Nota ulang kaji: Jirim dan Struktur Atom

Nota ini mengerjakan bab Jirim dan Struktur Atom satu standard kandungan pada satu masa, supaya anda boleh mengulang kaji setiap bahagian dan menyemak bahawa anda mempunyai definisi yang diharapkan skema pemarkahan. Simpan ia di sebelah soalan kertas lepas dan gunakannya untuk mengesahkan jawapan anda. Bab ini ialah asas kepada keseluruhan Kimia SPM: setiap idea kemudian, daripada ikatan sehingga jadual berkala, bersandar pada gambaran atom yang dibina di sini.

2.1 Jirim dan teori kinetik jirim

Jirim ialah apa sahaja yang mempunyai jisim dan menempati ruang, dan ia terbina daripada zarah-zarah kecil yang diskret, atom, molekul atau ion. Teori kinetik jirim menyatakan bahawa zarah-zarah ini sentiasa bergerak dan memiliki tenaga kinetik, dan semakin tinggi suhu, semakin laju dan bertenaga pergerakannya.

Tiga keadaan jirim. Dalam pepejal, zarah tersusun rapat dalam susunan teratur, dipegang oleh daya yang kuat, dan hanya bergetar pada kedudukan tetap, jadi pepejal mempunyai bentuk tetap dan isi padu tetap. Dalam cecair, zarah masih rapat tetapi tidak teratur, dipegang oleh daya lebih lemah, dan boleh menggelongsor antara satu sama lain, jadi cecair mempunyai isi padu tetap tetapi mengikut bentuk bekasnya. Dalam gas, zarah berjauhan dalam susunan rawak, dengan daya yang boleh diabaikan antaranya, dan bergerak bebas pada kelajuan tinggi, jadi gas tidak mempunyai bentuk tetap mahupun isi padu tetap.

Resapan, pergerakan zarah dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah, ialah bukti harian bahawa jirim terbina daripada zarah yang bergerak. Resapan paling laju dalam gas dan paling perlahan dalam pepejal, dan ia menjadi lebih laju apabila suhu meningkat.

2.2 Perubahan keadaan jirim

Tiga keadaan jirim bertukar antara satu sama lain apabila bahan dipanaskan atau disejukkan; ini ialah perubahan fizik. Peleburan (pepejal ke cecair) berlaku pada takat lebur; pembekuan (cecair ke pepejal) pada takat beku; pendidihan (cecair ke gas) pada takat didih; kondensasi mengembalikan gas kepada cecair; dan pemejalwapan membawa pepejal terus ke gas (contohnya iodin dan ais kering).

Lengkung pemanasan. Apabila pepejal dipanaskan secara sekata, suhunya meningkat sehingga mencapai takat lebur, di mana ia kekal malar walaupun haba masih dibekalkan. Bahagian mendatar ini berlaku kerana tenaga haba digunakan untuk mengatasi daya tarikan yang memegang zarah dalam kekisi, bukan untuk menaikkan tenaga kinetiknya. Setelah peleburan selesai, suhu naik semula.

Lengkung penyejukan menunjukkan yang sebaliknya: bahagian mendatar muncul pada takat beku kerana haba dibebaskan apabila daya tarikan terbentuk semula, jadi suhu kekal tetap semasa cecair memejal. Berupaya membaca bahagian mendatar ini dan menerangkannya dari segi zarah dan tenaga ialah salah satu kemahiran yang paling kerap diperiksa dalam bab ini.

2.3 Perkembangan model atom

Model atom tidak ditemui sekali gus; ia diperhalusi oleh beberapa saintis apabila bukti baharu muncul, dan sukatan pelajaran meminta anda menyusun sumbangan mereka.

• John Dalton, atom ialah sfera pepejal kecil yang tak boleh dibahagikan.
• J. J. Thomson, menemui elektron dan mencadangkan model “puding plum”: sfera bercas positif dengan elektron terbenam di dalamnya.
• Ernest Rutherford, mencadangkan model bernukleus: nukleus kecil, padat dan bercas positif di tengah dengan elektron bergerak di sekelilingnya dan sebahagian besar atom ialah ruang kosong.
• Niels Bohr, elektron bergerak mengelilingi nukleus dalam petala (aras tenaga) yang tetap.
• James Chadwick, menemui neutron dalam nukleus.

2.4 Struktur atom dan zarah subatom

Atom terdiri daripada nukleus di tengah yang mengandungi proton dan neutron, dikelilingi oleh elektron yang menempati petala. Tiga zarah subatom berbeza dari segi jisim relatif dan cas relatif:

• Proton: jisim relatif 1, cas relatif +1, terletak dalam nukleus.
• Neutron: jisim relatif 1, cas relatif 0, terletak dalam nukleus.
• Elektron: jisim relatif 1/1840 (boleh diabaikan), cas relatif −1, terletak dalam petala.

Kerana atom neutral mempunyai bilangan proton dan elektron yang sama, cas mereka saling meniadakan dan atom tidak membawa cas keseluruhan. Hampir keseluruhan jisim atom tertumpu dalam nukleus.

2.5 Nombor proton, nombor nukleon dan isotop

Nombor proton (juga dipanggil nombor atom) ialah bilangan proton dalam nukleus; ia menentukan unsur dan, dalam atom neutral, bersamaan dengan bilangan elektron. Nombor nukleon (nombor jisim) ialah jumlah proton dan neutron. Maka bilangan neutron bersamaan dengan nombor nukleon tolak nombor proton.

Isotop. Isotop ialah atom bagi unsur yang sama dengan nombor proton yang sama tetapi nombor nukleon yang berbeza, dengan kata lain, bilangan proton yang sama tetapi bilangan neutron yang berbeza. Kerana mempunyai susunan elektron yang sama, isotop sesuatu unsur mempunyai sifat kimia yang sama; kerana berbeza jisim, ia berbeza sifat fizik seperti ketumpatan. Contoh yang lazim ialah isotop karbon dan isotop klorin.

Isotop mempunyai kegunaan sebenar, contohnya dalam perubatan (radioterapi dan diagnosis), dalam arkeologi (pentarikhan karbon) dan dalam industri, yang kadangkala diminta peperiksaan untuk anda terangkan secara umum.

2.6 Susunan elektron atom

Elektron tersusun dalam petala (aras tenaga) mengelilingi nukleus, dan ia mengisi petala paling dalam dahulu. Bagi dua puluh unsur pertama, petala pertama menampung maksimum 2 elektron, petala kedua 8, dan petala ketiga 8. Susunan ditulis dengan titik antara petala, contohnya, atom dengan 11 elektron mempunyai susunan 2.8.1.

Elektron dalam petala terluar yang terisi ialah elektron valens; ia menentukan sifat kimia unsur. Bilangan petala yang terisi memberitahu anda kala, dan bilangan elektron valens memberitahu anda kumpulan dalam jadual berkala, pautan terus kepada bab seterusnya.

Cara menggunakan nota ini

Ulang kaji satu standard kandungan pada satu masa dan uji diri anda dengan menerangkannya dengan lantang. Untuk 2.1, lakar susunan zarah dalam setiap keadaan dan senaraikan sifatnya. Untuk 2.2, lukis lengkung pemanasan dan terangkan kedua-dua bahagian mendatar. Untuk 2.3, susun saintis mengikut urutan dengan satu sumbangan setiap seorang. Untuk 2.4, jadualkan jisim relatif dan cas tiga zarah. Untuk 2.5, berlatih mencari neutron daripada dua nombor itu dan mendefinisikan isotop dengan tepat. Untuk 2.6, tulis susunan elektron bagi dua puluh unsur pertama sehingga automatik. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa penerangan lengkung pemanasan anda bercakap tentang daya dan tenaga dan bukan sekadar “haba”, iaitu tempat tunggal yang paling lazim markah tergelincir dalam bab ini. Kemudian cuba soalan latihan dan tanda jawapan anda mengikut definisi di atas.