Kesan kuantiti mangkin ke atas kadar tindak balas

 Tujuan: Untuk mengkaji kesan mangkin ke atas kadar tindak balas.

 Pernyataan masalah: Bagaimanakah kehadiran mangkin boleh mempengaruhi kadar tindak balas? 

Hipothesis: Jika mangkin positif digunakan dalam tindak balas, kadar tindak balas akan berlaku lebih cepat. 

Pembolehubah:

	»	Pembolehubah dimalarkan : Suhu dan isipadu bahan tindak balas
	»	Pembolehubah dimanipulasikan: Kehadiran mangkin
	»	Pembolehubah bergerakbalas: Kadar tindak balas

Bahan:  » 20-isipadu Hidrogen peroksida » Serbuk Mangan (IV) oksida

Radas: » Buret » Kon kelalang » Silinder penyukat » Jam randik » Kaki retort dengan pengapit » Besin » Salur penghantaran

Prosedur:

►

1. 5cm3 hidrogen peroksida diukur dengan mengukur silinder penyukat dan dituangkan ke dalam tabung uji A dan tabung uji B. Tabung uji itu kemudian diletakkan pada rak tabung uji. 2.  ½ spatula serbuk mangan (IV) oksida dimasukkan ke dalam tabung uji B. 3. Satu kayu uji berbara dimasukkan ke dalam mulut kedua-dua tabung uji A dan B. 4.  Perhatikan kayu uji berbara.

 Pemerhatian:

►

1. Kayu uji berbara akan dinyalakan dalam tabung uji B. 2. Kayu uji berbara tidak akan dinyalakan dalam tabung uji A. 3. Video berikut menunjukkan pemerhatian bagi kesan mangkin ke atas kadar tindak balas Perbincangan:

	►	Hidrogen peroksida terurai secara perlahan-lahan pada suhu bilik. ○ H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
	►	Kehadiran mangan (IV) oksida bertindak sebagai mangkin positif yang akan meningkatkan kadar gas oksigen terbebas dan meningkatkan kadar tindak balas.
	►	Mangan(IV) oksida adalah mangkin. Ia tidak digunakan dalam tindak balas. Jisimnya adalah tidak berubah pada akhir tindak balas

  Kesimpulan:

►

Kehadiran mangkin positif boleh meningkatkan kadar tindak balas.

Kesan suhu ke atas kadar tindak balas

 Tujuan:  Untuk mengkaji kesan suhu ke atas kadar tindak balas. 

 Pernyataan masalah: Bagaimana suhu mempengaruhi kadar tindak balas tindak balas? 

Hipothesis: Semakin tinggi suhu, semakin cepat kadar tindak balas.

 Pembolehubah:

	»	Pembolehubah dimalarkan : Kepekatan dan isipadu bahan tindak balas
	»	Pembolehubah dimanipulasikan: Suhu
	»	Pembolehubah bergerakbalas: Kadar tindak balas

Bahan:  » 0.1mol dm-3 Natrium tiosulfat » 1.0 mol dm-3 Sulphuric acid

Radas: » Kon kelalang » Termometer » Silinder penyukat » Jam randik » Kasa dawai » Penunu Bunsen » Kertas turas » Tugu kaki tiga

Prosedur:

	►
	►	1. 50cm3 0.1mol dm-3 natrium tiosulfat diukur dengan silinder penyukat dan dituang ke dalam kelalang kon. 2. Suhu larutan natrium tiosulfat direkodkan. 3. Satu tanda 'X' dilukis di tengah-tengah kertas turas. Sebuah kelalang kon yang mengandungi larutan natrium tiosulfat diletakkan di atas kertas turas yang ditandakan. 4. 5cm3 1.0mol dm-3 asid sulfurik diukur dengan mengukur silinder penyukat. 5. Asid sulfurik ditambah dengan cepat ke dalam kelalang kon yang mengandungi larutan natrium tiosulfat. Jam randik dimulakan pada masa yang sama. 6. Larutan di dalam kelalang kon digoncang dengan perlahan-lahan. 7. Jam randik diberhentikan apabila tanda 'X' tidak kelihatan lagi dari atas. 8. Masa yang diambil untuk tanda 'X' hilang direkodkan. 9. Eksperimen diulangi dengan menggunakan suhu yang berbeza.

Keputusan:

►

Isipadu sodium tiosulfaat (cm3) Isipadu asid sulfurk (cm3) Suhu larutan (°C) Masa, t (s) $\frac{1}{\mathrm{masa}}$ (s-1) 50 5 28 33 0.030 50 5 35 24 0.042 50 5 40 19 0.053 50 5 45 16 0.063 50 5 50 14 0.071

Perbincangan:

	►	Larutan natrium tiosulfat bertindak balas dengan asid hidroklorik untuk membentuk mendakan sulfur secara perlahan-lahan seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut: ○ Na2S2O3(aq) + H4SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s) ○ Masa yang diambil untuk pemendakan sulfur digunakan untuk menentukan kadar tindak balas.
	►	Graf suhu melawan masa. ○ Berdasarkan graf suhu melawan masa, dapat diperhatikan bahawa apabila suhu natrium tiosulfat bertambah, masa yang diperlukan untuk tanda 'X' hilang berkurangan. ○ Ini bermakna apabila natrium tiosulfat mempunyai suhu yang lebih tinggi, kadar tindak balas akan bertambah juga.
	►	Graf suhu melawan  $\frac{1}{\mathrm{masa}}$ ○ Graf suhu melawan  $\frac{1}{\mathrm{masa}}$ ialah garis lurus. Ini bermakna bahawa suhu natrium tiosulfat berkadar terus dengan  $\frac{1}{\mathrm{masa}}$. ○ Semakin tinggi suhu bahan tindak balas, semakin tinggi adalah kadar tindak balas. Menurut teori, apabila suhu bertambah sebanyak 10 °C, kadar tindak balas akan meningkat dua kali ganda.

  Kesimpulan:

►

Semakin tinggi suhu, semakin cepat kadar tindak balas.

Kesan kepekatan ke atas kadar tindak balas

 Tujuan: Untuk mengkaji hubungan di antara kepekatan bahan tindak balas dan kadar tindak balas. 

 Pernyataan masalah: Bagaimana kepekatan bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas? 

 Hipothesis: Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin cepat kadar tindak balas. 

 Pembolehubah:

	»	Pembolehubah dimalarkan : Isipadu dan suhu bahan tindak balas
	»	Manipulated variable :  Kepekatan bahan tindak balas
	»	Responding variable : Kadar tindak balas

Bahan:  » 0.2mol dm-3 Natrium tiosulfat » 0.2mol dm-3 Hidrochloric acid » Air suling

Radas: » Kon kelalang » Silinder penyukat » Jam randik » Kertas turas

Prosedur:

		1. 50cm3 0.2mol dm-3 natrium tiosulfat diukur dengan silinder penyukat dan dituang ke dalam kelalang kon. 2. Tanda 'X' dilukis di tengah-tengah kertas turas. Sebuah kelalang kon yang mengandungi larutan natrium tiosulfat diletakkan di atas kertas turas yang ditandakan. 3. Tanda 'X' boleh dilihat dengan mudah melalui kelalang kon yang mengandungi larutan natrium tiosulfat. 4. 5cm3 0.2mol dm-3 asid hidroklorik diukur dengan mengukur silinder penyukat. 5. Asid hidroklorik ditambah dengan cepat ke dalam kelalang kon yang mengandungi larutan natrium tiosulfat. 6. Larutan di dalam kelalang kon digoncang dengan perlahan-lahan. 7. Jam randik diberhentikan apabila tanda 'X' tidak kelihatan dari atas lagi. 8. Masa yang diambil untuk tanda 'X' hilang direkodkan. 9. Eksperimen diulangi dengan menggunakan isipadu yang berbeza bagi natrium tiosulfat, asid hidroklorik dan air suling.   Keputusan:

Isipadu natrium tiosuflat, V (cm3) Isipadu air yang ditambah (cm3) Kepekatan natrium tiosulfat selepas pencairan (mol dm-3) Masa pembentukan mendakan (s) 50 0 0.2 19 40 10 0.16 23 30 20 0.12 33 20 30 0.08 48 10 40 0.04 115

Perbincangan:

	►	Larutan natrium tiosulfat bertindak balas dengan asid hidroklorik untuk membentuk mendakan sulfur secara perlahan-lahan seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut: ○ Na2S2O3(aq) + H4SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S2 ○ Masa yang diambil untuk pemendakan sulfur yang digunakan untuk menentukan kadar tindak balas.
	►	Graf kepekatan melawan masa ○ Berdasarkan graf kepekatan melawan masa, dapat diperhatikan bahawa apabila kepekatan natrium tiosulfat berkurangan, masa yang diperlukan untuk tinda 'X' hilang bertambah. ○ Ini bermakna apabila kepekatan natrium tiosulfat berkurangan, kadar tindak balas berkurangan juga.
	►	Graf kepekatan terhadap $\frac{1}{\mathrm{masa}}$ . ○ Graf kepekatan terhadap  $\frac{1}{\mathrm{<span\; style="font-family:\; "Trebuchet\; MS",\; sans-serif;">masa</span>}}$ ialah garis lurus. Ini bermakna kepekatan natrium tiosulfat berkadar terus dengan  $\frac{1}{\mathrm{masa}}.$ ○ Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas.

  Kesimpulan:

►

Suatu tindak balas menjadi lebih cepat apabila kepekatan bagi bahan tindak balas bertambah.

Kesan saiz ke atas kadar tindak balas

Tujuan: Untuk menunjukkan kesan luas permukaan ke atas kadar tindak balas.

Pernyataan masalah: Bagaimanakah jumlah luas permukaan bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas? 

Hipothesis: Semakin besar luas permukaan bahan tindak balas yang terdedah, semakin tinggi kadar tindak balas.

Pembolehubah:

	»	Pembolehubah dimalarkan: Suhu dan kuantiti bahan tindak balas
	»	Pembolehubah dimanipulasikan: Saiz bahan tindak balas
	»	Pembolehubah bergerakbalas: Kadar tindak balas

Bahan: » Ketulan kalsium karbonat » Serbuk kalsium karbonat » 0.2mol dm-3 Hidroklorik asid

Radas: » Buret » Kon kelalang » Silinder penyukat » Jam randik » Kaki retort dengan pengapit » Besin » Salur penghantaran

Prosedur:

	►
	►	1. Satu buret yang penuh dengan air diterbalikkan ke dalam besin yang mengandungi air dan kemudian diapit menegak dengan kaki retort. 2. Paras air dalam buret dilaraskan supaya isipadu air yang boleh dibaca dan bacaan buret awal direkodkan. 3. 5g ketulan kalsium karbonat ditimbang dan dimasukkan ke dalam kelalang kon. 4. 50cm3 asid hidroklorik, 0.2mol dm-3 diukur dengan silinder penyukat dan memasukkan ke dalam kelalang kon. 5. Asid hidroklorik dituang ke dalam kelalang kon yang mengandungi ketulan kalsium karbonat  dan ditutup segera dengan salur penghantaran. 6. Jam randik dimulakan dengan serta-merta. 7. Kelalang kon digoncang perlahan-lahan dan isipadu gas yang terbebas diperhatikan dan direkodkan setiap 30 saat. 8. Eksperimen diulangi dengan menggantikan ketulan kalsium karbonat dengan 5g serbuk kalsium karbonat.

Keputusan:

	►	Ketulan kalsium karbonat  Masa(s) Bacaan buret (cm3) Isipadu gas (cm3) 0 50 0 30 46 4 60 42 8 90 40 10 120 37 13 150 35 15 180 33 17 210 31 19 240 29 21 270 27 23 300 25 25
	►	Serbuk kalsium karbonat Masa (s) Bacaan buret (cm3) Isipadu gas (cm3) 0 50 0 30 40 10 60 35 15 90 31 19 120 26 24 150 23 27 180 20 30 210 17 33 240 14 36 270 12 38 300 10 40

Graf dan pengiraan:

	►
	►	Kadar tindak balas purata dalam 300 saat: ○ Kadar tindak balas purata ketulan kalsium karbonat = $\frac{25{\mathit{cm}}^3}{\mathrm{300s}}=0.083{\mathit{cm}}^3{s}^{-1}$ ○ Kadar tindak balas purata serbuk kalsium karbonat = $\frac{42{\mathit{cm}}^3}{\mathrm{300s}}=0.14{\mathit{cm}}^3{s}^{-1}$
	►	Berdasarkan graf, kecerunan bagi serbuk kalsium karbonat adalah lebih curam berbanding dengan ketulan kalsium karbonat. Ini menunjukkan bahawa kadar tindak balas bagi serbuk kalsium karbonat lebih tinggi

 Perbincangan:

	►	Kalsium karbonatbertindak balas dengan asid hidroklorik cair untuk menghasilkan karbon dioksida gas, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)
	►	Serbuk kalsium karbonat mempunyai jumlah luas permukaan terdedah  yang lebih besar berbanding dengan ketulan kalsium karbonat. Oleh itu, kadar tindak balas bagi serbuk kalsium karbonat lebih tinggi.
	►	Berdasarkan kepada keputusan eksperimen, kadar tindak balas berkurang dengan masa (kecerunan graf yang berkurangan dengan masa yang semakin meningkat). Kepekatan asid hidroklorik dan jisim kalsium karbonat berkurangan dengan masa.

 Kesimpulan:

►

Semakin kecil saiz bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas

Mengkaji kesan sentuhan logam lain terhadap pengaratan besi

Tujuan

Mengkaji kesan pada paku besi apabila ia bersentuhan dengan logam-logam lain

Pernyataan Masalah

Apakah kesan logam-logam lain ke atas pengaratan besi?

Hipotesis

Pengaratan paku besi lebih lambat jika paku besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif.

Pengaratan paku besi lebih cepat jika paku besi bersentuhan dengan logam yang kurang elektropositif

Pembolehubah

Dimanipulasikan                : Logam yang bersentuhan dengan paku besi

Bergerak balas                   : Pengaratan besi

Dimalarkan                          : Saiz paku besi / Kepekatan elektrolit

Bahan

Paku besi, Pita Magnesium, Kepingan kuprum, kepingan zink, larutan kalium heksasianoferat(III), penunjuk fenoltalein

Radas

Tabung uji, Rak tabung uji, kertas pasir

 

Prosedur

1.      Paku besi, pita magnesium, kepingan kuprum dan kepingan zink dibersihkan dengan menggunakan kertas pasir.
2.      Paku besi yang dililitkan dengan pita magnesium dimasukkan dalam tabung uji A, paku besi yang dililitkan dengan kepingan kuprum dimasukkan dalam tabung uji B, paku besi yang dililitkan dengan kepingan zink dimasukkan dalam tabung uji C dan Paku besi dimasukkan dalam tabung uji D.
3.      Larutan agar-agar yang dicampurkan dengan larutan kalium heksasianoferat(III) dan larutan fenoltalein dituang ke dalam tabung uji A, B, C dan D.
4.      Tabung uji dibiarkan di rak tabung uji selama 2 hari.
5.      Pemerhatian terhadap perubahan warna dicatat dan dibandingkan. 

Pemerhatian / Taburan Data

Tabung Uji	Pasangan Logam	Pemerhatian
		Tompok Biru Tua	Keamatan warna merah jambu	Gelembung gas
A	Paku besi dan pita magnesium	Tiada	Tinggi	Banyak
B	Paku besi dan kepingan kuprum	Banyak	Rendah	Sedikit
C	Paku besi dan kepingan zink	Tiada	Tinggi	Banyak
D	Paku besi sahaja	Sedikit	-	-

Analisis

1.      Larutan heksasianoferat(III) berfungsi untuk mengesan kehadiran ion Fe2+
2.      Paku Tabung uji D terkakis sedikit
3.      Paku Tabung uji A dan C tidak terkakis 

a.     Kerana Magnesium dan Kuprum lebih elektropositif daripada Besi.

b.     Magnesium dan Kuprum akan terkakis (korban)    

      4.   Paku Tabung uji B terkakis paling banyak

a.     Kerana besi lebih elektropositif daripada Kuprum

Kesimpulan

1.      Pengaratan besi lebih lambat jika paku besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif (Magnesium)
2.      Pengaratan besi lebih cepat jika paku besi bersentuhan dengan logam yang kurang elektropositif (Kuprum) 

Perbincangan

1.      Logam perlu dibersihkan dahulu bagi membuang lapisan oksida
2.      Keamatan merah jambu paling tinggi pada magnesium. Ion hidroksida daripada air bergabung dengan ion ferum(II) semasa pembentukan karat.