Eksperimen: Penyediaan garam terlarutkan

Menyediakan garam terlarutkan ialah amali Tingkatan 4 yang piawai, yang menggabungkan peneutralan, penurasan dan penghabluran. Kaedah yang digunakan di sini, menindakbalaskan asid dengan bahan tindak balas tak terlarutkan yang berlebihan, berkesan apabila garamnya larut tetapi bes, logam atau karbonatnya tidak. Panduan ini menyusun kaedah bagi garam seperti kuprum(II) sulfat, pemerhatian yang dijangka, dan kemahiran proses sains yang dihargai dalam kertas amali.

Tujuan

Untuk menyediakan hablur garam terlarutkan yang tulen dan kering, contohnya kuprum(II) sulfat, dengan menindakbalaskan asid sulfurik cair dengan kuprum(II) oksida yang berlebihan.

Radas dan bahan

• Bikar dan rod kaca pengacau
• Penunu Bunsen, tungku kaki tiga dan kasa dawai
• Corong turas dan kertas turas
• Mangkuk penyejat
• Spatula
• Botol basuh berisi air suling
• Asid sulfurik cair
• Serbuk kuprum(II) oksida (bes tak terlarutkan, digunakan secara berlebihan)

Prosedur

1. Sukat isi padu tetap asid sulfurik cair ke dalam bikar dan panaskan dengan lembut menggunakan penunu Bunsen; jangan didihkan.
2. Tambah satu spatula kuprum(II) oksida ke dalam asid panas dan kacau dengan rod kaca.
3. Terus tambah kuprum(II) oksida sedikit demi sedikit, mengacau selepas setiap penambahan, sehingga sebahagian pepejal kekal tidak larut walaupun selepas dikacau. Ini menunjukkan asid telah bertindak balas sepenuhnya dan bes berlebihan.
4. Turas campuran untuk menyingkirkan lebihan kuprum(II) oksida, mengumpul turasan biru dalam bikar yang bersih.
5. Tuang turasan ke dalam mangkuk penyejat dan panaskan dengan lembut untuk menyejatkan sebahagian air, sehingga terbentuk larutan tepu yang panas (uji dengan mencelup rod kaca; hablur terbentuk pada rod yang sejuk).
6. Berhenti memanaskan dan biarkan larutan menyejuk perlahan-lahan supaya hablur terbentuk.
7. Turas hablur, basuh dengan sedikit air suling sejuk, dan keringkan dengan menekannya perlahan antara helaian kertas turas.

Pemerhatian yang dijangka

Kuprum(II) oksida hitam larut dalam asid panas menghasilkan larutan biru, dan warna biru menjadi lebih pekat apabila lebih banyak garam terbentuk. Apabila asid telah habis, kuprum(II) oksida selanjutnya tidak lagi larut dan pepejal hitam kekal di dasar, tanda bahawa bes berlebihan. Semasa menuras, lebihan hitam kekal pada kertas turas dan turasan biru yang jernih melepasinya. Apabila turasan pekat menyejuk, hablur biru garam berhidrat terbentuk.

Inferens dan kesimpulan

Asid bertindak balas dengan oksida logam (bes tak terlarutkan) menghasilkan garam dan air, inilah peneutralan. Menambah bes secara berlebihan menjamin semua asid bertindak balas, jadi turasan hanya mengandungi garam dan air tanpa asid berbaki. Penurasan menyingkirkan lebihan bes yang tidak bertindak balas, dan penghabluran daripada larutan tepu memberi hablur tulen garam berhidrat. Kesimpulannya, garam terlarutkan boleh disediakan tulen dengan kaedah bahan tindak balas tak terlarutkan berlebihan, asalkan lebihan disingkirkan sebelum menghablur.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Definisi secara operasi bagi “berlebihan”. Takrifkan takat berlebihan secara operasi: bes berlebihan apabila pepejal yang ditambah tidak lagi larut apabila dikacau dan kekal di dasar bikar.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Jika siasatan membandingkan berapa banyak garam terbentuk dengan isi padu asid berbeza, pemboleh ubah dimanipulasi ialah isi padu asid, pemboleh ubah bergerak balas ialah jisim hablur kering yang diperoleh, dan pemboleh ubah dimalarkan ialah kepekatan asid dan identiti bes.

Mengelaskan langkah. Kelaskan setiap langkah mengikut tujuannya: tindak balas (menambah bes kepada asid), pemisahan (menuras lebihan), dan penulenan melalui penghabluran (menyejat, menyejuk dan mengeringkan).

Berkomunikasi. Tulis kesimpulan yang menamakan garam yang terbentuk dan menyatakan, dengan sebab, mengapa hablur itu tulen, lebihan bes telah dituras dan hanya garam menghablur daripada turasan.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana asid sulfurik cair menghakis dan larutan panas boleh memercik.
• Panaskan asid dengan lembut dan jangan biar mendidih, supaya asid panas tidak menyembur keluar bikar.
• Halakan mulut bikar dan mangkuk penyejat jauh daripada orang semasa memanaskan, supaya tiada orang terkena cecair yang memercik.
• Biar radas panas menyejuk sebelum dipegang, atau pegang dengan angkup, untuk mengelakkan lecur.

Ralat lazim

• Tidak menambah bes secara berlebihan. Jika terlalu sedikit bes ditambah, asid yang tidak bertindak balas kekal dalam turasan dan hablur tidak tulen; terus tambah sehingga pepejal tidak lagi larut.
• Menuras sebelum tindak balas lengkap. Turas hanya apabila lebihan pepejal jelas hadir, jika tidak asid akan kekal dalam turasan.
• Menyejat sehingga kering. Memanaskan turasan sehingga kering sepenuhnya menyingkirkan air penghabluran dan boleh mengurai garam; berhenti pada larutan tepu panas dan biar menyejuk.
• Membasuh hablur dengan terlalu banyak air. Garam itu larut, jadi membasuh dengan banyak air melarutkan hablur; guna hanya sedikit air suling sejuk.
• Mengeringkan dengan haba kuat. Mengeringkan hablur dengan nyalaan boleh mengubah garam berhidrat; tekan antara kertas turas sebaliknya.

Cara guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh menjustifikasikan setiap langkah, mengapa berlebihan, mengapa menuras, mengapa menghablur dan bukan menyejat sehingga kering, kerana Kertas 2 dan Kertas 3 kedua-duanya menghargai sebab, bukan sekadar langkah. Penyediaan garam ialah tema berulang merentasi Kimia SPM, dan laluan bes berlebihan ini ialah jawapan model bagi garam terlarutkan logam seperti kuprum, jadi mengukuhkannya di sini juga menyediakan kontras dengan kaedah pemendakan bagi garam tak terlarutkan, dan dengan pentaksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains).

Ringkasan pantas

Tiga idea menjadi tulang belakang eksperimen ini. Pertama, gunakan bahan tak terlarutkan yang berlebihan supaya semua asid habis bertindak balas. Kedua, turas untuk membuang lebihan itu, meninggalkan turasan yang hanya mengandungi garam dan air. Ketiga, hablurkan, bukan sejat sehingga kering, supaya garam berhidrat terbentuk sebagai hablur tulen. Kaedah ini sesuai untuk garam logam seperti kuprum, zink dan ferum; bagi garam natrium, kalium dan ammonium yang bes atau karbonatnya larut, pentitratan digunakan sebaliknya. Membezakan dua situasi ini dengan jelas ialah langkah yang sering memisahkan jawapan penuh markah daripada jawapan separuh.