7.1 Chemical properties of Group 17 elements
Unit ini menerangkan tertib kereaktifan halogen (halogens) dengan hidrogen, kestabilan terma hidrida halogen (hydrogen halides) dan tindak balas klorin dengan natrium hidroksida sejuk dan panas.
SP 7.1.1Explain the order of reactivity of the elements with hydrogen;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu memberi sebab mengapa kereaktifan halogen (F₂, Cl₂, Br₂, I₂; astatin dikecualikan) dengan hidrogen berkurang menuruni Kumpulan 17, dengan mengaitkan pemerhatian tindak balas dengan saiz atom, keelektronegatifan dan kekuatan ikatan H–X.
- IsiPemerhatian berbeza mengikut halogenHuraian
F₂ meletup dalam gelap, Cl₂ meletup dalam cahaya, Br₂ perlu dipanaskan dengan Pt, I₂ bertindak balas separa dan berbalik. Ini menunjukkan kereaktifan F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂.
ContohH₂ + Cl₂ → 2HCl berlaku dengan letupan apabila campuran didedahkan kepada cahaya matahari, tetapi H₂ + I₂ ⇌ 2HI tidak pernah lengkap walaupun dipanaskan.
- IsiSebab: kuasa pengoksidaan dan ikatan H–XHuraian
Menuruni kumpulan, jejari atom bertambah dan keelektronegatifan berkurang, maka X₂ kurang menarik elektron daripada H. Ikatan H–X yang terbentuk juga semakin lemah, jadi tindak balas kurang eksotermik dan kurang cenderung berlaku.
ContohPembentukan HF membebaskan banyak tenaga kerana ikatan H–F (562 kJ mol⁻¹) sangat kuat, sedangkan ikatan H–I hanya 299 kJ mol⁻¹.
JadualTindak balas halogen dengan hidrogen: H₂ + X₂ → 2HX
| Halogen | Keadaan tindak balas | Kereaktifan |
|---|---|---|
| F₂ | Meletup walaupun dalam gelap dan suhu rendah | Paling reaktif |
| Cl₂ | Meletup dalam cahaya matahari; perlahan dalam gelap | Tinggi |
| Br₂ | Perlu dipanaskan (kira-kira 300 °C) dengan mangkin platinum | Sederhana |
| I₂ | Perlu pemanasan berterusan; tindak balas berbalik, tidak lengkap (H₂ + I₂ ⇌ 2HI) | Paling rendah |
Peta pelbagai alirMengapa kereaktifan berkurang menuruni Kumpulan 17
SP 7.1.2Explain the relative thermal stability of the hydrides;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan mengapa kestabilan terma hidrida halogen berkurang daripada HF kepada HI menggunakan tenaga ikatan H–X dan saiz atom, serta mengaitkannya dengan pemerhatian pemanasan.
- IsiTenaga ikatan menentukan kestabilanHuraian
Hidrida yang ikatan H–X-nya lebih kuat memerlukan lebih banyak tenaga untuk diuraikan, maka lebih stabil terhadap haba. Tertib tenaga ikatan: H–F > H–Cl > H–Br > H–I.
ContohHF (562 kJ mol⁻¹) tidak terurai apabila dipanaskan, tetapi HI (299 kJ mol⁻¹) terurai dengan rod kaca panas menghasilkan wap ungu I₂.
- IsiSaiz atom dan pertindihan orbitalHuraian
Atom halogen lebih besar menghasilkan ikatan H–X lebih panjang dan pertindihan orbital kurang berkesan, jadi ikatan lebih lemah.
ContohIkatan H–Br lebih panjang daripada H–Cl, maka HBr terurai sedikit (wap perang Br₂) apabila dipanaskan kuat, sedangkan HCl kekal.
JadualKestabilan terma hidrida halogen
| Hidrida | Tenaga ikatan H–X (kJ mol⁻¹) | Kesan pemanasan |
|---|---|---|
| HF | 562 | Sangat stabil, tidak terurai |
| HCl | 431 | Stabil, tidak terurai pada suhu biasa makmal |
| HBr | 366 | Terurai sedikit apabila dipanaskan kuat (wap perang Br₂) |
| HI | 299 | Mudah terurai; rod kaca panas menghasilkan wap ungu I₂: 2HI ⇌ H₂ + I₂ |
NotaPenerangan kestabilan terma
Menuruni kumpulan, saiz atom halogen bertambah, maka panjang ikatan H–X bertambah dan pertindihan orbital berkurang. Ikatan menjadi lebih lemah (tenaga ikatan berkurang), jadi kurang tenaga diperlukan untuk memutuskannya. Kestabilan terma: HF > HCl > HBr > HI.
SP 7.1.3Compare the reactions of chlorine with cold and hot aqueous sodium hydroxide.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Compare (Membandingkan)
Calon perlu menyatakan persamaan dan perbezaan tindak balas Cl₂ dengan NaOH(ak) sejuk dan panas: persamaan kimia, hasil, nombor pengoksidaan klorin dan jenis tindak balas.
- IsiPersamaan: penguraian berkadarHuraian
Dalam kedua-dua keadaan klorin (0) diturunkan kepada Cl⁻ (−1) dan dioksidakan serentak kepada keadaan positif; NaCl dan air terbentuk dalam kedua-duanya.
ContohDalam Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O, satu atom Cl menjadi −1 dan satu lagi menjadi +1.
- IsiPerbezaan: hasil klorat(I) lawan klorat(V)Huraian
NaOH sejuk cair menghasilkan NaClO (Cl = +1), nisbah NaCl : NaClO = 1 : 1. NaOH panas pekat menghasilkan NaClO₃ (Cl = +5), nisbah NaCl : NaClO₃ = 5 : 1, kerana ClO⁻ sendiri terurai berkadar apabila panas.
Contoh3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O; peluntur rumah (NaClO) dibuat dengan NaOH sejuk supaya tidak bertukar kepada klorat(V).
Peta buih bergandaKlorin dengan NaOH(ak) sejuk vs panas
Tahukah andaTahukah anda
Ion klorat(I), ClO⁻, sendiri mengalami penguraian berkadar apabila dipanaskan: 3ClO⁻ → 2Cl⁻ + ClO₃⁻. Itulah sebabnya hasil berbeza dalam larutan panas.
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- FKBI
- F, K, B, I: Fluorin, Klorin, Bromin, Iodin; tertib kereaktifan dengan hidrogen dan kestabilan HX menurun mengikut urutan ini.
Kad imbas
- Halogen paling reaktif dengan hidrogen
- Fluorin; meletup walaupun dalam gelap
- Tertib kestabilan terma HX
- HF > HCl > HBr > HI kerana ikatan H–X semakin lemah
- Hasil Cl₂ + NaOH sejuk
- NaCl + NaClO + H₂O (Cl: 0 → −1 dan +1)
- Hasil Cl₂ + NaOH panas
- 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O (Cl: 0 → −1 dan +5)
- Pemerhatian rod kaca panas dalam HI
- Wap ungu iodin terbentuk
Semak kefahaman
Susun F₂, Cl₂, Br₂ dan I₂ mengikut kereaktifan menurun terhadap hidrogen. (SP 7.1.1)
Lihat jawapan
F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ (fluorin > klorin > bromin > iodin).
Susun HF, HCl, HBr dan HI mengikut kestabilan terma menurun. (SP 7.1.2)
Lihat jawapan
HF > HCl > HBr > HI.
Namakan dua hasil yang mengandungi klorin apabila klorin bertindak balas dengan NaOH sejuk cair, dan nyatakan nombor pengoksidaan klorin dalam setiap hasil. (SP 7.1.3)
Lihat jawapan
Natrium klorida (Cl = −1) dan natrium klorat(I), NaClO (Cl = +1).
12 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan unsur Kumpulan 17 dan menyebut keadaan fizikal serta warna pada suhu bilik pada kad.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang sifat kimia unsur Kumpulan 17.
SP disasar: 7.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan susunan kereaktifan halogen dengan hidrogen dan kestabilan terma hidrida halogen.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang sifat kimia unsur Kumpulan 17; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 7.1.1, 7.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menulis persamaan tindak balas klorin dengan natrium hidroksida sejuk dan panas, dan menentukan nombor pengoksidaan klorin dalam hasil.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang sifat kimia unsur Kumpulan 17; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 7.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tenaga ikatan H-X dan menjelaskan trend kestabilan terma hidrida dari HF hingga HI.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis sifat kimia unsur Kumpulan 17; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 7.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 65 unit Kimia STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.