Setelah mempelajari bab ini, anda harus dapat: menganalisis jirim mensintesiskan struktur atom memahami isotop dan menilai kepentingannya memahami susunan elektron bagi atom menghargai ketertiban dan keunikan struktur atom

Jika anda memperbesar wayar kuprum berjuta-juta kali ganda dengan menggunakan mikroskop elektron, anda akan mendapati bahawa wayar kuprum terdiri daripada zarah-zarah seperti gambar foto di atas. Apakah yang membina zarah-zarah ini? Mari kita mengkajinya dalam bab ini.

Mengapakah bau durian dapat dikesan walaupun dari jauh? Apakah jenis zarah yang membina garam biasa? Jirim Zarah Resapan Perlanggaran Perubahan keadaan Takat lebur Takat beku

Atom terdapat di mana-mana sahaja, Terdapat berjuta-juta bilangannya walaupun di dalam sehelai rambut, Apakah kaitan antara jirim dengan atom? Mari kita kaji tentang atom dengan lebih terperinci.

10

BAB 2.indd 10

9/21/11 3:30 PM

A

Jirim

Gambar foto 2.1 Semua bahan di sekeliling kita merupakan jirim.

Gambar foto 2.2 Setitik minyak tersebar di atas permukaan air.

Anda harus dapat: memerihalkan sifat zarah bagi jirim menyatakan teori kinetik jirim mendenisikan atom, molekul, dan ion menghubungkaitkan perubahan keadaan jirim dengan perubahan haba menghubungkaitkan perubahan haba dengan perubahan tenaga kinetik zarah menerangkan perubahan keadaan jirim berdasarkan teori kenetik jirim

Dunia kita terdiri daripada jirim. Jirim ialah sebarang bahan yang memenuhi ruang dan mempunyai jisim. Minyak ialah satu contoh jirim. Apabila setitik minyak dititiskan ke atas permukaan air di dalam sebuah bikar, titisan minyak itu akan tersebar di permukaan air. Berdasarkan pemerhatian ini, apakah yang anda faham tentang istilah jirim?Jirim wujud dalam tiga keadaan, iaitu pepejal, cecair, dan gas.

2.1 Mengadakan perbincanganJalankan aktiviti ini dalam kumpulan kecil. (a) Bincangkan sebab titisan minyak tersebar di atas permukaan air (Gambar foto 2.2). (b) Ramalkan perubahan yang akan berlaku jika titisan minyak itu terdiri daripada (i) satu zarah (ii) zarah-zarah halus yang berasingan Bentangkan hasil perbincangan kumpulan anda di dalam kelas. Jirim terdiri daripada zarah-zarah yang halus dan diskrit. Terdapat ruang kosong di antara zarah ini. Zarah-zarah ini mungkin atom, molekul, atau ion. Atom ialah zarah paling kecil bagi sesuatu unsur yang dapat mengambil bahagian dalam sesuatu tindak balas kimia. Logam dan sesetengah bukan logam seperti karbon dan helium wujud sebagai atom. Jirim 11 Zarah

Tonton simulasi komputer yang menerangkan maksud atom, molekul, dan ion.

BAB 2.indd 11

9/21/11 3:30 PM

Unsur ialah bahan kimia yang terdiri daripada satu jenis atom sahaja. Sebatian ialah bahan kimia yang terdiri daripada dua atau lebih unsur yang berpadu secara kimia.

Gambar foto 2.3 Susunan atom di dalam sebentuk cincin emas

Gambar foto 2.4 Susunan atom di dalam sebuah belon yang berisi gas helium

Molekul ialah zarah neutral yang terdiri daripada dua atau lebih atom yang berpadu secara kimia.

Mesin dialisis berfungsi berdasarkan prinsip resapan. Dapatkan maklumat lanjut dengan menggunakan enjin gelintar dan taip kata kunci kidney machine.

Gambar foto 2.5 Model satu molekul gas hidrogen, H2 yang terdiri daripada dua atom hidrogen

Gambar foto 2.6 Model satu molekul air, H2O yang terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen

Ion ialah zarah yang bercas positif atau negatif. Sebagai contoh, garam biasa atau natrium klorida, NaCl terdiri daripada ion-ion. Rajah 2.1 menunjukkan satu model natrium klorida, NaCl yang terdiri daripada ion positif dan ion negatif. Zarah-zarah di dalam jirim sentiasa bergerak. Hal ini telah disahkan melalui banyak eksperimen seperti resapan gas bromin. Mari kita jalankan aktiviti yang berikut untuk mengkaji resapan zarah-zarah di dalam jirim. Aktiviti 2.1, muka surat 6 Aktiviti 2.2, muka surat 8 Aktiviti 2.3, muka surat 9

+ + + + + + ++ + Rajah 2.1 Model natrium klorida

Resapan berlaku apabila zarah-zarah sesuatu bahan bergerak di antara zarah bahan yang lain dari kawasan yang berkepekatan tinggi ke kawasan yang berkepekatan rendah. Rajah 2.2 menunjukkan resapan gas bromin.Udara (tidak berwarna) Penutup Wap bromin yang berwarna perang kemerahan Balang gas Balang gas

Wap yang berwarna perang kemerahan tersebar ke seluruh ruang di dalam kedua-dua balang gas selepas beberapa ketika Rajah 2.2 Resapan gas bromin

Penutup dialihkan

Resapan 12

BAB 2.indd 12

9/21/11 3:30 PM

Zarah-zarah bromin bergerak dari kawasan yang berkepekatan tinggi ke kawasan yang berkepekatan rendah antara zarah udara. Maka, zarah-zarah bromin dikatakan telah meresap ke seluruh zarah udara. Resapan jirim berlaku paling cepat dalam gas, perlahan dalam cecair, dan paling perlahan dalam pepejal. Hal ini disebabkan oleh susunan zarah dan gerakannya yang berbeza dalam ketiga-tiga keadaan jirim.

Teori kinetik jirimSusunan dan gerakan zarah-zarah di dalam pepejal, cecair, dan gas dihuraikan dalam teori kinetik jirim.Tonton simulasi komputer tentang teori kinetik jirim.

Pepejal

Zarah-zarah tersusun dengan sangat padat dan teratur. Daya tarikan di antara zarah adalah kuat. Zarah-zarah hanya dapat bergetar dan berputar pada kedudukan yang tetap.Cecair

Gas

Pepejal mempunyai isi padu dan bentuk yang tetap.

Pepejal tidak dapat dimampatkan.

Zarah-zarah tersusun dengan padat tetapi tidak teratur. Daya tarikan di antara zarah adalah kuat tetapi lebih lemah berbanding dengan pepejal. Zarah-zarah dapat bergetar, berputar, dan bergerak ke seluruh cecair. Zarah-zarah berlanggar antara satu sama lain. Zarah-zarah berjauhan antara satu sama lain dan bergerak secara rawak. Daya tarikan di antara zarah adalah lemah. Zarah-zarah dapat bergetar, berputar, dan bergerak secara bebas. Kadar perlanggaran di antara zarah lebih tinggi daripada kadar perlanggaran di antara zarah di dalam cecair.

Cecair mempunyai isi padu yang tetap. Cecair tidak mempunyai bentuk yang tetap tetapi mengikut bentuk bekas.

Cecair sukar dimampatkan.

13

Gas tidak mempunyai bentuk dan isi padu yang tetap.

Gas mudah dimampatkan.

Rajah 2.3 Susunan dan gerakan zarah-zarah di dalam pepejal, cecair, dan gas.

Perubahan keadaan jirimPerubahan keadaan jirim berlaku disebabkan oleh proses pemanasan dan penyejukan. Rajah 2.4 menunjukkan perubahan keadaan jirim dengan perubahan haba.

Perlanggaran

Perubahan keadaan

BAB 2.indd 13

9/21/11 3:30 PM

Gasny Pe ejaPe me jal wa Pe pa ng n en da pa n

Kekunci: Pemanasan Penyejukaniha n

tan ata en up did

Pembekuan Pepejal Peleburan

Rajah 2.4 Perubahan keadaan jirim dengan perubahan haba Haba berkurang

Cecair Haba bertambah Rajah 2.5 Perubahan haba mempengaruhi tenaga kinetik zarah-zarah

n Ko ns de

asi

Cecair

Pepejal

Tonton simulasi komputer yang menunjukkan perubahan keadaan jirim berdasarkan teori kinetik jirim.

Teori kinetik jirim digunakan untuk menerangkan perubahan keadaan jirim. Apabila pepejal dipanaskan, tenaga haba diserap oleh zarah-zarah pepejal. Hal ini menyebabkan zarah-zarah di dalam pepejal memperoleh tenaga kinetik dan bergetar dengan kuat. Zarahzarah bergetar dengan semakin kuat apabila suhu terus dinaikkan sehingga tenaga yang diperolehnya cukup untuk mengatasi daya tarikan antara zarah. Pada suhu ini, pepejal menjadi cecair. Proses ini dinamakan peleburan. Suhu apabila pepejal bertukar menjadi cecair dinamakan takat lebur. Apakah yang akan berlaku jika cecair itu terus dipanaskan? Apabila cecair disejukkan, zarah-zarah di dalam cecair kehilangan tenaga kinetik dan bergerak dengan lebih perlahan. Apabila suhu cecair terus menurun, zarah-zarah itu terus kehilangan tenaga kinetik sehingga tidak mempunyai tenaga yang cukup untuk bergerak secara bebas. Pada suhu ini, cecair itu menjadi pepejal. Proses ini dinamakan pembekuan. Suhu apabila cecair bertukar menjadi pepejal dinamakan takat beku. Mari kita jalankan aktiviti yang berikut untuk menentukan takat lebur dan takat beku sesuatu bahan. Aktiviti 2.4, muka surat 9 Aktiviti 2.5, muka surat 12

Takat lebur ialah suhu apabila sesuatu bahan dalam keadaan pepejal bertukar menjadi keadaan cecair pada tekanan tertentu. Takat beku ialah suhu apabila sesuatu bahan dalam keadaan cecair bertukar menjadi keadaan pepejal pada tekanan tertentu.

Takat lebur 14

Takat beku

BAB 2.indd 14

9/21/11 3:30 PM

Rajah 2.6 menunjukkan lengkung pemanasan bagi naftalena. Lengkung itu menunjukkan perubahan suhu apabila pepejal naftalena dipanaskan. Pada titik A, naftalena wujud sebagai pepejal. Apabila pepejal naftalena dipanaskan, tenaga haba diserap oleh zarahzarah naftalena. Hal ini menyebabkan zarah-zarah memperoleh tenaga kinetik dan bergetar dengan lebih cepat. Oleh itu, suhu meningkat dari titik A ke titik B.

Suhu (C) D Takat lebur A Masa (minit) Rajah 2.6 Lengkung pemanasan bagi naftalena B C

Pada titik B, pepejal naftalena mula melebur. Semasa proses peleburan, suhu naftalena tidak meningkat walaupun pemanasan diteruskan. Suhu itu kekal malar kerana tenaga haba yang diserap oleh zarah-zarah digunakan untuk mengatasi daya tarikan antara zarah sehingga pepejal itu bertukar menjadi cecair. Suhu ini ialah takat lebur naftalena. Pada suhu ini, naftalena berada dalam keadaan pepejal dan cecair. Pada titik C, semua pepejal naftalena telah melebur. Dari titik C ke titik D, zarah-zarah dalam cecair naftalena menyerap tenaga haba dan bergerak dengan lebih cepat. Suhu meningkat dari titik C ke titik D. Apakah yang akan berlaku apabila cecair naftalena yang panas disejukkan? Rajah 2.7 menunjukkan perubahan suhu apabila cecair naftalena disejukkan.Suhu (C) E Takat beku F

Perubahan keadaan jirim juga melibatkan keadaan yang dinamakan plasma. Layari laman web www.chem4kids.com/ les/matter_plasma.html untuk mengetahuinya.

Zarah-zarah dalam cecair naftalena kehilangan tenaga kinetik. Zarah-zarah bergerak dengan lebih perlahan apabila suhu menurun. Cecair naftalena mula membeku. Suhu naftalena kekal malar kerana tenaga haba yang hilang ke sekeliling diimbangi oleh tenaga haba yang terbebas apabila zarah-zarah menarik antara satu sama lain untuk membentuk pepejal. G Pepejal itu disejukkan. Zarah-zarah di dalam pepejal bergetar dengan lebih perlahan apabila suhu menurun. H Masa (minit)

Rajah 2.7 Lengkung penyejukan bagi naftalena

A1. Seketul hablur kalium manganat(VII) diletakkan di dasar sebuah bikar yang berisi air. Bikar itu dibiarkan sehingga tiada perubahan lagi. (a) Apakah yang dapat anda perhatikan dalam eksperimen ini? Terangkan. (b) Apakah proses yang telah berlaku? 2. Pepejal X mempunyai takat lebur 50C. Jika sebuah tabung uji yang berisi leburan X pada suhu 110C dibiarkan menyejuk pada suhu bilik, (a) lakarkan graf suhu melawan masa untuk penyejukan leburan X. (b) tandakan takat beku pada graf anda. (c) terangkan bentuk graf itu.15

BAB 2.indd 15

9/21/11 3:30 PM

Anda harus dapat: memerihalkan perkembangan model atom menyatakan zarahzarah utama subatom membandingkan dan membezakan jisim relatif dan cas relatif bagi proton, elektron, dan neutron mendenisikan nombor proton mendenisikan nombor nukleon menentukan nombor proton menentukan nombor nukleon menghubungkaitkan nombor proton dan nombor nukleon menghubungkaitkan nombor proton dengan jenis unsur menulis simbol unsurunsur menentukan bilangan neutron, proton, dan elektron daripada nombor proton dan nombor nukleon dan sebaliknya membina struktur atom

B

Struktur Atom

Atom merupakan binaan asas bagi jirim. Bagaimanakah bentuk atau struktur sesuatu atom?

Sejarah perkembangan model atomLebih daripada 100 tahun yang lalu, ahli sains telah menjalankan penyelidikan tentang atom. Mereka mendapati atom terdiri daripada zarah-zarah yang lebih kecil. Sejarah perkembangan model atom bermula dengan model atom yang dikemukakan oleh John Dalton. John Dalton, seorang ahli kimia England telah menghuraikan atom sebagai jasad yang kecil, keras, dan tidak dapat dibelah bahagi seperti sebiji sfera yang sangat kecil.Model atom John Dalton Rajah 2.8 John Dalton (1766 1844) dan modelnya

J.J. Thomson, seorang ahli zik England telah menemukan elektron. Beliau menghuraikan atom sebagai sfera yang bercas positif dengan beberapa zarah bercas negatif di dalamnya yang dikenali sebagai elektron.Elektron bercas negatif Sfera bercas positifRajah 2.9 J.J. Thomson (1856 1940) dan modelnya

Model atom Thomson

Ernest Rutherford menemukan zarah bercas positif yang dinamakan proton. Proton dan hampir seluruh jisim atom tertumpu di satu kawasan yang sangat kecil di tengah-tengah atom yang dinamakan nukleus. Elektron-elektron beredar dalam ruang yang lebih besar di luar nukleus.Nukleus yang mengandungi proton Elektron beredar di luar nukleusModel atom Rutherford Rajah 2.10 Ernest Rutherford (1871 1937) dan modelnya

Apakah saiz nukleus berbanding dengan saiz atom? Anggarkan.

16

BAB 2.indd 16

9/21/11 3:30 PM

Niels Bohr telah mencadangkan bahawa elektron-elektron di dalam sesuatu atom bergerak di dalam petala-petala di sekeliling nukleus.

Nukleus yang mengandungi proton Petala ElektronModel atom Bohr Rajah 2.11 Niels Bohr (1885 1962) dan modelnya

Perkataan elektron telah dicipta oleh Johnstone Stoney pada tahun 1891. Perkataan nukleus berasal daripada perkataan Yunani yang bermaksud little nut.

James Chadwick membuktikan kewujudan neutron, iaitu zarah neutral di dalam nukleus. Neutron menyumbang hampir separuh daripada jisim sesuatu atom.Nukleus yang mengandungi proton dan neutron Petala Elektron Model atom ChadwickRajah 2.12 James Chadwick (1891 1974) dan modelnya

Anda boleh mendapat maklumat lanjut tentang sejarah perkembangan model atom dengan melayari laman sesawang http://www.fordhamprep. org/gcurran/sho/sho/ lessons/lesson31.htm

Kita harus menghargai ketertiban dan keunikan struktur atom.

2.2 Pertandingan berceritaSecara berkumpulan, bincangkan sumbangan ahli sains terhadap sejarah perkembangan idea struktur atom. Perbincangan itu harus menekankan kreativiti dan ketelitian ahli sains dalam menghasilkan gambaran yang menyeluruh tentang jirim. Sediakan satu cerita pendek berdasarkan hasil perbincangan kumpulan anda dan bentangkannya dalam pertandingan bercerita. Guru anda akan memberikan komen dan menilai pembentangan setiap kumpulan.

Zarah subatomAtom terdiri daripada tiga zarah yang kecil, iaitu proton, neutron, dan elektron yang dinamakan zarah-zarah subatom. Bagaimanakah zarah-zarah ini berbeza? Zarah-zarah subatom mempunyai jisim dan cas yang berlainan. Jisim dan cas zarah subatom diukur secara relatif dengan proton kerana nilai sebenarnya sangat kecil.

Tonton simulasi komputer yang mengilustrasikan struktur atom.

17

BAB 2.indd 17

9/21/11 3:30 PM

Proton Simbol: p Cas relatif: +1 Jisim relatif: 1 Neutron Simbol: n Cas relatif: 0 Jisim relatif: 1 Rajah 2.13 Simbol, cas relatif, dan jisim relatif zarah subatom Nukleus Elektron Simbol: e Cas relatif: 1 Jisim relatif: Kira-kira 0.0005

Atom amerisium yang mengandungi 241 proton dan neutron boleh didapati di dalam alat pengesan asap. (a) Apakah data yang diperlukan bagi menghitung bilangan zarah subatom yang terdapat di dalam satu atom amerisium? (b) Berapakah neutron yang terdapat di dalam satu atom amerisium?

Proton dan neutron terdapat di dalam nukleus sesuatu atom manakala elektron beredar mengelilingi nukleus. Oleh sebab jisim proton dan neutron jauh lebih besar daripada jisim elektron, sebahagian besar jisim atom tertumpu di dalam nukleus. Nukleus mempunyai cas keseluruhan positif kerana terdapat proton yang bercas positif di dalamnya. Bilangan elektron di dalam sesuatu atom sama dengan bilangan protonnya. Oleh itu, atom adalah neutral.

Nombor proton dan nombor nukleonAhli sains menggunakan nombor proton dan nombor nukleon untuk menggambarkan sesuatu atom. Nombor proton sesuatu unsur ialah bilangan proton yang terdapat di dalam nukleus atom itu. Nombor nukleon sesuatu unsur ialah jumlah bilangan proton dan neutron di dalam nukleus atom itu.

Nombor proton juga merujuk kepada bilangan elektron yang terdapat di dalam atom itu kerana atom adalah neutral. Nombor nukleon juga disebut sebagai nombor jisim. Apakah hubung kait antara nombor nukleon dengan nombor proton sesuatu atom? Daripada takrifan, nombor nukleon = bilangan proton + bilangan neutron Maka, nombor nukleon = nombor proton + bilangan neutron Setiap unsur mempunyai satu nombor proton yang tertentu. Sebagai contoh, nombor proton bagi natrium dan oksigen masing-masing ialah 11 dan 8.

2.1Argon mempunyai nombor proton 18 dan nombor nukleon 40. Berapakah proton, elektron, dan neutron yang terdapat di dalam satu atom argon? Penyelesaian: Bilangan proton di dalam satu atom argon = nombor proton = 18 Atom itu adalah neutral. Maka, bilangan elektron di dalam satu atom argon = bilangan proton = 18 Bilangan neutron di dalam satu atom argon = nombor nukleon nombor proton = 40 18 = 2218

BAB 2.indd 18

9/21/11 3:30 PM

Simbol unsurSetiap unsur mempunyai nama dan simbol yang tertentu. Contoh nama dan simbol beberapa unsur telah ditunjukkan dalam Jadual 2.1.Jadual 2.1 Nama dan simbol beberapa unsur

Unsur Hidrogen Helium Litium Berilium Boron

Simbol H He Li Be B

Unsur Karbon Nitrogen Oksigen Fluorin Neon

Simbol C N O F Ne

Unsur Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosforus

Simbol Na Mg Al Si P

Unsur Sulfur Klorin Argon Kalium Kalsium

Simbol S Cl Ar K Ca

Perhatikan bahawa setiap simbol terdiri daripada satu atau dua huruf. Bagi unsur dengan dua huruf, huruf pertama merupakan huruf besar manakala huruf kedua merupakan huruf kecil. Secara amnya, perwakilan atom bagi sesuatu unsur ditulis seperti yang berikut:Nombor nukleon Nombor proton

A Z

X

Simbol unsur

Kadang-kadang unsur diwakili oleh nombor nukleon. Sebagai contoh, 23 11Na diwakili oleh natrium-23.

2.2Atom uorin mempunyai 9 proton dan 10 neutron. Apakah nombor proton dan nombor nukleon atom itu? Tulis perwakilan atom unsur itu dalam bentuk A X. Z Penyelesaian: Nombor proton = bilangan proton = 9 Nombor nukleon = bilangan proton + bilangan neutron = 9 + 10 = 19 Atom uorin diwakili sebagai 19F. 9

2.3 Menyelesaikan masalah penghitungan1. Atom Q mempunyai nombor proton 11 dan nombor nukleon 23. Berapakah proton, elektron, dan neutron yang terdapat di dalam satu atom Q? 2. Bromin-80 mempunyai 45 neutron. Apakah nombor proton dan nombor nukleon atom itu? Tulis perwakilan atom unsur itu dalam bentuk A X. Z

19

BAB 2.indd 19

9/21/11 3:30 PM

2.4 Membina modelJalankan aktiviti ini dalam kumpulan kecil. Dengan menggunakan persembahan multimedia atau kaedah yang lain, bina model atom yang mewakili satu unsur pilihan kumpulan anda. Bentangkan hasil rekaan kumpulan anda itu di dalam kelas. Pamerkan cetakan imej model bagi setiap kumpulan pada papan kenyataan di dalam kelas anda.

B1. Atom terdiri daripada zarah subatom, iaitu proton, neutron, dan elektron. Zarah subatom yang manakah yang (a) mempunyai jisim yang terkecil? (b) mempunyai cas positif? (c) didapati di luar nukleus? (d) didapati di dalam nukleus sesuatu atom tetapi tidak mempunyai cas? 2. Berapakah elektron, proton, dan neutron yang terdapat di dalam satu atom dengan 35 simbol 17Cl? 3. Atom X mempunyai 4 proton dan 5 neutron. (a) Tentukan nombor proton dan nombor nukleon bagi unsur X. (b) Tulis perwakilan atom unsur X dalam bentuk A X. Z

Anda harus dapat: menyatakan maksud isotop menyenaraikan contoh unsur-unsur yang mempunyai isotop menentukan bilangan zarah subatom bagi isotop mewajarkan penggunaan isotop dalam kehidupan

C

Isotop dan Kepentingannya

Anda telahpun mengetahui bahawa bilangan proton di dalam atom bagi unsur yang sama adalah sentiasa sama. Walau bagaimanapun, ahli kimia telah menemukan beberapa unsur yang mempunyai atom yang berlainan jisim. Oleh itu, atom-atom unsur yang sama ini mesti mempunyai bilangan neutron yang berlainan. Atom-atom seperti itu dinamakan isotop. Isotop ialah atom-atom unsur yang sama dengan bilangan neutron yang berlainan. Hidrogen mempunyai tiga isotop seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.14.e

e

e 1p 2n Hidrogen-3

Apakah maksud isotop dari segi nombor proton dan nombor nukleon?

1p

1p 1n Hidrogen-2

Hidrogen-1

Rajah 2.14 Isotop hidrogen

20

BAB 2.indd 20

9/21/11 3:30 PM

Hidrogen-2 dan Hidrogen-3 masing-masing disebut sebagai deuterium dan tritium. Oksigen, karbon, klorin, dan bromin juga wujud sebagai isotop. Apakah isotop semula jadi unsur-unsur ini? Mari kita jalankan aktiviti yang berikut untuk mengetahuinya.

2.5 Membina jadualSenarai di bawah menunjukkan isotop-isotop bagi oksigen, karbon, klorin, dan bromin.16 8 17 8 18 8 12 6 13 6 14 6 35 17 37 17 79 35 81 35

O

O

O

C

C

C

Cl

Cl

Br

Br

Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. Bina jadual untuk membandingkan bilangan zarah subatom bagi isotop-isotop setiap unsur di atas. Berdasarkan jadual itu, bagaimanakah isotop-isotop sesuatu unsur berbeza dari segi bilangan proton, elektron, dan neutron?

Kegunaan isotop dalam kehidupan harian kitaTerdapat dua jenis isotop, iaitu isotop radioaktif dan isotop bukan radioaktif. Isotop radioaktif atau radioisotop menghasilkan sinaran yang berbahaya. Oleh itu, radioisotop harus dikendalikan dengan berhati-hati. Walau bagaimanapun, radioisotop mempunyai kegunaan yang penting dalam pelbagai bidang kehidupan kita. Kegunaan beberapa radioisotop adalah seperti yang berikut: Kobalt-60 digunakan dalam radioterapi bagi rawatan kanser. Pentarikhan karbon menggunakan karbon-14 untuk menganggarkan usia bahan fosil dan artifak. Metabolisme fosforus di dalam tumbuhan dapat dikaji dengan menggunakan baja fosfat yang mengandungi fosforus-32. Mari kita jalankan Aktiviti 2.6 untuk mengetahui kegunaan isotop dengan lebih lanjut. Aktiviti 2.6, muka surat 12

Gambar foto 2.7 Sinar gama bagi kobalt-60 digunakan untuk membasmi bakteria di dalam sayur-sayuran dan ubi kentang tanpa mengubah kualiti makanan tersebut.

C1. Apakah maksud isotop? 2.12 6

W, 17 X, 6 Y, dan 8 Z ialah simbol bagi empat atom. (a) Atom yang manakah mempunyai jisim yang terbesar? (b) Atom-atom yang manakah merupakan isotop?

35

14

16

P dan 31 P ialah dua isotop bagi fosforus. Bandingkan bilangan zarah subatom yang 15 terdapat di dalam atom isotop-isotop ini. 4. Nyatakan dua kegunaan isotop dalam bidang yang berlainan. 3.

32 15

21

BAB 2.indd 21

9/21/11 3:30 PM

Anda harus dapat: menghuraikan susunan elektron dalam atom bagi unsur yang mempunyai nombor proton 1 hingga 20 melukis susunan elektron atom suatu unsur menyatakan maksud elektron valens menentukan bilangan elektron valens daripada susunan elektron suatu atom

D

Susunan Elektron bagi Atom

Anda telah mempelajari bahawa elektron disusun di dalam petala atom. Bagaimanakah elektron disusun di dalam petala di sekeliling nukleus? Petala atom dinomborkan bermula daripada petala yang terdekat dengan nukleus. Setiap petala hanya dapat menampung bilangan elektron yang tertentu seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.15.Petala pertama: 2 elektron Petala kedua: 8 elektron Petala ketiga: 18 elektron NukleusRajah 2.15 Bilangan elektron yang maksimum di dalam tiga petala yang pertama bagi sesuatu atom

Petala terluar yang berisi elektron ElektronRajah 2.16 Susunan elektron atom klorin

Petala ketiga sesuatu atom dapat menampung 18 elektron. Namun begitu, bilangan elektron yang maksimum pada petala ini ialah 8 bagi atom yang mempunyai nombor proton 1 20. Contoh: Ca (2.8.8.2) Cu (2.8.18.1)

Elektron memenuhi petala yang terdekat dengan nukleus dahulu. Elektron hanya memenuhi petala yang baharu apabila petala yang sebelumnya telah penuh. Sebagai contoh, klorin mempunyai nombor proton 17. Maka, satu atom klorin mempunyai 17 elektron. Dua elektron disusun di dalam petala pertama, lapan elektron di dalam petala kedua, dan bakinya, tujuh elektron di dalam petala ketiga. Rajah 2.16 menunjukkan susunan elektron satu atom klorin. Susunan elektron bagi atom klorin ditulis sebagai 2.8.7. Elektron di dalam petala terluar sesuatu atom dinamakan elektron valens. Perhatikan Rajah 2.16. Petala terluar bagi atom klorin mempunyai 7 elektron. Maka, bilangan elektron valens bagi satu atom klorin ialah 7.

2.6 Melukis dan menulis susunan elektronLukis dan tulis susunan elektron untuk unsur-unsur yang mempunyai nombor proton 1 hingga 20. Kemudian, kenal pasti bilangan elektron valens bagi atom setiap unsur.

D1. Lukis susunan elektron bagi atom 3 X dan 23 Y. Nyatakan satu persamaan dan satu 11 perbezaan bagi kedua-dua atom itu. 2. Unsur Z mempunyai nombor proton 20. Apakah susunan elektron bagi atom Z? Nyatakan bilangan elektron valens bagi atom Z.7

22

BAB 2.indd 22

9/21/11 3:30 PM

Jirim Jirim ialah sebarang bahan yang memenuhi ruang dan mempunyai jisim. Jirim terdiri daripada zarah-zarah yang halus dan diskrit.Jirim

Zarah Jisim Cas Kedudukan di subatom relatif relatif dalam atom Proton, p 1 +1 Nukleus Neutron, n 1 0 Nukleus Elektron, e 0 1 Petala Atom ialah zarah yang neutral. Hal ini bermakna, bilangan proton sama dengan bilangan elektronnya. Nombor proton sesuatu unsur ialah bilangan proton di dalam nukleus atom itu. Nombor nukleon sesuatu unsur ialah jumlah bilangan proton dan neutron di dalam nukleus atom itu. Atom sebarang unsur dapat ditulis sebagai A Z X dengan A ialah nombor nukleon, Z ialah nombor proton, dan X ialah simbol bagi unsur itu. Isotop dan kepentingannya Isotop ialah atom-atom unsur yang sama dengan bilangan neutron yang berlainan. Sesetengah isotop mempunyai kegunaan yang bermanfaat dalam kehidupan harian kita. Susunan elektron bagi atom Elektron disusun di sekeliling nukleus di dalam petala sesuatu atom mengikut bilangan elektron yang tertentu. Bagi atom yang mempunyai nombor proton 1 hingga 20, dua elektron ditempatkan di dalam petala pertama, lapan elektron di dalam petala kedua, dan lapan elektron di dalam petala ketiga. Elektron yang selebihnya ditempatkan di dalam petala keempat. Elektron valens ialah elektron di petala terluar sesuatu atom.23

Unsur Atom Molekul

Sebatian Molekul Ion

Atom ialah zarah paling kecil bagi sesuatu unsur yang dapat mengambil bahagian dalam sesuatu tindak balas kimia. Molekul ialah zarah neutral yang terdiri daripada dua atau lebih atom yang berpadu secara kimia. Ion ialah zarah yang bercas positif atau negatif. Resapan berlaku apabila zarah-zarah sesuatu bahan bergerak antara zarah bahan yang lain dari kawasan yang berkepekatan tinggi ke kawasan yang berkepekatan rendah. Susunan dan gerakan zarah-zarah di dalam pepejal, cecair, dan gas dihuraikan dalam teori kinetik jirim. Perubahan haba mengubah keadaan jirim. Apabila sesuatu bahan dipanaskan, zarah-zarah memperoleh tenaga kinetik dan bergerak dengan lebih cepat. Apabila sesuatu bahan disejukkan, zarah-zarah kehilangan tenaga kinetik dan bergerak dengan lebih perlahan. Struktur atom Atom terdiri daripada tiga zarah subatom; proton, neutron, dan elektron.

BAB 2.indd 23

9/21/11 3:30 PM

Salin peta konsep di bawah. Kemudian, lengkapkan peta ini berdasarkan panduan yang diberi.

(b)

Jirim

Teori kinetik jirim

(a)

Struktur atom

Perubahan keadaan jirim

Struktur atom

(f )

Susunan elektron

Proton

Neutron

(c)

Kegunaan (g)

(d)

(e)

(a) Namakan proses yang menunjukkan zarah-zarah bagi satu bahan bergerak di antara zarah bahan yang lain dari kawasan yang berkepekatan tinggi ke kawasan yang berkepekatan rendah. (b) Namakan tiga jenis zarah yang terdapat di dalam jirim. (c) Namakan zarah subatom selain proton dan neutron yang membina sesuatu atom. (d) Nyatakan istilah yang mewakili bilangan proton di dalam nukleus sesuatu atom. (e) Nyatakan istilah yang mewakili jumlah bilangan proton dan neutron di dalam nukleus sesuatu atom. (f) Nyatakan istilah yang menghuraikan atom-atom unsur yang sama dengan jisim yang berlainan. (g) Nyatakan nama elektron yang terdapat di dalam petala terluar sesuatu atom.

24

BAB 2.indd 24

9/21/11 3:30 PM

2Soalan Objektif Arahan: Pilih satu cadangan jawapan yang terbaik bagi setiap soalan. 1. Antara pernyataan yang berikut, yang manakah benar tentang teori kinetik jirim? I Zarah-zarah sentiasa bergerak atau bergetar. II Kelajuan zarah-zarah akan bertambah jika lebih tenaga diperoleh. III Zarah-zarah dalam cecair bergerak lebih cepat berbanding dengan zarah-zarah di dalam gas. IV Pergerakan zarah-zarah dalam cecair hanya melibatkan getaran. A I dan II C I, II dan IV B III dan IV D I, II, III dan IV 2. Rajah 1 menunjukkan lengkung pemanasan bagi pepejal X. 3. Berapakah proton, neutron, dan elektron yang terdapat di dalam satu atom 23 11Na? Bilangan Bilangan Bilangan proton neutron elektron 11 12 11 11 23 11 12 11 12 23 12 23

A B C D

Suhu (C)

150

4. Uranium-235 dan uranium-238 ialah isotop. Bilangan neutron bagi atom uranium-235 ialah 143. Antara pernyataan yang berikut, yang manakah benar? A Atom uranium-235 mempunyai 95 proton. B Atom uranium-238 mempunyai 146 neutron. C Atom uranium-238 mempunyai 95 elektron. D Atom uranium-235 mempunyai bilangan neutron yang sama seperti uranium-238. 5. Satu atom unsur Y mempunyai 17 proton dan 20 neutron di dalam nukleus. Yang berikut yang manakah merupakan susunan elektron atom Y ? A 2.1 B 2.8.7 C 2.8.8 D 2.8.8.2 6. Satu atom boron boleh ditulis sebagai 11 5B. Berapakah elektron valens bagi satu atom boron? A 1 C 5 B 3 D 625

50

t1

t2 t3 t4 Masa (minit)Rajah 1

Antara pernyataaan yang berikut, yang manakah benar? A Takat lebur pepejal X ialah 150C. B Dari t1 ke t2, daya tarikan di antara zarah dapat diatasi. C Pada suhu 50C, kedua-dua cecair dan gas hadir. D Dari t3 ke t4, X tidak menyerap tenaga haba.

BAB 2.indd 25

9/21/11 3:30 PM

Soalan Subjektif Arahan: Jawab semua soalan. 1. Iodin ialah pepejal hitam. Apabila iodin dipanaskan kepada suhu 200C, pepejal itu terus bertukar menjadi wap ungu pada suhu 180C. (a) Namakan proses yang menghuraikan perubahan keadaan jirim itu. (b) Lakarkan susunan zarah iodin pada suhu 30C dan 190C. (c) Lakarkan graf suhu melawan masa semasa pemanasan iodin tersebut. (d) Deduksikan keadaan zik iodin pada suhu 180C. 2. Jadual 1 menunjukkan bilangan proton dan neutron bagi empat atom. (a) (i) Apakah yang dimaksudkan oleh nombor proton Jadual 1 dan nombor nukleon bagi sesuatu atom? Bilangan Bilangan (ii) Apakah nombor proton dan nombor nukleon Atom proton neutron bagi atom W? A 3 4 W (b) Tulis perwakilan atom X dalam bentuk Z X. 16 17 X (c) Tulis susunan elektron bagi atom X. (d) Atom-atom yang manakah mempunyai bilangan 16 16 Y elektron valens yang sama? 19 20 Z (e) (i) Atom-atom yang manakah merupakan isotop? (ii) Nyatakan satu sebab bagi jawapan anda pada (e)(i). (f) Lukis satu rajah untuk menunjukkan susunan elektron di sekeliling nukleus atom Z. Soalan Esei Arahan: Jawab semua soalan. 1. (a) Huraikan secara ringkas tentang susunan dan gerakan zarah-zarah di dalam pepejal, cecair, dan gas. (b) Apakah yang berlaku apabila (i) pepejal melebur? (ii) wap mengkondensasi? Terangkan dengan menggunakan teori kinetik jirim. 2. (a) Klorin-35 dan klorin-37 ialah dua isotop klorin. (i) Apakah maksud isotop? (ii) Bandingkan kedua-dua isotop itu. (b) Resapan berlaku dengan lebih perlahan di dalam pepejal berbanding dengan cecair. Rancang satu eksperimen makmal untuk membuktikan pernyataan di atas. Jawapan anda hendaklah mengandungi perkara yang berikut: Bahan kimia yang diperlukan Rajah yang menunjukkan susunan radas Prosedur eksperimen Pemerhatian26

BAB 2.indd 26

9/21/11 3:30 PM