Nota Jadual Berkala Unsur SPM Tingkatan 4 | KSSM — JomSkor
Nota ringkas Kimia SPM Tingkatan 4 Bab 4 — jadual berkala moden, kumpulan dan kala, sifat gas adi, logam alkali, halogen, unsur Kala 3 dan unsur peralihan.
1. Perkembangan Jadual Berkala Unsur
| Ahli Sains | Sumbangan |
|---|---|
| Lavoisier | Mengelas unsur kepada 4 kumpulan: gas, bukan logam, logam dan tanah |
| Döbereiner | Triad — kumpulan tiga unsur dengan sifat serupa; jisim atom unsur tengah ≈ purata dua lagi |
| Newlands | Hukum Oktaf — setiap unsur ke-8 mempunyai sifat serupa dengan unsur pertama |
| Lothar Meyer | Graf isi padu atom vs jisim atom; unsur setara pada lengkung mempunyai sifat serupa |
| Mendeleev | Menyusun mengikut jisim atom; meninggalkan ruang kosong untuk unsur belum dijumpai; meramalkan sifat unsur itu |
| Moseley | Jadual Berkala moden — susun mengikut nombor proton (nombor atom) |
2. Struktur Jadual Berkala Moden
- Kumpulan (lajur menegak) — unsur dengan bilangan elektron valens yang sama dan sifat kimia serupa
- Kumpulan 1–2: kumpulan = bilangan elektron valens
- Kumpulan 3–18: kumpulan = elektron valens + 10
- Kala (baris mengufuk) — ditentukan oleh bilangan petala berisi elektron. Terdapat 7 kala.
3. Unsur Kumpulan 18 — Gas Adi
Gas adi: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
- Mempunyai susunan elektron oktet (atau duplet untuk He) — stabil
- Tidak reaktif — tidak membentuk sebatian dalam keadaan biasa
- Terdapat sebagai atom bebas (monoatom)
- Kegunaan: He — belon dan sut selam; Ne — lampu neon; Ar — mengisi mentol; Kr, Xe — lampu kilat
4. Unsur Kumpulan 1 — Logam Alkali
Logam alkali: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Sifat Fizik (menurun kumpulan)
| Unsur | Jejari Atom (nm) | Takat Lebur (°C) | Takat Didih (°C) |
|---|---|---|---|
| Litium, Li | 0.133 | 186 | 1342 |
| Natrium, Na | 0.186 | 98 | 880 |
| Kalium, K | 0.203 | 64 | 760 |
- Saiz atom bertambah besar (jejari atom meningkat)
- Takat lebur dan takat didih berkurang (ikatan logam semakin lemah)
- Ketumpatan bertambah secara umum (kecuali K lebih ringan dari Na)
Sifat Kimia (menurun kumpulan)
- Kereaktifan meningkat (elektron valens lebih mudah diderma)
- Tindak balas dengan air → hidroksida logam + gas hidrogen:
2Li(p) + 2H₂O(ce) → 2LiOH(ak) + H₂(g)
2Na(p) + 2H₂O(ce) → 2NaOH(ak) + H₂(g) - Tindak balas dengan oksigen → oksida logam (bersifat bes):
4Li(p) + O₂(g) → 2Li₂O(p) - Tindak balas dengan klorin → klorida logam:
2Na(p) + Cl₂(g) → 2NaCl(p)
Sebab kereaktifan meningkat: Saiz atom bertambah → elektron valens lebih jauh dari nukleus → daya tarikan nukleus lebih lemah → elektron lebih mudah diderma → logam lebih reaktif.
5. Unsur Kumpulan 17 — Halogen
Halogen: F, Cl, Br, I, At
Sifat Fizik (menurun kumpulan)
| Unsur | Keadaan Fizik | Takat Lebur (°C) | Takat Didih (°C) | Ketumpatan (g cm⁻³) |
|---|---|---|---|---|
| Klorin, Cl₂ | Gas | –101 | –34 | 0.00300 |
| Bromin, Br₂ | Cecair | –7 | 59 | 3.11900 |
| Iodin, I₂ | Pepejal | 114 | 184 | 4.95000 |
- Warna semakin gelap: kuning kehijauan (Cl₂) → perang kemerahan (Br₂) → ungu kehitaman (I₂)
- Takat lebur, takat didih dan ketumpatan meningkat (saiz molekul bertambah → daya tarikan antara molekul lebih kuat)
Sifat Kimia — Tindak Balas Halogen
- Dengan air → larutan berasid:
Cl₂(g) + H₂O(ce) → HCl(ak) + HOCl(ak) - Dengan logam → halida logam:
2Fe(p) + 3Br₂(ce) → 2FeBr₃(p) - Dengan alkali (NaOH) → halida logam + halat logam + air:
I₂(p) + 2NaOH(ak) → NaI(ak) + NaOI(ak) + H₂O(ce) - Tindak balas penyesaran: halogen lebih reaktif menyesarkan halogen kurang reaktif daripada halidnya:
Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ - Kereaktifan berkurang menurun kumpulan (petala valens semakin jauh, daya tarikan nukleus lebih lemah)
Sebab kereaktifan berkurang: Saiz atom bertambah → petala valens semakin jauh dari nukleus → daya tarikan nukleus terhadap elektron semakin lemah → kesukaran menarik elektron untuk memenuhi petala valens → halogen lebih kurang reaktif.
6. Unsur Kala 3
Kala 3: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar
Trend Merentasi Kala 3
| Unsur | Jejari Atom (nm) | Keelektronegatifan | Keadaan Fizik |
|---|---|---|---|
| Na | 0.186 | 0.9 | Pepejal (logam) |
| Mg | 0.160 | 1.2 | Pepejal (logam) |
| Al | 0.143 | 1.5 | Pepejal (logam) |
| Si | 0.118 | 1.8 | Pepejal (separa logam) |
| P | 0.110 | 2.1 | Pepejal (bukan logam) |
| S | 0.104 | 2.5 | Pepejal (bukan logam) |
| Cl | 0.100 | 3.0 | Gas (bukan logam) |
| Ar | 0.094 | — | Gas (gas adi) |
- Saiz atom berkurang (nombor proton bertambah → daya tarikan nukleus lebih kuat)
- Keelektronegatifan meningkat
- Keadaan fizik berubah: pepejal → gas (dari kiri ke kanan)
Sifat Oksida Unsur Kala 3
| Oksida | Na₂O | MgO | Al₂O₃ | SiO₂ | P₄O₁₀ | SO₂ | Cl₂O₇ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sifat | Bes | Bes | Amfoterik | Asid | Asid | Asid | Asid |
Sifat oksida berubah: Oksida bes (Na₂O, MgO) → Oksida amfoterik (Al₂O₃) → Oksida asid (SiO₂, P₄O₁₀, SO₂, Cl₂O₇)
7. Unsur Peralihan
- Terletak di blok-d (Kumpulan 3–12), antara Kumpulan 2 dan 13
- Contoh: Cr, Mn, Fe, Cu, Ni, Ti
- Mempunyai lebih dari satu nombor oksidasi (contoh: Fe²⁺ dan Fe³⁺)
- Membentuk sebatian berwarna
- Bertindak sebagai pemangkin (contoh: Fe dalam sintesis ammonia, Ni dalam penghidrogenan)
- Membentuk ion kompleks
Ion Berwarna Unsur Peralihan
| Ion | Warna Larutan |
|---|---|
| Kromium(III), Cr³⁺ | Hijau |
| Dikromat(VI), Cr₂O₇²⁻ | Jingga |
| Mangan(II), Mn²⁺ | Merah jambu |
| Manganat(VII), MnO₄⁻ | Ungu |
| Ferum(II), Fe²⁺ | Hijau |
| Ferum(III), Fe³⁺ | Perang |
| Kuprum(II), Cu²⁺ | Biru |
Soalan lazim
Apakah prinsip penyusunan unsur dalam jadual berkala moden?
Unsur disusun mengikut <em>pertambahan nombor proton</em> (bukan jisim atom seperti Mendeleev). Unsur dengan sifat kimia yang serupa diletakkan dalam kumpulan (lajur menegak) yang sama.
Bagaimana menentukan kumpulan dan kala sesuatu unsur?
Kumpulan ditentukan oleh bilangan elektron valens (kumpulan 1–2: bilangan elektron valens; kumpulan 3–18: elektron valens + 10). Kala ditentukan oleh bilangan petala berisi elektron.
Mengapa unsur Kumpulan 18 (gas adi) tidak reaktif?
Gas adi mempunyai susunan elektron oktet (atau duplet bagi helium) yang stabil. Oleh itu, mereka tidak perlu menderma, menerima atau berkongsi elektron untuk mencapai kestabilan.
Mengapa kereaktifan logam alkali meningkat menurun Kumpulan 1?
Menurun Kumpulan 1, saiz atom bertambah besar. Elektron valens semakin jauh daripada nukleus dan daya tarikan nukleus terhadap elektron valens semakin lemah. Oleh itu, elektron valens lebih mudah diderma, menjadikan logam lebih reaktif.
Mengapa kereaktifan halogen berkurang menurun Kumpulan 17?
Menurun Kumpulan 17, saiz atom bertambah dan petala valens semakin jauh daripada nukleus. Daya tarikan nukleus terhadap elektron semakin lemah, menyebabkan kesukaran menarik elektron untuk memenuhi petala valens — jadi halogen menjadi kurang reaktif.