Kadar Tindak Balas — Nota JomSkor
Bab 7 mengkaji bagaimana kepekatan, suhu, luas permukaan dan pemangkin mempengaruhi kadar tindak balas. Pelajar perlu boleh merancang eksperimen kawalan, menerangkan faktor-faktor berdasarkan teori perlanggaran dan melukis graf kadar.
Kimia · Tingkatan 4
Bab 7 mengkaji bagaimana kepekatan, suhu, luas permukaan dan pemangkin mempengaruhi kadar tindak balas. Pelajar perlu boleh merancang eksperimen kawalan, menerangkan faktor-faktor berdasarkan teori perlanggaran dan melukis graf kadar.
Definisi dan Pengukuran Kadar Tindak Balas
- Kadar tindak balas = perubahan dalam kepekatan reaktan atau produk per unit masa.
- Diukur melalui: (1) isipadu gas terkumpul vs masa, (2) jisim hilang vs masa, (3) perubahan warna atau kekeruhan.
- Graf: pencerun graf (isipadu vs masa) = kadar tindak balas pada masa itu; pencerun semakin berkurang seiring masa.
- Tindak balas selesai apabila graf mencapai dataran (plateau).
Teori Perlanggaran
- Tindak balas kimia berlaku apabila zarah-zarah bertembung dengan (1) orientasi yang betul dan (2) tenaga ≥ tenaga pengaktifan.
- Tenaga pengaktifan (Eₐ): tenaga minimum yang diperlukan untuk memulakan tindak balas.
- Perlanggaran berkesan: perlanggaran yang menghasilkan tindak balas (tenaga ≥ Eₐ, orientasi betul).
- Kadar tindak balas ∝ bilangan perlanggaran berkesan per saat.
Faktor yang Mempengaruhi Kadar
- 1. KEPEKATAN: lebih tinggi → lebih banyak zarah per unit isipadu → lebih kerap berlanggar → kadar meningkat.
- 2. SUHU: lebih tinggi → tenaga kinetik zarah meningkat → lebih banyak perlanggaran berkesan → kadar meningkat.
- 3. LUAS PERMUKAAN: lebih kecil saiz zarah → luas permukaan lebih besar → lebih banyak zarah reaktan terdedah → lebih kerap berlanggar → kadar meningkat.
- 4. PEMANGKIN: menyediakan laluan alternatif dengan tenaga pengaktifan yang lebih rendah → lebih banyak perlanggaran berkesan tanpa meningkatkan suhu.
- 5. TEKANAN (gas): lebih tinggi tekanan → zarah gas lebih hampir → lebih kerap berlanggar → kadar meningkat.
Graf Kadar dan Eksperimen
- Dalam semua eksperimen kadar: ubah SATU pemboleh ubah, kawal yang lain.
- Isipadu gas terkumpul vs masa: pencerun semakin landai (reaktan semakin kurang) hingga dataran.
- Jisim vs masa: jisim berkurang (CO₂/H₂ terlepas) sehingga tiada perubahan.
- Perbandingan: grafik curam pada awal = kadar awal tinggi; jumlah gas/produk yang sama jika mol reaktan sama.
- Pemangkin tidak mengubah jumlah produk — hanya mempercepatkan tindak balas.
Contoh soalan
Dalam eksperimen kadar tindak balas antara kepingan marmar (CaCO₃) dengan asid hidroklorik (HCl), nyatakan (a) pemboleh ubah dimanipulasi, (b) pemboleh ubah bergerak balas, (c) bagaimana meningkatkan kadar tanpa mengubah kepekatan HCl.
- (a) Saiz kepingan marmar (atau kepekatan HCl — bergantung eksperimen)
- (b) Isipadu gas CO₂ terkumpul pada selang masa tertentu
- (c) Meningkatkan suhu — tenaga kinetik zarah bertambah, lebih banyak perlanggaran berkesan. ATAU mengisar marmar menjadi serbuk — luas permukaan bertambah, lebih banyak zarah CaCO₃ terdedah.
Contoh soalan
Terangkan mengapa pemangkin dapat meningkatkan kadar tindak balas tanpa digunakan dalam tindak balas.
- Pemangkin menyediakan laluan alternatif (mekanisme berbeza) untuk tindak balas berlaku.
- Laluan alternatif ini mempunyai tenaga pengaktifan yang lebih rendah.
- Lebih banyak zarah memiliki tenaga ≥ tenaga pengaktifan yang lebih rendah ini.
- Bilangan perlanggaran berkesan meningkat → kadar tindak balas meningkat.
- Pemangkin tidak terpakai dalam tindak balas — hanya menyediakan permukaan tindak balas.
- Perlanggaran berkesan perlukan DUA syarat: tenaga ≥ Eₐ DAN orientasi yang betul — jangan tulis satu sahaja
- Pemangkin MENURUNKAN tenaga pengaktifan — bukan meningkatkan tenaga kinetik zarah
- Kadar awal = pencerun graf pada t=0 (paling curam, bukan landai)
- Jumlah produk akhir SAMA jika mol reaktan sama — pemangkin tidak mengubah jumlah hasil
- Kepekatan lebih tinggi: graf lebih curam pada awal; graf mencapai dataran pada paras yang SAMA hanya jika bilangan mol bahan terhad adalah sama (contohnya isipadu asid dilaraskan supaya mol sama)
- Soalan PALING KERAP: terangkan kesan satu faktor menggunakan teori perlanggaran — wajib sebut: zarah, perlanggaran berkesan, tenaga pengaktifan
- Perancangan eksperimen: nyatakan pemboleh ubah dimanipulasi, bergerak balas DAN dimalarkan (3 perkara)
- Soalan graf: baca pencerun awal = kadar awal; dataran = tindak balas selesai
- Pemangkin: mesti nyatakan menurunkan Eₐ, BUKAN memberikan tenaga kepada zarah
- pemangkin
- Bahan yang meningkatkan kadar tindak balas dengan menurunkan tenaga pengaktifan tanpa terpakai
- bahan terhad
- Reaktan yang habis dahulu dalam tindak balas, menentukan jumlah hasil maksimum
- kadar tindak balas
- Perubahan kepekatan reaktan atau produk per unit masa
- tenaga pengaktifan
- Tenaga minimum yang diperlukan oleh zarah-zarah untuk memulakan tindak balas
- teori perlanggaran
- Teori yang menyatakan tindak balas berlaku apabila zarah bertembung dengan tenaga ≥ Eₐ dan orientasi betul
- perlanggaran berkesan
- Perlanggaran antara zarah dengan tenaga mencukupi dan orientasi yang betul untuk menghasilkan tindak balas