Eksperimen: Menyediakan larutan piawai

Larutan piawai ialah larutan yang kepekatannya diketahui dengan tepat, dan menyediakannya dengan betul ialah kemahiran amali teras dalam bab Asid, Bes dan Garam Tingkatan 4. Ia juga titik permulaan bagi pentitratan, jadi melakukan setiap langkah dengan betul di sini berbaloi kemudian. Panduan ini menyusun kaedah seperti yang diharapkan skema pemarkahan, kemudian mengerjakan kemahiran proses sains yang dihargai dalam kertas amali. Guru kami menggunakan urutan yang sama dalam kelas satu-ke-satu kerana setiap langkah menghapuskan satu punca ralat yang lazim.

Tujuan

Untuk menyediakan larutan piawai berkepekatan diketahui, contohnya larutan natrium karbonat, menggunakan kelalang volumetrik supaya bilangan mol zat larut dalam isi padu larutan yang tetap diketahui dengan tepat.

Radas dan bahan

• Kelalang volumetrik (contohnya kelalang 250 cm³ dengan satu senggatan)
• Neraca elektronik
• Botol timbang atau bekas timbang, dan spatula
• Bikar dan rod kaca pengacau
• Corong turas
• Botol basuh berisi air suling
• Penitis (pipet titis)
• Zat larut pepejal, contohnya natrium karbonat kontang

Prosedur

1. Timbang botol timbang kosong pada neraca elektronik dan catat jisimnya.
2. Masukkan zat larut pepejal ke dalam botol timbang dan catat jisim baharu, supaya jisim pepejal yang digunakan diketahui melalui perbezaan.
3. Tuang pepejal ke dalam bikar yang bersih. Bilas botol timbang dengan sedikit air suling dan tuang air bilasan ke dalam bikar supaya tiada pepejal yang tertinggal.
4. Tambah air suling ke dalam bikar dan kacau dengan rod kaca sehingga pepejal larut sepenuhnya.
5. Menggunakan corong turas, pindahkan larutan dengan berhati-hati ke dalam kelalang volumetrik.
6. Bilas bikar, rod kaca dan corong beberapa kali dengan air suling, dan tambah setiap air bilasan ke dalam kelalang, supaya semua zat larut yang telah larut dipindahkan.
7. Tambah air suling sehingga arasnya sedikit di bawah senggatan.
8. Menggunakan penitis, tambah air suling titis demi titis sehingga dasar meniskus terletak pada senggatan, dilihat pada aras mata.
9. Sumbatkan kelalang dan terbalikkannya beberapa kali untuk mengadun larutan dengan rata supaya kepekatannya seragam.

Pemerhatian yang dijangka

Pepejal larut sepenuhnya menghasilkan larutan tidak berwarna (warnanya bergantung pada zat larut; natrium karbonat memberi larutan tidak berwarna). Pada akhirnya, dasar meniskus terletak tepat pada senggatan apabila kelalang dilihat pada aras mata, dan larutan yang telah diadun jernih tanpa zarah yang tidak larut.

Inferens dan kesimpulan

Kerana jisim zat larut dan isi padu akhir larutan kedua-duanya diketahui dengan tepat, kepekatan boleh dikira: bilangan mol sama dengan jisim dibahagi jisim molar, dan kemolaran sama dengan bilangan mol dibahagi isi padu dalam desimeter padu. Oleh itu larutan ini ialah larutan piawai, kepekatannya diketahui dengan tepat, dan boleh digunakan dengan yakin dalam pentitratan atau pencairan. Idea utamanya ialah setiap zarah zat larut yang ditimbang mesti sampai ke kelalang, dan isi padu mesti dibaca dengan tepat, jika tidak kepekatan yang dinyatakan akan salah.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Membuat definisi secara operasi. Takrifkan larutan piawai secara operasi: ia larutan yang disediakan dengan melarutkan jisim zat larut yang diketahui dan menepatkannya pada isi padu tetap yang diketahui dalam kelalang volumetrik, supaya kepekatannya diketahui dengan tepat.

Mengenal pasti pemboleh ubah dalam siasatan berkaitan. Jika eksperimen dilanjutkan untuk membandingkan kepekatan yang dihasilkan oleh jisim zat larut berbeza dalam kelalang yang sama, pemboleh ubah dimanipulasi ialah jisim zat larut yang ditimbang, pemboleh ubah bergerak balas ialah kepekatan (mol per desimeter padu) larutan, dan pemboleh ubah dimalarkan ialah isi padu kelalang volumetrik dan suhu.

Menjadualkan data. Catat jisim botol timbang sebelum dan selepas, jisim pepejal melalui perbezaan, dan isi padu kelalang volumetrik, setiap satu dengan unit yang betul pada tajuk lajur.

Berkomunikasi. Nyatakan kesimpulan yang mengaitkan jisim yang diukur dan isi padu tetap dengan kepekatan yang dikira, dan terangkan mengapa jawapan hanya boleh dipercayai jika pemindahan dan pembacaan meniskus dilakukan dengan betul.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana sesetengah zat larut bersifat perengsa dan percikan mesti dijauhkan daripada mata.
• Kendalikan pepejal dengan spatula dan jangan sentuh dengan tangan, supaya kulit tidak terengsa dan jisim tidak tercemar.
• Lap dengan segera sebarang pepejal atau larutan yang tumpah, supaya meja kerja kekal bersih dan bacaan neraca tidak terjejas.
• Tambah air dengan berhati-hati berhampiran senggatan, kerana kelalang yang terlebih isi tidak boleh dibetulkan dan seluruh penyediaan terpaksa diulang.

Ralat lazim

• Membaca meniskus dengan paralaks. Melihat dari atas atau bawah senggatan memberi isi padu yang salah; sentiasa baca dasar meniskus pada aras mata.
• Melepasi senggatan. Menambah air melebihi senggatan menjadikan larutan terlalu cair; jika ini berlaku, penyediaan mesti dimulakan semula.
• Tidak membilas bikar dan rod. Zat larut yang tertinggal menurunkan kepekatan sebenar di bawah nilai yang dihasratkan.
• Menambah air pada larutan panas sebelum menepatkan. Jika pelarutan membebas atau menyerap haba, biar larutan mencapai suhu bilik sebelum menepatkan pada senggatan, kerana isi padu berubah dengan suhu.
• Menimbang pada neraca yang kotor atau tidak seimbang. Sifarkan neraca dahulu, jika tidak jisim zat larut, dan dengan itu kepekatan, akan salah.

Cara guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, kami mengulang kaedah ini sehingga urutannya menjadi automatik: timbang melalui perbezaan, larutkan sepenuhnya, pindahkan dengan bilasan, tepatkan pada senggatan pada aras mata, kemudian adun. Kerana disiplin yang sama mendasari setiap pentitratan dalam Kimia SPM, menguasainya sekarang menjadikan kerja amali Asid, Bes dan Garam yang selebihnya jauh lebih kukuh, dan ini tepat jenis prosedur yang diuji dalam pentaksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains).