Sifat asid dan bes

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: sifat asid dan bes. Ia asas kepada seluruh bab Asid, Bes dan Garam, kerana setiap idea kemudian, skala pH, peneutralan, pentitratan dan penyediaan garam, bergantung pada memahami apa sebenarnya yang membuatkan sesuatu bahan bertindak sebagai asid atau alkali. Pemeriksa menguji kedua-dua definisi dan tindak balas lazim, jadi kedua-duanya disusun dengan teliti di bawah.

Apa yang menjadikan sesuatu bahan asid atau bes

Dalam Kimia SPM (kod 4541), definisi kerja adalah berdasarkan ion yang dihasilkan sesuatu bahan dalam air.

• Asid ialah sebatian kimia yang mengion dalam air untuk menghasilkan ion hidrogen, H⁺. Ion hidrogen inilah (dalam air, ion hidroksonium H₃O⁺) yang bertanggungjawab bagi semua sifat berasid.
• Bes ialah bahan yang bertindak balas dengan asid untuk membentuk garam dan air. Bes lazim ialah oksida logam dan hidroksida logam.
• Alkali ialah bes yang larut dalam air untuk menghasilkan ion hidroksida, OH⁻. Setiap alkali ialah bes, tetapi hanya bes yang larut sahaja alkali.

Perkataan kunci dalam setiap definisi ialah ion. Asid tanpa air tidak boleh mengion, jadi ia tidak menghasilkan H⁺ dan tidak menunjukkan sifat berasid.

Peranan penting air

Ini idea yang paling kerap diperiksa dalam standard ini. Sesuatu bahan menunjukkan sifat berasid atau beralkali hanya apabila ia dilarutkan dalam air, kerana hanya ketika itu ia boleh mengion untuk membebaskan ion H⁺ atau OH⁻ bebas.

• Gas hidrogen klorida kering, atau hidrogen klorida yang dilarutkan dalam pelarut bukan akueus seperti metilbenzena kering, tidak mengion. Ia tiada ion H⁺ bebas, jadi ia tidak menukarkan kertas litmus biru kepada merah dan tidak bertindak balas dengan logam.
• Hidrogen klorida yang sama yang dilarutkan dalam air mengion sepenuhnya: HCl → H⁺ + Cl⁻. Kini ion H⁺ bebas memberi semua sifat berasid biasa.

Jadi air bukan sekadar cecair latar belakang, ia medium yang membenarkan pengionan berlaku. Ingat ini untuk soalan klasik “bandingkan dua pelarut”.

Tindak balas lazim asid

Asid dalam air bertindak balas dalam tiga cara ciri, dan anda harus tahu persamaan perkataan dan persamaan kimia seimbang bagi setiap satu:

1. Asid + logam reaktif → garam + gas hidrogen. Contohnya, Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. Gas ini memberi bunyi “pop” dengan kayu uji bernyala.
2. Asid + bes (oksida atau hidroksida logam) → garam + air. Contohnya, 2HCl + CuO → CuCl₂ + H₂O. Ini peneutralan.
3. Asid + karbonat logam → garam + air + karbon dioksida. Contohnya, 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂. Gas ini mengeruhkan air kapur.

Alkali pula bertindak balas dengan asid (peneutralan) dan dengan garam ammonium untuk membebaskan gas ammonia, dan ia menukarkan litmus merah kepada biru. Tindak balas ini ialah bukti amali bagi definisi di atas.

Kebesan dan idea kekuatan

Dua idea lanjut kerap muncul. Kebesan sesuatu asid ialah bilangan atom hidrogen yang boleh diion setiap molekul, HCl monobes (1), H₂SO₄ dibes (2), H₃PO₄ tribes (3). Berasingan, asid kuat mengion sepenuhnya dalam air manakala asid lemah mengion hanya sebahagian; perbezaan yang sama terpakai kepada alkali kuat dan lemah. Kekuatan adalah tentang darjah pengionan, bukan tentang kepekatan.

Contoh penyelesaian

Soalan. Hidrogen klorida dilarutkan secara berasingan dalam (a) metilbenzena kering dan (b) air. Kertas litmus biru dicelup ke dalam setiap satu. Nyatakan dan terangkan pemerhatian dalam setiap kes. Kemudian tulis persamaan seimbang bagi tindak balas larutan akueus dengan magnesium, dan namakan gas yang terhasil.

Langkah 1, Larutan dalam metilbenzena kering. Metilbenzena ialah pelarut bukan akueus, jadi hidrogen klorida tidak mengion dan tidak menghasilkan ion H⁺. Litmus biru kekal biru, larutan tidak berasid.

Langkah 2, Larutan dalam air. Dalam air, hidrogen klorida mengion: HCl → H⁺ + Cl⁻. Ion H⁺ bebas hadir, jadi litmus biru bertukar merah, larutan berasid.

Langkah 3, Tindak balas dengan magnesium. Asid bertindak balas dengan logam reaktif memberi garam dan hidrogen: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂.

Jawapan. Dalam metilbenzena litmus kekal biru (tiada pengionan, tiada H⁺); dalam air ia bertukar merah (H⁺ terhasil). Dengan magnesium, persamaan seimbang ialah Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂, dan gasnya ialah hidrogen, yang memberi bunyi “pop” dengan kayu uji bernyala.

Soalan latihan

Soalan. Kalsium karbonat berlebihan ditambah kepada asid hidroklorik cair. (a) Tulis persamaan seimbang. (b) Namakan gas yang dibebaskan dan ujiannya. (c) Kira isi padu gas yang terhasil pada keadaan bilik apabila 0.10 mol asid bertindak balas lengkap. [Isi padu molar gas pada keadaan bilik = 24 dm³ mol⁻¹]

Jawapan. (a) 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂. (b) Gasnya ialah karbon dioksida; ia mengeruhkan air kapur. (c) Daripada persamaan, 2 mol HCl memberi 1 mol CO₂, jadi 0.10 mol HCl memberi 0.050 mol CO₂. Isi padu = mol × isi padu molar = 0.050 × 24 dm³ mol⁻¹ = 1.2 dm³ pada keadaan bilik.

Petua peperiksaan

Apabila soalan menyebut dua pelarut berbeza, markahnya hampir selalu tentang peranan air: nyatakan dengan jelas bahawa bahan itu mengion dalam air untuk menghasilkan H⁺ (atau OH⁻), dan tidak mengion dalam pelarut bukan akueus, jadi ia menunjukkan sifat berasid (atau beralkali) hanya dalam kes akueus. Jangan sekali-kali menulis bahawa “asid lebih kuat dalam air”, itu mengelirukan kekuatan dengan pengionan. Kekalkan tiga definisi itu berasingan: asid menghasilkan H⁺; bes bertindak balas dengan asid; alkali ialah bes larut yang menghasilkan OH⁻.

Membaca standard untuk peperiksaan

Hampir setiap soalan pada standard ini menyusut kepada dua kemahiran. Pertama, memilih ion yang betul: sifat berasid datang daripada H⁺, sifat beralkali daripada OH⁻. Jika anda boleh menamakan ion yang bertanggungjawab, kebanyakan markah penerangan jatuh ke tempatnya. Kedua, memadankan tindak balas dengan pemerhatiannya: hidrogen memberi “pop”, karbon dioksida mengeruhkan air kapur, dan ammonia (daripada alkali campur garam ammonium) menukarkan litmus merah lembap kepada biru dan berbau tajam. Pelajari ujian gas ini sebagai pasangan tetap, kerana Kertas 2 gemar menggabungkan sifat dengan bukti amalinya.

Anda juga harus bersedia mengelaskan bahan. Diberi satu senarai, asid hidroklorik, asid etanoik, natrium hidroksida, larutan ammonia, kuprum(II) oksida, anda harus boleh menyatakan yang mana asid, yang mana alkali, yang mana bes tak larut, dan yang mana mengandungi ion bertanggungjawab yang sama. Pengelasan ini markah pantas apabila definisi sudah kukuh, dan ia berhubung terus dengan skala pH dalam standard seterusnya, di mana kepekatan H⁺ atau OH⁻ ditukar menjadi nombor.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 6.1, permulaan bab Asid, Bes dan Garam. Ia mendasari skala pH, peneutralan dan penyediaan garam, jadi ia berbaloi dikukuhkan dahulu. Kukuhkannya dengan nota ulang kaji bab dan latih persamaan tindak balas dalam contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan setiap jawapan sifat menamakan ion bertanggungjawab dan memadankan setiap tindak balas dengan ujian gasnya, tempat pelajar paling kerap kehilangan markah mudah dalam standard ini.

Ringkasan pantas

• Asid: mengion dalam air menghasilkan H⁺; bes: bertindak balas dengan asid; alkali: bes larut menghasilkan OH⁻.
• Air penting, tiada air, tiada pengionan, tiada sifat berasid atau beralkali.
• Tindak balas asid: dengan logam reaktif (→ H₂), dengan bes (→ garam + air), dengan karbonat (→ garam + air + CO₂).
• Kebesan = bilangan atom H boleh diion; kekuatan = darjah pengionan, bukan kepekatan.