NOTA KIMIA TINGKATAN 5 BAB 3

Nota Kimia Tingkatan 5 Bab 3: Termokimia

Nota Interaktif: Termokimia

Bab 3: Termokimia

Kajian Perubahan Haba Semasa Tindak Balas Kimia

3.1 Perubahan Haba

3.2 Haba Tindak Balas

3.3 Aplikasi & Bahan Api

Termokimia: Eksotermik & Endotermik

Setiap tindak balas kimia melibatkan pemecahan ikatan bahan tindak balas dan pembentukan ikatan hasil tindak balas. Proses ini melibatkan perubahan tenaga haba.

Simulasi Interaktif: Uji Tindak Balas

Termometer

↗

↖

⬆

Campuran Tindak Balas

Sila klik butang di atas untuk melihat perubahan haba.

🔥 Eksotermik

Haba dibebaskan ke persekitaran.
Suhu persekitaran (termometer) meningkat.
Bekas menjadi panas.
Tenaga Haba: Pembentukan ikatan > Pemecahan ikatan.
Nilai ΔH adalah Negatif (-).

❄️ Endotermik

Haba diserap dari persekitaran.
Suhu persekitaran (termometer) menurun.
Bekas menjadi sejuk.
Tenaga Haba: Pemecahan ikatan > Pembentukan ikatan.
Nilai ΔH adalah Positif (+).

4 Jenis Haba Tindak Balas (ΔH)

Haba tindak balas (ΔH) ialah perubahan haba yang berlaku apabila 1 mol bahan tindak balas bertindak balas atau 1 mol hasil terbentuk pada keadaan piawai.

Pengiraan Perubahan Haba (q):
q = mcθ
m = jisim larutan (g) | c = 4.2 J g^-1 °C^-1 | θ = perubahan suhu (°C)

Haba Tindak Balas (ΔH):
ΔH = q / n
n = bilangan mol (mol) | Unit ΔH = kJ mol^-1

1. Haba Pemendakan

Perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk daripada ion-ionnya dalam larutan akueus.

(Sentiasa melibatkan garam tak terlarutkan seperti AgCl, BaSO₄)

2. Haba Penyesaran

Perubahan haba apabila 1 mol logam disesarkan daripada larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif.

(Cth: Zink menyesarkan Kuprum daripada Kuprum(II) sulfat).

3. Haba Peneutralan

Perubahan haba apabila 1 mol air terbentuk daripada tindak balas antara asid dan alkali.

(Asid kuat + Alkali kuat membebaskan nilai haba paling tinggi: -57.3 kJ mol^-1)

4. Haba Pembakaran

Haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan terbakar dengan lengkap dalam oksigen berlebihan.

(Sentiasa eksotermik. Perlu menggunakan penghadang angin semasa eksperimen).

Aplikasi Termokimia & Nilai Bahan Api

🌡️ Pek Panas (Hot Pack)

Digunakan oleh pendaki gunung atau merawat kejang otot. Ia menggunakan bahan kimia yang bertindak balas secara eksotermik dengan air.

Bahan Kimia: Kalsium klorida kontang, Magnesium sulfat kontang, Kalsium oksida (pemanas makanan dalam tin pintar).

🧊 Pek Sejuk (Cold Pack)

Digunakan untuk merawat bengkak atau atlet yang cedera. Bahan kimia di dalamnya menyerap haba secara endotermik apabila dilarutkan dalam air.

Bahan Kimia: Ammonium nitrat, Urea.

Nilai Bahan Api (Fuel Value)

Kuantiti tenaga haba yang dibebaskan apabila 1 gram bahan api terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan. Unitnya ialah kJ g^-1.

Kenapa Hidrogen adalah bahan api masa depan?

Mempunyai nilai bahan api yang sangat tinggi (143 kJ g^-1 berbanding petrol 43.6 kJ g^-1).
Mesra alam (Hasil pembakarannya hanyalah air, tiada gas rumah hijau).

Rumusan Kiraan: Nilai Bahan Api = Haba Pembakaran (ΔH) ÷ Jisim Molar

Koleksi Latihan

1	2
3	4
5

Glosari Digital Termokimia

GLOSARI DIGITAL TERMOKIMIA

Konsep Asas Tenaga

Bidang Utama

Termokimia

Kajian tentang perubahan haba yang berlaku semasa tindak balas kimia dijalankan.

Energetik

Haba Tindak Balas ($\Delta H$)

Perubahan haba bagi satu mol bahan tindak balas atau hasil yang terbentuk. Unit: kJ mol⁻¹.

Visual

Gbr. Rajah Aras Tenaga

Gambar rajah yang menunjukkan perbezaan kandungan tenaga haba antara bahan tindak balas dan hasil tindak balas.

Formaliti

Persamaan Termokimia

Persamaan kimia seimbang yang menyertakan nilai perubahan haba ($\Delta H$) di hujungnya.

Aliran Haba

Aliran Keluar

Tindak Balas Eksotermik

Tindak balas yang membebaskan haba ke persekitaran. Suhu persekitaran akan meningkat.

Aliran Masuk

Tindak Balas Endotermik

Tindak balas yang menyerap haba daripada persekitaran. Suhu persekitaran akan menurun.

Haba Tindak Balas Spesifik

Ionik

Haba Pemendakan

Perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk daripada ion-ionnya dalam larutan akueus.

Logam

Haba Penyesaran

Haba terbebas apabila satu mol logam disesarkan daripada larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif.

Asid-Alkali

Haba Peneutralan

Haba terbebas apabila satu mol air terbentuk daripada tindak balas antara asid dan alkali.

Oksigen

Haba Pembakaran

Haba terbebas apabila satu mol bahan dibakar dengan lengkap dalam oksigen berlebihan.

Data & Pengiraan

Kecekapan

Nilai Bahan Api

Kuantiti tenaga terbebas apabila satu gram bahan api dibakar lengkap. Unit: kJ g⁻¹.

Pemalar

Muatan Haba Tentu ($c$)

Kuantiti haba diperlukan untuk menaikkan suhu 1g bahan sebanyak 1°C. Air = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹.

Masteri KBAT: Termokimia

ZON ANALISIS KBAT: TERMOKIMIA

Teroka mekanisme tenaga melalui senario dunia nyata. Sila fikirkan logik anda sebelum mendedahkan jawapan.

Mekanisme Ikatan SOALAN 1

Pemecahan vs Pembentukan Ikatan

Bandingkan perubahan tenaga semasa pemecahan dan pembentukan ikatan dalam tindak balas antara hidrogen ($H_2$) dan klorin ($Cl_2$).

Dedahkan Analisis Jawapan

Eksotermik

Tenaga dibebaskan (pembentukan ikatan) $>$ Tenaga diserap (pemecahan ikatan).

Endotermik

Tenaga diserap (pemecahan ikatan) $>$ Tenaga dibebaskan (pembentukan ikatan).

Analisis Pengiraan ($H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$):

Tenaga Diserap (H-H + Cl-Cl) = 436 + 243 = 679 kJ
Tenaga Dibebaskan (2 x H-Cl) = 2 x 432 = 864 kJ
Perubahan Bersih (\Delta H) = 679 – 864 = -185 kJ/mol (Eksotermik)

Haba Peneutralan SOALAN 2

Asid Kuat vs Asid Lemah

Mengapa haba peneutralan asid etanoik ($CH_3COOH$) lebih rendah (-55 kJ/mol) berbanding asid hidroklorik (-57 kJ/mol)?

Dedahkan Analisis Jawapan

Ion Lengkap: Asid kuat mengion lengkap; semua tenaga dibebaskan terus daripada pembentukan air.

Ion Separa: Asid lemah mengion separa. Sebahagian haba yang dibebaskan diserap semula untuk memutuskan ikatan molekul asid yang belum mengion (proses endotermik).

Kesimpulan: Haba bersih yang dibebaskan menjadi lebih rendah kerana “dipotong” oleh kos tenaga pengionan asid lemah.

Nilai Bahan Api SOALAN 3

Dilema Hidrogen vs Petrol

Hidrogen mempunyai nilai bahan api tertinggi (143 kJ/g) berbanding petrol (34 kJ/g), namun petrol tetap menjadi pilihan utama. Wajarkan.

Dedahkan Analisis Jawapan

Faktor	Hidrogen ($H_2$)	Petrol
Alam Sekitar	Sangat Bersih (Hasil: $H_2O$)	Mencemarkan ($CO_2$, Jelaga)
Kos & Logistik	Mahal & Sukar disimpan	Murah & Infrastruktur lengkap

Wajaran: Walaupun hidrogen lebih efisien dan hijau, faktor ekonomi (kos) dan kemudahan akses (infrastruktur) menjadikan petrol masih mendominasi pasaran semasa.

Ralat Eksperimen SOALAN 4

Analisis Perbezaan Nilai Haba

Pelajar mendapat -60.5 kJ/mol untuk mendakan $AgCl$ sedangkan nilai teori ialah -65.5 kJ/mol. Analisis 3 punca ralat.

Dedahkan Analisis Jawapan

1

Kehilangan Haba:

Punca utama. Haba terlepas ke udara atau diserap oleh cawan/termometer, menyebabkan kenaikan suhu ($\theta$) yang direkod lebih rendah.
2

Tindak Balas Tidak Lengkap:

Mendakan yang terbentuk kurang daripada sepatutnya, menyebabkan jumlah tenaga keseluruhan yang dibebaskan berkurangan.
3

Ralat Teknikal:

Kelewatan merekod suhu tertinggi (suhu mula menurun sebelum dicatat) atau ralat paralaks semasa menyukat isi padu larutan.