Eksperimen: Ujian ketaktepuan dengan air bromin

Ujian ketaktepuan dengan air bromin ialah amali Tingkatan 5 yang ringkas tetapi penting dalam bab Sebatian Karbon. Ia ialah cara piawai untuk membezakan hidrokarbon tak tepu daripada yang tepu, dan ia muncul dalam kertas bertulis dan kertas amali. Panduan ini menetapkan matlamat, radas, prosedur bernombor, pemerhatian yang dijangka, dan kemahiran proses sains yang dihargai oleh kertas amali.

Matlamat

Untuk menguji sampel hidrokarbon bagi ketaktepuan menggunakan air bromin, dan membezakan sebatian tak tepu (alkena) daripada sebatian tepu (alkana) berdasarkan sama ada air bromin diluntur.

Radas dan bahan

• Tabung uji dan rak tabung uji
• Penitis atau pipet getah
• Penyumbat untuk tabung uji
• Sampel alkena, contohnya cecair sikloheksena atau heksena, atau gas etena yang dikumpul lebih awal
• Sampel alkana, contohnya cecair sikloheksana atau heksana
• Air bromin (larutan akueus bromin yang cair, berwarna perang kemerahan)

Prosedur

1. Labelkan dua tabung uji: satu untuk alkena dan satu untuk alkana.
2. Menggunakan penitis, tambah beberapa titik air bromin ke setiap tabung uji.
3. Ke tabung pertama tambah sampel alkena; ke tabung kedua tambah amaun sampel alkana yang sama.
4. Sumbat setiap tabung dan goncang perlahan untuk mengadun lapisan.
5. Perhati dan rekod warna air bromin dalam setiap tabung dengan serta-merta dan sekali lagi selepas digoncang.
6. Jauhkan kedua-dua tabung daripada cahaya matahari kuat semasa ujian, supaya sebarang perubahan disebabkan oleh sebatian dan bukan oleh cahaya.
7. Jika gas diuji dan bukan cecair, gelegakkan atau goncang gas dengan air bromin dalam tabung bersumbat dan perhati warnanya.

Pemerhatian yang dijangka

Dalam tabung dengan alkena, warna perang kemerahan air bromin luntur dengan cepat dan campuran menjadi tidak berwarna selepas digoncang. Dalam tabung dengan alkana, warna perang kemerahan air bromin kekal tidak berubah selepas digoncang, selagi tabung dijauhkan daripada cahaya terang. Kehilangan warna yang pantas dalam tabung pertama, dan warna yang kekal dalam tabung kedua, ialah perbezaan utama yang perlu direkodkan.

Inferens dan kesimpulan

Alkena melunturkan air bromin kerana ikatan ganda dua karbon-karbonnya menambah bromin merentasinya dalam tindak balas penambahan pada keadaan bilik, jadi bromin berwarna disingkirkan. Alkana tidak melunturkan air bromin dalam gelap kerana ia hanya mempunyai ikatan tunggal karbon-karbon dan tidak mengalami penambahan ini. Kesimpulannya ialah pelunturan air bromin pada keadaan bilik ialah ujian untuk ketaktepuan: sebatian yang melunturkannya mengandungi ikatan ganda dua (atau ganda tiga) karbon-karbon, manakala yang tidak melunturkannya ialah tepu.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Menyatakan hipotesis. Hipotesis yang sesuai ialah: jika hidrokarbon tak tepu, maka ia akan melunturkan air bromin pada keadaan bilik, kerana ikatan ganda dua bertindak balas dengan bromin secara penambahan.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Pemboleh ubah dimanipulasi ialah jenis hidrokarbon (tak tepu atau tepu); pemboleh ubah bergerak balas ialah sama ada air bromin diluntur; pemboleh ubah dimalarkan ialah isipadu air bromin, amaun sampel, dan menjauhkan tabung daripada cahaya.

Membuat inferens. Daripada pemerhatian bahawa sampel melunturkan air bromin, inferkan bahawa sampel itu tak tepu dan mengandungi ikatan ganda karbon-karbon.

Definisi secara operasi. Takrifkan “tak tepu” secara operasi: sesuatu hidrokarbon ialah tak tepu jika ia melunturkan air bromin perang kemerahan pada keadaan bilik tanpa cahaya matahari.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana air bromin bersifat menghakis dan merengsakan kulit serta mata.
• Kendalikan air bromin dalam kebuk wasap atau kawasan berpengudaraan baik, supaya wap bromin tidak disedut.
• Sumbat tabung uji sebelum menggoncang, supaya cecair tidak terpercik keluar.
• Jauhkan sampel hidrokarbon daripada nyalaan, kerana kebanyakannya mudah terbakar.
• Basuh sebarang percikan pada kulit dengan serta-merta menggunakan banyak air, untuk mengehadkan kerengsaan daripada bromin.

Kesilapan lazim

• Menguji dalam cahaya matahari terang. Dalam cahaya kuat, alkana boleh perlahan-lahan bertindak balas dengan bromin dan kehilangan warna, memberi keputusan positif palsu; teduhkan tabung supaya hanya ketaktepuan menyebabkan perubahan.
• Menambah sampel terlalu sedikit. Menggunakan alkena yang terlalu sedikit mungkin meninggalkan sebahagian bromin tidak bertindak balas dan warna hanya luntur separuh; tambah sampel yang cukup untuk melihat keputusan yang jelas.
• Mengelirukan pelunturan dengan pencairan. Warna mesti disingkirkan oleh tindak balas, bukan sekadar dipudarkan dengan menambah air; bandingkan dengan tabung alkana yang tidak diusik.
• Tidak menggoncang untuk mengadun. Jika lapisan tidak diadun, tindak balas perlahan dan perubahan tidak jelas; sumbat dan goncang dengan perlahan.
• Melaporkan perubahan warna dengan salah. Nyatakan warna sebelum dan selepas, perang kemerahan kepada tidak berwarna untuk alkena, tidak berubah untuk alkana, bukan sekadar “ia berubah”.

Bagaimana guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris bermula RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh menerangkan bukan sahaja apa yang berlaku tetapi mengapa, mengapa ikatan ganda dua menyingkirkan warna, dan mengapa cahaya mesti dielakkan supaya keputusan alkana adil. Ujian air bromin ialah salah satu idea yang paling kerap diperiksa merentasi Kimia SPM, menghubungkan penyediaan etena, tindak balas alkena dan perbezaan antara sebatian tepu dan tak tepu, dan penaakulan yang sama dihargai dalam taksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains).