Nota Asid Bes dan Garam SPM Tingkatan 4 | KSSM — JomSkor
Nota ringkas Kimia SPM Tingkatan 4 Bab 6 — definisi asid dan alkali, nilai pH dan pOH, kekuatan asid dan alkali, peneutralan, pentitratan, penyediaan garam dan analisis kualitatif ujian anion dan kation.
1. Peranan Air dalam Keasidan dan Kealkalian
Asid
Asid ialah bahan kimia yang mengion di dalam air untuk menghasilkan ion hidrogen, H⁺.
Contoh: HCl(g) + H₂O(ce) → H⁺(ak) + Cl⁻(ak)
Air diperlukan untuk asid menunjukkan sifat keasidannya. Tanpa air, pepejal asid oksalik tidak menunjukkan sifat asid.
Kebesan Asid
| Jenis | H⁺ per Molekul | Contoh |
|---|---|---|
| Monoprotik | 1 | HCl, HNO₃, CH₃COOH |
| Diprotik | 2 | H₂SO₄, H₂CO₃ |
| Triprotik | 3 | H₃PO₄ |
Alkali
Alkali ialah bahan kimia yang mengion di dalam air untuk menghasilkan ion hidroksida, OH⁻.
Contoh — Ammonia:
NH₃(ak) + H₂O(ce) ⇌ NH₄⁺(ak) + OH⁻(ak)
Sifat alkali alkali (NaOH): berasa pahit dan licin, mengakis, pH > 7, menukarkan warna kertas litmus merah → biru.
2. Nilai pH
pH ialah ukuran keasidan atau kealkalian sesuatu larutan.
- pH < 7 → berasid
- pH = 7 → neutral (air tulen, 25°C)
- pH > 7 → beralkali
Rumus pH dan pOH
pH = −log[H⁺]pOH = −log[OH⁻]pH + pOH = 14(pada 25°C)
Contoh Pengiraan pH
Contoh 1: [H⁺] = 0.5 mol dm⁻³
pH = −log(0.5) = −(−0.301) = 0.3
Contoh 2: [OH⁻] = 0.01 mol dm⁻³
pOH = −log(0.01) = 2 → pH = 14 − 2 = 12
Petua: Semakin tinggi kepekatan H⁺, semakin rendah pH. Semakin tinggi kepekatan OH⁻, semakin tinggi pH.
3. Kekuatan Asid dan Alkali
| Kuat | Lemah | |
|---|---|---|
| Asid | Mengion lengkap dalam air: HCl, H₂SO₄, HNO₃ | Mengion separa dalam air: CH₃COOH, H₂CO₃, H₃PO₄ |
| Alkali | Mengion lengkap: NaOH, KOH, Ca(OH)₂ | Mengion separa: NH₃(ak), darjah pengionan 1.3% |
Perbezaan asid kuat vs lemah: Asid kuat dengan kemolaran yang sama menghasilkan lebih banyak H⁺ → pH lebih rendah. Kepekatan ≠ kekuatan.
4. Sifat-sifat Kimia Asid dan Alkali
Sifat Kimia Asid
| Tindak Balas | Persamaan Contoh |
|---|---|
| Asid + Bes (oksida logam) | H₂SO₄ + CuO → CuSO₄ + H₂O |
| Asid + Logam reaktif | H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂↑ |
| Asid + Karbonat logam | 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ |
| Asid + Alkali (peneutralan) | 2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O |
Sifat Kimia Alkali
| Tindak Balas | Persamaan Contoh |
|---|---|
| Alkali + Asid | 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O |
| Alkali + Garam ammonium (dipanaskan) | KOH + NH₄Cl → KCl + H₂O + NH₃↑ |
| Alkali + Ion logam | 2NaOH + Mg²⁺ → Mg(OH)₂↓ + 2Na⁺ |
5. Garam
Garam ialah sebatian ion yang terbentuk apabila ion H⁺ asid digantikan oleh ion logam atau ion ammonium.
Keterlarutan Garam
| Jenis Garam | Keterlarutan |
|---|---|
| Semua nitrat | Larut |
| Semua klorida | Larut (kecuali PbCl₂, AgCl) |
| Semua sulfat | Larut (kecuali BaSO₄, PbSO₄, CaSO₄) |
| Semua karbonat | Tak larut (kecuali Na₂CO₃, K₂CO₃, (NH₄)₂CO₃) |
| Semua natrium, kalium, ammonium | Larut |
Kaedah Penyediaan Garam
- Garam terlarutkan Na⁺/K⁺/NH₄⁺: Pentitratan (asid + alkali, tanpa pemanasan berlebihan)
- Garam terlarutkan lain: Tindak balas asid + logam/oksida logam/karbonat (tambah berlebihan, turas, sejat perlahan)
- Garam tak terlarutkan: Pemendapan (campurkan dua larutan ion)
Pentitratan Asid-Alkali
Kaedah penentuan isi padu asid atau alkali yang tepat diperlukan untuk peneutralan lengkap.
- Isi biuret dengan asid
- Pipet 25.0 cm³ alkali ke kelalang kon + beberapa titik penunjuk fenolftalein
- Tambah asid perlahan-lahan sehingga warna berubah (merah jambu → tidak berwarna)
- Rekod isi padu asid yang digunakan
- Ulang tanpa penunjuk untuk mendapat larutan garam tulen
- Sejatkan larutan untuk mendapatkan hablur garam
Titik akhir pentitratan: Warna larutan berubah secara kekal (penunjuk fenolftalein: merah jambu → tidak berwarna). Titik akhir ≈ titik setara (peneutralan lengkap).
6. Analisis Kualitatif (6.11)
Analisis kualitatif digunakan untuk mengenal pasti anion dan kation yang hadir di dalam sesuatu garam yang tidak diketahui.
Ujian Anion
| Anion | Reagen Ujian | Pemerhatian | Persamaan Ion |
|---|---|---|---|
| Ion karbonat, CO₃²⁻ | + HCl cair → alirkan gas ke dalam air kapur | Pembuakan berlaku; gas CO₂ mengeruhkan air kapur | 2H⁺(ak) + CO₃²⁻(ak) → CO₂(g) + H₂O(ce) |
| Ion klorida, Cl⁻ | + HNO₃ berlebihan, kemudian + AgNO₃(ak) | Mendakan putih argentum klorida, AgCl terbentuk | Ag⁺(ak) + Cl⁻(ak) → AgCl(p) |
| Ion sulfat, SO₄²⁻ | + HCl berlebihan, kemudian + BaCl₂(ak) | Mendakan putih barium sulfat, BaSO₄ terbentuk | Ba²⁺(ak) + SO₄²⁻(ak) → BaSO₄(p) |
| Ion nitrat, NO₃⁻ | + H₂SO₄ cair + FeSO₄(ak), kemudian titiskan H₂SO₄ pekat perlahan-lahan melalui dinding tabung uji | Cincin perang terbentuk di antara dua lapisan cecair | Tindak balas membentuk sebatian kompleks nitrosilferum(II) sulfat, FeSO₄·NO |
Penting: Dalam ujian Cl⁻ dan SO₄²⁻, asid berlebihan (HNO₃ atau HCl) mesti ditambah dahulu untuk menyingkir ion CO₃²⁻ yang mungkin hadir — supaya mendakan tidak disebabkan oleh ion karbonat.
Ujian Kation — Dengan Larutan NaOH dan NH₃
Tambahkan NaOH atau NH₃ secara sedikit demi sedikit, kemudian berlebihan kepada larutan garam. Perhatikan warna mendakan dan sama ada mendakan larut dalam alkali berlebihan.
| Kation | + Sedikit NaOH | + NaOH berlebihan | + Sedikit NH₃ | + NH₃ berlebihan |
|---|---|---|---|---|
| NH₄⁺ | Tiada mendakan. Dipanaskan → gas NH₃ (kertas litmus merah lembap → biru) | |||
| Ca²⁺ | Mendakan putih | Tidak larut | Tiada perubahan | Tiada perubahan |
| Mg²⁺ | Mendakan putih | Tidak larut | Mendakan putih | Tidak larut |
| Al³⁺ | Mendakan putih | Larut → larutan tidak berwarna | Mendakan putih | Tidak larut |
| Zn²⁺ | Mendakan putih | Larut → larutan tidak berwarna | Mendakan putih | Larut → larutan tidak berwarna |
| Pb²⁺ | Mendakan putih | Tidak larut | Mendakan putih | Tidak larut |
| Fe²⁺ | Mendakan hijau | Tidak larut | Mendakan hijau | Tidak larut |
| Fe³⁺ | Mendakan perang | Tidak larut | Mendakan perang | Tidak larut |
| Cu²⁺ | Mendakan biru | Tidak larut | Mendakan biru | Larut → larutan biru tua |
Tip Hafalan: Hanya Zn²⁺ dan Al³⁺ larut dalam NaOH berlebihan. Hanya Zn²⁺ dan Cu²⁺ larut dalam NH₃ berlebihan (Cu²⁺ → biru tua). Ca²⁺ tidak bertindak balas dengan NH₃.
Ujian Pengesahan Kation
| Kation | Reagen Pengesahan | Pemerhatian |
|---|---|---|
| NH₄⁺ | Reagen Nessler | Mendakan perang terbentuk |
| Fe²⁺ | Larutan kalium heksasianoferat(III), K₃Fe(CN)₆ | Mendakan biru tua terbentuk |
| Fe³⁺ | Larutan kalium heksasianoferat(II), K₄Fe(CN)₆ atau larutan kalium tiosianat, KSCN | K₄Fe(CN)₆ → mendakan biru tua; KSCN → larutan merah darah |
| Pb²⁺ | Larutan kalium iodida, KI | Mendakan kuning terbentuk; larut dalam air panas; terbentuk semula (hablur kuning) apabila disejukkan |
| Al³⁺ vs Pb²⁺ | Larutan kalium iodida, KI | Pb²⁺ membentuk mendakan kuning; Al³⁺ tiada mendakan |
Urutan Analisis Kualitatif Garam Tidak Diketahui
- Perhatikan warna garam (biru = Cu²⁺; hijau muda = Fe²⁺; perang = Fe³⁺; tidak berwarna = kemungkinan lain)
- Uji keterlarutan dalam air suling
- Jalankan ujian kation (+ NaOH sedikit → + NaOH berlebihan → + NH₃ berlebihan)
- Jalankan ujian anion (ujian CO₃²⁻ → Cl⁻ → SO₄²⁻ → NO₃⁻ mengikut urutan)
- Jalankan ujian pengesahan jika perlu (membezakan Al³⁺/Pb²⁺, atau mengesahkan Fe²⁺/Fe³⁺/NH₄⁺)
Soalan lazim
Apakah definisi asid dan alkali?
Asid ialah bahan kimia yang mengion di dalam air untuk menghasilkan ion hidrogen (H⁺). Alkali ialah bahan kimia yang mengion di dalam air untuk menghasilkan ion hidroksida (OH⁻). Air diperlukan untuk kedua-duanya menunjukkan sifat masing-masing.
Apakah perbezaan antara asid kuat dan asid lemah?
Asid kuat mengion LENGKAP di dalam air (contoh: HCl, H₂SO₄, HNO₃). Asid lemah hanya mengion SEPARA di dalam air, menghasilkan kepekatan H⁺ yang rendah (contoh: CH₃COOH, asid karbonik H₂CO₃).
Bagaimana mengira nilai pH?
pH = −log[H⁺]. Contoh: [H⁺] = 0.01 mol dm⁻³ → pH = −log(0.01) = 2. Untuk alkali: pOH = −log[OH⁻], kemudian pH = 14 − pOH.
Apakah kaedah penyediaan garam tak terlarutkan?
Garam tak terlarutkan disediakan melalui tindak balas pemendapan — mencampurkan dua larutan ion yang menghasilkan mendakan garam tak terlarutkan. Contoh: BaCl₂(ak) + Na₂SO₄(ak) → BaSO₄(p) + 2NaCl(ak).
Apakah itu kebesan asid?
Kebesan asid merujuk kepada bilangan ion H⁺ yang dapat dihasilkan oleh satu molekul asid. Asid monoprotik (1 H⁺): HCl. Asid diprotik (2 H⁺): H₂SO₄. Asid triprotik (3 H⁺): H₃PO₄.
Bagaimana menguji kehadiran ion klorida (Cl⁻) dalam larutan?
Tambahkan asid nitrik, HNO₃ berlebihan, kemudian tambahkan larutan argentum nitrat, AgNO₃. Jika mendakan putih argentum klorida (AgCl) terbentuk, ion Cl⁻ hadir. HNO₃ berlebihan ditambah dahulu untuk menyingkir ion karbonat (CO₃²⁻) yang boleh memberi pemerhatian positif palsu.
Bagaimana membezakan ion Al³⁺ daripada ion Pb²⁺ dalam analisis kualitatif?
Kedua-duanya menghasilkan mendakan putih yang tidak larut dalam NaOH berlebihan dan tidak larut dalam NH₃ berlebihan. Uji dengan larutan kalium iodida, KI: Pb²⁺ menghasilkan mendakan kuning yang larut apabila dipanaskan dan terbentuk semula apabila disejukkan. Al³⁺ tidak membentuk mendakan dengan KI.