NOTA SAINS BAB 4 TINGKATAN 5

Ringkasan (Nota Sains Bab 4 Tingkatan 5: KADAR TINDAK BALAS)

Bab ini memperkenalkan konsep kadar tindak balas, iaitu perubahan kuantiti bahan tindak balas atau hasil tindak balas per unit masa. Tindak balas kimia dikelaskan kepada tindak balas cepat (cth: nyalaan gas butana) dan tindak balas perlahan (cth: pengaratan besi), yang boleh digambarkan melalui graf kuantiti bahan melawan masa. Semasa tindak balas, kuantiti bahan tindak balas akan berkurang manakala kuantiti hasil tindak balas akan bertambah.

Kadar tindak balas boleh ditentukan melalui dua cara utama:

1. Kadar Tindak Balas Purata: Nilai purata kadar yang berlaku dalam satu tempoh masa tertentu.

2. Kadar Tindak Balas Seketika: Kadar yang berlaku pada satu-satu masa tertentu, ditentukan oleh kecerunan tangen pada lengkung graf pada masa tersebut.

Terdapat lima faktor utama yang mempengaruhi kadar tindak balas:

• Suhu Bahan Tindak Balas: Semakin tinggi suhu, semakin tinggi kadar tindak balas.

• Kepekatan Bahan Tindak Balas: Semakin tinggi kepekatan, semakin tinggi kadar tindak balas.

• Saiz Bahan Tindak Balas Pepejal: Semakin kecil saiz bahan (luas permukaan lebih besar), semakin tinggi kadar tindak balas.

• Kehadiran Mangkin: Penggunaan mangkin meningkatkan kadar tindak balas.

• Tekanan: Peningkatan tekanan akan meningkatkan kadar tindak balas yang melibatkan bahan berkeadaan gas.

Konsep kadar tindak balas diaplikasikan secara meluas dalam kehidupan harian dan industri. Contohnya, penyimpanan makanan di dalam peti sejuk melambatkan proses kerosakan dengan menurunkan suhu. Dalam industri, Proses Haber digunakan untuk menghasilkan ammonia dengan menggunakan serbuk ferum sebagai mangkin pada suhu 450°C – 550°C dan tekanan 200 atm. Proses Sentuh pula menghasilkan asid sulfurik dengan menggunakan vanadium(V) oksida sebagai mangkin pada suhu 450°C dan tekanan 1 atm.

Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)

1. Soalan: Mengapakah makanan yang dimasak menggunakan periuk tekanan lebih cepat masak berbanding menggunakan periuk biasa? Jawapan: Di dalam periuk tekanan, tekanan yang tinggi dihasilkan. Bagi tindak balas yang melibatkan gas (wap air), peningkatan tekanan akan meningkatkan kadar tindak balas. Ini menyebabkan suhu di dalam periuk meningkat dengan lebih tinggi dan lebih cepat, seterusnya mempercepatkan proses memasak makanan.

2. Soalan: Mengapakah kita perlu mengunyah makanan sehingga menjadi cebisan yang lebih kecil sebelum menelannya untuk memudahkan pencernaan? Jawapan: Mengunyah makanan akan memecahkannya kepada saiz yang lebih kecil. Ini meningkatkan jumlah luas permukaan makanan yang terdedah kepada enzim pencernaan (mangkin biologi) di dalam sistem pencernaan. Peningkatan luas permukaan bahan tindak balas (makanan) akan meningkatkan kadar tindak balas penguraian molekul makanan, menjadikan proses pencernaan lebih efisien.

3. Soalan: Dalam Proses Haber untuk menghasilkan ammonia, suhu optimum yang digunakan ialah 450°C – 550°C. Mengapakah suhu yang lebih tinggi daripada itu tidak digunakan walaupun secara teorinya ia akan meningkatkan lagi kadar tindak balas? Jawapan: Walaupun suhu yang lebih tinggi meningkatkan kadar tindak balas, Proses Haber adalah tindak balas berbalik. Penggunaan suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan ammonia yang terhasil terurai semula menjadi gas nitrogen dan hidrogen, sekali gus mengurangkan hasil ammonia. Oleh itu, suhu optimum digunakan untuk mencapai keseimbangan antara kadar tindak balas yang tinggi dan penghasilan ammonia yang maksimum.

4. Soalan: Serbuk pencuci biologi mengandungi enzim seperti protease dan lipase. Label pada bungkusan menyatakan “Jangan guna air mendidih”. Jelaskan mengapa arahan ini penting. Jawapan: Enzim dalam serbuk pencuci biologi bertindak sebagai mangkin untuk mempercepatkan penguraian kotoran protein dan lemak. Enzim mempunyai suhu optimum untuk berfungsi dengan berkesan (contohnya, 40°C seperti yang dinyatakan pada label). Air mendidih mempunyai suhu yang terlalu tinggi, yang akan merosakkan struktur enzim (ternyahasli). Akibatnya, enzim tidak lagi dapat berfungsi sebagai mangkin, dan keberkesanan serbuk pencuci akan hilang.

5. Soalan: Dalam eksperimen tindak balas antara ketulan marmar dengan asid hidroklorik, didapati kadar tindak balas adalah paling tinggi pada permulaan dan semakin perlahan apabila masa berlalu. Terangkan mengapa fenomena ini berlaku. Jawapan: Pada permulaan tindak balas, kepekatan asid hidroklorik adalah paling tinggi. Kepekatan bahan tindak balas yang tinggi menyebabkan kadar tindak balas menjadi cepat. Apabila tindak balas berjalan, asid hidroklorik digunakan, menyebabkan kepekatannya berkurangan. Penurunan kepekatan bahan tindak balas ini menyebabkan kadar tindak balas menjadi semakin perlahan sehinggalah tindak balas berhenti apabila salah satu bahan tindak balas habis digunakan.