Pengantar kimia tugasan kumpulan

BBR 26503Pengantar kimia(Tugasan 4)

Teori molekul-kinetik jirim Jirim terdiri daripada zarah kecil dan diskrit.Zarah dalam jirim sentiasa bergerak dan berputar secara rawak. Tenaga kinetik dalam zarah bergantung kepada suhu jirim.Bukti yang menyokong teori molekul-kinetik jirim ialah Resapan dan Gerakan Brown. JirimJirim wujud dalam tiga keadaan fizik, iaitu pepejal, cecair dan gas.

Takrifan Sebarang benda yang mempunyai jisim dan menepati ruang. Wujud dalam keadaan GasCecairPepejal

Perbezaan dari segi susunan zarah, daya tarikan antara zarah dan kandungan fizik itu dihuraikan dalam jadual berikut. Keadaan jirimPepejal Cecair Gas

Susunan zarahZarahzarah tersusun dengan padat, teratur, bersentuhan pada kedudukan tetap dan mengikut corak susunan tertentu. Sangat sedikit ruang kosong yang wujud antara zarah. Zarah-zarah tidak bebas bergerak tetapi hanya boleh bergetar dan berputar pada kedudukan tetap. Zarah-zarah tidak tersusun dengan teratur. Susunan zarah kurang rapat tetapi masih bersentuhan. Lebih banyak ruangan kosong wujud antara zarah. Zarah-zarah adalah bebas bergerak, kelompok-kelompok zarah boleh menggelongsor atas satu sama lain tetapi dalam kawasan tertentu sahaja. Zarah-zarah mempunyai tiga jenis gerakan, iaitu putaran, getaran dan translasi. Zarah-zarah tidak tersusun langsung tetapi bergerak secera rawak dengan cepat. Jarak antara zarah sangat jauh. Banyak ruang kosong wujud antara zarah. Zarah-zarah mempunyai tiga jenis gerakan, iaitu putaran, getaran dan translasi.

Daya tarikan antara zarah Daya tarikan yang sangat kuat wujud antara zarah. Daya tarikan sederhana kuat wujud antara zarah. Daya tarikan tersebut lebih kuat daripada yang terdapat dalam gas tetapi kurang kuat daripada yang terdapat dalam pepejal. Daya tarikan antara zarah sangat lemah sehingga boleh diabaikan.

Kandungan tenagaMempunyai kandungan tenaga yang paling rendah. Mempunyai kandungan tenaga yang sederhana tinggi. Mempunyai kandungan tenaga yang paling tinggi.

Perbezaan dalam susunan zarah serta daya tarikan antara zarah dalam ketiga-tiga keadaan fizik jirim itu dapat mempengaruhi sifat-sifat pepejal, cecair dan gas bagi sesuatu bahan seperti di bawah:a) Bentuk dan isipadu Pepejal Cecair Gas

Mempunyai jisim, bentuk dan isipadu yang tetap. Mempunyai jisim, bentuk dan isipadu yang tetap tetapi bentuknya tidak tetap. Ia mengambil bentuk bekasnya. Mempunyai jisim yang tetap tetapi tidak mempunyai bentuk dan isipadu yang tetap. Bentuk dan isipadunya berubah mengikut bentuk bekas.

b) Ketumpatan Ketumpatan pepejal lebih tinggi daripada cecair, manakala ketumpatan cecair lebih tinggi daripada gas bagi suatu bahan tertentu. Ini disebabkan susunan zarah dalam pepejal paling rapat, susunan zarah cecair kurang rapat manakala susunan zarah dalam gas sangat jauh antara satu sama lain. c) Kemampatan Pepejal tidak boleh dimampatkan kerana zarah-zarah disusun dengan sangat rapat. Cecair susah dimampatkan kerana terdapat sedikit ruang kosong antara zarah sahaja. Gas senang dimampatkan kerana terdapat banyak ruang kosong antara zarah. d) Kesan pemanasan Pepejal berkembang sedikit sahaja apabila dipanaskan. Cecair berkembang sedikit tetapi lebih banyak daripada pepejal apabila dipanaskan. Gas berkembang dengan banyak apabila dipanaskan. i) GAS DAN SIFAT-SIFATNYA a) Boleh membentuk satu campuran homogen b) Mengisi semua ruang dalam suatu bekas c) Isipadu gas bergantung pada isipadu bekas D) Gas boleh dimampatkan kerana ketumpatannya yang rendah HUKUM-HUKUM GAS a) Hukum gas BoylesHukum Boyle juga dikenali sebagai Hukum Boyle-Mariotte. Hukum gas ini melibatkan hubungan antara Tekanan dengan isipadu pada suhu tetap. Hukum Boyle menyatakan bahawa pada suhu tetap (malar), isipadu gas V berkadar songsang dengan tekanan P yang dikenakan Maksudnya (pada T malar): - P meningkat V berkurangan, atau - P rendah V besar

Rumus-rumus yang berikut merupakan rumus-rumus yang berkaitan dengan hukum gas Boyle:

Berikut merupakan contoh yang melibatkan Hukum Boyle. Satu belon mengandungi 650 cm3 hidrogen apabila diisikan menjadi 1.50 atm. Apakah isipadu belon jika ia dikenakan tekanan sebanyak 4.00 atm pada suhu tetap?Penyelesaian Dengan menggunakan Hukum Boyle, P1V1= P2V2 P1 = 1.50 atm, V, = 650 cm3 P2 = 4.00 atm, V2 = ? V2 = = = 244 cm3

b) Hukum Charles

Hukum Charles melibatkan hubungan antara suhu dengan isipadu pada suhu malar. Menurut hukum Charles, isipadu gas pada tekanan malar adalah berkadar terus dengan suhu yang dikenakan ke atasnya. Maksudnya isipadu bertambah apabila suhu yang dikenakan ke atasnya bertambah. Dengan kata lain, isipadu sesuatu gas berkadar terus dengan suhu gas tersebut pada tekanan tetap di mana suhu harus dalam unit kelvin.

Berikut merupakan rumus-rumus yang berkaitan dengan Hukum Charles.

Contoh pengiraan yang melibatkan Hukum Charles.

Jika suatu sampel helium menempati 60.0 cm3 pada 120.0. Apakah isipadunya pada 35.0C pada tekanan yang sama?Penyelesaian Adalah perlu untuk menukar suhu dalam celsius kepada kelvin. T1 = 120.0 + 273.2 = 393.2 K ; V1 = 60.0 cm3 T2 = 35.0 + 273.2 = 308.2 K ; V2 = ? Dari hukum Charles, =

=

= = 47.0 cm3

C) Hukum Avogadro Hukum Avogadro menyatakan bahawa isipadu gas V pada suhu dan tekanan malar adalah berkadar terus dengan bilangan molnya, n. Prinsip atau hipotesis Avogadro adalah Pada suhu dan tekanan yang diberi, jumlah isipadu gas yg sama harus mempunyai bilangan mol (atau molekul) yang sama iaitu: 1 mol sebarang gas mengisi ruang/isipadu yang sama besar. Iaitu: 1 mol sebarang gas menempati 22.4 dm3 pada 0oC dan 1 atm (keadaan Suhu & Tekanan Piawai ) {24.0 dm3 pada 25oC dan 1 atm (keadaan Suhu & Tekanan Bilik)}

Secara matematiknya:

Kuantiti atom, molekul dan ion dalam suatu zat dinyatakan dalam suatu zat dinyatakan dalam satu mol. Misalnya, untuk mendapatkan 18 gram air, maka 2 gram gas hidrogen direalisasikan dengan 16 gram gas oksigen.

2 H2O + O2 2 H2 O

Dalam 18 gram air, terdapat 6.023 X 1023molekul air. Oleh kerana jumlah partikel ini sangat besar maka tidak praktis untuk memakai angka dalam jumlah yang besar. Maka istilah mol diperkenalkan untuk menyatakan kuantiti ini. Satu mol adalah adalah jumlah zat yang mengandungi partikel ( atom, molekul, ion) sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram karbon dengan nombor massa 12( karbon -12, ). Jumlah atom yang terdapat dalam 12 gram karbon -12 sebanyak 6.02 X 1023atom C-12. Tetapan ini disebut tetapan Avogadro.

Tetapan Avogadro (L) = 6.02 X 1023partikel/mol.

Di mana lambing L menyatakan huruf pertama dari Loschmidt, seorang ilmuwan Austria yang menentukan besarnya tetapan Avogadro dengan tepat pada tahun 1865.

1 mol zat X = L buah partikel zat XHubungan Mol dengan jumlah Partikel

Jumlah partikel = n X L

PERSAMAAN GAS UNGGUL ( IDEAL) Gas unggul ialah gas hipotesis yang terdiri dari zarah-zarah serupa dengan isipadu sifar dan tiada daya antara molekul.ia adalah gas yang mematuhi hukum-hukum gas unggul pada semua keadaan. Di samping itu, atom atau molekul juzuk tersebut mengalami perlanggaran kenyal sempurna dengan dinding bekas yang mengandungi gas tersebut.Gas sebenar tidak mempunyai ciri-ciri ini, walaupun hampir sama dan oleh itu boleh dianggap mewakili gas sebenar, terutamanya pada suhu yang tinggi dan tekanan yang rendah.Terdapat tiga jenis gas unggul, iaitu gas unggul klasik atau Maxwell-Boltzmann, gas Bose kuantum unggul,terdiri daripada boson dan gas Fermi kuantum unggul, terdiri daripada fermion.

Persamaan gas unggul merupakan gabungan hukum-hukum gas Boyle, Charles dan Avogadro di mana :Hukum Boyle =

Hukum Charles = Hukum Avogadro = Hukum Gay-Lussac = P T (n, V tetap)

= pemalar P = pemalar x T

Maka persamaan gas unggul =

Hukum-hukum ini dipatuhi hanya pada tekanan rendah (P 0).

Gambar rajah berikut menunjukkan gabungan ketiga tiga hukum tersebut. Persamaan Gas Unggul

n = Bilangan molR = pemalar gas = 8.3145 J/mol K = 0.08206 L.atm/mol.K N = Bilangan molekul k = Boltzmann constant = 1.38066 x 10-23 J/K = 8.617385 x 10-5 eV/K k = R/NA NA = Avogadro's number = 6.0221 x 1023 /mol Unit J = kPaL = kPadm3 = Pam3 Gas nyata berkelakuan gas unggul pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

PENGUNAAN PERSAMAAN GAS UNGGUL Untuk mengira a) Ketumpatan gas b) Jisim molar gas, M.

HUKUM DALTON

Hukum Dalton juga dikenali sebagai Hukum Perbandingan Berganda. Ia telah dikenali oleh John Dalton. Hukum Dalton telah menyatakan bahawa Tekanan dari suatu campuran yang terdiri daripada beberapa jenis gas ( yang tidak bereaksi kimiawi antara satu sama lain) adalah sama dengan jumlah dari tekanan-tekanan dari setiap gas tersebut. Jelasnya tekanan dari setiap gas tersebut, jika ia masing-masing ada sendirian dalam ruang campuran tadi.

P = PA + PB + PC + = di mana P tekanan total, Pi tekanan separa, i = A, B, C, . Tekanan separa tekanan yang dikenakan oleh setiap gas sekiranya ia menempati isipadu yang sama secara bersendirian pada suhu yang sama.

Pi = (ni = bil. mol gas i)

Pecahan mol gas i = Xi = (nT = bil. mol total)Dalam kimia, hukum Perbandingan Berganda atau Hukum Dalton merupakan salah satu hukum dasar stoikiometri. Hukum Dalton biasanya merujuk kepada hukum tekanan parsial. Hukum ini menyatakan bahawa apabila dua unsur bereaksi, membentuk dua atau lebih senyawa, maka perbandingan berat salah satu unsur yang bereaksi dengan berat tertentu dari unsur yang lain pada kedua senyawa selalu merupakan perbandingan bilangan bulat sederhana. Misalnya karbon bereaksi dengan oksigen membentuk karbon dioksida(CO2) dan karbonmonoksida(CO). Jika jumlah karbon yang bereaksi pada masing-masing adalah 1 garam, maka diamati bahawa karbonmonoksida yang terbentuk akan terdapat 1.33 gram oksigen dan 2.67 gram oksigen pada karbondioksida. Perbandingan massa oksigen mendekati 2:1 , yang perbandingan bilangan bulat sederhana, mematuhi hukum perbandingan berganda. Pengamatan serupa juga terjadi pada reaksi-reaksi lain seperti hidrogen dan oksigen membentuk air(H2O) dan hidrogen peroksida(H2O2). Jika hidrogen yang bereaksi masing-masing 1 gram, H2O yang terbentuk akan mengadungi 4 gram oksigen, dan 8 gram pada hidrogen peroksida(H2O2).

TEORI MOLEKUL- KINETIK TENTANG GAS Teori ini didasarkan 3 andaian, iaitu: 1) Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara rawak dan tanpa henti. 2) Saiz molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran. 3) Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesame sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran.4) Walaupun setiap molekul mempunyai tenaga kinetik yang berbeza juga berupaya menerima atau kehilangan haba, purata tenaga kinetik molekul-molekul dianggap tidak berubah jika suhu tidak berubah.

Tenaga kinetik boleh dikira menggunakan formula:KE = 12 mu2m = jisim molekulu = purata halaju molekul

SIFAT GAS IDEAL DAN GAS TIDAK IDEALa) Gas ideal

Gas Ideal adalah gas yang mematuhi persamaan gas umum dari pV = nRT dan hukum gas lainnya di semua suhu dan tekanan. p=Tekanan absolut gas(atm) V=volum spesifik gas (liter) R=konstanta gas (0,082 L.atm/mol atau 8,314j/kmol T=suhu temperatur absolut gas (k) n=jumlah mol gas

Sifat-sifat gas ideal adalah seperti berikut. Gas bersifat transparensi. Gas terdistribusi merata dalam ruangan apapun bentuk ruangnya Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Apabila gas tidak diwadahi maka volume gas akan menjadi tak terhingga besarnya dan tekanannya akan menjadi tak terhingga kecilnya. Apabila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata. Apabila dipanaskan gas akan mengembang, apabila didinginkan akan mengkerut. Molekul-molekul gas merupakan materi bermassa yang dianggap tidak mempunyai volume. Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara molekul dianggap nol. Tumbukan antara molekul dan antara molekul dengan dinding bejana adalah lenting sempurna. Memenuhi hukum gas PV = nRT Gas ideal berkaitan dengan hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay Lussac. Contoh gas ideal: CO2, NO2,C2 H2, CFC, O2, O3b) Gas Tidak idealGas tidak ideal juga dikenali sebagai gas nyata. Gas nyata atau gas tidak ideal adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hokum gas lainnya di semua kondisi suhu dan tekanan. Sifat-sifat gas tidak ideal Volume gas nyata tidak dapat diabaikan. Terdapat gaya tarik-menarik antara molekul-molekul gas, terutama jika tekanan volume diperbesarkan atau diperkecilkan. Adanya interaksi atau gaya tarik- menarik antara molekul gas nyata yang sangat kuat yang menyebabkan molekulnya tidak lurus dan tekanan dinding menjadi lebih kecil daripada gas ideal.

Perbezaan antara gas ideal dan gas tidak idealGas idealGas tidak ideal/ Gas nyata

Gas ideal patuhi semua hukum dalam semua gas keadaan suhu dan tekanan. Gas nyata mematuhi hukum gas hanya pada tekanan suhu rendah dan tinggi.

Volume yang ditempati oleh molekul diabaikan dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas. Volume yang ditempati oleh molekul tidak dapat diabaikan dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas.

Kekuatan tarik antara molekul diabaikan. Kekuatan tarik yang tidak dapat diabaikan sama seklai suhu dan tekanan.

Mematuhi persamaan gas ideal pV=nRT. Mematuhi persamaan Van Der Waals( P+ ) ( V-nb) = nRT

ii) CECAIR DAN SIFAT-SIFATNYA

PERBEZAAN SIFAT GAS, CECAIR DAN PEPEJAL BERDASARKAN TEORI MOLEKUL-KINETIK

SifatPepejal Cecair Gas

Bentuk Tetap Ikut bekasIkut bekas

Isipadu TetapTetapIsipadu ikut bekas

Susunan zarah Rapat dan teratur Kurang padat Berjauhan

Pergerakan zarah Bergetar Bergerak bebas Bergerak secara rawak

Daya tarikan antara zarah Sangat kuat Sederhana Lemah

Kandungan tenaga kinetik RendahSederhana Tinggi

Ketumpatan Tinggi Sederhana Rendah

Kebolehmampatan Sukar dimampatkan Sukar dimampatkan Mudah dimampatkan

KEADAAN STRUKTUR ZARAH DALAM CECAIRZarah-zarah di dalam cecair adalah rapat tetapi tidak bersentuhan antara satu sama lain.Ia bergerak secara rawak dan tidak membentuk corak. Zarah-zarah ini bergerak ke semua arah dan berubah tempat dari masa ke semasa. Daya tarikan antara zarah di dalam cecair tidaklah sekuat tarikan zarah di dalam pepejal.Ini disebabkan zarah-zarah di dalam cecair sentiasa bergerak dan berubah tempat dari masa ke semasa. Cecair tidak mempunyai bentuk tetap tetapi mengambil bentuk bekas yang mengisinya.Ini disebabkan zarah-zarah di dalam cecair bebas bergerak.

SIFAT KETEGANGAN PERMUKAAN ( SURFACE TENSION) PADA CECAIR

Menurut Wikipedia, air boleh menjadi banyak bentuk.Keadaan pepejalbagi air biasanya dikenali sebagaiais, keadaan gasdikenali sebagaiwap air, danfasacecair biasanya disebut sebagaiair. Air memilikitegangan permukaanyang besar yang disebabkan oleh kekuatan sifat kohesi antara molekul-molekul air. Apabila sejumlah kecil air ditempatkan di atas permukaan yang tidak dapat dibasahi atau larut (non-soluble), air tersebut akan berkumpul sebagai titisan. Di atas permukaan gelas yang bersih atau licin, air akan membentuklapisan tipis(thin film) kerana daya tarik molekul antara gelas dan molekul air (daya adhesi) lebih kuat daripada daya kohesi antara molekul air.

Tegangan permukaanadalah daya yang dikenakan oleh sesuatu benda pada permukaan cecairsepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = daya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagaiS = F/L.Tegangan permukaan dipengaruhi oleh daya kohesi antara molekul air. Molekul cecair saling menarik.Merujuk gambar di atas, didapati bahagian dalam cecair, setiap molekul cecair dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya tetapi di permukaan cecair, hanya ada molekul-molekul cecairdi tepi dan di bawah kerana bahagian atas tidak ada molekul cecair. Molekul cecair saling tarik menarik, maka terdapat daya yang besarnya pada molekul yang berada di bahagian dalam cecair. Sebaliknya, molekul cecair yang terletak di permukaan ditarik oleh molekul cecair yang berada di tepi dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cecair terdapat daya tolak yang berarah ke bawah. Dengan adanya daya tolak yang arahnya ke bawah, maka cecair yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini menyebabkan lapisan cecair pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini dikatakan dengan istilahTegangan Permukaan.

Ketegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu cecair tersebut. Semakin tinggi suhu air, semakin kecil tegangan permukaan. Tegangan permukaan juga biasa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya mencuci. Untuk memastikan pakaian yang kita cuci benar-benar bersih maka air harus melalui celah yang sangat sempit pada serat pakaian. Untuk keadaan ini berlaku maka memerlukan penambahan luas permukaan air. Hal ini sangat sukar dilakukan kerana adanya tegangan permukaan. Nilai tegangan permukaan air harus diturunkan dahulu. Kita biasa menurunkan tegangan permukaan dengan cara menggunakan air panas.Air mempunyai sifat ketegangan permukaan air yang lebih tinggi berbanding air sabun. Oleh itu, jika kita perhatikan setitis air, ia akan membentuk suatu lengkungan separa bola, tidak seperti air sabun. Ini kerana daya tarikan antara zarah-zarah air di permukaannya sangat kuat sehingga masing-masing enggan berpisah antara satu sama lain. Disebabkan daya lekatan maka objek yang lebih berat daripada air akan terapung di permukaan air. Tegangan permukaan juga boleh wujud disebabkan oleh ikatan hidrogen. SIFAT KELIKATAN DAN DIFUSI ( VISCOSITY AND DIFFUSION) PADA CECAIR. a) Kelikatan pada cecair Apabila bendalir tidak berada di dalam bekas, ia akan bergerak (mengalir) dengan satu lapisan bergerak di atas satu lapisan yang lain. Pergerakan (aliran) lapisan-lapisan cecair ini akan menyebabkan terjadinya daya-daya ricihan yang bertindak selari dengan permukaan lapisan. Daya-daya ricihan yang terbentuk ini adalah ukuran rintangan kepada aliran yang dinamakan KELIKATAN.

Di mana dv = perubahan halaju , dy = tebal lapisan cecair. Lakaran di atas menunjukkan cecair diapit oleh dua lapisan cecair. Lapisan di bawah tidak bergerak dan lapisan di atas bergerak dengan halaju V. Pergerakan dianggap di dalam lapisan-lapisan adalah berkadar terus kepada pertukaran bersudut tepat kepada lapisan.

Nota : X X m Di mana ialah kelikatan cecair. Unitnya ialah Nsm-2 manakala ialah tegasan ricih unit . = Nsm-2

Kelikatan boleh dikategorikan kepada dua jenis, iaitu: kelikatan dinamik ( dan kelikatan Kinemetik( ). Kelikatan kinematik, = , unitnya ialah .Suhu memainkan peranan yang penting dalam mempengaruhi kelikatan sesuatu cecair. Kelikatan mempunyai nilai yang berlainan pada suhu yang berbeza. b) Difusi pada cecair Difusi juga dikenali sebagai resapan. Resapan berlaku apabila zarah-zarah sesuatu bahan bergerak melalui ruang di antara zarah-zarah bahan lain. Resapan menyebabkan zarah-zarah merebak ke kawasan yang lebih luas.Gas meresap dengan sangat cepat kerana zarah-zarah mempunyai tenaga yang tinggi dan bergerak sangat cepat.Ruang kosong yang lebih antara zarah-zarah membolehkan zarah-zarah untuk bergerak.Kecepatan pergerakan zarah-zarah semasa proses resapan berlaku adalah bergantung kepada:i) Ruang antara molekulii) Tenaga kinetik molekulDifusi atau resapan tidak terhad kepada gas sahaja. Oleh kerana zarah-zarah cecair juga sentiasa bergerak, resapan zarah dalam cecair juga boleh berlaku tetapi dengan kadar yang lebih perlahan. Sebagai contoh, tiga ketul kecil hablur kalium manganat ( VII) dimasukkan ke dalam bikar yang berisi 500 cm3air dengan bantuan sebatang penyedut minuman. Tanpa mengacau kandungan dalam bikar, penyedut minuman dikeluarkan secara perlahan-lahan dan dibiarkan beberapa jam. Selepas beberapa jam, dapat diperhatikan bahawa hablur kalium manganat (VII) terlarut dalam air selepas beberapa jam dan warna ungu naik dari bahagian bawah ke bahagian atas bikar secara prlahan-lahan sehingga seluruh air berwarna ungu. Ini disebabkan hablur kalium manganat (VII) terdiri daripada ion-ion kalium, K+ dan ion-ion manganat (VII) , MnO4 yang halus dan diskrit. Ion-ion manganat (VII) berwarna ungu. Ion-ion ini terpisah daripada pepejal kalium manganat (VII) dan bergerak secara rawak untuk memenuhi ruang antara zarah-zarah air sehingga seluruh air menjadi ungu. Berdasarkan keputusan eksperimen ini, kita dapat menyimpulkan bahawa kalium manganat ( VII) terdiri daripada ion-ion ( zarah-zarah) halus dan diskrit dan kesimpulan ini membuktikan teori zarah jirim.

Eksperimen: Pergerakan zarah dalam cecair untuk mengesahkan teori zarah jirim

PROSES PENGEWAPAN DAN KONDESASI

a) Proses pengewapan Proses pengewapan juga boleh dikenali sebagai proses penyejatan. Proses pengewapan ialah proses perubahan keadaan jirim daripada keadaan cecair kepada keadaan gas pada sebarang suhu yang kurang daripad atakat didih bahan itu apabila cecair itu terdedah kepada atmosfera. Dalam keadaan cecair, sesetengah zarah mempunyai tenaga yang lebih tinggi daripada yang lain. Apabila zarah cecair yang bertenaga tinggi ini berada di permukaan air, sebilangan daripadanya yang mempunyai tenaga yang cukup tinggi akan mengatasi daya tarikan oleh zarah-zarah jirannya dan terlepas dari permukaan cecair untuk menjadi gas. Maka penyejatan berlaku. Penyejatan atau proses pengewapan hanya berlaku pada permukaan cecair. Apabila suatu cecair menyejat, suhunya akan turun. Ini disebabkan oleh tenaga haba telah diserap semasa penyejatan untuk mangatasi daya tarikan antara zarah-zarah supaya zarah-zarah cecair di permukaan dapat melepaskan diri menjadikan zarah-zarah gas. Secara kesimpulan, takrifan pengewapan atau penyejatan harus mengandungi dua konsep utama, iaitu: i) Cecair bertukar kepada gas. ii) Pada sebarang suhu yang kurang daripada takat didih bahan itu.

b) Proses kondensasi Kondensasi ialah proses perubahan keadaan jirim daripada keadaan gas kepada keadaaan cecair apabila gas itu disejukkan. Apabila disejukkan, tenaga kinetic zarah-zarah berkurangan. Zarah-zarah gas bergerak dengan lebih perlahan dan ditarik antara satu sama lain dengan lebih kuat. Jadi, zarah-zarah tersusun lebih rapat menyebabkannya bertukar kepada cecair. Takrifan kondensasi harus mengandungi dua konsep utama, iaitu:i) gas bertukar kepada cecair.ii) Pada sebarang suhu yang kurang daripada takat didih bahan itu. Jika cecair diletakkan di dalam bekas tertutup, zarah-zarah dalam keadaan wap akan bertembung dengan dinding bekas.

Gambarajah: Proses kondensasi

Beberapa zarah-zarah akan memantul dalam bekas tertutup, akan memukul permukaan cecair dan kembali memasuki fasa cecair.Perubahan fasa wap atau gas berubah menjadi cecair ini di sebut kondensasi.

TEKANAN WAP DAN TAKAT DIDIH a) Tekanan wap Tekanan wap juga dikenali sebagai tekanan wap seimbang. Ia merupakan tekanan yang dikenakan oleh wap yang berada dalam keadaan keseimbangan termodinamik dan fasa-fasanya terletak dalam sistem tertutup. Apabila cecair meruap, molekul yang memasuki fasa wap akan mengalami tekanan termodinamik yang dikenali sebagai tekanan wap. Tekanan wap maksimum yang dikenakan kepada wap air dalam keseimbangan cecair dipanggil tekanan wap tepu cecair. Tekanan wap tepu cecair boleh diukur dengan menggunakan barometer. Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara lur iaiatu tekanan atmosfera. Semua cecair dan pepejal mempunyai kecenderunagn untuk memeruap atau menyejat untuk menjadi bentuk gas manakala semua gas mempunyai kecenderunagan untuk memeluap menjadi cecair atau pepejal.Tekanan wap boleh menjadi petunjuk kepada kadar pengewapan sesuatu cecair. Ia menggambarkan kecenderungan zarah-zarah untuk terlepas daripada cecair (atau pepejal). Sesuatu bahan yang mempunyai tekanan wap yang tinggi pada suhu biasa/bilik dinamakan bahan mudah meruap. Tekanan wap sesuatu bahan meningkat pada kadar yang tidak linear dengan suhu, dan ini dinyatakan dalam hubungan Clasius-Clapeyron.

b) Takat Didih Takat didh sesuatu bahan adalah suhu tertentu di mana bahan tersebut boleh berubah dari keadaan cecair kepada gas. Satu cecair boleh berubah kepada gas pada suhu di bawah takat didih melalui proses penyejatan. Apa-apa perubahan daripada cecair kepada gas pada takat didih dipanggil pemejalwapan. Walaubagaimanapun, penyejatan hanya berlaku di permukaan cecair manakala pendidihan pula merupakan satu proses keseluruhan cecair semasa takat didih. Takat didih sesuatu cecair pada tekanan atmosfera juga dinamakan takat didih biasa. Ia merupakan suhu apabila tekanan wap cecair tersebut menyamai tekanan atmosfera. Apabila suhu semakin meningkat, tekanan wap akan mengatasi tekanan atmosfera dan ini membolehkan cecair terangkat untuk membentuk buih-buih dalam bahan tersebut.Tekanan yang lagi tinggi (dan juga suhu yang lebih tinggi) diperlukan untuk membentuk buih-buih pada dasar cecair, ini adalah kerana semakin dalam sesuatu cecair, semakin tinggi tekanan yang dikenakan oleh cecair.Sebagai contoh, apabila air dipanaskan di dalam bekas terbuka, cecair akan mendidih apabila tekanan wap mencapai tekanan atmosfera. Suhu dimana tekanan wap cecair adalah sama dengan tekanan atmosfera dikenali sebagai takat didih cecair. Ini bermakna bahawa takat didih sesuatu cecair bergantung kepada tekanan luaran.Semakin tinggi tekanan luaran, semakin tinggi takat didih cecair. Sebaliknya semakin rendah tekanan luaran, semakin rendah takat didih cecair. Takat didih normal cecair adalah suhu di mana tekanan wap cecair ke paras 1 atmosfera. Pada tekanan malar, cecair tulen akan mendidih pada suhu malar.Semakin mudah cecair meruap, semakin rendah takat didihnya.

iii) PEPEJAL DAN SIFAT-SIFATNYA STRUKTUR ZARAH DALAM PEPEJAL Pepejal mempunyai isipadu dan bentuk yang tetap. Zarah-zarah pepejal tersusun dengan padat dan teratur.Terdapat ruang kosong yang kecil sahaja.Daya tarikan antara zarah-zarah adalah sangat kuat.Oleh itu, zarah-zarah ini tidak bebas bergerak tetapi hanya boleh bergetar dan berputa rpada kedudukan tetap.Pepejal mempunyai tenaga kinetik paling rendah, tetapi ketumpatannya paling tinggi.Kemampatan pepejal paling rendah.Oleh itu, pepejal paling susah dimampatkan. Kadar resapan paling rendah.

PROSES PENYEJUKAN ( FREEZING) CECAIR MENJADI PEPEJALPenyejukan atau pembekuan ialah proses perubahancecairkepada pepejal. Apabila cecair disejukkan, zarah-zarah membebaskan tenaga haba.Zarah-zarah hilang lebih banyak tenaga kinetic lalu bergerak dengan lebih perlahan. Pada takat beku, zarah-zarah dalam cecair membentuk daya ikatan antara zarah-zarah.Cecair membeku lalu bertukar menjadi pepejal.Takat beku ialah 0iaitu suhu di mana cecair mula berubah kepada pepejal.

PROSES PELEBURAN PEPEJAL Peleburan ialah proses perubahanpepejalmenjadicecair. Pepejal dipanaskan, zarah-zarah menyerap tenaga haba.Zarah-zarah mendapat lebih banyak tenaga kinetik lalu bergetar dengan lebih laju. Pada takat lebur, zarah-zarah dalam pepejal memperolehi cukup tenaga untuk memutuskan daya ikatan antara zarah-zarah lalu bergerak bebas. Pepejal melebur lalu bertukar menjadi cecair.Takat lebur adalah suhu di mana pepejal mula berubah menjadi cecair.PROSES PEMEJALWAPAN DAN DEPOSIS PEPEJAL (SUBLIMATION AND DEPOSITION)

a) Pemejalwapan Pemejalwapanmerupakan proses perubahan keadaan jirim daripada keadaanpepejalkepada keadaangas. Proses perubahanjirimtanpa menerusi keadaan cecair apabila pepejal itu dipanaskan disebut proses pemejalwapan.Apabila pepejal sepertiammonium klorida,iodinatau ais kering (karbon dioksida) dipanaskan, tenaga zarah-zarahnya turut bertambah.Apabila tenaga zarah-zarah cukup untuk mengatasi daya tarikan antara zarah, maka zarah-zarah ini akan terlepas dari permukaan pepejal dan menjadi zarah-zarah gas .Oleh itu, pepejal itu memejalwap menjadi gas. Contohnya seperti salji dan ais kering.b) Deposisi Deposisi pepejal adalah perubahan jirim yang berlawanan dengan pemejalwapan di mana gas berubah menjadi pepejal. Proses ini berlaku di mana sistem yang terlibat di dalam penukaran bentuk gas kepada pepejal( ais ) apabila suhu alam sekitar adalah kurang daripada takat beku, gas boleh berubah kepada bentuk pepejal menjadi hablur air melalui proses pemeluwapan. Contohnya seperti hujan ais.

AMORFUS DAN PENGHABLURAN PEPEJALMenurut kimia atau sains nuklear, amorfus berkenaan dengan pepejal (seperti jelaga dan kaca) yang bukan hablur atau tidak dapat membentuk hablur. Manakala pepejal pula boleh dikelaskan kepada dua iaitu pepejal berhablur dan pepejal amorfus.Struktur zarah-zarah pepejal amorfus tersusun secara rawak dan terbentuk akibat daripada penyejukan yang cepat manakala struktur pepejal hablur pula tersusun secara teratur dan terbentuk akibat daripada penyejukan yang perlahan.Bahan amorfus disediakan daripada wap, cecair mahupun pepejal. Namun begitu fasa wap dan fasa cecair paling kerap digunakan.Terdapat banyak kaedah dalam menghasilkan bahan amorfus seperti kaedah peruwapan terma, kaedah percikan, kaedah pelindapan leburan dan kaedah sol-Gel. Salah satu kegunaan bahan amorfus ini ialah digunakan untuk penghasilan transistor filem yang nipis digunakan sebagai elemen pensuisan dalam liquid crystal display (LCD).

PEPEJAL MOLEKUL, PEPEJAL RANGKAIAN KOVALEN, PEPEJAL IONIK, DAN PEPEJAL LOGAMa) Pepejal MolekulPepejal molekul terdiri daripada bentuk unit zarah yang terdiri daripada atom dan molekul. Ikatan antara zarah-zarah pepejal molekul ini terdiri daripada ikatan Londin, ikatan berkutub dan ikatan hidrogen. Pepejal molekul mempunyai ciri-ciri yang lembut, takat lebur dan takat didih yang rendah dan juga konduktor haba dan elektrik yang lemah. Contoh pepejal molekul ialah Ar,CH4 danCO2.

b) Pepejal Rangkaian KovalenPepejal rangkaian kovalen adalah atom yang terikat dengan jaringan ikatan kovalen (kekutuban agak kecil berbanding struktur ionik). Ikatan antara zarah-zarah pepejal terdiri dari ikatan ionik. Ciri-ciri pepejal rangkaian kovalen ini adalah sangat keras. Takat lebur dan takat didihnya adalah tinggi, namun ia konduktor haba dan elektrik yang lemah. Contoh pepejal rangkaian-kovalen ini ialah intan dan kuarza.

c) Pepejal IonikBentuk unit bagi pepejal ionic adalah terdiri daripada ion positif dan ion negatif, ikatan antara zarah-zarahnya pula terikat bersama ikatan ionik.Ciri-ciri pepejal ionic ialah keras tetapi rapuh. Takat lebur dan takat didihnya tinggi. Pepejal ionic ini juga konduktor haba dan elektrik yang lemah. Contoh pepeja lionik ialah NaCl, struktur kekisinya bergantung kepada saiz ion dan casion.

d) Pepejal LogamPepejal logam terdiri daripada atom-atom logam sahaja, strukturnya biasanya terbentuk daripada heksagon berpusat jasad, kiub berpusat muka dan kiub berpusat jasad. Ikatan antara zarah-zarahnya pula terbentuk daripada electron valens yang tersebar keseluruh pepejal atom dalam bentuk awan elektron. Kekerasan dan takat lebur pepejal logam berbeza akibat perbezaanbilangan electron valens contohnya Na (electron valens= 1) takat lebur =97.5 dan Cr (electronvalens=6) takat lebur= 1890. Awan electron ini juga menjelaskan bahawa pepejal logam adalah konduktor haba dan elektrik yang baik.

IKATAN DALAM PEPEJALJenis PepejalBentuk Unit ZarahIkatan Antara Zarah-zarahPepejalCiri-ciriContoh

PepejalMolekulatom dan molekul-ikatanlondon-ikatan berkutub-ikatan hidrogen-lembut-takat lebur dan takat didih rendah- konduktor elektrik dan haba lemahArCH4CO2

Pepejal Rangkaian Kovalenatom terikat dalam rangkaian ikatan kovalen- Ikatan kovalen-sangat keras-Takat lebur dan takat didih tinggi-konduktor elektrik dan haba lemahintankuarza

Pepejal Ionikion positif dan ion negatif- Ikatan elektrostatik-keras dan rapuh- Takat lebur dan takat didih tinggi-konduktor elektrik & haba lemahNaClCa(NO3)2

Pepejal Logamatom- ikatan logam- lembut dan keras konduktor elektrik & haba baikSemua jenis logam