119, 123, 124, 188Tenaga solar 40Termometer 145, 179, 180, 181, 191

Tindak balas 50, 51, 55, 56, 57, 58, 59, 101, 102,128, 135, 138, 139, 153, 156

VVektor 143, 144, 147, 171, 172Vestig 7, 18

Tingkatan 4 - GuruBesar.my

Documents